Nghiên cứu cải thiện bánh quy từ bã dứa - Luận văn ThS Nguyễn Thị Thúy An

Nghiên cứu ứng dụng bã dứa đã qua xử lý enzyme để cải thiện chất lượng dinh dưỡng và cảm quan của bánh quy, tối ưu hóa công thức sản xuất.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thúy An
• Người hướng dẫn: Pgs. Tôn Nữ Minh Nguyệt
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu cải thiện chất lượng bánh quy bổ sung bã dứa đã qua xử lý enzyme
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Bã Dứa Xử Lý Enzyme Giải Pháp Cải Thiện Chất Lượng Bánh Quy

Bã dứa xử lý enzyme là một phụ phẩm quý giá trong công nghiệp thực phẩm, được khai thác từ quá trình sản xuất nước dứa. Theo nghiên cứu từ Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, bã dứa chứa 54,2g chất xơ không hòa tan (IDF) và 1,3g chất xơ hòa tan (SDF) trên 100g chất khô. Việc xử lý bã dứa tươi bằng enzyme cellulase với nồng độ 7,5 U/g chất khô bã trong 3 giờ đã chứng minh hiệu quả trong việc cải thiện cấu trúc xơ. Quá trình này giúp tăng hàm lượng SDF từ 1,4% và giảm tỉ lệ IDF:SDF xuống còn 8, tạo ra bột bã dứa xử lý enzyme (ETPP) với chất lượng tốt hơn. Ứng dụng ETPP vào bánh quy không chỉ tăng giá trị dinh dưỡng mà còn giúp tạo ra sản phẩm thân thiện với sức khỏe, đáp ứng xu hướng tiêu dùng hiện đại.

1.1. Thành Phần Và Đặc Tính Của Bã Dứa Tươi

Bã dứa tươi (FPP) là một nguồn phụ phẩm phong phú, chứa lượng lớn chất xơ thực phẩm. Thành phần xơ của bã dứa có tỉ lệ IDF:SDF là 43, cho thấy tính chất xơ khó tiêu thụ. Để nâng cao giá trị dinh dưỡng, xử lý enzyme cellulase được áp dụng để phân hủy cellulose, chuyển đổi xơ không hòa tan thành xơ hòa tan có lợi cho sức khỏe con người. Điều này mở ra tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm bánh kẹo có chứa bã dứa xử lý enzyme.

1.2. Quá Trình Xử Lý Enzyme Cellulase

Quá trình xử lý enzyme cellulase là khóa để tối ưu hóa chất lượng bã dứa. Các điều kiện tối ưu bao gồm hàm lượng nước hỗn hợp 86%, thời gian thủy phân 3 giờ và nồng độ enzyme 7,5 U/g chất khô bã. Kết quả cho thấy ETPP có khả năng tăng chất xơ hòa tan đáng kể, từ 1,4% lên mức cao hơn. Công nghệ này giúp biến bã dứa từ phụ phẩm thành nguyên liệu quý giá cho công nghiệp thực phẩm.

II. Ảnh Hưởng Của Bã Dứa Xử Lý Enzyme Đến Chất Lượng Bánh Quy

Việc bổ sung ETPP vào bánh quy từ 0 đến 40% đã tạo ra những thay đổi đáng chú ý về dinh dưỡng và đặc tính vật lý. Tại các tỉ lệ bổ sung 10%, 20%, 30%, 40% ETPP, hàm lượng chất xơ hòa tan (SDF) và tổng chất xơ (TDF) của bánh quy tăng lên đáng kể. Tuy nhiên, các tỉ lệ bổ sung cao từ 30-40% đã gây ra những ảnh hưởng không mong muốn: độ dày bánh giảm, đường kính tăng, màu sắc sậm hơn, và độ cứng bánh tăng. Mức chấp nhận của người tiêu dùng cũng giảm so với mẫu không bổ sung ETPP. Do đó, tỉ lệ bổ sung tối ưu cần được cân nhắc để cân bằng giữa lợi ích dinh dưỡng và chất lượng sản phẩm.

2.1. Cải Thiện Hàm Lượng Chất Xơ Trong Bánh Quy

Bổ sung ETPP vào bánh quy giúp tăng chất xơ thực phẩm một cách đáng kể. Ở mỗi tỉ lệ bổ sung 10%, 20%, 30%, và 40%, hàm lượng SDF và TDF đều gia tăng. Điều này là tích cực vì nó giúp tạo ra bánh quy giàu chất xơ, hỗ trợ sức khỏe tiêu hóa. Sản phẩm trở thành lựa chọn tốt cho người quan tâm đến chế độ ăn uống lành mạnh.

