Nghiên cứu cải thiện chất lượng bánh quy giàu xơ bổ sung bột vỏ bí đỏ

Luận văn nghiên cứu giải pháp cải thiện chất lượng bánh quy giàu xơ bằng bột vỏ bí đỏ, phân tích các chỉ tiêu vật lý, cảm quan và dinh dưỡng.

• Tác giả: Phạm Thị Hồng Thắm
• Người hướng dẫn: PGS. Tôn Nữ Minh Nguyệt
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu cải thiện một số chỉ tiêu chất lượng của bánh quy giàu xơ có bổ sung bột vỏ bí đỏ
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về bánh quy giàu xơ từ bột vỏ bí đỏ

Bánh quy giàu xơ từ bột vỏ bí đỏ là sản phẩm thực phẩm chức năng được phát triển dựa trên nghiên cứu khoa học tại Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM. Sản phẩm này tận dụng bột vỏ bí đỏ (PPF) - một phụ phẩm dồi dào và rẻ tiền từ loài Cucurbita moschata để tạo ra bánh quy có giá trị gia tăng cao và lợi ích sức khỏe vượt trội. Bánh quy giàu xơ chứa lượng xơ sinh học cao, giúp cải thiện tiêu hóa và sức khỏe đường ruột. Bột vỏ bí đỏ không chỉ cung cấp xơ hòa tan và xơ không hòa tan mà còn chứa các chất chống oxy hóa quý giá, vitamin và khoáng chất thiết yếu cho cơ thể.

1.1. Đặc điểm của bột vỏ bí đỏ

Bột vỏ bí đỏ là một nguyên liệu giàu xơ lấy từ vỏ ngoài của trái bí đỏ. Thành phần chính bao gồm xơ thô, carotenoid, polyphenol và các vitamin nhóm B. Vỏ bí đỏ được khô và xay thành bột mịn, có thể dễ dàng tích hợp vào công thức bánh quy mà không làm ảnh hưởng đến hương vị tự nhiên. Nguyên liệu này không chỉ cải thiện chất lượng dinh dưỡng của bánh quy mà còn giúp tăng giá trị thương mại của sản phẩm, phù hợp với xu hướng tiêu dùng thực phẩm lành mạnh hiện nay.

1.2. Lợi ích sức khỏe của bánh quy giàu xơ

Bánh quy giàu xơ từ bột vỏ bí đỏ mang lại nhiều lợi ích sức khỏe đáng kể. Xơ thô giúp cải thiện tiêu hóa, điều hòa mức đường huyết và hỗ trợ kiểm soát cân nặng. Các chất chống oxy hóa trong bột vỏ bí đỏ giúp ngăn ngừa các bệnh mãn tính liên quan đến stress oxy hóa. Sản phẩm này đặc biệt phù hợp cho những người quan tâm đến chế độ ăn lành mạnh và muốn bổ sung xơ sinh học vào chế độ ăn hàng ngày một cách ngon miệng và tiện lợi.

II. Các chỉ tiêu chất lượng cải thiện trong bánh quy

Nghiên cứu tại Đại học Bách Khoa tập trung vào việc cải thiện chất lượng của bánh quy giàu xơ thông qua điều chỉnh các yếu tố công nghệ. Các chỉ tiêu chất lượng chính bao gồm tính chất vật lý như độ rạn mong, độ cứng, độ giòn và các đặc tính cảm quan như màu sắc, mùi vị. Ngoài ra, nghiên cứu còn đánh giá hàm lượng xơ thô, xơ hòa tan, độ ẩm, tỷ lệ tro và các thông số hóa học khác. Việc cải thiện chất lượng này đảm bảo rằng sản phẩm không chỉ có tính năng dinh dưỡng cao mà còn có độ chấp nhận tốt từ người tiêu dùng, đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng quốc gia.

2.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột vỏ bí đỏ đến chất lượng

Tỷ lệ bổ sung bột vỏ bí đỏ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bánh quy. Khi tăng tỷ lệ bột vỏ bí đỏ, hàm lượng xơ thô tăng lên, nhưng có thể ảnh hưởng đến độ giòn và màu sắc sản phẩm. Nghiên cứu cho thấy tỷ lệ tối ưu giúp cải thiện các chỉ tiêu về dinh dưỡng mà vẫn duy trì các tính chất vật lý mong muốn. Độ rạn mong, độ cứng của bánh quy thay đổi tùy thuộc vào nồng độ bột vỏ bí đỏ sử dụng.

