Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự gia tăng nhanh chóng của các chuỗi đồ uống và ngành dịch vụ ẩm thực đã dẫn đến việc tiêu thụ một lượng khổng lồ ly dùng một lần. Báo cáo của Liên minh Đổi mới Môi trường và Starbucks chỉ ra rằng Starbucks đã sử dụng 1,9 tỷ ly giấy vào năm 2000 và con số này đã tăng lên 2,3 tỷ ly vào năm 2006. Những chiếc ly giấy này thường được chôn lấp tại các bãi rác, trong đó quá trình phân hủy kỵ khí của giấy tạo ra hỗn hợp khí nhà kính gồm carbon dioxide và methane. Đáng chú ý, bên trong ly giấy luôn được phủ một lớp nhựa chống rò rỉ chất lỏng; lớp nhựa này ngăn cản quá trình thoái hóa của giấy trong đất và phải mất hàng nghìn năm mới có thể phân hủy. Toàn bộ quy trình sản xuất ly giấy cũng tiêu tốn lượng nước đáng kể, năng lượng và tài nguyên rừng. Trong ngành hàng không, rác thải cabin phát sinh rất lớn, điển hình như Air New Zealand phục vụ hơn 8 triệu tách cà phê mỗi năm với khối lượng rác thải ước tính khoảng 500 kg mỗi chuyến bay, trong đó rác từ ly nhựa chiếm tới 13% tổng trọng lượng.

Trước thực trạng đó, ly đựng cà phê ăn được (Edible coffee cup - ECC) được phát triển như một giải pháp thay thế bao bì dùng một lần. ECC là dạng ly ăn được dùng để chứa các chất lỏng có độ nhớt thấp ở nhiệt độ nóng hoặc lạnh trong một khoảng thời gian nhất định mà vẫn duy trì được độ cứng và kết cấu. Sản phẩm được tạo hình từ khối bột nhào xốp (short dough) như bánh cookie nướng hai lần. Việc ứng dụng ECC không chỉ giúp triệt tiêu hoàn toàn rác thải rắn mà còn giảm bớt chi phí thu gom, rửa ly sứ trong ngành dịch vụ và bảo vệ người tiêu dùng trước các bệnh truyền nhiễm qua đường miệng (như virus viêm gan A, tả, kiết lỵ, thương hàn) từ việc sử dụng chung đồ dùng rửa không sạch.

Đậu đen (Vigna mungo L.) là loại hạt giàu dinh dưỡng với hàm lượng protein cao (26,2 g/100g), giàu carbohydrate (56,6 g/100g), chất xơ, hợp chất chống oxy hóa phenolic và anthocyanin. Tuy nhiên, hạt đậu đen cũng chứa các chất kháng dinh dưỡng (ANFs - Antinutritional Factors) như chất ức chế trypsin, tannin và phytate làm cản trở hấp thu dưỡng chất. Do đó, nghiên cứu này sử dụng phương pháp rang ở nhiệt độ 180°C trong 15 phút nhằm vô hiệu hóa các yếu tố kháng dinh dưỡng, sau đó nghiền thành bột để thay thế một phần bột mì trong sản xuất ECC.

Mục tiêu của đề tài là khảo sát ảnh hưởng của việc thay thế một phần bột mì bằng bột đậu đen rang đến tính chất cơ lý, thành phần dinh dưỡng và mức độ yêu thích của người tiêu dùng đối với sản phẩm ECC, từ đó chọn ra tỷ lệ tối ưu nhất để bổ sung vào công thức bánh.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Ly cà phê ăn được (Edible coffee cup) bổ sung bột đậu đen rang.
  • Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát các chỉ tiêu tính chất cơ lý, thành phần dinh dưỡng và mức độ yêu thích của người tiêu dùng đối với sản phẩm; các thí nghiệm cơ lý và cảm quan được thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, phân tích chỉ tiêu dinh dưỡng được kiểm định tại Công ty TNHH Eurofins Sắc Ký Hải Đăng.

Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể gồm 4 nội dung:

  1. Lựa chọn công thức sản xuất ECC phù hợp từ các công thức cookie cơ bản.
  2. Khảo sát ảnh hưởng của việc thay thế một phần bột mì bằng bột đậu đen rang đến tính chất cơ lý của ECC.
  3. Tiến hành đánh giá cảm quan thị hiếu để xác định mức độ chấp nhận của người tiêu dùng đối với sản phẩm.
  4. Phân tích và so sánh thành phần dinh dưỡng của mẫu đối chứng và các mẫu thay thế bột đậu đen rang.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của nghiên cứu dựa trên công nghệ chế biến bột nhào xốp (short dough) cho bánh cookie và hóa học thực phẩm họ đậu. Bột nhào xốp có đặc tính mềm, thiếu tính kéo giãn và đàn hồi do chứa tỷ lệ đường và chất béo cao. Khi nướng hai lần trong khuôn chuyên dụng, bánh hình thành cấu trúc rỗng xốp định hình nhưng có độ cứng đủ để chịu lực và chứa chất lỏng. Nghiên cứu khai thác lý thuyết về các hợp chất hoạt tính sinh học trong đậu đen xanh lòng (bao gồm delphinidin 3-glucoside, petunidin 3-glucoside, malvidin 3-glucoside) cùng cơ chế phá hủy nhiệt các enzyme ức chế dinh dưỡng (trypsin inhibitor và tannin) ở điều kiện xử lý nhiệt khô.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và quy trình công nghệ được tiến hành tuần tự qua các giai đoạn:

  • Quy trình sản xuất bột đậu đen rang: Đậu đen xanh lòng (cung cấp bởi Công ty TNHH MTV Tam Nông Việt Nam) được làm sạch, nhặt bỏ hạt lép và tạp chất, để ráo 1-2 giờ. Đậu được rang bằng máy Gene Café CBR-101 ở nhiệt độ 180 ± 2°C trong 15 phút, sau đó sấy đối lưu bằng tủ sấy ở 70°C trong 4 giờ để đưa độ ẩm về 9-10%. Hạt sau sấy được nghiền khô và rây qua rây tiêu chuẩn kích thước mắt lưới 0,045 mm để thu bột đồng nhất.
  • Quy trình chế biến ECC: Trộn lòng trắng trứng và đường bằng máy trộn bột đến khi bông kem, thêm dầu ăn, muối, vani rồi phối trộn lần 1 tạo hỗn hợp đồng nhất. Cho từ từ bột (bột mì số 11 Bakers' Choice hoặc hỗn hợp bột mì và bột đậu đen rang) vào phối trộn lần 2. Khối bột được bọc kín bằng màng bọc thực phẩm, ủ trong ngăn mát tủ lạnh 30 phút. Bột được cán mỏng thành tấm có bề dày 0,5 mm, định hình bằng hai khuôn ly inox lồng vào nhau (khuôn ngoài lớn hơn khuôn trong 0,05 mm, quét bơ chống dính và cố định bằng sỏi), sau đó nướng ở 180°C trong 50 phút. Bánh sau nướng được làm nguội 10 phút trước khi tách khuôn và bảo quản trong túi zip kín.
  • Bố trí thí nghiệm:
    • Thí nghiệm 1: Khảo sát lựa chọn công thức nền từ 3 công thức: CT1 (bột mì 90g, dầu ăn 10g, đường 45g, lòng trắng trứng 36g, vani 2g, muối 2g), CT2 (chứa nước, chất nở agent leaving) và CT3 (chứa bơ, chất nở). Tiêu chí lựa chọn dựa vào độ thấm nước theo thời gian và độ bền kết cấu sau 30-120 phút.
    • Thí nghiệm 2: Thay thế bột mì bằng bột đậu đen rang trên nền công thức tối ưu với các tỷ lệ khảo sát: Mẫu đối chứng MC (0% bột đậu đen), mẫu M10 (thay thế 10% tương ứng 9g bột đậu), mẫu M20 (thay thế 20% tương ứng 18g bột đậu), mẫu M30 (thay thế 30% tương ứng 27g bột đậu).
  • Các phương pháp phân tích và thiết bị sử dụng:
    • Độ ẩm: Sấy đến khối lượng không đổi ở 105 ± 10°C theo tiêu chuẩn AOAC 934.01 và TCVN 1867:2001 trên tủ sấy đối lưu Memmert UF110 (110 lít, Đức).
    • Khối lượng và kích thước: Cân khối lượng bằng cân điện tử Sartorius TE612; đo độ dày tại 6 vị trí bằng thước cặp điện tử HT-022 theo tiêu chuẩn AACC (2000).
    • Độ cứng (Hardness): Đo bằng phương pháp đâm xuyên trên máy phân tích cấu trúc CT3 Brookfield (Hoa Kỳ), sử dụng đầu đo 5R, tải kích hoạt 400g, tốc độ đâm xuyên 1,0 mm/s ở khoảng cách 5 mm, kết quả ghi nhận đỉnh lực đâm xuyên (peak force, gf).
    • Độ trương nở: Ngâm mẫu trong nước cất 25-30°C trong 2 phút theo phương pháp của Đinh và cộng sự (2013).
    • Độ thấm nước: Rót 100g nước cất (khảo sát riêng biệt ở nhiệt độ phòng và nước nóng 80°C) vào ly, đo độ biến thiên khối lượng của ly sau mỗi 30 phút trong suốt 120 phút.
    • Màu sắc: Đo trên hệ màu CIE Lab* bằng thiết bị đo màu Chroma meter Minolta CR-400 (sử dụng nguồn sáng chuẩn D65).
    • Đánh giá cảm quan: Phép thử so hàng thị hiếu (ranking test) thực hiện trên 60 người thử chưa qua huấn luyện (sinh viên độ tuổi 18-22) tại phòng thí nghiệm cảm quan đạt chuẩn nhiệt độ 20-25°C, mẫu được mã hóa bằng 3 chữ số ngẫu nhiên theo trật tự hình vuông Latinh Williams.
    • Phân tích dinh dưỡng: Đo hàm lượng protein, lipid, carbohydrate, tro tổng, natri, xơ thô và năng lượng tại Công ty TNHH Eurofins Sắc Ký Hải Đăng.
    • Xử lý thống kê: Phân tích phương sai một yếu tố (ANOVA), tính độ lệch chuẩn và so sánh sai khác có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) bằng phần mềm SPSS và Microsoft Excel 2010.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương 1 làm rõ bối cảnh rác thải từ ly giấy và ly nhựa dùng một lần trong ngành đồ uống toàn cầu và dịch vụ hàng không, dẫn chứng số liệu thực tế về lượng tiêu thụ hàng tỷ ly của Starbucks và hàng triệu ly của Air New Zealand. Tác giả phân tích tác hại của lớp phủ nhựa bên trong ly giấy khi chôn lấp và lượng khí thải carbon phát sinh. Từ đó, tác giả đặt vấn đề nghiên cứu sản phẩm ly ăn được ECC kết hợp bổ sung bột đậu đen xanh lòng đã xử lý nhiệt rang nhằm thay thế một phần bột mì. Chương này xác định rõ mục tiêu chế tạo, đối tượng, phạm vi khảo sát, 4 nội dung nghiên cứu chính và ý nghĩa thực tiễn trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Chương 2: Tổng quan