2.2. Tác Động Đến Đặc Tính Vật Lý Và Cảm Nhận Của Sản Phẩm

Mặc dù ETPP cải thiện giá trị dinh dưỡng, nhưng ở tỉ lệ cao (30-40%) lại ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng bánh quy. Độ dày bánh giảm, đường kính tăng, độ cứng tăng, và màu sắc sậm hơn. Những thay đổi này làm giảm mức độ chấp nhận của người tiêu dùng. Vì vậy, tỉ lệ bổ sung 10-20% ETPP được xem là phù hợp nhất.

III. Ứng Dụng L Ascorbic Acid Và Transglutaminase Cải Thiện Bánh Quy

Để khắc phục những hạn chế khi bổ sung tỉ lệ cao ETPP, nghiên cứu đã áp dụng L-ascorbic acid (vitamin C) và enzyme Transglutaminase như những cải thiện tố. L-ascorbic acid có tác dụng làm trắng bánh quy, chống oxy hóa và cải thiện cấu trúc mầm. Enzyme Transglutaminase giúp tạo liên kết chéo giữa các protein, cải thiện độ mỏng của bột nhào và độ đàn hồi của bánh. Các nghiên cứu cho thấy việc kết hợp ETPP với các cải thiện tố này có thể đạt được một sự cân bằng tốt giữa giá trị dinh dưỡng cao từ ETPP và chất lượng sản phẩm tốt. Nồng độ tối ưu của các chất bổ sung này cần được xác định thông qua phương pháp thực nghiệm để đạt hiệu quả tối đa.

3.1. Tác Dụng Của L Ascorbic Acid Vitamin C

L-ascorbic acid là một chất bổ sung quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất bánh quy. Nó có khả năng làm trắng bánh, chống oxy hóa, bảo vệ các chất dinh dưỡng khỏi bị phá hủy. Khi bổ sung vào công thức bánh quy có chứa ETPP, vitamin C giúp cải thiện màu sắc và tính chất cấu trúc của sản phẩm, làm tăng mức độ chấp nhận của người tiêu dùng.

3.2. Vai Trò Của Enzyme Transglutaminase Trong Cải Thiện Bột Nhào

Enzyme Transglutaminase là một chất cải thiện bột hiệu quả, giúp tạo liên kết chéo giữa các protein trong bột nhào. Quá trình này làm tăng độ đàn hồi và cải thiện cấu trúc của bánh. Khi kết hợp với ETPP, enzyme này giúp giảm độ cứng không mong muốn và cải thiện độ mỏng của bánh quy, tạo ra sản phẩm có kết cấu mong muốn.

IV. Triển Vọng Và Ứng Dụng Thực Tiễn Của Bánh Quy Cải Thiện

Nghiên cứu cải thiện chất lượng bánh quy bổ sung bã dứa xử lý enzyme mở ra những triển vọng lớn cho ngành công nghiệp thực phẩm Việt Nam. Sản phẩm này kết hợp lợi ích dinh dưỡng cao từ chất xơ thực phẩm với chất lượng sản phẩm tuyệt vời. Bánh quy giàu chất xơ này phù hợp cho người tiêu dùng quan tâm sức khỏe, đặc biệt những người muốn kiểm soát đường huyết hoặc hỗ trợ tiêu hóa. Công nghệ xử lý enzyme cũng giúp tái sử dụng phụ phẩm nông nghiệp, góp phần bảo vệ môi trường và tăng giá trị kinh tế của các nông sản. Tiếp theo, các nhà sản xuất có thể áp dụng các công thức tối ưu được phát triển từ nghiên cứu này để phát triển sản phẩm mới, mở rộng dòng sản phẩm bánh kẹo lành mạnh.

4.1. Giá Trị Dinh Dưỡng Và Lợi Ích Sức Khỏe

Bánh quy được bổ sung ETPP là một sản phẩm giàu chất xơ với giá trị dinh dưỡng cao. Chất xơ hòa tan giúp hỗ trợ tiêu hóa, kiểm soát mức đường trong máu và hỗ trợ quản lý cân nặng. Sản phẩm này đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng hiện đại đang tìm kiếm thực phẩm tốt cho sức khỏe. Bánh quy này có thể được quảng cáo như một lựa chọn lành mạnh trong danh mục sản phẩm bánh kẹo.

