Tổng quan nghiên cứu

Lãng phí thực phẩm đang là một thách thức toàn cầu nghiêm trọng khi mỗi năm có khoảng 1,3 tỷ tấn thực phẩm ăn được bị thất thoát, tương đương 33,3% tổng sản lượng lương thực thế giới, gây thiệt hại kinh tế ước tính 750 tỷ USD và phát thải 4,4 tỷ tấn khí nhà kính CO2 quy đổi. Trong ngành công nghiệp đồ uống, quy trình nấu bia tạo ra lượng bã hèm bia (Brewers' Spent Grains - BSG) khổng lồ, trung bình khoảng 14 kg bã khô trên mỗi hectolit bia thành phẩm. Dù BSG rất giàu dinh dưỡng với hàm lượng chất xơ và protein dồi dào, phần lớn phụ phẩm này hiện chỉ dùng làm thức ăn gia súc hoặc thải bỏ ra môi trường.

Vấn đề đặt ra là làm thế nào để tận dụng nguồn phụ phẩm BSG này thành thực phẩm tuần hoàn (upcycled foods) có giá trị cao, đồng thời kích thích người tiêu dùng đón nhận và chọn mua. Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu đánh giá ảnh hưởng toàn diện của các thuộc tính nội tại của sản phẩm (tỷ lệ phối trộn bã hèm bia BSG và yến mạch) kết hợp với các thuộc tính ngoại tại (thông tin nhãn phát triển bền vững và nhãn dinh dưỡng) lên mức độ ưa thích, ý định mua ban đầu và ý định mua lại của khách hàng đối với dòng bánh quy bổ sung BSG.

Đề tài được tiến hành từ ngày 06/02/2023 đến ngày 02/01/2024 tại Phòng thí nghiệm Cảm quan thuộc Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM, sử dụng nguồn bã hèm bia thu nhận trực tiếp từ Nhà máy Bia Sài Gòn (Quận 5, TP.HCM). Kết quả nghiên cứu mang lại ý nghĩa thực tiễn lớn, hỗ trợ các doanh nghiệp thực phẩm nâng tỷ lệ chấp nhận của người tiêu dùng đối với dòng bánh dinh dưỡng tuần hoàn lên trên 80%, mở ra giải pháp giảm thiểu phát thải và gia tăng giá trị kinh tế cho chuỗi cung ứng thực phẩm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng Tháp phân cấp phục hồi thực phẩm của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA Food Recovery Hierarchy), trong đó chiến lược giảm thiểu tại nguồn và tái chế thành thực phẩm cho con người giữ vị trí ưu tiên cao nhất. Bên cạnh đó, đề tài tích hợp Thuyết hành vi lựa chọn thực phẩm mở rộng thông qua Bảng câu hỏi đo lường động lực thực phẩm (Food Choice Questionnaire) gồm 25 biến số quan sát bao gồm 7 khía cạnh trọng tâm: thành phần tự nhiên, mối quan tâm đạo đức, giá trị sức khỏe, sự quen thuộc, sức hấp dẫn cảm quan, giá thành và ấn tượng thương hiệu.

Mô hình nghiên cứu ứng dụng cấu trúc phân tích đa khối SO-PLS (Sequential and Orthogonalized Partial Least Squares) nhằm liên kết các khối dữ liệu phức tạp từ thuộc tính cảm quan, phân đoạn tâm lý người tiêu dùng đến các giai đoạn hình thành quyết định mua. Ba khái niệm cốt lõi được định nghĩa xuyên suốt gồm:

  • Thực phẩm tuần hoàn (upcycled food): Sản phẩm chế biến từ phụ phẩm an toàn nhằm giảm thiểu lãng phí thực phẩm.
  • Thuộc tính nội tại: Các chỉ tiêu cảm quan trực quan như màu sắc, mùi vị, độ giòn và cấu trúc bánh quy.
  • Thuộc tính ngoại tại: Các yếu tố thông tin bao bì, bao gồm nhãn chứng nhận thực phẩm tuần hoàn (Upcycled Certified Mark) và nhãn công bố hàm lượng chất xơ cao.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập qua hai giai đoạn thử nghiệm cảm quan độc lập với quy trình kiểm soát nghiêm ngặt:

  • Thí nghiệm 1 (CATA - Check-All-That-Apply): Thực hiện với cỡ mẫu 101 người tiêu dùng trẻ (54 nam, 47 nữ, độ tuổi từ 18 đến 25). Nhóm 20 người đầu tiên tiến hành xác lập bộ 19 thuộc tính mô tả cảm quan; nhóm 81 người tiếp theo thực hiện đánh giá mức độ ưa thích trên thang đo 7 điểm và tích chọn các thuộc tính cảm quan phù hợp cho 9 công thức bánh quy phối trộn BSG (0%, 10%, 20%) và bột yến mạch (0%, 10%, 20%). Bánh được nướng chuẩn hóa ở nhiệt độ 170°C trong 20 phút.
  • Thí nghiệm 2 (Informed Test): Thực hiện trên 305 người tiêu dùng trẻ, phân bổ ngẫu nhiên thành 3 nhóm thử nghiệm độc lập: Nhóm đối chứng không nhãn (101 người), Nhóm thông tin bền vững (102 người) và Nhóm thông tin dinh dưỡng giàu chất xơ (102 người). Quá trình khảo sát theo dõi sự thay đổi qua 3 bước: Xếp hạng ý định mua theo nhãn, Xếp hạng ưa thích sau khi nếm và Xếp hạng ý định mua lại.

Phương pháp chọn mẫu thuận tiện có tiêu chí sàng lọc chặt chẽ: người tham gia phải sử dụng bánh quy ít nhất 2 đến 3 lần mỗi tuần, không ăn kiêng đặc biệt và không dị ứng với gluten. Phương pháp CATA được lựa chọn vì tính trực quan, chi phí hợp lý và độ tin cậy tương đương phương pháp mô tả định lượng cổ điển (QDA). Thuật toán phân cụm CLV (Clustering around Latent Variables) và mô hình hồi quy đường dẫn đa khối SO-PLS Path Modeling được sử dụng để xử lý dữ liệu đa chiều, loại bỏ giả định đơn chiều cứng nhắc của các mô hình SEM truyền thống. Toàn bộ quá trình nghiên cứu diễn ra trong 11 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích dữ liệu thực nghiệm đã chỉ ra bốn phát hiện cốt lõi:

  • Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu tối ưu: Việc bổ sung BSG ở mức 10% kết hợp 10% đến 20% yến mạch tạo ra sản phẩm có độ nở, màu sắc và cấu trúc hài hòa nhất. Khi tỷ lệ BSG tăng lên 20%, độ phồng của bánh giảm khoảng 18,5% và độ cứng tăng 26,4% so với mẫu đối chứng không bổ sung phụ phẩm.
  • Phân đoạn thị hiếu người tiêu dùng: Thuật toán CLV đã phân chia người tiêu dùng thành 2 cụm rõ rệt. Cụm 1 (chiếm 51,8% mẫu) có động lực ưa thích chính dựa vào cấu trúc bánh (độ xốp, độ giòn và cảm giác dễ nuốt). Cụm 2 (chiếm 48,2% mẫu) bị thúc đẩy chủ yếu bởi màu sắc vàng nâu và hương vị mạch nha đậm đà đặc trưng của BSG.
  • Vai trò quyết định của thuộc tính nội tại: Trải nghiệm cảm quan thực tế (vị giác và cấu trúc) đóng góp trên 65% vào mức độ ưa thích tổng thể và là nhân tố trực tiếp quyết định ý định mua lại của người dùng.
  • Tác động tích cực từ nhãn phát triển bền vững: Nhóm người tiêu dùng tiếp nhận thông điệp về tính bền vững và chứng nhận thực phẩm tuần hoàn có mức gia tăng ý định mua ban đầu cao hơn 18,5% so với nhóm nhận thông tin dinh dưỡng giàu chất xơ, và cao hơn 24,2% so với nhóm đối chứng hoàn toàn không nhận thông tin.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi khiến cấu trúc bánh quy thay đổi khi tăng tỷ lệ BSG là do hàm lượng chất xơ không hòa tan cao (chiếm từ 30% đến 50% khối lượng chất khô của BSG), gây cản trở sự hình thành mạng lưới gluten trong bột mì. Đồng thời, phản ứng Maillard giữa đường khử và hàm lượng protein dồi dào trong bã bia (chiếm khoảng 20% khối lượng chất khô, trong đó lysine chiếm 14,3% tổng axit amin thiết yếu) đã tạo nên màu nâu sậm và mùi thơm nướng tự nhiên cho sản phẩm.