Chương 2 tổng hợp các tài liệu khoa học về ly ăn được ECC, bao gồm định nghĩa, kết cấu short dough nướng hai lần, vai trò của các lớp phủ chống thấm (sugar icing hoặc chocolate) và các trường hợp sản phẩm thực tế trên thế giới như ly Scoff-ee của KFC (Anh, 2015), Cupffee (Bulgaria, giữ cà phê nóng 85°C trong 40 phút) và ly Twiice trên các chuyến bay của Air New Zealand. Tiếp đó, tác giả tổng quan đặc điểm thực vật, thành phần hóa học của hạt đậu đen (Vigna mungo L.) với các hợp chất anthocyanin và khoáng chất; phân tích chi tiết bản chất của các yếu tố kháng dinh dưỡng (ANFs) cùng các phương pháp xử lý như ngâm, chần, nấu áp suất thường, nấu áp suất cao, nảy mầm và rang nhiệt. Dẫn chứng từ nghiên cứu của Adeparusi (2001) và Nguyễn (2019) chứng minh phương pháp rang ở 180°C trong 15 phút loại bỏ chất ức chế trypsin và giảm tannin hiệu quả mà không làm suy giảm các hợp chất sinh học. Cuối cùng, chương 2 tổng quan về bánh cookie và các công trình thay thế bột mì bằng bột hạt điều, bột hạt diêm mạch, bột bã mâm xôi, bột lá cà ri.

Chương 3: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 chi tiết hóa toàn bộ nguyên vật liệu gồm bột đậu đen rang từ hạt đậu xanh lòng Tam Nông, bột mì số 11 Bakers' Choice (protein > 9,5%), lòng trắng trứng gà Vfood, dầu ăn Tường An, đường Biên Hòa và các phụ liệu. Thuyết minh rõ ràng quy trình chế biến bột đậu đen (rang 180°C trong 15 phút, sấy 70°C trong 4 giờ, rây 0,045 mm) và quy trình sản xuất ECC với thông số tạo hình bằng khuôn inox kép và chế độ nướng 180°C trong 50 phút. Thiết lập sơ đồ bố trí 4 thí nghiệm thực tế, mô tả chi tiết nguyên tắc vận hành và công thức tính toán của các phương pháp xác định độ ẩm theo AOAC 934.01, độ dày, khối lượng, độ trương nở, độ cứng đâm xuyên trên máy Brookfield CT3, độ thấm nước theo thời gian, đo màu bằng máy Minolta CR-400, phương pháp cảm quan so hàng trên 60 người thử và phương pháp phân tích thống kê ANOVA.

Chương 4: Kết quả và bàn luận

Chương 4 phân tích toàn bộ dữ liệu thực nghiệm thu được qua các thí nghiệm:

  • Lựa chọn công thức sản xuất: Khảo sát độ thấm nước của 3 công thức. Sau 30 phút, CT2 và CT3 có độ thấm nước cao (lần lượt 7,38% và 9,04%) và cấu trúc bánh bị biến dạng. CT1 có độ thấm nước thấp nhất (2,34%) và giữ vững cấu trúc sau 120 phút khảo sát nên được chọn làm công thức chuẩn.
  • Ảnh hưởng của tỷ lệ thay thế bột đậu đen rang đến tính chất cơ lý:
    • Độ ẩm: Khi tỷ lệ bột đậu tăng từ 0% đến 30%, độ ẩm của bột nhào giảm từ 20,59% (MC) xuống 17,63% (M30); độ ẩm của bánh nướng giảm từ 4,81% (MC) xuống 3,11% (M30). Điều này được giải thích do bột đậu đen rang có độ ẩm ban đầu rất thấp (2,54%) và hàm lượng chất xơ cao đã hấp thụ nước tự do.
    • Khối lượng, độ dày và độ nở ngang: Khối lượng bánh sau nướng tăng nhẹ từ 55,00g (MC) lên 55,51g (M30); độ dày tăng từ 5,04 mm (MC) lên 5,56 mm (M30) do chất xơ liên kết với nước. Ngược lại, hệ số nở ngang (D/T) giảm dần từ 6,07 (MC) xuống 5,34 (M30) do các sợi polysaccharide cản trở sự di chuyển của chất béo trong quá trình nướng.
    • Độ cứng: Đỉnh lực đâm xuyên tăng đáng kể từ 4616,81 gf (MC) lên 4770,33 gf (M10), 4821,00 gf (M20) và đạt 5025,83 gf (M30) do sự đan xen của các sợi xơ polysaccharide làm bền chặt khung cấu trúc bánh.
    • Màu sắc: Giá trị L* giảm mạnh từ 72,23 (MC) xuống 45,35 (M30), giá trị a* giảm từ 7,99 xuống 6,02 và b* giảm từ 21,86 xuống 15,90. Bánh chuyển từ màu vàng sáng sang màu sẫm tối do sắc tố anthocyanin (70,7 mg/100g) cùng chlorophyll trong đậu đen xanh lòng.
    • Độ trương nở: Tăng từ 217,80% (MC) lên 309,52% (M30), độ trương nở quá cao ở M20 và M30 làm giảm tính liên kết khi ngâm chất lỏng.
    • Độ thấm nước: Độ thấm nước lạnh sau 120 phút tăng từ 3,98% (MC) lên 4,86% (M10), 5,66% (M20) và 6,82% (M30). Độ thấm nước nóng (80°C) tăng từ 5,15% (MC) lên 6,64% (M10), 7,41% (M20) và 8,06% (M30). Sau 90 phút, hai mẫu M20 và M30 bị rã và mất kết cấu; trong khi mẫu MC và M10 duy trì độ nguyên vẹn kết cấu sau 120 phút.
  • Kết quả đánh giá cảm quan: Khảo sát so hàng thị hiếu trên 60 người thử cho thấy mẫu M20 đạt mức độ yêu thích cao nhất, tiếp theo là mẫu M10. Mẫu M30 bị đánh giá thấp hơn do màu quá sẫm và mùi vị lạ lấn át. Tuy nhiên, xét về độ bền cấu trúc khi đựng nước (M20 bị mất kết cấu sau 90 phút), mẫu M10 được chọn là tỷ lệ tối ưu dung hòa giữa cảm quan và độ bền kỹ thuật.
  • Phân tích dinh dưỡng: Mẫu M10 có hàm lượng protein đạt 7,49 g/100g (tăng so với MC là 6,33 g/100g), xơ thô đạt 0,45 g/100g (cao hơn mức < 0,06 g/100g của MC), tro tổng tăng lên 1,12 g/100g, trong khi carbohydrate giảm xuống 79,5 g/100g và năng lượng ở mức 425 Kcal/100g. Khi đối chiếu với bánh Cosy trên thị trường, mẫu M10 vượt trội về protein, chất khoáng và chất xơ, đồng thời có lượng chất béo (8,78 g/100g so với 23,1 g/100g) và năng lượng thấp hơn đáng kể.

Chương 5: Kết luận – Kiến nghị

Chương 5 tóm tắt các kết luận cốt lõi: xác định CT1 là công thức nền đạt độ bền chống thấm tốt nhất; chọn tỷ lệ thay thế 10% bột mì bằng bột đậu đen rang (mẫu M10) là tối ưu nhất khi đảm bảo ly giữ được kết cấu sau 120 phút ngâm nước, đạt độ yêu thích cảm quan cao và cải thiện vượt trội hàm lượng protein, chất xơ, khoáng chất so với mẫu đối chứng. Tác giả đưa ra kiến nghị cần nghiên cứu bổ sung lớp màng phủ chống thấm bên trong (như sugar icing hoặc chocolate) để kéo dài thời gian chứa nước nóng cho các mẫu có tỷ lệ đậu đen cao (20%, 30%), đồng thời tiếp tục đánh giá thời hạn bảo quản của sản phẩm trong các điều kiện bao bì thương mại.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã cung cấp hệ thống số liệu thực nghiệm đầy đủ về sự thay đổi tính chất cơ lý, màu sắc và giá trị dinh dưỡng của ly cà phê ăn được khi thay thế bột mì bằng bột đậu đen rang:

Chỉ tiêu khảo sát Mẫu đối chứng (MC) Mẫu 10% bột đậu (M10) Mẫu 20% bột đậu (M20) Mẫu 30% bột đậu (M30)
Khối lượng bánh (g) 55,00 ± 0,01 55,14 ± 0,15 55,26 ± 0,03 55,51 ± 0,08
Độ dày thành bánh (mm) 5,04 ± 0,01 5,17 ± 0,02 5,29 ± 0,02 5,56 ± 0,20
Độ cứng đâm xuyên (gf) 4616,81 ± 1,43 4770,33 ± 0,76 4821,00 ± 2,29 5025,83 ± 2,02
Hệ số nở ngang (D/T) 6,07 ± 0,02 5,84 ± 0,04 5,44 ± 0,04 5,34 ± 0,05
Độ sáng L* 72,23 ± 0,95 59,70 ± 0,75 49,63 ± 0,94 45,35 ± 0,78
Chỉ số màu đỏ a* 7,99 ± 0,50 6,39 ± 0,15 5,35 ± 0,12 6,02 ± 0,07
Chỉ số màu vàng b* 21,86 ± 0,16 17,72 ± 0,07 16,26 ± 0,20 15,90 ± 0,16
Độ trương nở (%) 217,80 ± 0,69 250,23 ± 1,70 299,48 ± 1,35 309,52 ± 0,47
Thấm nước lạnh sau 120 ph (%) 3,98 4,86 5,66 6,82
Thấm nước nóng 80°C sau 120 ph (%) 5,15 6,64 7,41 8,06
Trạng thái kết cấu sau ngâm nước Giữ vững sau 120 ph Giữ vững sau 120 ph Mất kết cấu sau 90 ph Mất kết cấu sau 90 ph

Về giá trị dinh dưỡng, kết quả kiểm nghiệm độc lập tại Eurofins Sắc Ký Hải Đăng cho thấy việc bổ sung 10% bột đậu đen rang đã nâng cao đáng kể chất lượng dinh dưỡng của sản phẩm so với mẫu đối chứng và bánh thương phẩm:

Thành phần dinh dưỡng (trong 100g) Mẫu đối chứng (MC) Mẫu tối ưu (M10) Bánh Cosy (thị trường)
Protein (g) 6,33 7,49 5,50
Carbohydrate (g) 82,50 79,50 66,70
Xơ thô (g) < 0,06 0,45 -
Lipid (g) 7,86 8,78 23,10
Tro tổng (g) 0,84 1,12 -
Natri (mg) 2450 2370 -
Năng lượng (Kcal) 426 425 501

Giải pháp tác giả đề xuất: Lựa chọn công thức CT1 kết hợp tỷ lệ thay thế 10% bột đậu đen rang (M10). Tỷ lệ này đảm bảo sản phẩm có khả năng chứa nước nóng và nước lạnh kéo dài đến 120 phút mà không bị rò rỉ hay vỡ nát, cải thiện lượng protein lên 7,49%, xơ thô lên 0,45% và được hội đồng cảm quan chấp nhận ở mức cao.

Đóng góp của nghiên cứu:

  • Về mặt khoa học: Thiết lập quy trình công nghệ chuẩn hóa từ khâu tiền xử lý nhiệt đậu đen hạt (khử chất kháng dưỡng) đến kỹ thuật phối trộn, ủ bột và nướng khuôn kép hai lớp cho dòng sản phẩm bao bì ăn được ECC. Cung cấp dữ liệu thực nghiệm về mối quan hệ giữa hàm lượng chất xơ của đậu với động học thấm nước, độ trương nở và độ cứng của bánh short dough.
  • Về mặt thực tiễn: Tạo ra sản phẩm ly ăn được có nguồn gốc nội địa, bổ sung giá trị dinh dưỡng từ nông sản Việt Nam, góp phần giảm thiểu rác thải ly nhựa và ly giấy dùng một lần, mở ra hướng đi mới cho ngành sản xuất bao bì thực phẩm thân thiện môi trường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

