MỞ ĐẦU Cám lúa mì là nguồn nguyên liệu giàu các thành phan như protein, vitamin, khoáng và đặc biệt là chất xơ. Theo số liệu thống kê từ Bộ Nông Nghiệp Mỹ, sản lượng lúa mì nhập khẩu của nước ta niên vụ 2017/2018 là 4. Cám lúa mì là phụ phẩm trong quá trình xay xát lúa mì và chiếm khoảng 14-16% tổng khối lượng hạt. Như vậy, mỗi năm các nhà máy bột mì ở nước ta sản xuất ra từ 630 đến 730 nghìn tan cám lúa mì, phan lớn chung được dung dé làm thức ăn gia súc.
Do đó, việc tận dụng được cám lúa mì để sản xuất ra các sản phẩm có giá trị gia tăng sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế khi khai thác nguồn phụ phẩm này. Mi spaghetti là sản phẩm được sử dụng phô biến trên thế giới và thường được dùng như là thức ăn chính trong các bữa ăn ở nhiều nước. Có nhiều loại mì spaghetti khác nhau tùy vào cách chế biến và thành phần nguyên liệu. Mì spaghetti là sản phẩm có chứa tinh bột, protein, khoáng, vitamin và được xếp vào nhóm giàu năng lượng nhưng lại nghèo chat xơ [1].
Trên thé giới đã xuất hiện nhóm mì spaghetti giàu chất xơ. Thông thường sản phẩm này được sản xuất từ hạt lúa mì không bỏ đi lớp vỏ cám trong quá trình xay xát. Từ thực tế đó, chúng ta nhận thấy việc thay thế một phần bột mì bằng cám mì trong quy trình sản xuất các loại mì spaghetti là hướng đi hợp lý vì sẽ tạo ra được sản phâm mì cân đôi về dinh dưỡng. Hiện nay trên thé giới đã có các công bố khoa học về việc bồ sung cám mì vào thực phẩm nói chung và mì spaghetti nói riêng.
Khi tăng tỉ lệ cám mì bồ sung thì hàm lượng chất xơ trong mì spaghetti sẽ gia tăng, tuy nhiên một số chỉ tiêu vật lý và cảm quan của mì bị giảm xuống [2l. Tại Việt Nam, chưa có công bố khoa học nào về mì spaghetti giàu chất xơ và việc sử dụng cám mì trong quy trình sản xuất mì giàu chất xơ. Trên cơ sở đó, chúng tôi thực hiện đề tài nghiên cứu “Sử dụng cám mì thay thế một phần bột mì trong sản xuất mì spaghetti giàu chất xơ”. Hy vọng rằng kết quả nghiên cứu sé cũng cấp những dữ liệu ban đầu cho việc phát triển nhóm sản phẩm mì spaghetti giàu chất xơ sử dụng hỗn hợp bột mì và cám mì.1 Giới thiệu chung Lúa mì (Triticum aestivum) là một loại ngũ cốc quan trọng nhất được con người sử dụng làm lương thực.
Hạt lúa mì chứa 65-75% tinh bột va chất xơ, 7-12% protein, 2-6% lipid, 12-14% nước và các vi chất dinh dưỡng [3]. Hạt lúa mì cũng rất giàu khoáng chất (đặc biệt là magiê), vitamin B, vitamin E và chất chống oxy hóa [4]. Cám mì là sản phẩm phụ của quá trình xay xát lúa mì bao gồm tất cả các lớp bên ngoài của hạt cám mì (Hình 2. Lớp Aleurone ——~ Nội nhũ Lớp Hyaline —— Cám Lớp áo hạt (testa) i Ƒ Lớp vỏ trong Lớp vỏ ngoài —— Cau tao hạt lúa mì bao gôm ba phân chính: cám, mam và nội nhũ Lớp vỏ cám (bran) chiếm 13-17% khối lượng hạt [6], được cầu tạo từ nhiều lop, theo thứ tự từ bề mặt đến nội nhũ tinh bột là lớp vỏ hat (outer va inner pericarp), lớp áo hat (testa), hyaline va aleurone.
Các lớp ngoài cùng chứa nhiều chất xơ không hòa tan như cellulose và hemicellulose với tỷ lệ xylose và arabinose cao. Lớp vỏ hạt va áo hạt cũng chứa nhiều lignin không hòa tan [7]. Lớp aleurone chứa các chất có hoạt tính sinh học và được bao quanh bởi các thành tế bào dày có chứa arabinoxylan. Thành phân arabinoxylan này liên kết với các hợp chất phenolic với phần chính là acid ferulic, có hoạt tính chồng oxy hóa [8] [9].
