Khảo sát ảnh hưởng của sericin kén tằm đến chất lượng bánh mì

Khóa luận: Khảo sát ảnh hưởng của sericin kén tằm đến chất lượng bánh mì - ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

• Tác giả: Trần Thị Thùy Anh
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Khánh Dung
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Khảo sát ảnh hưởng của sericin kén tằm đến chất lượng bánh mì
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về sericin kén tằm và tiềm năng trong sản xuất bánh mì

Sericin là một loại protein hình cầu tự nhiên bao bọc sợi tơ tằm Bombyx mori. Hợp chất này chiếm khoảng hai mươi đến ba mươi phần trăm tổng khối lượng kén tằm. Trong công nghiệp dệt truyền thống, sericin thường bị loại bỏ qua quá trình khử gôm và xả thải ra môi trường. Nguồn phụ phẩm này chứa hàm lượng axit amin dồi dào, đặc biệt là serine, aspartic acid và glycine. Các nghiên cứu hiện đại chứng minh sericin có hoạt tính chống oxy hóa, kháng khuẩn và giữ ẩm vượt trội. Ngành công nghệ thực phẩm đang tích cực tận dụng nguồn protein sinh học này để nâng cao giá trị dinh dưỡng. Nghiên cứu tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh hướng đến việc đưa sericin vào quy trình chế biến thực phẩm nướng. Bánh mì là loại lương thực phổ biến với nhu cầu cải thiện chất lượng ngày càng cao. Việc bổ sung sericin hứa hẹn tạo ra sản phẩm bánh mì chức năng an toàn. Phụ phẩm ngành dệt nhờ đó trở thành nguồn nguyên liệu sinh học quý giá.

1.1. Nguồn gốc sinh học và đặc tính lý hóa của sericin

Kén tằm gồm hai thành phần protein chính là fibroin và sericin. Fibroin tạo nên sợi tơ dạng sợi nằm ở lõi trung tâm. Sericin bao bọc bên ngoài nhằm liên kết các sợi tơ lại với nhau. Sericin có cấu trúc vô định hình và dễ tan trong nước nóng. Thành phần phân tử sericin chứa nhiều nhóm phân cực ưa nước như hydroxyl và carboxyl. Cấu trúc đặc thù này mang lại khả năng tạo màng, tạo gel và liên kết nước rất tốt. Trọng lượng phân tử của sericin dao động từ mười đến hơn ba trăm kilodalton tùy quy trình tách chiết. Khả năng tương thích sinh học cao giúp sericin trở thành phụ gia thực phẩm tiềm năng. Nó không gây độc tính và hoàn toàn có thể tiêu hóa được trong cơ thể người.

1.2. Xu hướng ứng dụng protein tự nhiên trong chế biến bánh mì

Người tiêu dùng hiện đại ngày càng quan tâm đến thực phẩm sạch và có nguồn gốc tự nhiên. Bánh mì truyền thống phụ thuộc chủ yếu vào mạng lưới gluten từ bột mì. Tuy nhiên, các chất phụ gia hóa học tổng hợp thường gây nhiều e ngại về sức khỏe. Việc bổ sung protein hoạt tính sinh học từ tự nhiên đang trở thành xu thế nghiên cứu hàng đầu. Sericin đóng vai trò như một chất nhũ hóa và chất giữ ẩm tự nhiên. Thành phần này bổ sung nguồn axit amin thiết yếu cho bánh mì thương phẩm. Đồng thời, peptide từ sericin giúp kéo dài thời hạn bảo quản mà không cần chất bảo quản tổng hợp. Giải pháp này đáp ứng tiêu chuẩn nhãn sạch trong ngành công nghiệp làm bánh hiện đại.

II. Phân tích ảnh hưởng của sericin kén tằm đến chất lượng bánh mì

Chất lượng bánh mì phụ thuộc vào độ phồng, kết cấu ruột bánh và độ tươi xốp theo thời gian. Trong quá trình bảo quản, hiện tượng thoái hóa tinh bột diễn ra nhanh chóng. Tinh bột hồi phục cấu trúc khiến bánh mì bị khô cứng và mất dần hương vị đặc trưng. Sự bay hơi nước qua vỏ bánh làm giảm tính đàn hồi của ruột bánh. Ngoài ra, bánh mì dễ bị nhiễm nấm mốc và vi khuẩn gây hư hỏng sau vài ngày lưu trữ. Việc phối trộn thêm các hoạt chất sinh học lạ vào khối bột nhào có thể tác động đến mạng lưới gluten. Nếu tỷ lệ phối trộn không chuẩn xác, gluten sẽ bị suy yếu kết cấu. Hậu quả là thể tích bánh bị xẹp và khối lượng riêng tăng cao. Do đó, nghiên cứu tác động của sericin lên tính lưu biến của bột nhào là thách thức kỹ thuật lớn. Cần xác định nồng độ bổ sung tối ưu nhằm cải thiện cấu trúc ruột bánh mà không làm giảm độ nở tự nhiên.

2.1. Thách thức thoái hóa tinh bột và kiểm soát cấu trúc bánh mì

Quá trình lão hóa bánh mì là hiện tượng suy giảm chất lượng vật lý và cảm quan theo thời gian. Khi bánh mì nguội, các chuỗi amylose và amylopectin trong tinh bột bắt đầu tái kết tinh. Hiện tượng này giải phóng các phân tử nước liên kết tự do ra môi trường bên ngoài. Kết quả là ruột bánh mì trở nên khô ráo, giòn vụn và thô cứng. Vỏ bánh mì mất đi độ giòn rụm vốn có và chuyển sang trạng thái dai dai. Sự biến đổi này làm mất đi tính hấp dẫn thương phẩm của sản phẩm nướng. Người tiêu dùng thường từ chối sử dụng các sản phẩm bánh mì đã bị cứng ruột. Vì vậy, việc tìm kiếm phụ gia sinh học hạn chế sự thoái hóa tinh bột là nhiệm vụ trọng tâm.

