Đặt vấn đề Cà chua (Lycopersicon esculentum Mill) là loại cây trồng có vụ mùa lớn thứ hai thế giới (Valencia và cộng sự, 2002). Theo thống kê của FAOSTAT (2017), chỉ trong năm 2014, có đến 171 triệu tấn cà chua tƣơi đƣợc thu hoạch trên toàn thế giới, trong đó khu vực Châu Á đạt 102 triệu tấn chiếm khoảng 59% sản lƣợng thế giới. Một phần tƣ tổng sản lƣợng cà chua sau thu hoạch sẽ đƣợc chế biến thành các sản phẩm thực phẩm công nghiệp (Keskin, 2012). Phần lớn cà chua trên thế giới đƣợc chế biến thành dạng paste sử dụng trong nhiều sản phẩm nhƣ súp, tƣơng cà và sốt cà chua (Sanchez và cộng sự, 2003).
Quá trình sản xuất thực phẩm từ cà chua đi kèm với việc tạo ra một lƣợng lớn chất thải bao gồm hạt, thịt, vỏ quả, chiếm khoảng 4-13% nguyên liệu chế biến (Ventura và cộng sự, 2009), tƣơng ứng với khoảng 2-5 triệu tấn/năm. Nếu các phụ phẩm này không đƣợc sử dụng, ngƣời ta sẽ tiến hành chôn lấp ở các bãi rác làm ảnh hƣởng xấu đến đất và nguồn nƣớc; bên cạnh đó, hàm lƣợng ẩm trong BCC khá cao, thích hợp cho quá trình lên men kỵ khí tạo ra khí CH4 gây ô nhiễm môi trƣờng (Encinar, 2008). Ngoài ra, việc vận chuyển và chôn lấp lƣợng rác thải này sẽ phát sinh thêm chi phí xử lý (Ruiz Celma và cộng sự, 2012). Việc sử dụng lƣợng bã này làm thức ăn cho động vật cũng bị hạn chế, nguyên nhân là do hàm lƣợng ẩm cao trong cà chua thích hợp cho sự phát triển của nấm mốc, vì vậy sẽ gây khó khăn cho quá trình lƣu trữ và quá trình xử lý nhằm giảm bớt độ ẩm cũng sẽ làm tăng thêm chi phí sản xuất (Al-Wandawi, 1985).
Mặt khác, vỏ và hạt cà chua đã đƣợc nhiều nghiên cứu chứng minh có chứa rất nhiều các hợp chất hoạt tính sinh học nhƣ lycopene, β-carotene, các hợp chất polyphenol chủ yếu là hydroxycinnamic acid và flavonols (Chanforan và cộng sự, 2012; Kalogeropoulos và cộng sự, 2012). Những hợp chất này đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe con ngƣời nhờ vào khả năng làm giảm các gốc tự do (Ray và cộng sự, 2011). Không những vậy, BCC còn đƣợc xem nhƣ một nguồn khoáng và chất xơ dồi dào (Bajerska và cộng sự, 2015). Ngoài ra, protein trong hạt cà chua rất giàu lysine, một acid amin thiết yếu mà con ngƣời không thể tự tổng hợp đƣợc (Bajerska và cộng sự, 2015); lysine chiếm hơn 13% hàm lƣợng protein trong BCC và cao hơn trong protein đậu nành (Bordowski và Geisman 1980).
Vì vậy, việc tái sử dụng bã từ quy trình chế biến cà chua là 1 một hƣớng đi cần đƣợc khai thác vì không những giải quyết đƣợc vấn đề ô nhiễm môi trƣờng, giảm bớt chi phí xử lý chất thải mà BCC còn là nguồn nguyên liệu thực phẩm tiềm năng, có thể giúp cải thiện giá trị dinh dƣỡng và đem lại lợi ích về mặt sức khỏe cho các sản phẩm thực phẩm. Cookies là một trong những món ăn nhẹ phổ biến trên thế giới, từ trẻ con đến ngƣời lớn đều ƣa thích do giá cả phải chăng, tiện lợi, mùi vị thơm ngon (Akubor, 2003). Các thành phần nguyên liệu chính trong sản xuất cookies bao gồm bột mì, chất béo, đƣờng, muối, chất gây nở (Wani và cộng sự, 2015). Bột mì sử dụng trong sản xuất cookies thƣờng đƣợc làm từ bột lúa mì mềm (soft wheat), nên hàm lƣợng của một số thành phần nhƣ acid amin (đặc biệt là lysine, tryptophan), chất xơ, khoáng và các chất có hoạt tính sinh học đóng vai trò quan trọng trong chế độ dinh dƣỡng rất thấp (Elgun và Ertugay, 1995).