Lớp aleurone cũng có chứa -glucan [7]. Hàm lượng chất khoáng trong lớp aleurone chiếm khoảng một nửa tong hàm lượng khoáng chất của hạt lúa mì [3]. Có sự khác biệt lớn giữa hàm lượng của các acid amin trong lớp aleurone và các acid amin trong nội nhũ: hàm lượng glutamine và proline chỉ khoảng một nửa, trong khi hàm lượng arginine cao gấp ba lần. Hàm lượng alanine, asparagine, glycine, histidine và lysine cao gấp đôi so với trong nội nhũ (Cornell 2003).
Bên cạnh đó một lượng lớn phytate cũng được tìm thay trong lớp aleurone. Chat này có khả năng liên kết với khoáng và làm giảm sự hap thu các khoáng chất trong đường ruột của hệ tiêu hóa ở người và gia súc [7]. Phan nội nhũ (wheat endosperm) chiếm từ 80% đến 85% khối lượng hạt lúa mì. Nội nhũ là thành phan chính của hạt và bao gém các tế bào chứa đây tinh bột.
Tinh bột lúa mì có hai loại polysaccharide là amylose va amylopectin. Amylose không hòa tan trong nước ở nhiệt độ thấp và có cấu trúc chủ yếu là dạng mạch thắng, trong khi đó amylopectin có cau trúc phân nhánh và có thé hòa tan trong nước tốt hon amylose. Trong nội nhũ, amylose và amylopectin được sắp xếp trong các hạt bán tinh thé được gọi là hạt tinh bột được đính vào trong một ma trận protein [10]. Khi cho tinh bột vào nước nóng, nó bắt đầu hồ hóa.
Day là một quá trình mà các hạt tinh bột bat dau trương lên và mat cấu trúc bán tinh thé của nó. Kết quả là amylose bat dau thoát ra từ các hạt tinh bột và tạo thành một mạng lưới với protein ø1Iúp giữ nước. Mam (wheat germ) chiếm từ 2% đến 3% khối lượng hạt lúa mì. Trong mam có chứa chất béo dưới dạng sterol thực vật cũng như chất chỗng oxy hóa, vitamin E, vitamin B, khoáng chất và enzyme [7].2 Thành phan dinh dưỡng của cám mì 2.1 Chất xơ Chất xơ là một phan cau trúc của thực vật và được tìm thay trong tat cả các loại thực phẩm từ thực vật, bao gồm rau, trái cây, ngũ cốc và các loại đậu.
Chất xơ là một nhóm riêng biệt của carbohydrate và chỉ có trong thực vật, bao gdm polysaccharides phi tinh bột (non-starch polysaccharide), chăng hạn như cellulose, pectin, lignin và chúng không được tiêu hóa bởi hệ tiêu hóa của con người. Chất xơ là một chuỗi dài các phân tử glucose liên kết với nhau với các liên kết B-glycoside. Co thé con người không có enzyme để phá vỡ các liên kết B-glycoside, do đó xơ không được tiêu hóa và hấp thu. Các chất xơ không tiêu hóa đi vào ruột già, nơi một số vi khuẩn đường ruột có thê lên men các loại chât xơ.
Dựa vào khả năng hòa tan thì chất xơ được chia làm 2 loại là xơ không tan (IDF — insoluble dietary fiber) và xơ hòa tan (SDF — soluble dietary fiber). Xo không hòa tan bao gém cellulose, lignin, và những loại hemicellulose không tan trong nước. Xo hoa tan bao gồm gums, mucilage, pectin và một số loại hemicellulose tan được trong nước [11]. Độ hòa tan của chất xơ trong nước là do cấu trúc quyết định.
Xơ không hòa tan là những polyssacharide được xắp xếp có trật tự để hình thành cau trúc tinh thé, trong khi đó xơ tan là những polysaccharide được xắp xếp không trật tự và không hình thành được cấu trúc tinh thé. Cám mi là nguồn thực phẩm giàu chất xơ với 46% là polysaccharide phi tinh bột, thành phân chính là arabinoxylan, cellulose và beta-glucan với hàm lượng tương ứng là 70%, 24% và 6% tong lượng chất xơ có trong cám mì [12]. Hàm lượng chat xơ hòa tan trong cám mì thấp hơn đáng ké so với các loại cám ngũ cốc khác [13]. Cellulose là polysaccharide được cau tạo từ các đơn phân B-D-glucose thông qua liên kết B(1,4)-glycoside.