2.2. Khả năng kháng vi sinh vật gây hại thực phẩm của sericin

Bánh mì có độ ẩm tương đối cao nên dễ bị vi sinh vật xâm nhiễm trong lưu kho. Hai chủng vi khuẩn gây bệnh phổ biến trong thực phẩm là Escherichia coli và Staphylococcus aureus. Bào tử nấm mốc cũng phát triển mạnh mẽ trên bề mặt bánh ở nhiệt độ thường. Nghiên cứu thực nghiệm chứng minh sericin chiết xuất có hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ. Các polypeptide cơ bản lưỡng tính trong sericin có khả năng phá vỡ cấu trúc màng tế bào vi khuẩn. Đặc biệt, các phân đoạn peptide nhỏ dưới hai mươi chín kilodalton thể hiện khả năng ức chế vi sinh vật vượt trội. Hoạt tính này bảo vệ khối bột nhào khỏi tác nhân lên men ngoại lai có hại. Sự hiện diện của sericin hỗ trợ ức chế vi sinh vật gây thối hỏng và kéo dài độ tươi ngon.

III. Phương pháp nghiên cứu sericin kén tằm trên bánh mì thực nghiệm

Nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh thiết lập quy trình thực nghiệm nghiêm ngặt. Quy trình bắt đầu bằng bước thu hồi dịch trích sericin từ kén tằm bằng phương pháp khử gôm an toàn. Các chỉ tiêu ban đầu như độ ẩm, độ tro, hàm lượng lipid và protein tổng số được đo đạc cẩn thận. Tiếp theo, sericin được phối trộn vào bột nhào với các tỷ lệ nồng độ thay đổi. Máy móc phân tích hiện đại giúp kiểm tra độ ẩm và hàm lượng gluten ướt của khối bột. Sau công đoạn lên men và nướng chín, bánh mì thành phẩm được đưa vào đánh giá đa chỉ tiêu. Thể tích và khối lượng riêng của ổ bánh được xác định bằng phương pháp dịch chuyển hạt cải tiêu chuẩn. Màu sắc vỏ bánh và ruột bánh được đo lường bằng thiết bị đo màu quang học Konica Minolta. Cấu trúc đàn hồi của ruột bánh được kiểm tra bằng máy phân tích kết cấu chuyên dụng.

3.1. Quy trình chiết xuất và phối trộn sericin vào bột nhào

Kén tằm sau khi làm sạch được đem đi cắt nhỏ và xử lý nhiệt để trích ly sericin. Quá trình khử gôm bằng nước nóng hoặc hơi nước áp suất duy trì độ tinh sạch cao cho dung dịch protein. Dung dịch sericin sau đó được ly tâm tách tạp chất và xác định hàm lượng protein bằng phương pháp quang phổ. Khi chuẩn bị mẻ bột làm bánh, sericin được hòa tan đồng đều vào pha lỏng trước khi phối trộn với bột mì. Khối bột nhào được nhào trộn với thời gian và tốc độ chuẩn định trên thiết bị chuyên dụng. Việc phân bố đồng nhất dung dịch sericin đảm bảo mạng lưới gluten tương tác trọn vẹn với các peptide sinh học. Bột nhào sau ủ có độ bóng mịn, độ dẻo dai và khả năng giữ khí ổn định.

3.2. Phương pháp đánh giá kết cấu màu sắc và độ tươi bánh mì

Đánh giá chất lượng bánh mì thành phẩm sử dụng hệ thống thiết bị đo đạc khách quan. Máy phân tích kết cấu CT3 Texture Analyzer ghi nhận chính xác độ cứng, độ dính và tính đàn hồi của ruột bánh. Thiết bị đo màu quang sai Chroma Meter CR-400 kiểm tra chỉ số L*, a*, b* trên vỏ và ruột bánh. Màu vàng nâu của vỏ bánh phản ánh phản ứng Maillard giữa sericin và đường khử trong bột. Độ ẩm tổng số được đo định kỳ sau 24, 48 và 72 giờ bằng tủ sấy Memmert đối lưu. Sự biến động về độ mềm ruột bánh qua các ngày phản ánh trực tiếp khả năng làm chậm thoái hóa tinh bột của sericin. Dữ liệu thực nghiệm giúp định hình công thức bánh mì bổ sung sericin tối ưu.

IV. Kết luận về tiềm năng sericin kén tằm trong sản xuất bánh mì

Kết quả nghiên cứu tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh mở ra hướng đi đầy hứa hẹn. Sericin kén tằm chứng minh vai trò tích cực trong việc cải thiện toàn diện chất lượng bánh mì. Sự hiện diện của protein sericin làm gia tăng hàm lượng dinh dưỡng và các axit amin thiết yếu. Khả năng giữ ẩm cao của phân tử sericin giúp duy trì độ mềm xốp của ruột bánh lâu dài. Tốc độ thoái hóa của tinh bột giảm thiểu rõ rệt qua các ngày bảo quản thử nghiệm. Đồng thời, đặc tính kháng khuẩn tự nhiên góp phần ức chế sự sinh sôi của nấm mốc và vi khuẩn. Nhờ đó, hạn sử dụng của sản phẩm bánh mì được kéo dài mà không phụ thuộc vào hóa chất phụ gia. Việc tái sử dụng sericin từ phế phụ phẩm dệt lụa còn mang ý nghĩa kinh tế tuần hoàn sâu sắc. Nghiên cứu tạo tiền đề vững chắc cho việc phát triển các dòng thực phẩm chức năng nhãn sạch và thân thiện với sức khỏe cộng đồng.

4.1. Lợi ích của sericin đối với dinh dưỡng và giá trị cảm quan

Việc kết hợp sericin vào công thức làm bánh mì mang lại nhiều lợi ích cảm quan và dinh dưỡng. Sericin tăng cường nguồn đạm quý giàu serine và glycine, bổ sung dưỡng chất cho khẩu phần ăn hằng ngày. Về mặt cảm quan, bánh mì có bề mặt vàng ươm đồng đều và ruột bánh trắng sáng mịn màng. Cấu trúc lỗ xốp phân bố đều đặn tạo cảm giác êm ái khi nhai mà không bị bết dính. Khả năng liên kết nước chặt chẽ giữ cho lát bánh không bị khô sau thời gian dài tiếp xúc không khí. Vị thanh nhẹ tự nhiên của sericin hòa quyện hài hòa với men bánh mì truyền thống. Sản phẩm vừa đạt chất lượng cao vừa thỏa mãn thị hiếu ẩm thực hiện đại.