4.2. Ứng Dụng Công Nghiệp Và Phát Triển Bền Vững

Công nghệ xử lý enzyme không chỉ cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn giải quyết vấn đề tái chế phụ phẩm nông nghiệp. Bã dứa từ sản xuất nước dứa được tái sử dụng hiệu quả, giảm thiểu lãng phí. Điều này góp phần bảo vệ môi trường và tăng giá trị kinh tế cho ngành nông nghiệp. Các nhà sản xuất có thể áp dụng công thức tối ưu từ nghiên cứu để phát triển sản phẩm bánh quy mới, mở rộng danh mục sản phẩm và **nâng cao khả năng cạnh tranh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Bánh quy là một trong những mặt hàng bánh kẹo rất được ưa chuộng ở thị trường Việt Nam vì cung cấp nguồn năng lượng lớn (hàm lượng protein, đường bột và chất béo cao) và mang những giá trị cảm quan tốt (đa dạng, thu hút về cả hình dạng, màu sắc lẫn cấu trúc và mùi vị). Minh chứng là xuyên suốt những năm gần đây, doanh thu và quy mô thị trường của ngành hàng này ở Việt Nam ngày càng được mở rộng: tốc độ tăng trưởng trung bình của ngành hàng bánh kẹo ở Việt Nam (8 – 10 %/ năm) cao hơn so với của thế giới (1.5 %) và của Đông Nam Á (3.0 %); trong đó tỉ trọng mặt hàng bánh quy chiếm hơn 40 % [1]. Rõ ràng, nhu cầu tiêu dùng bánh quy của người Việt Nam đang trên đà tăng trưởng. Sau khi trải qua những ảnh hưởng nghiêm trọng về cả kinh tế và sức khỏe gây ra bởi đại dịch Covid-19, thói quen ăn uống của người tiêu dùng có sự thay đổi theo hướng tích cực hơn: ưu tiên sử dụng các sản phẩm thực phẩm có khả năng bảo vệ và cải thiện sức khỏe.

Do đó, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường, mặt hàng bánh quy truyền thống vốn chỉ giàu năng lượng cần được bổ sung thêm các chất có lợi cho sức khỏe như chất xơ, chất chống oxy hóa, các lợi khuẩn,. Đây vừa là động lực, vừa là thách thức của các nhà nghiên cứu và các nhà sản xuất không chỉ về mặt giá cả mà còn về mặt chất lượng sản phẩm: việc bổ sung các chất có giá trị dinh dưỡng thường làm tăng giá thành sản phẩm cũng như ít nhiều làm thay đổi chất lượng sản phẩm. Việt Nam là đất nước có sản lượng dứa lớn, do đó, các ngành công nghiệp chế biến dứa cũng đang dần phát triển lớn mạnh. Lượng phụ phẩm từ dứa bị thải bỏ sau các quá trình chế biến là khá lớn (tỉ lệ thịt dứa chỉ chiếm khoảng 30 % khối lượng quả dứa và hiệu suất của các quá trình sản xuất các sản phẩm từ dứa vẫn còn chưa cao [2, 3]).

Bã dứa là một nguồn phụ phẩm giàu xơ và nhiều chất có lợi cho sức khỏe, song, chưa được khai thác một cách hiệu quả: một phần dùng làm nhiên liệu sinh học, thức ăn gia súc, … một phần vẫn bị thải bỏ ra môi trường [4]. Một số công bố khoa học gần đây đã tập trung điều tra việc bổ sung các phụ phẩm từ dứa vào trong bánh quy [5-7]. Điểm chung của các nghiên cứu là tỉ lệ bổ sung vẫn còn hạn chế vì hàm lượng chất xơ không hòa tan khá cao có trong bã dứa đã gây ra những biến đổi không mong muốn đến chất lượng của bánh quy mà đặc biệt là các giá trị cảm quan. Chưa có 1 nghiên cứu nào sử dụng L-ascorbic acid và Transglutaminase cải thiện chất lượng bánh quy có bổ sung bã dứa đã qua xử lý enzyme để cải thiện vấn đề trên.