  • Khả năng duy trì cấu trúc của các mẫu có tỷ lệ thay thế cao (M20 và M30) còn hạn chế; mặc dù mẫu M20 đạt điểm cảm quan thị hiếu cao nhất nhưng bánh bị rã và mất liên kết sau 90 phút ngâm chất lỏng.
  • Nước ở nhiệt độ cao (80°C) làm tăng tốc độ thấm nước nhanh hơn đáng kể so với nước ở nhiệt độ phòng, khiến độ cứng của thành ly suy giảm nhanh theo thời gian.
  • Sự hiện diện của hàm lượng chất xơ cao trong bột đậu đen làm tăng độ trương nở và làm tối màu sản phẩm, dẫn đến mẫu M30 bị giảm điểm đánh giá cảm quan.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Nghiên cứu phủ một lớp màng chống thấm thực phẩm bên trong lòng ly (như sugar icing - hỗn hợp đường, tinh bột, gum hoặc sô cô la chịu nhiệt) nhằm ngăn cản sự tiếp xúc trực tiếp của chất lỏng nóng với cốt bánh, từ đó cho phép ứng dụng thành công các tỷ lệ bổ sung bột đậu đen cao hơn (20% và 30%).
  • Khảo sát hạn sử dụng và đánh giá biến đổi chất lượng cảm quan, vi sinh, hóa lý của ly ECC trong các điều kiện đóng gói và bảo quản thương mại khác nhau.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo cho:

  • Sinh viên, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm, Kỹ thuật Hóa học, Đảm bảo chất lượng và Phát triển sản phẩm thực phẩm.
  • Các cán bộ nghiên cứu và phát triển (R&D) tại các doanh nghiệp bánh kẹo, đồ uống và bao bì sinh học quan tâm đến việc phát triển bao bì ăn được (edible packaging) từ phụ phẩm hoặc nông sản hạt.
  • Các đề tài nghiên cứu về xử lý vô hiệu hóa chất kháng dinh dưỡng (ANFs) trong cây họ đậu bằng phương pháp gia nhiệt khô.

Phần nội dung có giá trị tham khảo cao:

  • Quy trình công nghệ chế biến bột đậu đen rang vô hiệu hóa chất ức chế enzyme (Chương 3).
  • Bản thông số phối trộn nguyên liệu và quy trình kỹ thuật nướng khuôn kép định hình ly ECC (Chương 3).
  • Phương pháp kiểm tra độ bền cơ lý chuyên biệt cho bao bì ăn được: phương pháp đo độ thấm nước theo thời gian trong môi trường nước nóng/lạnh kết hợp đo lực đâm xuyên trên máy Brookfield CT3 (Chương 3 và Chương 4).

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nghiên cứu không chọn mẫu M20 làm công thức tối ưu dù mẫu này có mức độ yêu thích cảm quan cao nhất?
Kết quả thử nghiệm cảm quan so hàng trên 60 người thử ghi nhận mẫu M20 (thay thế 20% bột đậu) đạt điểm thị hiếu cao nhất. Tuy nhiên, trong thử nghiệm độ thấm nước, mẫu M20 có độ trương nở lên tới 299,48% và cấu trúc bánh bị rã, không còn giữ được kết cấu sau 90 phút ngâm nước. Trong khi đó, mẫu M10 đứng thứ hai về độ yêu thích cảm quan nhưng giữ vững hoàn toàn kết cấu định hình sau 120 phút ngâm cả trong nước lạnh lẫn nước nóng 80°C. Vì chức năng cốt lõi của ECC là vật chứa chất lỏng chống rò rỉ, mẫu M10 được lựa chọn là công thức tối ưu toàn diện.

2. Quá trình xử lý nhiệt đậu đen được tác giả thực hiện với những thông số kỹ thuật nào và mang lại tác dụng gì?
Đậu đen xanh lòng được rửa sạch, để ráo 1-2 giờ, sau đó rang trong máy rang Gene Café CBR-101 ở nhiệt độ 180 ± 2°C trong thời gian 15 phút, tiếp tục sấy đối lưu ở 70°C trong 4 giờ đến độ ẩm 9-10%. Xử lý nhiệt rang ở 180°C trong 15 phút giúp vô hiệu hóa hoàn toàn chất ức chế trypsin và làm giảm đáng kể hàm lượng tannin (các chất kháng dinh dưỡng ANFs tự nhiên có trong đậu), giúp cải thiện khả năng tiêu hóa và nâng cao giá trị dinh dưỡng mà không làm phá hủy các hợp chất anthocyanin và chất chống oxy hóa.

