Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Thị trường bánh kẹo Việt Nam ngày càng phát triển đa dạng với nhiều chủng loại sản phẩm phục vụ nhu cầu tiêu dùng và dinh dưỡng. Bên cạnh các loại bánh công nghiệp truyền thống (snack, kem xốp, cracker, bánh trứng, cookie, bánh dẻo), xu hướng phát triển các dòng sản phẩm bánh dinh dưỡng, bánh chức năng từ nguồn nông sản địa phương đang nhận được sự quan tâm lớn.

Gạo nếp (Oryza sativa L. glutinosa Tanaka) là cây lương thực có giá trị văn hóa và ẩm thực truyền thống lâu đời tại Việt Nam, thường được dùng trong các món ăn lễ hội, đồ cúng và bánh đặc sản. Tại tỉnh An Giang, vùng cù lao huyện Phú Tân có hệ thống đê bao khép kín Bắc Vàm Nao, đạt diện tích canh tác lúa nếp trên 66.000 ha (nếp chiếm trên 92% diện tích canh tác, sản lượng bình quân khoảng 0,5 triệu tấn/năm). Đặc biệt, giống nếp CK92 ("Nếp AG") là giống nếp đặc sản địa phương có phẩm chất dẻo thơm, năng suất cao và được tổ chức liên kết sản xuất giống quy mô lớn. Nhằm nâng cao giá trị thương phẩm cho hạt nếp Phú Tân và đa dạng hóa sản phẩm chế biến, đề tài "Nghiên cứu chế biến bánh dẻo từ gạo nếp (Oryza sativa. Glutinoza) bổ sung trà xanh (Camelia Sinensis O. Ktze) và rong biển (Chlorophyta)" được thực hiện.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

  1. Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu quy trình công nghệ chế biến sản phẩm bánh dẻo từ gạo nếp đạt giá trị cảm quan cao và ổn định về mặt cấu trúc; từ đó thiết lập quy trình sản xuất hoàn chỉnh cho sản phẩm.
  2. Nhiệm vụ nghiên cứu:
    • Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phụ gia tạo gel (agar và gelatin) đến cấu trúc sản phẩm.
    • Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ bột trà xanh và bột rong biển bổ sung đến chất lượng cảm quan (màu sắc, mùi vị, độ ưa thích).
    • Khảo sát tỷ lệ đường bổ sung thích hợp cho sản phẩm.
    • Khảo sát thời gian khuấy hồ hóa/phối trộn nhằm tối ưu hóa chất lượng sản phẩm.
    • Theo dõi sự thay đổi chất lượng sản phẩm theo nhiệt độ và thời gian bảo quản.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Sản phẩm bánh dẻo chế biến từ gạo nếp giống CK92 ("Nếp AG") thu hoạch tại huyện Phú Tân, tỉnh An Giang, phối trộn cùng bột trà xanh matcha Bona, bột rong biển nguyên chất (Chlorophyta), đường saccharose, phụ gia tạo gel (agar giòn Hoàng Yến, gelatin hữu cơ RUF) và đóng gói bằng bao bì màng PA hút chân không.
  • Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp – Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học An Giang.
  • Phạm vi thời gian: Thí nghiệm thực nghiệm tiến hành từ tháng 01/2019 đến tháng 05/2019; khóa luận nghiệm thu vào tháng 06/2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

Đề tài dựa trên cơ sở hóa sinh và công nghệ chế biến lương thực - thực phẩm:

  • Đặc tính tinh bột gạo nếp: Gạo nếp có thành phần tinh bột gần như 100% là amylopectin (99,3% so với 0,7% amylose theo Bùi Đức Hợi và cs., 2007), tạo nên tính dính dẻo đặc trưng khi hồ hóa; mùi thơm tự nhiên do hợp chất 2-acetyl-1-pyrroline.
  • Cơ chế tạo gel liên kết giữa Agar và Gelatin: Agar (chiết từ rong đỏ Rhodophyceae, chứa agarose và agaropectin) có độ cứng cao, tạo gel ở 40–50°C và nóng chảy ở 80–85°C; Gelatin (protein thoái hóa nhiệt từ collagen) có tính đàn hồi, mềm dẻo. Sự kết hợp giữa hai hydrocolloid này giúp tạo hệ gel dẻo dai, giữ nước tốt và chống dính khuôn bao bì.
  • Hợp chất sinh học trong nguyên liệu bổ sung: Trà xanh chứa polyphenol (chủ yếu là epigallocatechin gallate - EGCG chiếm 8–12%), caffeine, vitamin C; rong biển chứa chất xơ hòa tan (25–75% khối lượng khô), các khoáng chất (Ca, Fe, Mg, I), polysaccharide sulfated và carotenoid (fucoxanthin).
  • Tiêu chuẩn chất lượng tham chiếu:
    • TCVN 5643-1999: Tiêu chuẩn về gạo nếp.
    • TCVN 1696-75: Tiêu chuẩn chất lượng đường kính.
    • TCVN 7406:2004: Tiêu chuẩn kỹ thuật bánh ngọt (chỉ tiêu cảm quan, lý - hóa, kim loại nặng, độc tố vi nấm và vi sinh vật).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