Nghiên cứu này mong muốn tìm ra nồng độ thích hợp của L-ascorbic acid và Transglutaminase để cải thiện chất lượng bánh quy có bổ sung bã dứa đã qua xử lý enzyme với điều kiện thích hợp; hướng tới việc tận dụng hiệu quả nguồn phụ phẩm bã dứa dồi dào trong nước, bổ sung bã dứa là nguồn nguyên liệu giàu xơ vào trong bánh quy nhằm tạo ra một sản phẩm bánh có lợi cho sức khỏe người sử dụng và có giá thành tốt; góp phần cải thiện đời sống kinh tế và chất lượng môi trường cho đất nước. Giới thiệu chung Dứa (tên khoa học là Ananas comosus) là loại trái cây nhiệt đới được trồng rộng rãi ở Việt Nam với sản lượng lớn, đạt 737.3 nghìn tấn trong năm 2021 theo tổng cục thống kê Việt Nam. Trên thế giới, dứa chiếm khoảng 20 % tổng sản lượng trái cây nhiệt đới [8], được tiêu thụ ở nhiều dạng khác nhau như dứa tươi, nước ép dứa, dịch dứa cô đặc, dứa ngâm đường, mứt dứa [8]. Trong đó, nước ép dứa là loại nước ép trái cây rất được ưa chuộng trên toàn thế giới, đứng thứ 3 sau nước ép cam và táo [9].

Thành phần cấu tạo cơ bản của quả dứa thường bao gồm thịt quả (50 %), lõi (7 %), ngọn (13 %) và vỏ (30 %). Để sản xuất ra nước ép dứa, quả dứa phải trải qua một quy trình chế biến mà các công đoạn chính thường là cắt, nghiền và ép. Bã dứa chính là phụ phẩm thải ra sau quá các quá trình này. Khối lượng bã dứa thu được ước chiếm khoảng 30 % khối lượng thịt quả khi hiệu suất ép trung bình đạt 70 % [10].

Khi ngành hàng sản xuất nước ép dứa ngày càng tăng trưởng (tỉ lệ tăng trưởng kép hàng năm của thế giới ước đạt 2.64 % trong giai đoạn 2023-2027 theo dữ liệu từ Statista), hệ quả là một lượng lớn bã dứa sẽ được tạo ra. Bã dứa là một loại phụ phẩm có hàm lượng chất xơ cao và chứa các chất có hoạt tính sinh học [4, 11], nên được tận dụng một cách hiệu quả. Thành phần hóa học Bã dứa có thể bao gồm nhiều phần tử khác nhau với tỉ lệ khác nhau của quả dứa tùy thuộc vào các quá trình sản xuất trước đó. Trong thành phần của bã dứa thường cũng chứa gần như đầy đủ các hợp chất cơ bản như protein, carbohydrate, lipid, tro và một số các hợp chất vi lượng khác.

Thành phần hóa học của bã dứa Tính trên hàm lượng chất khô (%) R. Martínez và M. Meena và Thành phần cộng sự, 2012 cộng sự, 2014 Prakash, 2015 cộng sự, 2022 [12] [13] [14] [15] Protein 4.64 -- “--” Số liệu không được công bố. Thành phần hóa học giữa các loại bã dứa trong những nhiên cứu trên đây ghi nhận một số sự khác biệt: trong khi hàm lượng protein giữa các nghiên cứu dường như có sự tương đồng, hàm lượng lipid chênh lệch không quá lớn thì hàm lượng xơ tổng (TDF) lại khác biệt rất lớn [12-15].

Nguyên nhân là do hàm lượng chất xơ của bã dứa có phụ thuộc vào phương pháp xử lý cũng như các bộ phận cấu thành nên bã. Theo nghiên cứu của M. Selani và cộng sự (2014), hàm lượng TDF của bã dứa dùng trong nghiên cứu là 45. Bã dứa này bao gồm cả thịt và vỏ quả, được tạo ra bằng cách rửa vỏ quả với sodium hipochloride và nước sạch, sau đó cắt quả thành những miếng nhỏ mà không loại bỏ vỏ quả, sử dụng máy ép để thu nhận bã ép [13].

Một nghiên cứu khác cũng thu nhận bã dứa ép bằng cách ép quả dứa tươi, hàm lượng TDF thu được là 51 % [15]. Song, trong một nghiên cứu khác của S. Do đó, bã dứa có hàm lượng xơ không hòa tan (IDF) là 29.45 % và xơ hòa tan (SDF) là 0.64 %, tức TDF vào khoảng 30.09 %, thấp hơn nhiều so với các nghiên cứu khác. Trong khi đó, bã dứa trong nghiên cứu của R.

