Tổng quan nghiên cứu

Mì pasta là sản phẩm thực phẩm phổ biến, đặc biệt được ưa chuộng nhờ tính tiện lợi, thời gian bảo quản lâu và giá thành hợp lý. Tuy nhiên, mì pasta truyền thống chủ yếu giàu tinh bột nhưng lại thiếu hụt chất xơ, trong khi chế độ ăn đủ chất xơ (khoảng 35g/ngày) được chứng minh giúp phòng ngừa các bệnh mãn tính như béo phì, tim mạch, đái tháo đường và ung thư ruột kết. Nghiên cứu này tập trung cải thiện chất lượng mì pasta giàu xơ bằng cách bổ sung bột vỏ đậu xanh – một phụ phẩm giàu chất xơ không hòa tan và các hợp chất chống oxy hóa. Qua đó, mục tiêu chính là đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như độ ẩm bột nhào, nồng độ enzyme Viscozyme®L, thời gian xử lý enzyme và tỉ lệ bổ sung chất keo hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) và guar gum (GG) đến đặc tính kết cấu, tính chất nấu và chất lượng cảm quan của mì pasta giàu xơ. Nghiên cứu được thực hiện tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. HCM trong năm 2023, với mẫu mì pasta từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột vỏ đậu xanh. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển sản phẩm mì pasta giàu chất xơ, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng và thị hiếu người tiêu dùng, đồng thời tận dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu phụ phẩm nông nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Chất xơ và vai trò dinh dưỡng: Chất xơ được chia thành chất xơ hòa tan (SDF) và không hòa tan (IDF), có tác dụng hỗ trợ tiêu hóa, giảm cholesterol, kiểm soát đường huyết và phòng ngừa bệnh mãn tính. Tỉ lệ IDF/SDF cân đối (1-3) được khuyến nghị bởi Hiệp hội Đái tháo đường Hoa Kỳ (ADA).

  • Ảnh hưởng của nguyên liệu giàu xơ đến tính chất mì pasta: Việc bổ sung nguyên liệu giàu xơ như bột vỏ đậu xanh làm thay đổi thành phần hóa học, đặc tính nấu (thời gian nấu tối ưu, độ tổn thất khi nấu, chỉ số trương nở, hấp thu nước), đặc tính kết cấu (độ cứng, độ dính, độ cố kết, độ nhai, ứng suất kéo, tỉ lệ kéo dãn) và chất lượng cảm quan.

  • Ứng dụng enzyme cellulase (Viscozyme®L): Enzyme này thủy phân cellulose và các polysaccharide trong bột vỏ đậu xanh, làm tăng hàm lượng xơ hòa tan, hoạt tính kháng oxy hóa và cải thiện đặc tính kết cấu mì pasta.

  • Vai trò của chất keo ưa nước (HPMC và GG): Các hydrocolloid này giúp cải thiện cấu trúc mạng gluten, giảm độ tổn thất khi nấu, tăng độ dính, độ cố kết và chất lượng cảm quan sản phẩm.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu chính gồm bột lúa mì cứng, bột vỏ đậu xanh (phụ phẩm từ quy trình tách vỏ đậu xanh), enzyme Viscozyme®L và chất keo HPMC, GG. Mẫu mì pasta được chế biến theo tỷ lệ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột vỏ đậu xanh.

  • Thiết kế thí nghiệm: Thay đổi các yếu tố gồm độ ẩm bột nhào (35.5% đến 37.5%), nồng độ enzyme Viscozyme®L (0 đến 6 U/g), thời gian xử lý enzyme (0 đến 120 phút), tỉ lệ bổ sung HPMC hoặc GG (0 đến 2%).

  • Phương pháp phân tích: Thành phần hóa học (protein, lipid, tro, tinh bột, chất xơ tổng, xơ hòa tan, xơ không tan, phenolic tổng), hoạt tính kháng oxy hóa (DPPH, FRAP), tính chất nấu (thời gian nấu tối ưu, độ tổn thất khi nấu, chỉ số trương nở, chỉ số hấp thu nước), đặc tính kết cấu (độ cứng, độ dính, độ cố kết, độ nhai, ứng suất kéo, tỉ lệ kéo dãn) và chất lượng cảm quan (điểm thị hiếu trên thang 9 điểm).

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần, sử dụng phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên trong điều kiện phòng thí nghiệm.

