Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu hướng phát triển của xã hội hiện đại, nhu cầu thực phẩm của người tiêu dùng không chỉ dừng lại ở việc cung cấp năng lượng cơ bản mà còn hướng tới các tiêu chuẩn về dinh dưỡng, giá trị cảm quan và mức độ an toàn cho sức khỏe. Nhịp sống công nghiệp bận rộn làm gia tăng nhu cầu đối với các mặt hàng thức ăn nhanh tiện lợi, phù hợp cho bữa điểm tâm, lúc nghỉ giữa giờ, dã ngoại hoặc hội thảo. Bánh waffle (ở Việt Nam thường được gọi là bánh kẹp hay bánh tổ ong) là loại bánh truyền thống có nguồn gốc từ Bỉ, được ưa chuộng rộng rãi trên thế giới nhờ cấu trúc xốp mềm đặc trưng và hương vị thơm ngon.

Song song đó, thanh long ruột đỏ (Hylocereus costaricensis) là loại trái cây nhiệt đới giàu dinh dưỡng, cung cấp hàm lượng cao các chất chống oxy hóa tự nhiên, vitamin, khoáng chất và chất xơ hòa tan (pectin) cũng như không hòa tan (cellulose), đồng thời có mức năng lượng thấp (khoảng 40 kcal/100g). Việc kết hợp thanh long ruột đỏ vào quy trình chế biến bánh kẹp waffle nhằm đa dạng hóa sản phẩm bánh nướng, tận dụng nguồn nông sản sẵn có để tạo màu sắc đỏ tự nhiên và cải thiện giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài bao gồm:

  1. Xác định quy trình công nghệ chế biến bánh kẹp waffle bổ sung thanh long ruột đỏ ở quy mô phòng thí nghiệm nhằm tạo ra sản phẩm đạt chất lượng cảm quan và đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.
  2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn thanh long ruột đỏ đến chất lượng và tính chất hóa lý của bánh.
  3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn bơ đến cấu trúc bột và chất lượng bánh.
  4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nướng đến độ ẩm, màu sắc và giá trị cảm quan của sản phẩm.
  5. Đánh giá mức độ chấp nhận và thị hiếu của người tiêu dùng đối với sản phẩm bánh kẹp waffle hoàn thiện.

Các câu hỏi nghiên cứu được đặt ra:

  • Các yếu tố gây hư hỏng sản phẩm bánh kẹp waffle là gì?
  • Quy trình chế biến sản phẩm bánh kẹp waffle từ thanh long ruột đỏ có đạt sự chấp nhận và ưa thích của người tiêu dùng hay không?
  • Phương pháp nào có thể áp dụng để kéo dài thời gian bảo quản bánh?
  • Ảnh hưởng cụ thể của hàm lượng thanh long ruột đỏ đến chất lượng sản phẩm như thế nào?

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các thông số công nghệ của quá trình phối trộn nguyên liệu (tỉ lệ thanh long, tỉ lệ bơ) và chế độ nướng trong quy trình sản xuất bánh kẹp waffle bổ sung thanh long ruột đỏ.
  • Địa điểm nghiên cứu: Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp & Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học An Giang - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Thời gian thực hiện: Từ tháng 10/2021 đến tháng 06/2022 (báo cáo và thông qua hội đồng ngày 15/06/2022).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết và nguyên liệu sử dụng

Đề tài dựa trên cơ sở khoa học về công nghệ chế biến các sản phẩm bột nướng và đặc tính hóa lý của các thành phần nguyên liệu:

  • Thanh long ruột đỏ (Hylocereus costaricensis): Có xuất xứ từ Colombia (dòng H14), chứa 87,6% nước, protid từ 1,08 - 1,30%, vitamin C từ 6 - 12 mg/100g, giàu carotenoid và chất xơ. Hạt thanh long chứa các acid béo không bão hòa như acid linoleic (49,6%), acid oleic (21,6%), acid palmitic (17,9%) và acid stearic (5,49%).
  • Bột mì: Nguyên liệu tạo khung cấu trúc chính thông qua mạng lưới gluten được hình thành từ hai phân đoạn protein không tan trong nước là gliadin (tạo tính dẻo, đàn hồi) và glutenin (tạo độ dai, liên kết), chiếm khoảng 75% tổng lượng protein của bột mì.
  • Trứng gà: Cung cấp chất béo, protein (ovalbumin chiếm 54% protein lòng trắng), lecithin có vai trò chất nhũ hóa, hỗ trợ tạo bọt và tăng độ xốp cho bánh.
  • Bơ: Chứa 80g chất béo/100g (năng lượng 794 kcal/100g), giúp tạo màng bao bọc các hạt bột, bôi trơn khối bột nhào, giữ khí và làm mềm cấu trúc vỏ bánh.
  • Chất tạo nở: Bột nổi (baking powder) và bột nở hóa học (baking soda) giúp sinh khí $CO_2$ qua phản ứng hóa học khi gặp nhiệt độ và môi trường ẩm, tạo độ xốp cho bánh.
  • Gia vị và phụ gia: Đường kính (độ tinh khiết $\ge 99,75%$), muối ăn đạt chuẩn TCVN 9639-2013 ($NaCl \ge 99,00%$).
  • Vật liệu bao gói: Sử dụng bao bì màng nhựa PE (túi zipper), bao bì màng ghép PA và hộp nhựa PET.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu áp dụng phương pháp thực nghiệm công nghệ thực phẩm theo quy mô phòng thí nghiệm, bố trí thí nghiệm đơn nhân tố hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại ($n=3$):

  • Phương pháp phân tích hóa lý: Đo độ màu theo hệ màu CIE $L^, a^, b^*$ bằng máy đo màu quang phổ; xác định lực cấu trúc/độ dai bằng máy đo cấu trúc chuyên dụng (Texture Analyzer); xác định hàm ẩm của bánh bằng cân sấy hồng ngoại.
  • Phương pháp đánh giá cảm quan: Đánh giá các chỉ tiêu màu sắc, mùi, vị, cấu trúc theo thang điểm cảm quan 5 mức độ và đánh giá mức độ ưa thích chung theo thang điểm thị hiếu Hedonic (thang điểm 9).
  • Phương pháp điều tra xã hội học: Sử dụng phiếu khảo sát cấu trúc gồm 14 câu hỏi để thăm dò thị hiếu của 50 người tiêu dùng ngẫu nhiên tại khu vực quanh Trường Đại học An Giang.
  • Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu thực nghiệm được xử lý bằng phần mềm Statgraphics Centurion XVI, phân tích phương sai ANOVA một yếu tố và so sánh sự khác biệt giữa các giá trị trung bình bằng phép thử LSD (Least Significant Difference) ở mức ý nghĩa $P < 0,05$. Dữ liệu khảo sát thị hiếu được tổng hợp và phân tích bằng Microsoft Excel và SPSS 20.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này nêu rõ tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ nhu cầu thực phẩm tiện lợi, an toàn và có giá trị dinh dưỡng cao trong xã hội hiện đại. Tác giả trình bày tổng quan về món bánh kẹp waffle truyền thống của Bỉ và tiềm năng ứng dụng nguồn nguyên liệu thanh long ruột đỏ giàu chất chống oxy hóa tại Việt Nam. Chương 1 xác định mục tiêu tổng quát, mục tiêu cụ thể, đối tượng nghiên cứu, phạm vi thực hiện và 4 nội dung nghiên cứu trọng tâm cùng những đóng góp thực tiễn của đề tài cho công tác đào tạo và sản xuất thực phẩm.

Chương 2: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương 2 tổng hợp các tài liệu khoa học liên quan đến nguồn gốc, phân loại thực vật học, thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thanh long ruột đỏ (Hylocereus). Trình bày chi tiết vai trò công nghệ và tiêu chuẩn chất lượng của các nguyên liệu chính (bột mì, bột nổi, baking soda, trứng gà, bơ, đường, muối ăn). Phân tích bản chất các quá trình công nghệ trong chế biến bánh nướng gồm:

  • Quá trình xay nhuyễn thịt quả thanh long.
  • Quá trình đánh bông trứng và phối trộn nguyên liệu tạo hỗn hợp bột đồng nhất.
  • Quá trình nướng: Các biến đổi vật lý (mất nước, tăng nhiệt độ), biến đổi hệ keo (đông tụ protein, hồ hóa tinh bột), phản ứng hóa học (phản ứng tạo màu Maillard và phản ứng Caramel hóa), biến đổi cấu trúc và cảm quan.
  • Nhận diện các nguyên nhân gây hư hỏng bánh (nhiễm nấm mốc, ôi hóa chất béo, mất độ giòn/xốp).
  • Lược khảo các công trình nghiên cứu tiền đề về bánh bông lan nha đam (Trần Thị Hồng Cẩm & Nguyễn Thị Diệu My, 2010), bánh bông lan bổ sung thanh long ruột đỏ (Nguyễn Thị Thanh Kiều, 2012) và các sản phẩm chế biến từ gạo lứt.