  • Bố trí thí nghiệm: Áp dụng phương pháp bố trí khối hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) với 3 lần lặp lại cho từng nghiệm thức.
  • Phương pháp đánh giá cảm quan: Đánh giá điểm cảm quan theo thang điểm thị hiếu về màu sắc, mùi vị, trạng thái cấu trúc và mức độ ưa thích chung của hội đồng đánh giá.
  • Phương pháp đo đạc cơ lý và hóa lý:
    • Đo lực phá vỡ cấu trúc gel (Texture profile) bằng máy đo cấu trúc chuyên dụng (đơn vị: g lực).
    • Đo thông số màu sắc ($L^, a^, b^*, \Delta E$) bằng máy so màu quang phổ UV-VIS Spectrophotometer (model SP-1920, Nhật Bản).
    • Cân mẫu bằng cân phân tích điện tử Adventurer (độ chính xác $\pm 0,0001\text{ g}$).
  • Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu thực nghiệm được xử lý bằng phân tích phương sai (ANOVA) trên phần mềm Statgraphics Plus 15.0, so sánh phân hạng giá trị trung bình bằng phép thử LSD ở độ tin cậy 95% ($p < 0,05$), đồ thị biểu diễn xây dựng trên Microsoft Excel.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này phân tích tổng quan về bối cảnh phát triển ngành bánh ngọt và nhu cầu đa dạng hóa các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên. Tác giả nêu bật thế mạnh vùng nguyên liệu nếp giống CK92 tại huyện Phú Tân (An Giang) và xác lập mục tiêu thiết kế quy trình sản xuất bánh dẻo phối hợp bột trà xanh và rong biển. Chương 1 cũng xác định 4 nội dung thí nghiệm trọng tâm và chỉ rõ đóng góp của đề tài trong việc tạo chuỗi giá trị mới cho nông sản địa phương.

Chương 2: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương 2 tổng hợp cơ sở lý thuyết và các nghiên cứu liên quan về nguyên liệu và quá trình chế biến:

  • Thành phần dinh dưỡng của gạo nếp: Dẫn liệu từ Viện Dinh dưỡng – Bộ Y tế (2007) cho thấy trong 100 g gạo nếp cái chứa 344 kcal, 74,5 g glucid, 8,6 g protein, 1,5 g lipid, 14,0 g nước và 0,8 g tro, cùng hệ khoáng chất phong phú (K, P, Ca, Mg, Zn, Fe).
  • Nguyên liệu phụ và chất tạo cấu trúc: Trình bày cấu tạo phân tử saccharose ($C_{12}H_{22}O_{11}$, độ hòa tan 204 g/100 g nước ở 20°C); cơ chế trương nở và tạo gel của gelatin loại A/B; cấu trúc mạch thẳng agarose của agar và tính chất lưu biến của hỗn hợp agar – gelatin.
  • Giá trị dinh dưỡng của trà xanh và rong biển: Thống kê chi tiết hàm lượng polyphenol, EGCG, caffein trong trà xanh và các vitamin (A, C, B12), khoáng chất, chất xơ hòa tan trong rong biển.
  • Tổng quan công nghệ: Phân tích cơ chế hồ hóa tinh bột (sự hydrat hóa các hạt tinh bột, phá vỡ liên kết hydro nội phân tử và tạo dung dịch nhớt), động học quá trình phối trộn nguyên liệu, cùng đặc tính chịu nhiệt và cản khí của màng bao bì polyamide (PA).
  • Yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm: Trích dẫn các chỉ tiêu kỹ thuật theo TCVN 7406:2004 đối với sản phẩm bánh ngọt:
Nhóm chỉ tiêu Tên chỉ tiêu Mức quy định (TCVN 7406:2004)
Cảm quan Màu sắc, mùi vị, trạng thái Đặc trưng theo sản phẩm; mịn, mềm, xốp đều; không có mùi vị lạ
Hóa lý Chỉ số acid / Tro không tan trong HCl $\le 2,0\text{ mg KOH/g chất béo}$ / $\le 0,1%$
Kim loại nặng Asen (As) / Chì (Pb) / Thủy ngân (Hg) / Cadimi (Cd) $\le 0,1\text{ mg/kg}$ / $\le 0,5\text{ mg/kg}$ / $\le 0,05\text{ mg/kg}$ / $\le 1,0\text{ mg/kg}$
Độc tố vi nấm Aflatoxin tổng số $\le 10\text{ }\mu\text{g/kg}$
Vi sinh vật Tổng vi sinh vật hiếu khí / E. coli / Salmonella $\le 10^4\text{ CFU/g}$ / $\le 3\text{ CFU/g}$ / $0\text{ trong 25 g}$