2.2. Tính chất vật lý và cảm quan của sản phẩm

Chất lượng của bánh quy giàu xơ được đánh giá thông qua các tính chất vật lý như độ rạn, độ cứng, độ giòn và tính chất cảm quan như màu sắc, mùi, vị. Sử dụng gum như gum xanthan, gum guar hoặc CMC giúp cải thiện độ ẩm, giữ độ giòn và cấu trúc của bánh quy. Các thử nghiệm cảm quan với nhóm người tiêu dùng cho thấy mức chấp nhận cao khi sản phẩm duy trì được cân bằng giữa chất lượng dinh dưỡng và các đặc tính giác quan mong muốn.

III. Phương pháp cải thiện chất lượng bánh quy

Để cải thiện chất lượng của bánh quy giàu xơ, nghiên cứu sử dụng các phương pháp khoa học lập trình thực nghiệm (DOE). Các yếu tố được khảo sát bao gồm tỷ lệ bột vỏ bí đỏ, độ ẩm bột nhào, loại và nồng độ gum sử dụng. Độ ẩm của bột nhào là yếu tố crucial ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất cơ học của bánh quy. Việc sử dụng gum hydrocolloid như gum xanthan hay CMC giúp cải thiện khả năng giữ ẩm, tăng độ bền và giảm độ rạn. Phương pháp này được xác nhận là hiệu quả qua các chỉ tiêu vật lý, hóa học và cảm quan.

3.1. Tối ưu hóa độ ẩm bột nhào

Độ ẩm bột nhào là yếu tố then chốt quyết định cấu trúc và chất lượng cuối cùng của bánh quy. Khi tăng độ ẩm, bánh quy trở nên mềm hơn nhưng có thể mất độ giòn; khi giảm độ ẩm, bánh quy cứng và dễ bị rạn. Nghiên cứu xác định tỷ lệ ẩm tối ưu giúp cải thiện cân bằng giữa độ giòn, độ cứng và độ ẩm cuối cùng. Việc kiểm soát độ ẩm chính xác là nền tảng để cải thiện chất lượng tổng thể của sản phẩm.

3.2. Ứng dụng các loại gum để cải thiện chất lượng

Sử dụng gum hydrocolloid như gum xanthan, gum guar hay CMC là giải pháp hiệu quả để cải thiện chất lượng của bánh quy giàu xơ. Các loại gum này giúp cải thiện độ ẩm, tăng độ bền cơ học, giảm độ rạn và cải thiện tính chất cảm quan. CMC đặc biệt hiệu quả trong việc giữ ẩm và tạo cấu trúc mịn. Nồng độ gum tối ưu cần được xác định thông qua thử nghiệm để đạt chất lượng cao nhất mà không làm ảnh hưởng đến mùi vị tự nhiên.

IV. Kết quả và ứng dụng thực tiễn

Những kết quả từ nghiên cứu cải thiện chất lượng bánh quy giàu xơ từ bột vỏ bí đỏ tại Đại học Bách Khoa TP.HCM cho thấy khả năng phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng có giá trị cao. Bánh quy giàu xơ có chất lượng tốt, độ chấp nhận cao từ người tiêu dùng, đáp ứng tiêu chuẩn dinh dưỡng và an toàn thực phẩm. Sản phẩm này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là thị trường thực phẩm lành mạnh. Việc tối ưu hóa công thức và công nghệ sản xuất mở ra cơ hội tạo thêm các sản phẩm tương tự từ các loại phụ phẩm nông sản khác, góp phần cải thiện tính bền vững và giá trị kinh tế.

4.1. Kết quả nghiên cứu chính

Kết quả nghiên cứu cho thấy công thức bánh quy giàu xơ tối ưu chứa bột vỏ bí đỏ ở tỷ lệ phù hợp, kết hợp với gum thích hợp và độ ẩm bột nhào được kiểm soát. Chất lượng của sản phẩm cuối cùng đạt chuẩn cao về hàm lượng xơ thô (tăng 40-60% so với bánh quy thông thường), độ giòn, độ cứng và các đặc tính cảm quan. Hàm lượng carotenoid, polyphenol và các chất chống oxy hóa khác được bảo tồn tốt. Sản phẩm không chứa chất bảo quản nhân tạo, phù hợp với xu hướng tiêu dùng tự nhiên.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất công nghiệp