3. Việc thay thế bột mì bằng bột đậu đen rang làm thay đổi độ cứng và hệ số nở ngang của ly ECC như thế nào?
Khi tăng tỷ lệ bột đậu đen rang từ 0% lên 30%, độ cứng của bánh tăng dần từ 4616,81 gf (MC) lên 4770,33 gf (M10), 4821,00 gf (M20) và 5025,83 gf (M30) do hàm lượng chất xơ cao hình thành các liên kết polysaccharide làm cấu trúc bền chặt hơn. Ngược lại, hệ số nở ngang (D/T) giảm dần từ 6,07 (MC) xuống còn 5,84 (M10), 5,44 (M20) và 5,34 (M30) do chất xơ hút nước và các sợi polysaccharide cản trở sự dịch chuyển của chất béo trong quá trình nướng bánh.

4. Sự khác biệt về thành phần dinh dưỡng giữa mẫu ly tối ưu M10 và mẫu đối chứng MC là gì?
Theo kết quả phân tích độc lập từ Eurofins Sắc Ký Hải Đăng, mẫu M10 có hàm lượng protein đạt 7,49 g/100g (cao hơn mẫu MC là 6,33 g/100g do protein trong bột đậu đen cao gấp 3,5 lần bột mì), hàm lượng chất xơ thô đạt 0,45 g/100g (mẫu MC dưới 0,06 g/100g), tro tổng đạt 1,12 g/100g (mẫu MC là 0,84 g/100g). Hàm lượng carbohydrate trong mẫu M10 giảm xuống còn 79,5 g/100g (so với MC là 82,5 g/100g) và mức năng lượng tương đương nhau (425 Kcal/100g ở M10 so với 426 Kcal/100g ở MC).

5. Vì sao công thức số 1 (CT1) được lựa chọn làm công thức nền để thực hiện các thí nghiệm thay thế bột đậu?
Trong thử nghiệm sơ bộ khảo sát 3 công thức bánh cookie, sau 30 phút ngâm nước, mẫu làm từ CT2 và CT3 có độ thấm nước cao (7,38% và 9,04%) và nhanh chóng mất kết cấu ban đầu. Trái lại, mẫu bánh từ CT1 có độ thấm nước thấp nhất (chỉ 2,34% sau 30 phút) và tiếp tục duy trì độ bền vững của thành ly sau 120 phút thử nghiệm. Do đó, CT1 được chọn làm công thức nền chuẩn để triển khai các nghiên cứu thay thế bột tiếp theo.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp đã nghiên cứu và phát triển thành công quy trình chế biến ly cà phê ăn được (Edible coffee cup) từ bột nhào short dough kết hợp thay thế một phần bột mì bằng bột đậu đen rang. Kết quả thực nghiệm xác định mẫu M10 (thay thế 10% bột đậu đen rang đã khử chất kháng dưỡng ở 180°C trong 15 phút) là công thức tối ưu, đáp ứng khả năng chứa chất lỏng kéo dài 120 phút ở cả nhiệt độ phòng và nước nóng 80°C. Sản phẩm ly ăn được M10 không chỉ đạt mức độ chấp nhận cao về mặt cảm quan mà còn nâng cao đáng kể hàm lượng protein, chất xơ và khoáng chất so với bánh cookie thông thường. Nghiên cứu mang lại giải pháp công nghệ khả thi nhằm thay thế ly giấy, ly nhựa dùng một lần, góp phần giảm thiểu rác thải rắn và thúc đẩy xu hướng phát triển bao bì thực phẩm sinh học.