Chương 3: Phương tiện và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 mô tả chi tiết địa điểm, trang thiết bị, quy trình công nghệ dự kiến và ma trận bố trí 4 thí nghiệm:

  • Quy trình chế biến bánh dẻo: $$\text{Gạo nếp (200 g)} \xrightarrow{\text{Vo sạch, ngâm 4h}} \text{Xay ướt (+ 400 g nước)} \xrightarrow{\text{Lọc}} \text{Dịch nếp} \xrightarrow[\text{90}^\circ\text{C, 5 phút}]{\text{Hồ hóa}} \text{Phối trộn} \xrightarrow[\text{90}^\circ\text{C}]{\text{Gia nhiệt}} \text{Định hình khuôn} \rightarrow \text{Đóng gói PA chân không}$$
  • Bố trí các thí nghiệm:
    • Thí nghiệm 1: Khảo sát 2 nhân tố: Tỷ lệ Agar (8%, 10%, 12%, 14%) và Gelatin (10%, 12%, 14%, 16%) so với dịch gạo nếp hồ hóa ($4 \times 4 \times 3 = 48\text{ mẫu}$).
    • Thí nghiệm 2: Khảo sát 2 nhân tố: Tỷ lệ bột trà xanh (0,3%, 0,5%, 0,7%, 0,9%) và bột rong biển (0,6%, 1,5%, 2,0%, 2,5%) ($4 \times 4 \times 3 = 48\text{ mẫu}$).
    • Thí nghiệm 3: Khảo sát 1 nhân tố: Tỷ lệ đường bổ sung (10%, 12%, 14%, 16%) ($1 \times 4 \times 3 = 12\text{ mẫu}$).
    • Thí nghiệm 4: Khảo sát 1 nhân tố: Thời gian khuấy gia nhiệt (5, 10, 15, 20 phút) ở 90°C ($1 \times 4 \times 3 = 12\text{ mẫu}$).

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 trình bày và phân tích dữ liệu thực nghiệm qua các giai đoạn khảo sát:

  1. Khảo sát tỷ lệ Agar và Gelatin:
    • Khi tỷ lệ agar tăng từ 8% đến 12%, điểm cảm quan màu sắc tăng từ 2,58 lên 3,50; mùi vị tăng từ 2,58 lên 3,34; cấu trúc đạt 3,67 và mức độ ưa thích đạt cao nhất là 6,33. Tuy nhiên, khi tăng lên 14% agar, cấu trúc bánh bị cứng và điểm ưa thích giảm mạnh còn 2,42.
    • Gelatin ở mức 14% cho điểm cấu trúc cảm quan cao nhất (3,50) và điểm ưa thích đạt 6,25.
    • Kết quả đo lực cấu trúc cơ học cho thấy lực phá vỡ tăng tỷ lệ thuận theo hàm lượng chất tạo gel, đạt giá trị tối ưu $1454\text{ g lực}$ tại nghiệm thức phối trộn 12% agar và 14% gelatin.
Nghiệm thức Màu sắc (cảm quan) Mùi vị (cảm quan) Cấu trúc (cảm quan) Mức độ ưa thích (thang 9) Lực cấu trúc (g lực)
8% Agar - 10% Gelatin 2,33 2,00 3,00 4,67 817
10% Agar - 12% Gelatin 2,67 3,00 3,00 6,00 1198
12% Agar - 14% Gelatin (Tối ưu) 4,00 3,33 4,00 7,33 (TB: 6,33) 1454
14% Agar - 16% Gelatin 3,00 2,00 1,67 2,33 1794
  1. Khảo sát tỷ lệ bột trà xanh và bột rong biển:

    • Tỷ lệ bột rong biển bổ sung ở mức 0,3% đạt điểm cảm quan tối ưu: màu sắc 3,17, mùi vị 3,25, cấu trúc 3,25 và mức độ ưa thích đạt 6,50 (nếu tăng lên 0,5% sẽ gây mùi tanh nồng của rong, làm giảm điểm ưa thích).
    • Tỷ lệ bột trà xanh ở mức 0,9% cho màu xanh tự nhiên và vị hài hòa nhất với điểm màu sắc 3,17, mùi vị 3,42, mức độ ưa thích 7,08 (khi tăng lên 1,2–1,5% bánh có vị đắng chát và màu sẫm).
    • Về mặt cơ lý, lực cấu trúc ít bị chi phối bởi bột trà xanh nhưng tăng nhẹ khi tăng bột rong biển (dao động trong khoảng $1002 - 1044,33\text{ g lực}$).
  2. Khảo sát tỷ lệ đường bổ sung:

    • Tỷ lệ đường 12% đạt điểm đánh giá cảm quan vượt trội: màu sắc 3,67, mùi vị 4,33, cấu trúc 3,67 và mức độ ưa thích đạt 8,33/9.
    • Hàm lượng đường từ 10% đến 16% hầu như không làm biến đổi đáng kể độ bền cấu trúc cơ học của gel bánh dẻo (lực cấu trúc ổn định ở mức $1028,5 - 1029\text{ g lực}$).

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính của đề tài

Qua quá trình thực nghiệm đa nhân tố, tác giả đã xác lập được các thông số kỹ thuật tối ưu trong quy trình sản xuất bánh dẻo từ gạo nếp:

  • Tỷ lệ phụ gia tạo gel: Bổ sung 12% bột agar và 14% gelatin (tính theo khối lượng dịch gạo nếp hồ hóa), giúp hệ gel có độ dai dẻo đàn hồi tốt, lực bền cấu trúc đạt $1454\text{ g lực}$.
  • Tỷ lệ nguyên liệu phối màu và mùi vị: Bổ sung 0,9% bột trà xanh kết hợp 0,3% bột rong biển, tạo màu xanh bắt mắt, vị thơm đặc trưng và khử được vị tanh của rong.
  • Tỷ lệ đường: Bổ sung 12% saccharose giúp sản phẩm có vị ngọt thanh hài hòa và độ bóng bề mặt cao (điểm ưa thích đạt 8,33/9).
  • Chế độ chế biến: Hồ hóa dịch nếp ở 90°C trong 5 phút, phối trộn phụ gia và gia nhiệt đồng nhất ở 90°C trước khi rót khuôn định hình và đóng gói chân không trong bao bì PA.

Đóng góp thực tiễn và học thuật

  • Nâng cao chuỗi giá trị nông sản: Tận dụng và phát huy giá trị thương phẩm của nguồn nguyên liệu nếp giống CK92 đặc sản huyện Phú Tân, tỉnh An Giang.
  • Đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm: Phát triển công thức sản phẩm bánh dẻo mới kết hợp các hoạt chất chống oxy hóa tự nhiên (catechin/EGCG từ trà xanh và chất xơ hòa tan/fucoxanthin từ rong biển).
  • Tài liệu tham khảo chuyên ngành: Cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm về tương tác lưu biến giữa tinh bột nếp và hệ hydrocolloid (agar – gelatin) phục vụ công tác đào tạo và nghiên cứu công nghệ thực phẩm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô thực nghiệm phòng thí nghiệm (quy mô mẻ mẫu 200 g nguyên liệu nếp).
  • Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm tập trung chủ yếu vào chỉ tiêu cảm quan và chỉ tiêu cơ lý (đo lực cấu trúc, đo màu sắc).
  • Số liệu khảo sát về sự biến đổi chất lượng sản phẩm theo các mức nhiệt độ bảo quản thực tế và thời gian bảo quản (Thí nghiệm 5) chưa được trình bày hoàn chỉnh trong trích đoạn văn bản.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Hoàn thiện theo dõi các biến đổi lý - hóa (độ ẩm, hàm lượng đường khử, chỉ số peroxide, hàm lượng polyphenol/EGCG) và vi sinh vật trong suốt thời gian bảo quản ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau nhằm xác định hạn sử dụng chính xác cho sản phẩm.
  • Nghiên cứu thử nghiệm sản xuất ở quy mô pilot hoặc bán công nghiệp với hệ thống thiết bị khuấy trộn và tạo hình tự động.
  • Đánh giá chi phí sản xuất và hiệu quả kinh tế khi triển khai thương mại hóa sản phẩm trên thị trường.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng sử dụng: Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các ngành Công nghệ Thực phẩm, Đảm bảo chất lượng & An toàn thực phẩm, Kỹ thuật Chế biến Nông sản và Khoa học Dinh dưỡng.
  • Giá trị ứng dụng cụ thể:
    • Cung cấp phương pháp luận và kỹ thuật thiết kế thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) 2 nhân tố xử lý bằng phần mềm Statgraphics.
    • Cung cấp tỷ lệ phối hợp chuẩn giữa agar và gelatin nhằm kiểm soát cấu trúc gel trong các dòng sản phẩm bánh dẻo, kẹo dẻo hoặc sản phẩm từ tinh bột nếp.
    • Cung cấp thông số cảm quan và tỷ lệ tối ưu khi ứng dụng bột trà xanh và bột rong biển vào chế biến thực phẩm dạng gel.