Bánh quy giàu xơ từ bột vỏ bí đỏ có khả năng ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp thực phẩm. Công thức tối ưu có thể được cải thiện thêm và quy mô hóa để sản xuất hàng loạt. Sản phẩm này phù hợp cho các doanh nghiệp thực phẩm chuyên sản xuất sản phẩm chức năng, bánh quy giàu xơ hay thực phẩm lành mạnh. Giá thành sản xuất thấp do sử dụng bột vỏ bí đỏ là phụ phẩm rẻ tiền, tạo lợi thế cạnh tranh. Tiềm năng thị trường lớn với nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng hiện đại về thực phẩm tốt cho sức khỏe.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Bánh quy là một thực phẩm rất được ưa chuộng và tiêu thụ rộng rãi trên khắp thế giới vì tính chất ăn liền, chất lượng dinh dưỡng tốt như hàm lượng protein, tinh bột và chất béo cao, giá cả hợp lý, đa dạng các hương vị, hình dạng và màu sắc, thời hạn sử dụng lâu [1]. Vỏ bí đỏ (PP) Cucurbita moschata là một nguồn giàu carotenoid và vitamin A, chiếm 10 – 40% tổng số carotenoid trong bí đỏ. Các carotenoid bao gồm lutein, α – carotene, β – carotene và zeaxanthin [2]. Ngoài ra, vỏ có chứa protein, pectin, acid amin [3] và chất xơ, chủ yếu cellulose [4].

Hiện nay, bánh quy bổ sung chất xơ được nhiều người tiêu dùng quan tâm vì những lợi ích sức khỏe như cải thiện tiêu hóa, ngăn ngừa tiểu đường, bệnh tim mạch vành, ung thư ruột kết [5, 6]. PP có thể được xem là một nguồn chất xơ tiềm năng để bổ sung vào bánh quy vì hàm lượng chất xơ cao cùng với giá thành rẻ nên PP đã được sử dụng để bổ sung vào bánh quy. Tuy nhiên, việc bổ sung chất xơ từ các nguồn phụ phẩm nông sản thường làm giảm đi các tính chất cấu trúc và cảm quan thành phẩm [6, 7]. Cụ thể là khi tăng tỷ lệ bổ sung bột vỏ bí đỏ trong công thức bánh từ 0 lên 20% sẽ làm tăng độ cứng, độ dễ gãy và làm giảm khả năng chấp nhận sản phẩm từ người tiêu dùng.

Những bất lợi này có thể được khắc phục bằng nhiều phương pháp, trong đó có phương pháp thay đổi hàm lượng nước của khối bột nhào và bổ sung chất keo ưa nước vào công thức làm bánh. Nước đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển mạng lưới gluten đặc trưng trong cấu trúc bánh [8]. Sự trương nở của hạt tinh bột và hấp thu nước của chất xơ cũng phụ thuộc vào hàm lượng nước bổ sung trong công thức khối bột [9]. Hiện nay chưa có công bố khoa học về sự ảnh hưởng của độ ẩm bột nhào đến chất lượng của bánh quy giàu xơ bổ sung bột vỏ bí đỏ.

Xanthan gum (XG) có đặc tính lưu biến tốt đối với các sản phẩm thực phẩm. Ở nồng độ thấp, XG tạo thành dung dịch nhớt không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi 2 nhiệt độ, độ pH hoặc nồng độ muối và có độ nhớt cao so với các dung dịch polysaccharide khác. Đặc tính này làm cho XG trở thành chất làm đặc và ổn định rất hiệu quả, giúp giữ khí và tăng thể tích riêng của các sản phẩm thực phẩm [10]. Hơn nữa, KG là một loại chất xơ, hoạt động như prebiotics do có nhiều tác dụng có lợi cho sức khỏe như giảm táo bón, giảm lipid huyết thanh, tăng số lượng vi khuẩn có lợi trong ruột [11, 13].

Dựa vào tình hình thực tế cũng như lợi ích mà vỏ bí đỏ mang lại, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu cải thiện một số chỉ tiêu chất lượng của bánh quy giàu xơ có bổ sung bột vỏ bí đỏ”. Mục đích của đề tài là cải thiện tính chất vật lý, tính chất cấu trúc và chất lượng cảm quan của bánh quy bổ sung vỏ bí đỏ. 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Giới thiệu chung Bí đỏ hay bí ngô (phương ngữ Nam bộ gọi là bí rợ) là một loại cây dây thuộc chi Cucurbita, họ Bầu bí (Cucurbitaceae).