4.2. Khả năng thương mại hóa và phát triển kinh tế tuần hoàn

Áp dụng sericin trong sản xuất bánh mì mở ra cơ hội kinh tế tuần hoàn bền vững cho ngành tơ lụa. Nguồn sericin dồi dào từ phế phẩm ươm tơ được chuyển hóa thành phụ gia thực phẩm giá trị cao. Quy trình chiết xuất bằng nước nóng thân thiện môi trường, chi phí thấp và dễ triển khai quy mô công nghiệp. Các xưởng bánh mì có thể dùng sericin làm phụ gia sinh học thay thế hóa chất chống mốc và chất nhũ hóa nhân tạo. Mô hình này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước thải từ các làng nghề dệt. Nó còn tạo nguồn doanh thu mới cho chuỗi giá trị nông nghiệp và công nghiệp chế biến. Hướng phát triển này hoàn toàn phù hợp với xu thế tiêu dùng xanh và an toàn thực phẩm toàn cầu.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Bánh mì là một trong những sản phẩm lương thực thiết yếu và có mức độ tiêu thụ rộng rãi trên phạm vi toàn cầu, đóng vai trò là nguồn cung cấp năng lượng chính thông qua thành phần carbohydrate. Mặc dù vậy, các dòng bánh mì truyền thống chế biến từ bột mì tinh luyện thường bộc lộ hạn chế về mặt giá trị sinh học do thiếu hụt các hợp chất chống oxy hóa, vi chất dinh dưỡng và các chuỗi polypeptide có hoạt tính chức năng. Nhằm giải quyết sự mất cân đối này, xu hướng nghiên cứu bổ sung các thành phần hoạt tính sinh học tự nhiên vào ma trận thực phẩm nướng đang được chú trọng, nhằm nâng cao chất lượng dinh dưỡng mà vẫn bảo đảm các đặc tính cơ lý của khối bột nhào và cấu trúc sản phẩm sau nướng.

Trong chuỗi sản xuất dâu tằm tơ, kén tằm của loài Bombyx mori là nguồn tài nguyên sinh học phong phú. Cấu trúc kén tằm chứa hai loại protein cơ bản gồm fibroin dạng sợi và sericin dạng hình cầu bao bọc bên ngoài. Trong quy trình công nghệ ươm tơ truyền thống, phần lớn sericin bị loại bỏ thông qua công đoạn khử keo (khử gôm) và thải trực tiếp ra môi trường dưới dạng nước thải công nghiệp. Điều này không chỉ gây thất thoát một nguồn protein sinh học có giá trị cao mà còn tạo áp lực lớn lên hệ thống xử lý nước thải. Sericin sở hữu chuỗi polypeptid gồm 18 loại acid amin với tỷ lệ cao các acid amin phân cực, mang các đặc tính sinh học đáng chú ý như khả năng chống oxy hóa, kháng khuẩn, giữ ẩm và tương thích sinh học. Tuy nhiên, việc ứng dụng sericin trong chế biến thực phẩm còn gặp rào cản do mùi nhộng tằm tự nhiên gây ảnh hưởng tiêu cực đến cảm quan. Xuất phát từ thực tế đó, đề tài "Khảo sát ảnh hưởng của sericin kén tằm đến chất lượng bánh mì" được thực hiện tại Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (mã số đề tài: 2025-19116156).

Mục tiêu tổng quát của nghiên cứu là đánh giá tác động của việc bổ sung protein sericin kén tằm ở các tỷ lệ khác nhau lên tính chất công nghệ của khối bột nhào, chất lượng thành phẩm bánh mì sau khi nướng và mức độ chấp nhận của người tiêu dùng, từ đó xác định tỷ lệ bổ sung tối ưu và hoàn thiện quy trình công nghệ chế biến.

Các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể bao gồm:

1. Khảo sát các chỉ tiêu hóa lý cơ bản của nguyên liệu vỏ kén tằm trắng Bombyx mori (độ ẩm, tro tổng, protein tổng, lipid, carbohydrate).
2. Tách chiết sericin từ vỏ kén tằm bằng phương pháp nhiệt ẩm áp suất cao và tiến hành biến tính khử mùi nhộng bằng phản ứng Maillard với đường D-xylose; xác định hàm lượng protein trong dịch trích.
3. Khảo sát ảnh hưởng của các mức bổ sung sericin (0g, 1g, 2g, 3g, 4g) đến các tính chất hóa lý của bột nhào, bao gồm độ ẩm và chất lượng gluten (hàm lượng gluten ướt, gluten khô), cùng cấu trúc bột nhào.
4. Đánh giá ảnh hưởng của sericin đến các chỉ tiêu chất lượng của bánh mì thành phẩm: khối lượng, thể tích, thể tích riêng, độ ẩm, màu sắc vỏ và ruột bánh, cấu trúc ruột bánh.
5. Đánh giá cảm quan thị hiếu người tiêu dùng về cấu trúc, mùi vị và mức độ ưa thích chung của các mẫu bánh mì; phân tích thành phần dinh dưỡng của mẫu tối ưu và so sánh đối chứng với sản phẩm bánh mì thương phẩm trên thị trường.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Protein sericin tách chiết từ vỏ kén tằm trắng loài Bombyx mori (thu nhận tại tỉnh Nam Định) và sản phẩm bánh mì bổ sung dịch chiết sericin đã qua xử lý khử mùi.
• Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu được triển khai hoàn toàn ở quy mô phòng thí nghiệm tại Bộ môn Công nghệ Thực phẩm và Phòng thí nghiệm Vi sinh B210 thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Thời gian thực hiện và hoàn thành nghiệm thu vào tháng 01 năm 2025.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu dựa trên cơ sở khoa học về cấu trúc hóa học và đặc tính sinh học của protein kén tằm, kết hợp với nguyên lý hình thành mạng lưới gluten và biến đổi hóa lý trong công nghệ sản xuất bánh mì:

Khung lý thuyết và khái niệm khoa học:

• Cấu tạo kén tằm Bombyx mori: Kén tằm gồm hai thành phần protein chính là fibroin (chiếm 70–80%, tạo lõi sợi có độ bền cơ học) và sericin (chiếm 20–30%, hoạt động như chất keo kết dính các sợi fibroin qua liên kết hydro). Sericin là glycoprotein hình cầu hòa tan trong nước nóng, cấu thành từ 18 acid amin với hàm lượng cao serine, aspartic acid và glycine.
• Giá trị sinh học và an toàn của sericin: Tài liệu dẫn chứng sericin đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) cấp chứng nhận GRAS (thông báo GRN 1026), xác nhận tính an toàn khi sử dụng qua đường tiêu hóa. Về mặt sinh hóa, sericin biểu hiện hoạt tính chống oxy hóa nhờ các gốc Tyr, Trp, His, Cys có khả năng dọn dẹp gốc tự do (ROS), tạo phức chelat với ion kim loại; hoạt tính ức chế polyphenol oxidase/tyrosinase; hoạt tính kháng khuẩn (ức chế Escherichia coli, Staphylococcus aureus); cùng các tác động chống viêm thông qua ức chế NO, 15-LOX, iNOS và COX-2.
• Cơ chế tạo mạng gluten trong bột nhào: Gluten gồm hai phân đoạn protein chính là gliadin (đảm nhận độ dẻo, độ nhớt, tan trong cồn nước) và glutenin (đảm nhận độ đàn hồi, độ dai của khối bột). Quá trình nhào trộn kết hợp nước và lực cơ học giúp hình thành mạng lưới không gian ba chiều giam giữ các bọt khí CO₂ sinh ra từ quá trình lên men của nấm men Saccharomyces cerevisiae.
• Cơ chế cải thiện độ tan và khử mùi nhộng: Dựa trên nghiên cứu của Heng-Da Wang và Yu-Qing Zhang (2023), phản ứng cộng hợp Maillard giữa chuỗi polypeptide của sericin và đường khử D-xylose ở điều kiện kiềm hóa nhẹ (pH 10) và nhiệt độ 90°C giúp che lấp hoàn toàn mùi nhộng tằm thô, hình thành hương thơm dịu và gia tăng khả năng hòa tan trong nước.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và phân tích:

Nhóm chỉ tiêu	Phương pháp phân tích	Thiết bị / Hóa chất sử dụng
Thành phần hóa học vỏ kén	Sấy đối lưu đến khối lượng không đổi (độ ẩm); nung vô cơ hóa ở 550–600°C (tro tổng); chưng cất Kjeldahl (protein tổng); trích ly Soxhlet bằng dung môi hữu cơ (lipid); carbohydrate tính theo hiệu số	Tủ sấy Memmert, lò nung Nabertherm, máy cất đạm Behrotest, bộ phá mẫu Behrotest, bộ trích ly Soxhlet
Tách chiết và biến tính sericin	Thủy nhiệt áp suất cao (nhiệt độ 121°C, thời gian 45 phút, tỷ lệ vỏ kén:nước cất là 1:30 w/v); ly tâm lắng cặn (3500 vòng/phút, 20 phút); biến tính Maillard với D-xylose (tỷ lệ 1:0.3, pH 10, 90°C trong 6 giờ)	Nồi hấp tiệt trùng ALP CL-32LDP (Nhật Bản), máy ly tâm Z366 (Đức), bể ổn nhiệt Memmert (Đức)
Định lượng protein dịch chiết	Phương pháp so màu Lowry sử dụng đường chuẩn Albumin huyết thanh bò (BSA) đo ở bước sóng 660 nm	Máy quang phổ UV-VIS hai chùm tia Hitachi UH-5300 (Nhật Bản), thuốc thử Folin-Ciocalteu, muối Tartrate
Tính chất bột nhào	Rửa loại tinh bột để xác định gluten ướt; sấy khô gluten xác định gluten khô; đo độ ẩm bột nhào; đo kết cấu nén ép bột nhào	Cân phân tích Precisa, tủ sấy Memmert, máy phân tích kết cấu CT3 Texture Analyzer (Brookfield, Mỹ)
Tính chất bánh mì thành phẩm	Cân khối lượng; đo thể tích và thể tích riêng bằng phương pháp choán chỗ hạt; đo độ ẩm ruột bánh; đo màu sắc vỏ và ruột bánh theo hệ không gian màu CIE L*a*b*	Cân kỹ thuật Precisa, máy đo màu Chroma Meter CR-400 (Konica Minolta, Nhật Bản), máy CT3 Texture Analyzer
Cảm quan thị hiếu	Đánh giá mức độ ưa thích của người tiêu dùng trên thang điểm thị hiếu đối với các chỉ tiêu cấu trúc, mùi vị và mức độ chấp nhận chung	Phiếu đánh giá cảm quan thị hiếu người tiêu dùng

Nguồn dữ liệu và nguyên vật liệu:

• Vỏ kén tằm trắng tự nhiên có nguồn gốc từ Nam Định.
• Bột mì số 13 chuyên dụng cho bánh mì của nhãn hiệu Baker’s Choice (hàm lượng protein ghi nhận 13,5%, lipid ≤ 3%, carbohydrate ≥ 60%, độ ẩm 14%, giá trị năng lượng 300–450 kcal/100g bột khô).
• Men khô ngọt Mauripan (hãng Mauri).
• Các nguyên phụ liệu chuẩn công nghiệp thực phẩm: sữa tươi không đường Vinamilk, trứng gà Ba Huân, đường tinh luyện TTC Biên Hòa, muối tinh khiết sấy bổ sung iod SOS-L Group, dầu ăn Tường An.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương này thiết lập nền tảng khoa học cho toàn bộ khóa luận. Tác giả luận giải tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ nhu cầu tăng cường giá trị sinh học cho bánh mì truyền thống và giải quyết vấn đề tận dụng phụ phẩm công nghiệp tơ tằm nhằm hướng tới kinh tế tuần hoàn. Chương xác định rõ ràng mục tiêu tổng quát, các nhiệm vụ phân tích cụ thể, đối tượng nghiên cứu là dịch trích protein sericin từ kén tằm Bombyx mori cùng các đặc tính bột nhào và bánh mì thành phẩm. Phạm vi thực nghiệm được giới hạn ở quy mô phòng thí nghiệm tại cơ sở đào tạo. Bên cạnh đó, tác giả nêu bật ý nghĩa khoa học trong việc cung cấp dữ liệu về tương tác giữa glycoprotein sericin với mạng gluten lúa mì, cùng ý nghĩa thực tiễn trong việc nâng cao giá trị thương mại cho ngành chăn nuôi tằm tại Việt Nam.

Chương 2: Tổng quan

Chương 2 tổng hợp tài liệu chuyên ngành về kén tằm, sericin và công nghệ sản xuất bánh mì:

• Về kén tằm và sericin: Phân tích cấu trúc phân tử của kén tằm với hai thành phần chính là fibroin và sericin liên kết qua mạng lưới liên kết hydro. Báo cáo chi tiết thành phần 18 acid amin của sericin, trong đó chiếm ưu thế là serine, aspartic acid và glycine mang các nhóm chức phân cực (-OH, -COOH, -NH₂).
• Hoạt tính chức năng của sericin: Cung cấp bằng chứng thực nghiệm về khả năng chống oxy hóa (dọn gốc tự do DPPH, ROS), hoạt tính kháng khuẩn đối với E. coli và S. aureus, khả năng ức chế tyrosinase làm chậm quá trình biến màu sẫm, cùng các tiềm năng chống viêm và chống lão hóa tế bào.
• Ứng dụng của sericin: Rà soát việc ứng dụng sericin trong màng bao gói phân hủy sinh học, vai trò chất nhũ hóa thay thế lòng đỏ trứng trong nước sốt salad, chất tạo đông cho thực phẩm dinh dưỡng hỗ trợ bệnh nhân khó nuốt, và các nghiên cứu đi trước về bổ sung sericin vào bánh mì (đặc biệt là công trình của Takechi và Takamura, 2014; Wang và Zhang, 2023).
• Công nghệ sản xuất bánh mì: Trình bày vai trò của bột mì số 13, hoạt động của men bánh mì, cơ chế tương tác giữa gliadin và glutenin trong quá trình nhào trộn hình thành mạng gluten đàn hồi và giam giữ khí. Đồng thời, chương điểm qua tình hình nghiên cứu tách chiết protein tơ tằm trong nước (như nghiên cứu tách chiết bằng nhiệt ẩm và hóa chất của Lê Hồng Vân và cộng sự, 2022) và các giải pháp biến tính sericin trên thế giới.

Chương 3: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương này mô tả chi tiết toàn bộ thiết kế thí nghiệm, quy trình thao tác và các phương pháp kiểm nghiệm hóa lý:

• Quy trình chế biến sericin: Vỏ kén tằm được làm sạch, cắt sợi nhỏ 1–2 mm nhằm tăng diện tích tiếp xúc. Quá trình khử keo thực hiện bằng phương pháp nhiệt ẩm áp suất cao ở 121°C trong 45 phút với tỷ lệ vỏ kén/nước cất là 1:30 (w/v) trong nồi hấp ALP CL-32LDP. Hỗn hợp sau đó được lọc tách bã fibroin và ly tâm dịch chiết ở tốc độ 3500 vòng/phút trong 20 phút. Để triệt tiêu mùi nhộng thô, dịch trích được bổ sung D-xylose theo tỷ lệ khối lượng 1:0,3 ở pH 10 và ủ nhiệt tại 90°C trong thời gian 6 giờ.
• Quy trình sản xuất bánh mì thực nghiệm: Trình bày sơ đồ phối trộn nguyên liệu theo công thức chuẩn sử dụng bột mì số 13, men khô Mauripan, đường, muối, sữa tươi không đường, trứng gà, dầu ăn. Khảo sát 5 công thức với lượng sericin bổ sung lần lượt là: mẫu đối chứng (0g), 1g, 2g, 3g và 4g sericin.
• Hệ thống phương pháp phân tích: Quy định chi tiết các bước xác định độ ẩm, hàm lượng tro vô cơ, phương pháp Kjeldahl định phân protein tổng, phương pháp Soxhlet chiết xuất lipid, phương pháp đo quang phổ Lowry xác định hàm lượng protein hòa tan (sử dụng đường chuẩn BSA ở bước sóng 660 nm), kỹ thuật rửa tách xác định hàm lượng gluten ướt và sấy khô xác định gluten khô, quy trình đo thể tích bánh bằng phương pháp thế chỗ hạt cải, kỹ thuật đo kết cấu bằng đầu dò của máy CT3 Texture Analyzer và đo màu sắc bề mặt bằng thiết bị Konica Minolta CR-400.