Chương 3: Phương pháp nghiên cứu

Chương này mô tả chi tiết phương tiện nghiên cứu, hóa chất, nguyên vật liệu và danh mục thiết bị đo đạc tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm. Tác giả thiết lập sơ đồ quy trình công nghệ dự kiến và thuyết minh các công đoạn từ xử lý nguyên liệu, đánh bông trứng với đường, phối trộn bột mì, bơ, thanh long xay nhuyễn, nướng khuôn và bao gói. Chương 3 xây dựng 4 sơ đồ bố trí thí nghiệm cụ thể:

  • Thí nghiệm 1: Khảo sát tỉ lệ phối trộn bột mì : thanh long ruột đỏ ở 4 mức (1:0, 1:1/2, 1:1, 1:2) với tổng số 12 mẫu.
  • Thí nghiệm 2: Khảo sát tỉ lệ phối trộn bột mì : bơ ở 4 mức (1:1/4, 1:1/2, 1:3/4, 1:1) với tổng số 12 mẫu.
  • Thí nghiệm 3: Khảo sát thời gian nướng ở 4 mức (120 giây, 150 giây, 180 giây, 210 giây).
  • Thí nghiệm 4: Khảo sát thị hiếu người tiêu dùng với quy mô 50 phiếu điều tra.
  • Kế hoạch tiến độ thực hiện đề tài từ tháng 10/2021 đến tháng 06/2022.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 tập trung trình bày và phân tích các số liệu thu được từ 4 thí nghiệm thực nghiệm và khảo sát thị trường:

  • Ảnh hưởng của tỉ lệ thanh long ruột đỏ: Tỉ lệ phối trộn thay đổi ảnh hưởng rõ rệt đến độ sáng $L$, giá trị màu $a, b$, lực cấu trúc và điểm cảm quan ($P < 0,05$). Mẫu phối trộn tỉ lệ 1:1 đạt lực cấu trúc 862,33 g lực, độ sáng $L = 48,15$, điểm yêu thích cao nhất 8,1/9 điểm.
  • Ảnh hưởng của tỉ lệ bơ: Hàm lượng bơ quyết định độ dai và độ xốp của khối bột. Tỉ lệ bột mì : bơ là 1:3/4 cho độ dai đạt 957,66 g lực, độ sáng $L = 48,51$, điểm đánh giá cảm quan về mùi vị và cấu trúc đạt mức cao nhất (điểm ưa thích đạt 8,6/9).
  • Ảnh hưởng của thời gian nướng: Thời gian nướng 180 giây cho sản phẩm có màu sắc hài hòa xen lẫn giữa vàng và đỏ ($L = 48,33; a = 13,02; b = 21,54$), cấu trúc xốp nhẹ và giữ hình dạng bánh nguyên vẹn. Xây dựng phương trình tương quan biểu diễn sự suy giảm độ ẩm theo thời gian nướng: $Y = 81.01x$ với hệ số tương quan $R^2 = 0,9217$.
  • Kết quả thăm dò thị hiếu: Phân tích cơ cấu nhân khẩu học của 50 người tham gia khảo sát (84% nữ, 60% từ 18-25 tuổi, 68% là học sinh - sinh viên). Thống kê mức độ quan tâm của người tiêu dùng đến các yếu tố: Hương vị chiếm 64%, dinh dưỡng chiếm 26%, chất lượng chiếm 22%, cảm quan chiếm 18%. Mức độ hài lòng chung đối với vị và màu sắc của bánh đạt trên 54-58%, mức giá chấp nhận mua phổ biến là 20.000 VNĐ.

Chương 5: Kết luận và khuyến nghị

Tổng kết các thông số kỹ thuật tối ưu đã xác lập cho quy trình chế biến bánh kẹp waffle thanh long ruột đỏ (tỉ lệ thanh long 1:1, tỉ lệ bơ 1:3/4, thời gian nướng 180 giây). Đưa ra các khuyến nghị cụ thể nhằm hoàn thiện đề tài trong tương lai như nghiên cứu sâu hơn về thời gian bảo quản, khảo sát ảnh hưởng độ dày bánh, mở rộng phạm vi khảo sát đối tượng người tiêu dùng và đa dạng hóa bao bì thân thiện môi trường.