Trong số các loại thực vật thuộc họ bầu bí, bí đỏ được đánh giá cao về năng suất, giá trị dinh dưỡng và thời gian bảo quản lâu [15]. Bí đỏ có nguồn gốc từ Trung Mỹ, Nam Mỹ và một số vùng nhiệt đới châu Phi, châu Mỹ, nam châu Á như Ấn Độ, Malacca, nam Trung Quốc,… Cucurbita pepo, Cucurbita maxima và Cucurbita moschata là những loài bí đỏ được trồng phổ biến trên toàn thế giới, đóng vai trò quan trọng về kinh tế và có sản lượng cao [17]. Luận văn này nghiên cứu loài bí đỏ hồ lô Cucurbita moschata. Bí đỏ là một loại quả với nhiều hình dạng khác nhau như tròn hoặc hồ lô, có phần thân quả màu cam hoặc vàng cam.

Quả của bí đỏ có kích thước, hình dạng, màu sắc và khối lượng khác nhau, dao động từ dưới 2,3kg đến 27,2kg và đôi khi lớn hơn. Vỏ cứng và chắc, khó bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển và có thể được lưu trữ trong hơn 3 tháng dưới nhiệt độ bình thường. Do vậy, ngoài việc được sử dụng hằng ngày trong các bữa ăn, bí đỏ còn thích hợp sử dụng trong chế biến thực phẩm ở quy mô công nghiệp. Cấu tạo quả bí đỏ hồ lô Cucurbita moschata Ở Việt Nam, bí đỏ được coi là cây trồng phụ nên chưa có số liệu thống kê đầy đủ về diện tích, năng suất và sản lượng.

Thực tế cho thấy, bí đỏ là loại cây dễ trồng, thích hợp với nhiều loại đất, có thể trồng quanh năm, phù hợp với mọi vùng miền và 4 khí hậu của cả nước [16]. Hiện nay, bí đỏ được coi là sản phẩm sạch và chứa nhiều chất dinh dưỡng quan trọng giúp cải thiện sức khỏe con người nên được tiêu thụ rộng rãi tại các thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh,… Bí đỏ hồ lô thuộc loài C.moschata, giống bí này khác với bí đỏ thông thường vì cho năng suất cao, mang lại giá trị kinh tế. Bí đỏ hồ lô trái nhỏ vừa, hình dạng giống bình hồ lô, vỏ bí có vệt màu xanh lẫn vàng. Ruột bí màu vàng cam, vị ngọt béo, dẻo và thơm.

Bên cạnh đó, bí đỏ hồ lô thích hợp với nhiều loại thời tiết, có thể trồng nhiều vụ trong năm, vụ xuân thời gian sinh trưởng 100 – 110 ngày, vụ đông 75 – 80 ngày. Thành phần của quả bí đỏ bao gồm 10 – 12% vỏ, 79 – 82% thịt quả, 3 – 4% cùi và 4 – 6% hạt [18]. Trong quả bí đỏ, phần thịt bí là phần được tiêu thụ nhiều nhất, khoảng 18 – 21% của quả bị loại bỏ dưới dạng vỏ hoặc hạt [19]. Phụ phẩm của bí đỏ ngoài việc làm thức ăn gia súc, phân bón, trích ly những hợp chất giàu hoạt tính sinh học, sản xuất ethanol sinh học,….

Hiện nay, phụ phẩm bí đỏ còn được dùng để sản xuất bột vỏ bí đỏ (PPF) và bổ sung vào thực phẩm nhằm làm tăng hàm lượng chất xơ và các chất có hoạt tính kháng oxy hoá cho sản phẩm, tuy nhiên các sản phẩm này còn rất hạn chế. Do đó, việc sử dụng PP để tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và giá cả hợp lý cần được nghiên cứu nhiều hơn. Thành phần hóa học của vỏ bí đỏ Thành phần hóa học của PP thay đổi phụ thuộc vào một số yếu tố như giống bí đỏ, điều kiện canh tác, thời điểm thu hoạch, phương pháp gọt vỏ cũng như phương pháp bảo quản. Thành phần của PP theo một số tài liệu tham khảo được giới thiệu trong Bảng 2.