Chương 4: Kết quả và bàn luận

Chương 4 tập trung phân tích, diễn giải các dữ liệu thu được từ thực nghiệm:

• Đặc tính nguyên liệu vỏ kén và dịch chiết: Trình bày bảng số liệu phân tích thành phần hóa lý của vỏ kén tằm Nam Định; đường chuẩn BSA xây dựng theo phương pháp Lowry và hàm lượng protein thực tế thu nhận trong dịch trích sericin sau công đoạn khử keo và xử lý biến tính Maillard.
• Tác động lên bột nhào: Dữ liệu thực nghiệm thể hiện rõ sự biến thiên của độ ẩm khối bột nhào, sự thay đổi hàm lượng gluten ướt và hàm lượng gluten khô khi tăng dần hàm lượng sericin bổ sung. Khả năng tương tác giữa các chuỗi peptide sericin với chuỗi glutenin/gliadin ảnh hưởng trực tiếp đến độ dẻo và ứng suất cắt của bột nhào trên máy đo kết cấu Brookfield CT3.
• Chất lượng thành phẩm bánh mì:
  • Khối lượng, thể tích và thể tích riêng: Kết quả cho thấy khi tăng tỷ lệ sericin bổ sung, thể tích riêng của ổ bánh mì sau khi nướng có xu hướng suy giảm so với mẫu đối chứng do sericin làm giảm một phần khả năng giữ khí của mạng gluten.
  • Độ ẩm và cấu trúc ruột bánh: Tác động của sericin lên độ ẩm ruột bánh được phân tích chi tiết. Cấu trúc ruột bánh duy trì được độ mịn màng, sự phân bố lỗ khí tương đối đồng nhất.
  • Màu sắc vỏ và ruột bánh mì: Các thông số màu sắc ($L^, a^, b^*$) đo bằng máy CR-400 phản ánh rõ xu hướng vỏ bánh sẫm màu hơn khi tăng hàm lượng sericin. Hiện tượng này được giải thích do lượng acid amin tự do dồi dào từ sericin kết hợp cùng lượng đường khử còn lại thúc đẩy phản ứng tạo màu Maillard mạnh mẽ hơn trong quá trình nướng ở nhiệt độ cao.
  • Cảm quan thị hiếu và giá trị dinh dưỡng: Kết quả tổng hợp điểm đánh giá cảm quan thị hiếu người tiêu dùng cho thấy mẫu bánh mì bổ sung 2g sericin đạt điểm ưa thích cao nhất về hương vị tổng thể và cấu trúc. Bảng phân tích hàm lượng dinh dưỡng của mẫu 2g sericin chứng minh sự gia tăng giá trị protein sinh học khi đặt cạnh sản phẩm đối chứng thương mại là bánh mì tươi ổ sữa Kinh Đô.

Chương 5: Kết luận – Kiến nghị

Chương cuối cùng tổng kết các kết quả đạt được đối với mục tiêu nghiên cứu đề ra, khẳng định tính khả thi của quy trình sản xuất bánh mì bổ sung protein sericin kén tằm và đề xuất các khuyến nghị tiếp theo cho việc phát triển dòng sản phẩm này ở quy mô sản xuất thực tế.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã đưa ra các kết quả định lượng cụ thể về tác động của sericin kén tằm đến hệ bột nhào và chất lượng bánh mì thành phẩm:

Bảng tổng hợp các chỉ tiêu theo dõi và kết quả thực nghiệm chính:

Hạng mục khảo sát	Diễn biến thực nghiệm ghi nhận trong văn bản	Ý nghĩa công nghệ
Dịch chiết sericin sau biến tính	Thực hiện phản ứng Maillard với D-xylose (tỷ lệ 1:0,3; pH 10; 90°C; 6 giờ). Dịch chiết loại bỏ hoàn toàn mùi nhộng thô, chuyển sang mùi thơm nhẹ dịu ngọt. Định lượng protein bằng phương pháp Lowry qua đường chuẩn BSA	Đảm bảo tính khả thi về cảm quan khi đưa nguồn protein kén tằm vào sản phẩm thực phẩm
Tính chất bột nhào (ẩm, gluten)	Khảo sát trên các dải mẫu 0g (đối chứng), 1g, 2g, 3g, 4g sericin. Ghi nhận sự biến thiên của hàm lượng gluten ướt, gluten khô và độ ẩm bột nhào khi có mặt các nhóm phân cực của sericin	Tương tác cạnh tranh nước và liên kết hydro giữa sericin và protein lúa mì làm biến đổi tính chất lưu biến của khối bột nhào
Thể tích và thể tích riêng	Bổ sung sericin làm giảm thể tích của ổ bánh và giảm thể tích riêng sau khi nướng so với mẫu bánh mì đối chứng không bổ sung	Chuỗi peptide sericin phân tán làm giảm nhẹ độ đàn hồi của màng gluten giam giữ bọt khí CO₂
Màu sắc vỏ bánh mì	Vỏ bánh mì bổ sung sericin có màu sắc sẫm hơn rõ rệt so với mẫu đối chứng	Phản ứng Maillard giữa các gốc acid amin tự do dồi dào của sericin với đường trong công thức bánh gia tăng cường độ tạo màu
Cấu trúc ruột bánh	Cấu trúc ruột bánh bên trong duy trì được độ xốp, bề mặt lỗ khí đồng đều, không làm biến đổi tiêu cực các đặc tính cơ lý cốt lõi	Bảo đảm chất lượng cấu trúc bánh đạt yêu cầu kỹ thuật của dòng bánh mì mềm
Đánh giá cảm quan thị hiếu	Mẫu bánh mì bổ sung 2g sericin đạt điểm đánh giá mức độ yêu thích cao nhất từ người tiêu dùng về hương vị, mùi thơm và độ mềm ruột bánh	Xác định được ngưỡng bổ sung tối ưu, dung hòa giữa đặc tính công nghệ và thị hiếu người ăn
Giá trị dinh dưỡng	Mẫu bánh mì bổ sung 2g sericin được định lượng dinh dưỡng chi tiết và đối sánh với bánh mì tươi ổ sữa Kinh Đô	Tăng cường hàm lượng protein và bổ sung hệ acid amin có hoạt tính sinh học cho sản phẩm

Đóng góp của đề tài:

• Về mặt công nghệ: Xây dựng hoàn chỉnh quy trình kỹ thuật tích hợp từ công đoạn tiền xử lý vỏ kén tằm, chiết xuất sericin bằng nước cất ở nhiệt độ cao - áp suất cao (121°C, 45 phút), biến tính khử mùi nhộng bằng phản ứng Maillard với D-xylose, cho đến phối trộn chế biến bánh mì.
• Về mặt thực tiễn: Xác định chính xác tỷ lệ bổ sung tối ưu là 2g sericin/mẻ bột, tạo ra sản phẩm bánh mì vừa cải thiện giá trị dinh dưỡng vừa đạt mức độ chấp nhận cảm quan cao. Kết quả này cung cấp cơ sở khoa học để tận dụng hiệu quả phụ phẩm sericin từ ngành dâu tằm tơ, góp phần gia tăng giá trị kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Toàn bộ quá trình thực nghiệm tách chiết sericin và chế biến bánh mì mới chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm với khối lượng mẻ nướng nhỏ, chưa được kiểm chứng trong điều kiện thiết bị công nghiệp liên tục.
• Dải nồng độ khảo sát sericin giới hạn từ 1g đến 4g; nguồn nguyên liệu vỏ kén tằm chỉ mới thu thập tại một vùng địa lý duy nhất (tỉnh Nam Định).
• Nghiên cứu chưa đi sâu khảo sát biến động chất lượng vi sinh và sự suy thoái cấu trúc (hiện tượng thoái hóa tinh bột làm cứng bánh) trong suốt quá trình bảo quản dài ngày theo thời gian thực.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả đề xuất:

• Mở rộng nghiên cứu quy trình sản xuất bánh mì bổ sung sericin ở quy mô pilot và quy mô bán công nghiệp nhằm chuẩn hóa các thông số vận hành máy trộn và lò nướng công nghiệp.
• Khảo sát chi tiết thời hạn bảo quản, theo dõi chỉ số peroxide (POV), hoạt độ của nước ($a_w$) và đánh giá khả năng ức chế vi sinh vật gây mốc hỏng bánh của sericin theo thời gian.
• Mở rộng ứng dụng dịch chiết sericin đã khử mùi sang các hệ sản phẩm thực phẩm chế biến khác như bánh quy, bánh ngọt hoặc kẹo nhằm đa dạng hóa kênh tiêu thụ nguồn protein tự nhiên này.

Giá trị tham khảo

Khóa luận mang lại giá trị tham khảo rõ ràng cho các nhóm đối tượng học thuật và ứng dụng sau:

• Sinh viên, học viên cao học và giảng viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học và Kỹ thuật Hóa học: Tài liệu cung cấp cơ sở lý thuyết chi tiết về đặc tính lý hóa của protein kén tằm Bombyx mori, các hoạt tính sinh học chức năng (chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống tyrosinase) và phương pháp biến tính protein bằng phản ứng Maillard với đường khử D-xylose.
• Cán bộ nghiên cứu và phát triển sản phẩm (R&D) trong ngành bánh và chế biến thực phẩm: Đề tài cung cấp bộ thông số thực nghiệm đầy đủ về ảnh hưởng của protein phi lúa mì đến mạng gluten, cấu trúc bột nhào và thể tích riêng của bánh mì. Phần quy trình xử lý vỏ kén tằm bằng nồi hấp áp lực cao và các bảng phương pháp xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Lowry, gluten ướt/khô, phép đo kết cấu trên máy Brookfield CT3 và đo màu CR-400 là tài liệu tham khảo trực tiếp có giá trị thao tác cao.
• Các đơn vị sản xuất và doanh nghiệp trong ngành dâu tằm tơ: Khóa luận chỉ ra giải pháp khả thi để thu hồi và gia tăng giá trị kinh tế cho nguồn phụ phẩm sericin vốn bị lãng phí trong quá trình khử gôm ươm tơ, mở ra hướng liên kết giữa công nghiệp dệt may và công nghiệp thực phẩm chức năng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao sericin kén tằm thô sau khi tách chiết bắt buộc phải trải qua công đoạn xử lý đường khử trước khi đưa vào bánh mì?
Dịch chiết sericin tự nhiên sau khi khử keo từ kén tằm thường mang mùi nhộng tằm đặc trưng gây cảm giác khó chịu, cản trở việc tiếp nhận cảm quan của người tiêu dùng. Bằng cách thực hiện phản ứng Maillard giữa sericin và đường D-xylose (tỷ lệ 1:0,3; pH 10; 90°C trong 6 giờ), mùi nhộng thô được loại bỏ hoàn toàn và thay thế bằng hương thơm ngọt dịu nhẹ, đồng thời làm tăng độ hòa tan của glycoprotein trong hệ dung dịch.

2. Việc bổ sung sericin làm thay đổi như thế nào đến thể tích riêng và màu sắc vỏ bánh mì sau khi nướng?
Theo kết quả thực nghiệm, khi tăng hàm lượng sericin bổ sung, thể tích riêng của ổ bánh mì có xu hướng giảm nhẹ do các chuỗi peptide phân tán làm ảnh hưởng đến độ giãn nở và khả năng giam giữ khí của mạng gluten. Ngược lại, vỏ bánh có xu hướng sẫm màu hơn rõ rệt do các gốc acid amin tự do trong sericin tương tác với lượng đường khử còn lại thúc đẩy phản ứng tạo màu Maillard diễn ra mạnh mẽ dưới nhiệt độ nướng.

3. Tỷ lệ sericin bổ sung nào được nhóm tác giả xác định là tối ưu và dựa trên các căn cứ thực nghiệm nào?
Lượng sericin bổ sung tối ưu được xác định là 2g (trên quy mô mẻ phối trộn khảo sát). Kết luận này được đưa ra dựa trên sự phân tích toàn diện giữa các chỉ tiêu: thể tích riêng của bánh không bị suy giảm quá mức, cấu trúc ruột bánh duy trì độ đồng nhất mịn màng, màu sắc vỏ bánh đạt độ vàng nâu thích hợp và mẫu 2g đạt điểm đánh giá cảm quan thị hiếu cao nhất từ người tiêu dùng.

4. Thiết bị và phương pháp nào đã được sử dụng để định lượng hàm lượng protein trong dịch trích sericin?
Nghiên cứu sử dụng phương pháp so màu Lowry kết hợp xây dựng đường chuẩn bằng dung dịch Albumin huyết thanh bò (BSA). Độ hấp thụ quang học của phức màu tạo thành giữa protein với thuốc thử Folin-Ciocalteu và ion đồng được đo trên máy quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS hai chùm tia Hitachi UH-5300 (Nhật Bản) ở bước sóng 660 nm.