Martínez và cộng sự (2012) cho thấy hàm lượng TDF cao nhất đạt 75. Bã dứa dùng trong nghiên cứu này được thu nhận từ quá trình sản xuất nước ép dứa công nghiệp [12]. Từ những kết quả trên, có thể nhận thấy hàm lượng chất xơ có trong bã dứa có sự dao động lớn. Ngoài các yếu tố như giống loài, mùa vụ, kĩ thuật canh tác, thời 4 điểm thu hoạch, … sự khác biệt về thành phần xơ trong bã dứa còn đến từ phương thức thu nhận bã.

Protein Có khoảng hơn 4 g protein trong 100 g chất khô của bã dứa, trong đó có chứa một lượng lớn là enzyme bromelain (một loại protease). Hàm lượng protein trong thịt quả là cao nhất, tuy nhiên, hoạt tính enzyme bromelain lại xếp thứ hai sau vỏ quả. Hoạt tính enzyme ở vỏ quả đạt 229. Ngoài ra, một số amino acid khác cũng được tìm thấy trong các phụ phẩm từ dứa như: aspartic acid, glutamic acid, cysteine, asparagine, serine, glutamine, threonine, tyrosine và valine [16].

Lipid Lipid trong bã dứa rất thấp. Nguyên nhân là do đặc tính hàm lượng lipid trong quả dứa tươi cũng khá thấp, chỉ vào khoảng 0. Carbohydrate Thành phần carbohydrate thường tìm thấy trong bã dứa chủ yếu là IDF, SDF và các loại đường vốn có sẵn trong quả dứa trong giai đoạn chín (sucrose, glucose, fructose) [17]. Về thành phần xơ, theo nghiên cứu của R.

Martínez và cộng sự (2012), tỉ lệ giữa xơ không hòa tan và xơ hòa tan (IDF:SDF) của các phụ phẩm từ dứa khá cao, IDF:SDF = 120.8 và cao hơn nhiều so với trong phụ phẩm từ các loại trái cây khác như ổi (IDF:SDF = 5.2), xoài (IDF:SDF = 1.5) và chanh dây (IDF:SDF = 1. Hơn nữa, xơ dứa cũng được cho là có mang hoạt tính sinh học. Xơ có hoạt tính sinh học được định nghĩa là chất xơ kết hợp với các hợp chất có hoạt tính sinh học mà chủ yếu là các hợp chất phenolic. Loại xơ kháng oxy hóa này tồn tại nhiều trong thịt dứa, lõi dứa và vỏ dứa.

Hoạt tính khác oxy hóa của xơ dứa được cho là cao hơn xơ của các loại trái cây có múi và táo [11]. Các hợp chất phenolic có hoạt tính kháng oxy hóa trong xơ dứa chủ yếu là myricetin, salicylic, tannic, trans‐cinnamic và p‐ coumaric acid [18]. Về hàm lượng tinh bột, một số nghiên cứu cho rằng trong bã dứa có chứa rất ít hoặc hầu như không có tinh bột. Lí do là vì hàm lượng tinh bột trong quả dứa sẽ 5 giảm dần do sự chuyển hóa thành đường và gần như bằng không ở giai đoạn quả chín [19].

Khoáng chất và các hợp chất có hoạt tính sinh học Quả dứa chứa hàm lượng lớn các khoáng chất Potassium (K) (125 – 178 mg/ 100 g), Calcium (Ca) (13 mg/ 100 g), Magnesium (Mg) (12 – 20 mg/ 100 g) và Phosphorus (P) (9 – 13 mg/ 100g) [8], vì vậy, một phần khoáng chất có thể còn tồn tại trong bã dứa sau quá trình ép. Một số hợp chất có hoạt tính sinh học phổ biến cũng được tìm thấy trong các phụ phẩm từ dứa như ascorbic acid (37.84 mg/ 100 g [20]), các flavonoid, carotenoid, polyphenol. Một số ứng dụng của bã dứa trong các lĩnh vực công nghiệp Các phụ phẩm từ dứa nói chung đã và đang trở thành một nguồn nguyên liệu tiềm năng cho nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau: lên men alcohol, acid hữu cơ; trích ly các chất có hoạt tính sinh học như enzyme bromelain [21], các hợp chất glycoside, polyphenol [22] và các chất có tính năng công nghệ như pectin [23, 24].