Để giải quyết vấn đề này, một trong những hƣớng nghiên cứu mới hiện nay là thay thế một phần nguyên liệu chính trong công thức chế biến bánh, cụ thể là bột mì, bằng các loại bột từ phụ phẩm thực phẩm để nâng cao giá trị dinh dƣỡng mà vẫn không làm thay đổi giá thành sản phẩm (Okafor và cộng sự, 2002). Tuy nhiên, điều quan trọng là phụ phẩm đƣợc lựa chọn để thay thế bột mì phải cải thiện đƣợc giá trị dinh dƣỡng và tỉ lệ thay thế không gây ảnh hƣởng đến sự chấp nhận của ngƣời tiêu dùng. Vì vậy, với những lợi ích về mặt dinh dƣỡng mà BCC có thể đem lại nhƣ đã trình bày ở trên, trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành sử dụng bã từ cà chua (vỏ, hạt) làm nguyên liệu thay thế một phần bột mì trong quy trình chế biến cookies nhằm đánh giá khả năng ứng dụng của loại phụ phẩm này trong các quy trình chế biến bánh cookies nói riêng và chế biến thực phẩm nói chung. Mục tiêu đề tài Đề tài này đƣợc thực hiện nhằm mục tiêu đánh giá thành phần hóa học của bột BCC (bao gồm hàm lƣợng protein, đƣờng khử, xơ, tro, polyphenols, lycopene, và β – carotene).
Tiếp đến, bột BCC sẽ đƣợc sử dụng để thay thế một phần bột mì trong công thức cookies ở các tỷ lệ khác nhau (5%, 10%, 15% và 20%) và khảo sát sự thay đổi các tính chất vật lý, thành phần dinh dƣỡng cũng nhƣ thị hiếu của ngƣời tiêu dùng, qua đó, lựa chọn tỷ lệ thay thế tối ƣu và đánh giá khả năng ứng dụng BCC vào các sản phẩm thực phẩm. Nội dung nghiên cứu Đề tài “Khảo sát chất lƣợng của bánh cookies khi thay thế một phần bột mì bằng bột BCC” gồm các nội dung cụ thể nhƣ sau: - Xác định hàm lƣợng một số thành phần dinh dƣỡng có trong bột BCC. - Đánh giá ảnh hƣởng của bột BCC đến hàm lƣợng dinh dƣỡng, đặc tính hóa lý của cookies khi thay thế 5%, 10%, 15% và 20% bột mì bằng bột BCC so với mẫu cookies làm từ 100% bột mì. - Đánh giá cảm quan về thị hiếu ngƣời tiêu dùng đối với sản phẩm mới.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học Kết quả khảo sát chất lƣợng của bánh cookies trong nghiên cứu này sẽ là nền tảng cho việc đẩy mạnh hƣớng nghiên cứu ứng dụng các phụ phẩm từ quy trình chế biến thực phẩm làm nguyên liệu trong các sản phẩm thực phẩm. Ý nghĩa thực tiễn Đề tài góp phần đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm, tạo ra sản phẩm chức năng mới lạ, có lợi cho sức khỏe ngƣời tiêu dùng. 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về BCC 1.
Giới thiệu Ngành chế biến rau củ quả đang ngày càng phát triển kéo theo đó tạo ra số lƣợng lớn phụ phẩm. Phụ phẩm (by product) của quy trình chế biến thực phẩm từ rau quả nhƣ vỏ, hạt. là một trong những vấn đề quan trọng cần đƣợc giải quyết. Phần phụ phẩm từ quá trình chế biến rau củ quả có thể đƣợc dùng làm thức ăn cho gia súc (Knoblich, Anderson, & Latshaw, 2005), tuy nhiên do số lƣợng phụ phẩm quá lớn và độ ẩm khá cao dễ tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật nên quá trình lƣu trữ sẽ gặp nhiều khó khăn (Al-Wandawi, 1985).