  • Phân tích số liệu: Sử dụng phân tích phương sai ANOVA và kiểm định Multiple range test với mức ý nghĩa p ≤ 0.05 để đánh giá sự khác biệt giữa các mẫu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Ảnh hưởng của độ ẩm bột nhào: Khi tăng độ ẩm bột nhào từ 35.5% lên 37.5%, thời gian nấu tối ưu của mì pasta giàu xơ giảm nhẹ, độ tổn thất khi nấu giảm 23%, chỉ số trương nở và hấp thu nước tăng lần lượt 10% và 33%. Mẫu mì với độ ẩm 37.5% có độ cứng và chất lượng cảm quan tương đương mì làm từ 100% bột lúa mì cứng.

  2. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme Viscozyme®L: Tăng nồng độ enzyme từ 0 đến 6 U/g làm giảm hàm lượng xơ tổng và xơ không tan, trong khi xơ hòa tan và hoạt tính kháng oxy hóa (DPPH, FRAP) tăng đáng kể. Tỉ lệ xơ không tan/xơ hòa tan duy trì trong khoảng 1-3 theo khuyến nghị ADA. Thời gian nấu tối ưu giảm nhưng độ tổn thất khi nấu tăng. Nồng độ enzyme 3 U/g được xác định là tối ưu, cải thiện đặc tính kết cấu và cảm quan.

  3. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme: Kéo dài thời gian xử lý enzyme đến 30 phút làm tăng hàm lượng xơ hòa tan và hoạt tính kháng oxy hóa, cải thiện đặc tính kết cấu và cảm quan. Thời gian xử lý trên 30 phút không mang lại lợi ích đáng kể và có thể làm giảm chất lượng.

  4. Ảnh hưởng của chất keo ưa nước (HPMC và GG): Tăng tỉ lệ bổ sung từ 0 đến 2% làm giảm độ tổn thất khi nấu, tăng thời gian nấu tối ưu, chỉ số trương nở và hấp thu nước. HPMC làm tăng độ cứng, độ dính, độ cố kết, độ nhai, ứng suất kéo và tỉ lệ kéo dãn, đồng thời cải thiện chất lượng cảm quan hơn so với GG. GG làm giảm độ cứng nhưng tăng độ dính và độ cố kết.

Thảo luận kết quả

Việc tăng độ ẩm bột nhào giúp cải thiện sự phát triển mạng gluten, làm cho mì pasta giàu xơ có kết cấu mềm mại hơn, giảm độ tổn thất khi nấu do mạng lưới protein bền vững hơn. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về ảnh hưởng của độ ẩm đến chất lượng mì pasta.

Sử dụng enzyme Viscozyme®L thủy phân cellulose và hemicellulose trong bột vỏ đậu xanh, làm tăng hàm lượng xơ hòa tan và hoạt tính kháng oxy hóa, đồng thời cải thiện tính chất kết cấu nhờ giảm sự gián đoạn mạng gluten do xơ không tan. Tuy nhiên, nồng độ enzyme quá cao làm tăng độ tổn thất khi nấu do thủy phân quá mức cấu trúc tinh bột và protein.

Thời gian xử lý enzyme tối ưu không vượt quá 30 phút để tránh làm suy giảm cấu trúc mạng gluten và giảm chất lượng cảm quan. Việc bổ sung chất keo HPMC và GG giúp tăng cường liên kết nước và cải thiện cấu trúc mạng gluten, giảm độ tổn thất khi nấu và tăng độ dẻo dai của mì pasta. HPMC có hiệu quả vượt trội hơn GG trong việc cải thiện độ cứng và độ bền kéo, phù hợp với mục tiêu sản xuất mì pasta giàu xơ có chất lượng cao.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh các chỉ số chất lượng (độ cứng, độ tổn thất khi nấu, điểm cảm quan) theo từng mức độ điều chỉnh độ ẩm, nồng độ enzyme và tỉ lệ chất keo, giúp minh họa rõ ràng xu hướng cải thiện chất lượng sản phẩm.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Điều chỉnh độ ẩm bột nhào: Khuyến nghị sử dụng độ ẩm bột nhào khoảng 37.5% để tối ưu hóa đặc tính kết cấu và chất lượng cảm quan của mì pasta giàu xơ. Thời gian thực hiện: áp dụng ngay trong quy trình sản xuất. Chủ thể thực hiện: nhà sản xuất mì pasta.

  2. Sử dụng enzyme Viscozyme®L với nồng độ 3 U/g: Để tăng hàm lượng xơ hòa tan và hoạt tính kháng oxy hóa, đồng thời cải thiện kết cấu mì pasta. Thời gian xử lý enzyme không quá 30 phút để tránh ảnh hưởng tiêu cực. Chủ thể thực hiện: bộ phận nghiên cứu và phát triển sản phẩm.