Cellulose thường có khoảng 10000 đơn phân, chúng liên kết chặt chẽ với nhau, không tan trong nước và không được tiêu hóa trong hệ tiêu hóa của con người. Hemicellulose, giỗng như cellulose, cũng là một thành phan polysaccharide của thành tế bào thực vật [14]. Hemicellose bao gồm cả phân tử mạch thắng và phân nhánh. Chiều dài mạch của hemicellose ngắn hơn cellulose, thường chứa 50-200 đơn vi pentose (xylose va arabinose) và đơn vi hexose (glucose, galactose, mannose, rhamnose, glucuronic va galacturonic acids).
Do đó, hemicellulose được mô tả la một nhóm các cau trúc hóa học không đồng nhất có mặt trong thực phẩm, ở dạng tan và không tan trong nước [15]. Hemicellulose trong cám mì chủ yếu là arabioxylan chiếm khoảng 70% [12], arabinoxylan có chứa xylose và arabinose. Các đơn vi xylose được liên kết thông qua liên kết B-1,4-xylosidie dé tạo thành mach thang và các đơn vị arabinose được gan vào như các chuỗi bên thông qua liên kết œ-1,3 glycoside dé tạo thành nhánh [16]. B-glucan là polyme, được cấu tạo từ đơn phân là glucose với liên kết B-(1 4) và B-(1.
Không giống như cellulose, chúng có cau trúc nhánh và có kích thước nhỏ hơn. B-glucan là thành phan chính của thành tế bào trong yến mach và lúa mạnh nhưng chúng chỉ chiễm một lượng nhỏ trong cám mi [17]. Lượng chất xơ tiêu thụ trung bình theo khuyến cáo của co quan An Toàn Thực Pham Châu Au (EESA, 2010) dao động từ 10-20g/ngày đối với trẻ nhỏ và từ 16- 29g/ngày với người lớn. Các nghiên cứu chỉ ra rằng tiêu thụ thực phẩm giàu xơ có lợi cho việc ngăn ngừa bệnh tật [18].
Cơ quan Điều Tra Về Ung Thu Và Dinh Dưỡng ở Anh (EPIC) khuyến cáo răng những người ăn theo chế độ giàu chất xơ có thé làm giảm 40% nguy cơ mắc bệnh ung thư đại trực tràng [19].2 Protein Protein trong cám mì phân bố ở các lớp aleurone, testa, pericarp với hàm lượng tương ứng là 22.1% trọng lượng protein của toàn hạt [20]. Lớp aleurone chứa nhiều protein nhất so với các cơ quan khác trong hạt lúa mì [1], Hàm lượng profein trong cám mì dao động từ 9. Protein trong cám mì có giá trị định dưỡng cao, giàu các loại acid amin như acid glutamic, acid aspartic, arginine, leucine, proline, alanine, valine. Nhóm protein chiếm tỷ lệ cao trong cám mì là albumin và globulin, 2 thành phần này tập trung ở lớp áo hạt và lớp aleurone [22].3 Lipid Lipid chỉ chiếm hàm lượng nhỏ trong cám mì và dao động từ 2-6%, nhưng chúng có ảnh hưởng đáng kế đến chất lượng và kết cau của thực phẩm vi khả năng liên kết với protein.
Thành phan lipid của cám lúa mì chứa 80.27% acid béo không bão hòa và 19. Trong thành phan acid béo không bão hòa có chứa 25. Trong thành phan acid béo bão hòa có chứa 17.44% acid palmitic va 2.4 Khoang Cám mi cũng là nguồn nguyên liệu giàu khoáng va đa dạng về các loại khoáng. Hàm lượng khoáng trong cám mì chiếm khoảng 5.
Khoáng chủ yếu phân bồ ở lớp aleurone [3]. Cám mì có chứa Ca (73mg/100g), Fe (10.6mg/100g), Mg (611mg/100g), P (1013mg/100g), K (1182mg/100g), Na (2mg/100g), Zn (7.3mg/100g), Cu (1mg/100g), Mn (11.6 7 g/100g); trong đó, ham lượng Mg là nhiéu nhất [24].