Một giải pháp cho lƣợng phụ phẩm không đƣợc tái sử dụng là chúng sẽ đƣợc đem chôn tại các bãi rác gần nơi sản xuất; tuy nhiên về lâu dài sẽ dẫn đến ô nhiễm môi trƣờng (Encinar, 2008). Ngoài ra, phụ phẩm có độ ẩm cao nên khi đƣợc chôn lấp sẽ lên men yếm khí tạo ra khí CH4 gây ô nhiễm không khí (Encinar, 2008). Vì vậy nếu biết cách khai thác tận dụng những phụ phẩm này vào thực phẩm, dƣợc phẩm và mỹ phẩm thì đây có thể là một nguồn cung cấp các hoạt chất cần thiết cho sức khỏe con ngƣời đầy tiềm năng và rẻ tiền (Schieber và cộng sự, 2001). Ngƣợc lại, nếu không biết cách tận dụng thì những phụ phẩm này sẽ làm tăng thêm chi phí xử lý và gây ô nhiễm môi trƣờng trầm trọng (Celma và cộng sự, 2012; Calvo và cộng sự 2008; Al-Wandawi, 1985).
Việc sử dụng chất thải từ quá trình sản xuất sản phẩm từ rau quả là bƣớc tiến mới có tầm quan trọng trong nền công nghiệp thực phẩm (Bertagnolli, 2015). Cây cà chua (Licopersicon esculentum Mill) thuộc họ cà (Solanaceae) là một trong những loại cây trồng phổ biến chỉ sau khoai tây (Mamidala và Nanna, 2011). Mặc dù cà chua là cây ôn đới, nhƣng nó vẫn có thể đƣợc trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới (Rubatzky và cộng sự, 1997). Theo thống kê từ năm 2010-2014 của FAOSTAT (2017) (Bảng 1.1), vài trăm triệu tấn cà chua đƣợc thu hoạch trên thế giới hàng năm; trong đó, châu Á chiếm khoảng 50-60% tổng sản lƣợng cà chua toàn thế giới.
Phần lớn cà chua trên thế giới đƣợc chế biến thành dạng paste sử dụng trong nhiều sản phẩm nhƣ súp, tƣơng cà và sốt cà chua (Sanchez và cộng sự, 2003). Quá trình sản xuất thực phẩm từ cà chua đi kèm với việc tạo ra một lƣợng lớn chất thải bao gồm hạt, thịt, vỏ quả, chiếm khoảng 4-13% nguyên liệu chế biến tƣơng ứng với khoảng 2-5 triệu tấn/năm (Ventura và cộng sự, 2009). Một số nghiên cứu dịch tễ học đã chỉ ra rằng sử dụng cà chua tƣơi và các sản phẩm từ cà chua có thể góp phần làm giảm nguy cơ ung thƣ và bệnh tim mạch (Clinton, 1998; Giovannucci và cộng sự, 2002). Tác dụng bảo vệ này có đƣợc là do trong cà chua có chứa các thành phần có hoạt tính sinh học cùng với đặc tính chống oxy hóa (Borguini và Torres, 2009).
Chất chống oxy hóa trong cà chua bao gồm nhóm carotenoids nhƣ lycopene (chiếm số lƣợng lớn) và β-carotene, một tiền chất của vitamin A, tạo màu đỏ và vàng cho quả; một số vitamin nhƣ ascorbic acid và tocopherols và các hợp chất phenolic nhƣ flavonoids và các dẫn xuất hydroxycinnamic acid (Borguini và Torres, 2009; Clinton, 1998; Kotkov và cộng sự, 2009, 2011; Moco và cộng sự, 2006; Vallverdú-Queralt và cộng sự, 2011). Các hợp chất này ngăn ngừa các phản ứng oxy hóa trong cơ thể, một trong những nguyên nhân dẫn đến nhiều bệnh nguy hiểm thông qua cơ chế khử các gốc tự do, tạo phức với ion kim loại, ức chế sự tăng sinh tế bào ung thƣ, và điều chế hoạt động enzyme (Clinton, 1998; Crozier và cộng sự, 2009). Việc tái sử dụng BCC từ các quy trình sản xuất, nhƣ vỏ và hạt, có thể làm tăng hiệu suất sử dụng nguyên liệu, góp phần mở rộng sản xuất thực phẩm và giảm thiểu một cách hiệu quả vấn đề chất thải, ô nhiễm môi trƣờng nêu trên (Bertagnolli, 2015).1: Thống kê sản lƣợng cà chua thu hoạch trung bình toàn thế giới và châu Á những năm gần đây (FAOSTAT, 2017) Sản lƣợng cà chua thu hoạch trung bình (triệu tấn) Năm Thế Giới Châu Á 2010 152 87 2011 158 95 2012 162 96 2013 164 99 2014 171 102 1.