Các dữ liệu cảm quan này được trực quan hóa thông qua biểu đồ phân tích thành phần chính (PCA) và bản đồ tương quan đường dẫn SO-PLS, giúp biểu diễn rõ nét vị trí của 19 thuộc tính mô tả trên không gian hai chiều. Kết quả nghiên cứu này tương đồng với các công bố quốc tế về giới hạn bổ sung phụ phẩm ngũ cốc dưới 15% để bảo toàn chất lượng cảm quan của bánh nướng, đồng thời cung cấp thêm góc nhìn mới: nhận thức về trách nhiệm môi trường của giới trẻ ngày nay có tác động dẫn dắt hành vi mua hàng mạnh mẽ hơn cả thông điệp dinh dưỡng thuần túy.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các bằng chứng thực nghiệm, nghiên cứu đưa ra 4 nhóm giải pháp cụ thể:

  • Tối ưu hóa công thức và công nghệ chế biến: Bộ phận R&D tại các doanh nghiệp thực phẩm cần chuẩn hóa tỷ lệ phối trộn bã hèm bia khô ở mức 10% đến 12% kết hợp 10% bột yến mạch. Bã bia cần được nghiền mịn qua rây 40 mesh và sấy ở nhiệt độ 45°C đến 50°C để duy trì độ ẩm dưới 8%, bảo toàn hơn 90% các hợp chất chống oxy hóa phenolic và ngăn ngừa mùi lạ phát sinh. Thời gian triển khai dự kiến từ 3 đến 6 tháng.
  • Xây dựng chiến lược nhãn mác kép: Bộ phận Marketing cần đưa chứng nhận thực phẩm tuần hoàn (Upcycled Certified) cùng các số liệu định lượng về lượng phát thải cắt giảm ra vị trí trung tâm của bao bì mặt trước, kết hợp công bố hàm lượng chất xơ ở mặt sau. Mục tiêu nâng cao tỷ lệ chuyển đổi từ ý định mua ban đầu lên hơn 25%. Thời gian áp dụng trong vòng 1 đến 3 tháng trước chiến dịch ra mắt.
  • Phân khúc sản phẩm theo thị hiếu cảm quan: Doanh nghiệp nên thương mại hóa 2 dòng sản phẩm riêng biệt nhằm phục vụ 2 nhóm khách hàng mục tiêu: Dòng bánh quy giòn xốp truyền thống cho phân khúc nhạy cảm cấu trúc và Dòng bánh quy nguyên cám đậm vị mạch nha cho phân khúc ưa thích trải nghiệm mới lạ. Thời gian hoàn thiện sản phẩm từ 6 đến 9 tháng.
  • Xây dựng chuỗi cung ứng phụ phẩm tuần hoàn: Các hiệp hội ngành bia và chế biến thực phẩm cần ký kết hợp tác chiến lược, chuyển giao quy trình thu gom, bảo quản vô trùng và sấy khô BSG ngay tại nguồn trong vòng 24 giờ sau khi nấu bia nhằm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. Kế hoạch thiết lập chuỗi cung ứng thực hiện trong vòng 12 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Giảng viên, nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm: Tài liệu cung cấp phương pháp luận toàn diện về việc kết hợp kỹ thuật phân tích cảm quan hiện đại CATA với mô hình thống kê đường dẫn đa khối SO-PLS, là tài liệu tham khảo giá trị cho các đề tài phát triển thực phẩm tuần hoàn.
  • Doanh nghiệp sản xuất bánh kẹo và thực phẩm nướng: Bản nghiên cứu cung cấp thông số kỹ thuật chi tiết về công thức phối trộn BSG và yến mạch, giúp doanh nghiệp tiết kiệm 15% đến 20% chi phí nghiên cứu công thức mới và chủ động nguồn nguyên liệu giàu chất xơ thay thế bột mì.
  • Chuyên viên Marketing và Quản trị Thương hiệu ngành F&B: Cung cấp số liệu định lượng về phản ứng tâm lý và hành vi tiêu dùng của thế hệ trẻ đối với nhãn dán bền vững và nhãn dinh dưỡng, làm căn cứ thiết kế thông điệp truyền thông bao bì hiệu quả.
  • Các nhà hoạch định chính sách môi trường và nông nghiệp: Cung cấp cơ sở khoa học thực chứng để xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật về tái chế phụ phẩm công nghiệp và tiêu chí cấp chứng nhận cho các sản phẩm kinh tế tuần hoàn tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

  • Bã hèm bia (BSG) có giá trị dinh dưỡng cụ thể như thế nào khi bổ sung vào bánh quy? Bã hèm bia chứa từ 30% đến 50% chất xơ và khoảng 20% protein tính theo khối lượng chất khô. Bổ sung 10% BSG giúp bánh quy tăng gấp 2 lần hàm lượng chất xơ và tăng thêm 10% lượng protein so với bánh quy truyền thống, đồng thời bổ sung các axit amin thiết yếu như lysine cùng nhiều khoáng chất vi lượng như canxi, magie và phốt pho.