Thành phần hóa học của vỏ bí đỏ Cucurbita moschata theo các tài liệu tham khảo Thành phần [3] [20] [21] [22] [23] [24] (% chất khô) Protein 11,30 23,89 17,99 12,50 11,51 2,59 – 4,45 Lipid 6,59 5,77 7,02 n.d 42,72 34,81 34,9 – 44,6 Chú thích: n.d-Không xác định Carbohydrate Theo Bảng 2.1, carbohydrate là thành phần chính trong PP (49,11 – 96,29%) bao gồm các nhóm đường, tinh bột và chất xơ. Trong những năm gần đây, người ta đã phát hiện ra rằng polysaccharides trong bí đỏ không chỉ có tác dụng hạ đường huyết mà còn có tác dụng đáng kể trong việc giảm lipid máu và tăng cường chất chống oxy hóa, chống khối u và tốt cho hệ thống miễn dịch. Khi phân tích thành phần đường đơn cấu tạo nên polysaccharides từ bí đỏ bằng sắc ký lọc gel, sắc ký khí, kỹ thuật hồng ngoại biến đổi fourier và quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân, kết quả cho thấy sự hiện diện của D – glucose, L – arabinose, D – glucuronic acid, L – rhamnose, D – mannose và D – galactose [25, 26]. Chất xơ trong PP bao gồm cellulose, pectin, hemicellulose, glycoprotein,.1 cho thấy hàm lượng chất xơ tổng dao động trong khoảng 14,83 – 44,62%.

Genevois và cộng sự đã chỉ ra rằng, trong tổng hàm lượng chất xơ có khoảng 83% là chất xơ không hòa tan [19]. Hàm lượng lignin được xác định là 6g/100g xơ tổng. Một lượng đáng kể lignin thay thế nước vào mạng lưới thành tế bào, biến gel ưa nước, ngậm nước thành môi trường kỵ nước [27]. Nhờ đó làm tăng độ bền của liên kết hydro giữa các polysaccharides, làm tăng độ bền của mạng hemicellulose.

Nói cách khác, sự hiện diện của lignin thúc đẩy các liên kết interpolymer giữa thành tế bào polysaccharides 6 do mất tác dụng hóa dẻo của nước thành chất nền thành tế bào dạng gel (ưa nước). Lignin tạo ra một thành tế bào cứng hơn, không thấm nước [4]. Pectin trong PP được báo cáo làm chậm quá trình tiêu hóa tinh bột, giúp chữa các bệnh liên quan đến chế độ ăn uống như bệnh tiểu đường [28]. Các phân đoạn pectin polysaccharides cho thấy hoạt động thúc đẩy tăng trưởng đối với vi khuẩn đường ruột tốt như Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium longum và Lactobacillus brevis, và làm chậm sự phát triển của các vi khuẩn đường ruột xấu như Escherichia coli và Clostridium perfringens.

Pectin polysaccharides của PP có tác dụng hạ đường huyết và acid mật do đó PP có thể được sử dụng như một thành phần chức năng tốt trong thực phẩm, chống đái tháo đường, điều hòa miễn dịch, chống oxy hóa hoặc chống ho [29]. Lipid Theo một số báo cáo, hàm lượng lipid trong PP dao động trong khoảng từ 0,31 đến 7,02% [20, 21, 23, 30]. Trong các nghiên cứu hiện tại, thành phần acid béo không được phân tích trong thịt và PP, thay vào đó thành phần được phân tích nhiều nhất là hạt bí đỏ vì là nguồn nguyên liệu tiềm năng chứa nhiều acid béo quan trọng. Protein Theo Bảng 2.1, hàm lượng protein trong PP dao động trong khoảng 2,59 – 23,89%.

Hàm lượng 16 loại acid amin có trong PP như: alanine (0,56%), arginine (0,23%), aspartic acid (2,82%), isoleucine (0,50%), phenylalanine (0,64%), proline (1,10%), serine (0,56%), threonine (0,34%), tyrosine (0,26%), glutamic acid (2,22%), histidine (1,02%), leucine (0,88%), glycine (0,88%), lysine (0,71%), valine (0,71%) và alanine (0,56%) [3]. Một nghiên cứu khác đã cho kết quả khá tương tự với hàm lượng acid amin tổng số là 17,41%, trong đó chiếm tỉ lệ nhiều nhất là aspartic acid 2,64%, sau đó là glutamic acid (2,53%) và leucine (1,21%) [31].moschata là nguồn cung cấp vitamin A quan trọng và chứa nhiều carotenoid, đặc biệt là β – carotene và lutein, cả hai đều quan trọng về mặt dinh dưỡng. Các carotenoid khác là α – carotene, ζ – carotene, β – carotene 5,6 – epoxide, β – cryptoxanthin, taraxanthin, luteoxanthin, auroxanthin, phytofluene, neurosporene và 7 neoxanthin. β – Carotene trong bí đỏ có tác dụng kích thích miễn dịch, bảo vệ tim mạch [32].