Kết quả và đóng góp

Kết quả thực nghiệm chính

Dưới đây là bảng tổng hợp các chỉ tiêu hóa lý và điểm cảm quan tối ưu từ các thí nghiệm của khóa luận:

Thí nghiệm Nghiệm thức khảo sát Thông số tối ưu Chỉ tiêu hóa lý đo được Điểm cảm quan đánh giá (Thang 5) Điểm ưa thích chung (Hedonic 9)
TN 1: Tỉ lệ thanh long Bột mì : Thanh long (1:0, 1:1/2, 1:1, 1:2) 1 : 1 Cấu trúc: 862,33 g lực
$L = 48,15$; $a = 8,10$; $b = 18,61$
Màu sắc: 4,4
Mùi: 4,7
Vị: 4,5
Cấu trúc: 4,4
8,1
TN 2: Tỉ lệ bơ Bột mì : Bơ (1:1/4, 1:1/2, 1:3/4, 1:1) 1 : 3/4 Độ dai: 957,66 g lực
$L = 48,51$; $a = 7,51$; $b = 17,75$
Màu sắc: 4,5
Mùi: 4,4
Vị: 4,6
Cấu trúc: 4,7
8,6
TN 3: Thời gian nướng Thời gian (120s, 150s, 180s, 210s) 180 giây $L = 48,33$; $a = 13,02$; $b = 21,54$
Mối quan hệ ẩm: $R^2 = 0,9217$
Màu sắc: 4,7
Mùi: 4,5
Vị: 4,3
Cấu trúc: 4,4
8,2

Công thức phối chế và quy trình hoàn thiện

Từ các kết quả nghiên cứu, quy trình công nghệ chế biến sản phẩm được chuẩn hóa với thành phần phối liệu cho một mẻ chuẩn gồm:

  • Bột mì: 100 g
  • Thanh long ruột đỏ xay nhuyễn: 100 g
  • Bơ: 80 g
  • Đường cát: 60 g
  • Trứng gà: 1 quả
  • Bột nổi: 3 g
  • Chế độ nướng: Nướng trong khuôn bánh waffle ở thời gian 180 giây.

Đóng góp của đề tài

  • Đóng góp khoa học và công nghệ: Xác lập được bộ thông số kỹ thuật tối ưu cho quy trình sản xuất bánh kẹp waffle bổ sung thanh long ruột đỏ ở quy mô phòng thí nghiệm, cung cấp dữ liệu định lượng về sự thay đổi màu sắc ($L, a, b$), cấu trúc lực và hàm ẩm của bánh nướng theo thời gian và tỉ lệ phối liệu.
  • Đóng góp thực tiễn: Tạo ra một sản phẩm thực phẩm mới lạ, tận dụng giá trị dinh dưỡng và màu sắc tự nhiên của thanh long ruột đỏ nhằm đa dạng hóa các sản phẩm chế biến từ nông sản Việt Nam; bổ sung tài liệu tham khảo chuyên ngành cho sinh viên và cán bộ nghiên cứu Công nghệ Thực phẩm tại Trường Đại học An Giang.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận được thực hiện trong phạm vi quy mô phòng thí nghiệm và có một số hạn chế về thời gian cũng như điều kiện kỹ thuật. Các hướng nghiên cứu mở rộng được tác giả đề xuất gồm:

  • Thực hiện theo dõi động thái chất lượng và xác định chính xác thời hạn bảo quản thực tế của sản phẩm bánh kẹp waffle theo thời gian bảo quản.
  • Khảo sát ảnh hưởng của thông số độ dày khuôn bánh kẹp waffle đến chất lượng truyền nhiệt và cấu trúc sản phẩm.
  • Mở rộng phạm vi và đối tượng điều tra thị hiếu người tiêu dùng đến các nhóm chuyên gia đầu ngành, người lao động tự do nhằm đánh giá tiềm năng thương mại hóa toàn diện hơn.
  • Thử nghiệm đa dạng hóa các loại bao bì đóng gói bảo quản (PA, PE túi zip, PET) để tìm ra giải pháp bao bì tối ưu về mặt bảo quản và thân thiện với môi trường.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu hữu ích cho:

  • Sinh viên và giảng viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Kỹ thuật Chế biến Món ăn: Tham khảo quy trình chế biến thực nghiệm các dòng bánh nướng có bổ sung nguyên liệu rau quả tươi.
  • Người thực hiện đề tài về chế biến nông sản: Có thể ứng dụng phương pháp bố trí thí nghiệm phối trộn tỉ lệ, phương pháp đánh giá cảm quan theo thang điểm Hedonic, kỹ thuật đo màu sắc quang phổ $L^, a^, b^*$ và kiểm soát hàm ẩm bằng phương trình hồi quy.
  • Các cơ sở sản xuất bánh ngọt, đồ ăn nhanh: Tham khảo công thức phối chế bánh waffle màu tự nhiên từ thanh long ruột đỏ với các thông số tỉ lệ bơ, đường, trứng và thời gian nướng cụ thể để ứng dụng vào thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Tỉ lệ phối trộn thanh long ruột đỏ và bột mì tối ưu được lựa chọn trong nghiên cứu là bao nhiêu?
Tỉ lệ phối trộn tối ưu được lựa chọn là 1:1 (tức 100g bột mì phối trộn cùng 100g thanh long ruột đỏ xay nhuyễn). Mẫu bánh ở tỉ lệ này đạt lực cấu trúc 862,33 g lực, độ sáng $L = 48,15$, màu sắc đỏ xen lẫn vàng hài hòa, vị cân đối và đạt điểm đánh giá mức độ yêu thích cao nhất (8,1/9 điểm).

2. Hàm lượng bơ phối trộn bao nhiêu thì đạt chất lượng cảm quan và cấu trúc tốt nhất?
Tỉ lệ bơ tối ưu là 1:3/4 so với khối lượng bột mì (tương đương 80g bơ cho 100g bột mì). Tỉ lệ này cho độ dai của khối bột đạt 957,66 g lực, bánh mềm xốp vừa phải, không bị ngấy mùi bơ và đạt điểm cảm quan yêu thích cao nhất là 8,6/9 điểm.

3. Thời gian nướng bánh trong khuôn waffle thích hợp nhất là bao lâu?
Thời gian nướng tối ưu là 180 giây (3 phút). Ở mốc thời gian này, bánh đạt độ chín đều, cấu trúc xốp nhẹ, giá trị màu sắc đạt $L = 48,33; a = 13,02; b = 21,54$. Nếu nướng ngắn hơn (120 - 150 giây) bánh bị mềm dai do ẩm cao; nếu nướng kéo dài đến 210 giây bánh sẽ bị sậm đen do phản ứng Maillard và caramel hóa quá mức.

4. Khảo sát 50 người tiêu dùng cho thấy yếu tố nào ảnh hưởng lớn nhất đến quyết định chọn mua bánh waffle?
Theo kết quả điều tra 50 người tiêu dùng, tính chất chính quyết định đến việc lựa chọn sản phẩm mới là hương vị (chiếm 64% ý kiến), tiếp theo là cấu trúc (22%) và màu sắc (14%). Xét về các tiêu chí chọn mua chung, yếu tố dinh dưỡng chiếm tỉ lệ cao nhất với 26%, chất lượng chiếm 22% và cảm quan chiếm 18%. Mức giá người tiêu dùng sẵn lòng chi trả trung bình là 20.000 VNĐ/sản phẩm.

5. Mô hình toán học biểu diễn sự thay đổi độ ẩm của bánh theo thời gian nướng được xác định như thế nào?
Mối tương quan giữa độ ẩm của bánh ($Y$) và thời gian nướng ($x$) được biểu diễn qua phương trình hồi quy tuyến tính: $Y = 81.01x$ với hệ số xác định $R^2 = 0,9217$, cho thấy sự suy giảm độ ẩm diễn ra rất nhanh trong giai đoạn đầu của quá trình nướng trước khi tiến dần về trạng thái cân bằng.


Kết luận

Chuyên đề tốt nghiệp đại học của tác giả Trần Thị Như Ý đã xây dựng thành công quy trình công nghệ chế biến bánh kẹp waffle bổ sung thanh long ruột đỏ ở quy mô phòng thí nghiệm. Các thông số kỹ thuật tối ưu được xác lập gồm tỉ lệ bột mì : thanh long ruột đỏ là 1:1, tỉ lệ bột mì : bơ là 1:3/4 và thời gian nướng bánh là 180 giây. Sản phẩm bánh hoàn thiện có màu sắc đỏ vàng hấp dẫn, cấu trúc mềm xốp đặc trưng, giữ được hương vị tự nhiên và nhận được mức độ đánh giá cao từ người tiêu dùng trong các khảo sát cảm quan và thị hiếu.