  • Tại sao tỷ lệ bổ sung BSG vào bánh quy chỉ nên giới hạn ở mức 10% đến 15%? Khi tỷ lệ BSG vượt quá 15%, hàm lượng chất xơ không hòa tan cao sẽ phá vỡ mạng lưới liên kết gluten của bột mì, làm giảm thể tích bánh, khiến kết cấu trở nên quá cứng, thô ráp và giảm độ nở xốp từ 18% đến 25%. Mức 10% đến 15% là ngưỡng tối ưu để cân bằng giữa giá trị dinh dưỡng và độ ngon miệng.

  • Phương pháp CATA mang lại ưu điểm gì vượt trội so với phương pháp đánh giá cảm quan mô tả truyền thống? Phương pháp Check-All-That-Apply (CATA) cho phép người tiêu dùng chưa qua huấn luyện chuyên sâu tự do lựa chọn 19 thuộc tính cảm quan mô tả sản phẩm một cách nhanh chóng. Phương pháp này giúp rút ngắn hơn 50% thời gian thực hiện, tiết kiệm chi phí đào tạo hội đồng chuyên gia mà vẫn mang lại kết quả phân tích không gian sản phẩm có độ tin cậy tương đương phương pháp QDA.

  • Thông tin phát triển bền vững tác động như thế nào đến quyết định mua hàng của người tiêu dùng trẻ? Nghiên cứu chỉ ra rằng nhãn chứng nhận thực phẩm tuần hoàn (Upcycled Certified Mark) giúp gia tăng ý định mua ban đầu cao hơn 18,5% so với nhãn dinh dưỡng giàu chất xơ. Nhóm khách hàng trẻ từ 18 đến 25 tuổi có mức độ quan tâm cao đến tác động môi trường và sẵn sàng ưu tiên lựa chọn các sản phẩm giúp giảm lãng phí tài nguyên.

  • Mô hình SO-PLS Path Modeling mang lại lợi ích gì trong việc phân tích dữ liệu người tiêu dùng? Mô hình SO-PLS Path Modeling cho phép xử lý đồng thời nhiều khối dữ liệu đa chiều gồm thuộc tính cảm quan, phân đoạn khách hàng và ý định mua mà không đòi hỏi giả định đơn chiều như các mô hình SEM truyền thống. Phương pháp này giúp xác định chính xác mức độ đóng góp trực tiếp và gián tiếp của từng thuộc tính lên quyết định mua hàng.

Kết luận

  • Luận văn đã chứng minh tính khả thi cao của việc tái chế bã hèm bia (BSG) thành bánh quy dinh dưỡng giàu chất xơ với công thức phối trộn tối ưu từ 10% đến 15% BSG và 10% yến mạch.
  • Nghiên cứu đã phân đoạn thành công thị hiếu khách hàng thành 2 nhóm rõ rệt: nhóm ưu tiên cấu trúc giòn xốp và nhóm yêu thích hương vị mạch nha cùng màu sắc nướng đặc trưng.
  • Đề tài khẳng định thuộc tính cảm quan nội tại giữ vai trò tiên quyết, đóng góp trên 65% vào mức độ ưa thích và là nhân tố trực tiếp quyết định hành vi mua lại sản phẩm.
  • Nghiên cứu xác lập bằng chứng thực nghiệm cho thấy thông điệp phát triển bền vững tạo ra động lực mua ban đầu mạnh hơn 18,5% so với thông tin dinh dưỡng đơn thuần.
  • Ứng dụng thành công mô hình thống kê hiện đại SO-PLS Path Modeling, tạo tiền đề phương pháp luận chuẩn xác cho các nghiên cứu cảm quan và hành vi tiêu dùng đa khối.

Trong giai đoạn tiếp theo kéo dài 6 đến 12 tháng, các quy trình sấy và phối chế cần được nâng cấp thử nghiệm ở quy mô pilot công nghiệp. Các doanh nghiệp F&B và nhà sản xuất quan tâm đến việc chuyển giao công nghệ sản xuất thực phẩm tuần hoàn từ phụ phẩm bia có thể liên hệ trực tiếp với nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM để hợp tác triển khai thương mại hóa sản phẩm.