Câu hỏi thường gặp

1. Mục đích của việc kết hợp đồng thời cả Agar và Gelatin trong công thức bánh dẻo là gì?

Agar có khả năng tạo gel vững chắc ở nồng độ thấp và nhiệt độ đông đặc cao (40–50°C), nhưng nếu dùng đơn độc sẽ làm sản phẩm bị cứng giòn và dễ rỉ nước. Gelatin có tính đàn hồi cao, dẻo mềm nhưng nhiệt độ nóng chảy thấp. Việc kết hợp 12% agar và 14% gelatin tạo ra hiệu ứng tương tác lưu biến bổ trợ, giúp bánh dẻo đạt độ dai mềm cân bằng, bề mặt mịn bóng, không dính khuôn và không bết dính bao bì PA.

2. Vì sao nghiên cứu lựa chọn giống lúa nếp CK92 tại huyện Phú Tân, An Giang?

Huyện cù lao Phú Tân là vùng chuyên canh nếp trọng điểm của tỉnh An Giang với diện tích trên 66.000 ha nhờ hệ thống đê bao khép kín Bắc Vàm Nao. Giống nếp CK92 ("Nếp AG") là giống nếp đặc sản địa phương có phẩm chất dẻo thơm vượt trội, năng suất cao, hàm lượng tinh bột amylopectin đạt xấp xỉ 99,3%, rất thích hợp cho quá trình hồ hóa và tạo cấu trúc dẻo cho bánh.

3. Tỷ lệ bổ sung bột trà xanh và bột rong biển tối ưu được xác định là bao nhiêu?

Kết quả đánh giá cảm quan và đo cấu trúc xác định tỷ lệ bổ sung tối ưu là 0,9% bột trà xanh matcha và 0,3% bột rong biển (tính theo khối lượng dịch gạo nếp hồ hóa). Ở tỷ lệ này, bánh có màu xanh sáng hài hòa, giữ được hương trà xanh dịu nhẹ và không bị ảnh hưởng bởi mùi tanh nồng của rong biển.

4. Tỷ lệ đường saccharose ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng bánh dẻo?

Hàm lượng đường bổ sung ở mức 12% cho chất lượng sản phẩm tốt nhất với điểm ưa thích đạt 8,33/9 điểm. Mức đường này tạo độ ngọt thanh vừa phải, giúp tăng độ trong và giữ ẩm cho cấu trúc bánh mà không làm thay đổi tiêu cực đến độ cứng cơ học của hệ gel ($1028,5 - 1029\text{ g lực}$).


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Trịnh Mỹ Hảo đã nghiên cứu thành công quy trình chế biến bánh dẻo từ nguồn nguyên liệu gạo nếp đặc sản CK92 Phú Tân kết hợp bột trà xanh và bột rong biển. Đề tài đã chuẩn hóa được các thông số kỹ thuật tối ưu gồm 12% agar, 14% gelatin, 0,9% bột trà xanh, 0,3% bột rong biển và 12% đường, tạo ra sản phẩm có giá trị cảm quan cao và cấu trúc dẻo dai đặc trưng. Kết quả nghiên cứu mở ra hướng đi thực tế trong việc gia tăng giá trị chuỗi sản xuất lúa nếp địa phương và cung cấp nguồn dữ liệu thực nghiệm giá trị cho ngành công nghệ chế biến thực phẩm.