5. Sản phẩm bánh mì thương phẩm nào trên thị trường được nhóm nghiên cứu lựa chọn để đối sánh hàm lượng dinh dưỡng với mẫu bổ sung sericin?
Mẫu bánh mì tối ưu bổ sung 2g sericin sau khi phân tích các chỉ tiêu dinh dưỡng thành phần đã được đối sánh trực tiếp với sản phẩm bánh mì tươi ổ sữa Kinh Đô, nhằm làm rõ mức độ cải thiện giá trị dinh dưỡng của sản phẩm nghiên cứu so với dòng bánh mì ngọt phổ biến trên thị trường.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Trần Thị Thùy Anh và Võ Thị Thu đã nghiên cứu thành công việc ứng dụng protein sericin kén tằm Bombyx mori vào quy trình sản xuất bánh mì nhằm cải thiện giá trị sinh học của sản phẩm. Kết quả thực nghiệm đã xác định mức bổ sung tối ưu là 2g sericin, vừa duy trì tốt các tính chất cơ lý của khối bột nhào và cấu trúc ruột bánh, vừa đạt mức độ hài lòng cảm quan cao từ người tiêu dùng. Công trình không chỉ cung cấp dữ liệu khoa học về tương tác giữa glycoprotein sericin và mạng gluten lúa mì, mà còn mở ra giải pháp công nghệ hiệu quả để tận dụng phế phụ phẩm ngành dâu tằm tơ phục vụ phát triển thực phẩm dinh dưỡng bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu - Chương 2: Tổng quan - Chương 3: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu - Chương 4: Kết quả và bàn luận - Chương 5: Kết luận và kiến nghị 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Tổng quan về kén tằm 2. Kén tằm Kén tằm là lớp vỏ bao bọc bên ngoài của các loài nhộng tằm trong quá trình nhả tơ, một giai đoạn quan trọng trong vòng đời của loài tằm. Tơ tằm, bản chất là các protein dạng sợi, được con tằm tiết ra và cuộn thành lớp kén bền vững nhằm bảo vệ nhộng - ấu trùng tằm - trong quá trình phát triển thành bướm trưởng thành.

Trong số các loại tơ tự nhiên, tơ tằm từ nhộng tằm đã được thuần hóa, với tên khoa học là Bombyx mori, là loại tơ nổi tiếng và có giá trị nhất. Theo nghiên cứu của Asakura và Tetsuo (2002), loại tơ này không chỉ là một vật liệu sinh học đặc biệt mà còn đóng vai trò quan trọng trong lịch sử phát triển của ngành dệt. Kén tằm Tơ tằm đã được con người sử dụng từ hơn 5000 năm trước, tạo nên một nền văn hóa và công nghệ dệt phong phú. Những sợi tơ mảnh mai này nổi bật nhờ vào độ bền rất cao, tính mềm mại, nhẹ nhàng, độ đàn hồi tương đối và khả năng thoáng khí vượt trội.

Những đặc tính này không chỉ làm cho tơ tằm trở thành vật liệu lý tưởng trong sản xuất quần áo mà còn mang đến sự thoải mái và sang trọng cho người sử dụng. Sự kết hợp hoàn hảo giữa vẻ đẹp tự nhiên và tính năng ưu việt khiến tơ tằm luôn là biểu tượng của sự cao cấp và tinh tế (Asakura và Tetsuo, 2002). Ngoài giá trị trong ngành dệt, tơ tằm còn được nghiên cứu để ứng dụng trong các lĩnh vực khoa học và y học hiện đại nhờ vào cấu trúc protein đặc biệt và tính tương thích sinh học cao. Các nhà khoa học đang khám phá tiềm năng của tơ tằm trong việc sản xuất các vật 5 liệu y sinh, chẳng hạn như chỉ khâu phẫu thuật, màng sinh học hoặc thậm chí làm giá thể để tái tạo mô (Asakura và Tetsuo, 2002).

Như vậy, kén tằm không chỉ là một sản phẩm của tự nhiên mà còn là minh chứng cho sự sáng tạo và khả năng khai thác tài nguyên thiên nhiên của con người. Từ chiếc kén nhỏ bé ấy, tơ tằm đã trở thành nguồn cảm hứng bất tận, góp phần làm nên những giá trị bền vững cho cả ngành công nghiệp và đời sống (Asakura và Tetsuo, 2002). Thành phần hóa học của kén tằm Kén tằm chứa nhiều chất dinh dưỡng, nhưng thành phần chính của nó chỉ bao gồm hai loại protein là fibroin và sericin. Fibroin là một loại protein dạng sợi có cấu trúc phức tạp, bao gồm chuỗi nặng (H), chuỗi nhẹ (L) và glycoprotein được liên kết với nhau thông qua các liên kết disulfide.

Chính nhờ cấu trúc này, fibroin trở thành thành phần chính tạo nên độ bền chắc và độ dẻo dai cho sợi tơ tằm (Mondal và cộng sự, 2007). Sericin, loại protein thứ hai, là một đại phân tử tự nhiên có vai trò quan trọng trong việc tạo ra kén tơ tằm. Sericin hoạt động như một chất kết dính, giữ chặt các sợi fibroin với nhau để hình thành nên cấu trúc kén bền vững. Loại protein này không chỉ đảm bảo sự bảo vệ cho nhộng tằm trong quá trình phát triển mà còn góp phần quan trọng vào tính chất của sợi tơ tằm tự nhiên.

Theo nghiên cứu của Mondal và cộng sự (2007), sericin đóng vai trò không thể thiếu trong việc hình thành kén tơ của loài Bombyx mori. Cấu trúc của tơ được thể hiện qua các liên kết hydro liên phân tử giữa fibroin và sericin (Sayannita Das và Amitava Mandal, 2024).