  3. Bổ sung chất keo hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) từ 1-2%: Giúp cải thiện độ cứng, độ dính và độ bền kéo của mì pasta, nâng cao mức độ chấp nhận của người tiêu dùng. Chủ thể thực hiện: nhà sản xuất và bộ phận công nghệ thực phẩm.

  4. Kiểm soát chặt chẽ quy trình sản xuất: Bao gồm thời gian nhào trộn, nhiệt độ sấy và điều kiện bảo quản để duy trì chất lượng sản phẩm ổn định. Thời gian thực hiện: liên tục trong quá trình sản xuất. Chủ thể thực hiện: bộ phận sản xuất và quản lý chất lượng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà sản xuất thực phẩm và mì pasta: Áp dụng các giải pháp cải thiện chất lượng mì giàu xơ, nâng cao giá trị dinh dưỡng và đáp ứng nhu cầu thị trường.

  2. Chuyên gia công nghệ thực phẩm và nghiên cứu phát triển sản phẩm: Tham khảo phương pháp xử lý enzyme và sử dụng chất keo để tối ưu hóa công thức và quy trình sản xuất.

  3. Sinh viên và học viên ngành công nghệ thực phẩm: Nắm bắt kiến thức về ứng dụng enzyme và hydrocolloid trong cải thiện sản phẩm thực phẩm giàu chất xơ.

  4. Nhà quản lý và hoạch định chính sách dinh dưỡng: Đánh giá tiềm năng phát triển sản phẩm mì pasta giàu xơ nhằm nâng cao sức khỏe cộng đồng và thúc đẩy sử dụng nguyên liệu phụ phẩm nông nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần bổ sung bột vỏ đậu xanh vào mì pasta?
    Bột vỏ đậu xanh giàu chất xơ không hòa tan và các hợp chất phenolic có hoạt tính kháng oxy hóa, giúp tăng giá trị dinh dưỡng và cải thiện sức khỏe người tiêu dùng.

  2. Độ ẩm bột nhào ảnh hưởng thế nào đến chất lượng mì pasta?
    Độ ẩm bột nhào ảnh hưởng đến sự phát triển mạng gluten, từ đó tác động đến kết cấu, độ cứng và độ dẻo dai của mì pasta. Độ ẩm khoảng 37.5% được xác định là tối ưu.

  3. Enzyme Viscozyme®L có tác dụng gì trong quá trình sản xuất mì giàu xơ?
    Enzyme thủy phân cellulose và hemicellulose, làm tăng hàm lượng xơ hòa tan và hoạt tính kháng oxy hóa, đồng thời cải thiện đặc tính kết cấu và cảm quan của mì pasta.

  4. Chất keo HPMC và GG khác nhau như thế nào trong việc cải thiện mì pasta?
    HPMC làm tăng độ cứng và độ bền kéo của mì pasta, trong khi GG giảm độ cứng nhưng tăng độ dính và độ cố kết. HPMC được đánh giá có hiệu quả tổng thể cao hơn.

  5. Thời gian xử lý enzyme tối ưu là bao lâu?
    Thời gian xử lý enzyme không nên vượt quá 30 phút để tránh làm suy giảm cấu trúc mạng gluten và giảm chất lượng sản phẩm.

Kết luận

  • Độ ẩm bột nhào 37.5% là điều kiện tối ưu để sản xuất mì pasta giàu xơ có kết cấu và chất lượng cảm quan tương đương mì truyền thống.
  • Enzyme Viscozyme®L ở nồng độ 3 U/g và thời gian xử lý 30 phút giúp tăng hàm lượng xơ hòa tan và hoạt tính kháng oxy hóa, đồng thời cải thiện đặc tính kết cấu.
  • Bổ sung chất keo HPMC từ 1-2% nâng cao độ cứng, độ dính và độ bền kéo, cải thiện mức độ chấp nhận sản phẩm.
  • Các giải pháp nghiên cứu góp phần tận dụng hiệu quả phụ phẩm nông nghiệp, phát triển sản phẩm mì pasta giàu chất xơ đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng và thị hiếu người tiêu dùng.
  • Đề xuất áp dụng các kết quả nghiên cứu vào quy trình sản xuất trong vòng 6-12 tháng tới, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng về tính ổn định và bảo quản sản phẩm.

Hành động tiếp theo: Các nhà sản xuất và chuyên gia công nghệ thực phẩm nên phối hợp triển khai thử nghiệm quy mô công nghiệp dựa trên các điều kiện tối ưu đã xác định để đưa sản phẩm mì pasta giàu xơ ra thị trường.