Tổng quan nghiên cứu

Cám gạo là phụ phẩm chiếm khoảng 10–15% tổng khối lượng gạo thô trong quá trình xay xát, với sản lượng toàn cầu năm 2017 đạt khoảng 75,9 triệu tấn, trong đó Việt Nam chiếm khoảng 4,4 triệu tấn. Cám gạo giàu vitamin, khoáng chất, acid béo thiết yếu, chất xơ và các hợp chất chống oxy hóa như oryzanol, polyphenol, tocotrienol và carotenoid. Tuy nhiên, phần lớn cám gạo hiện được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi hoặc khai thác dầu, chưa khai thác hết tiềm năng giá trị dinh dưỡng và kinh tế trong ngành thực phẩm.

Thị trường bánh mì Việt Nam có tiềm năng phát triển lớn khi tiêu thụ bình quân đầu người năm 2018 chỉ đạt 3,0 kg, thấp hơn nhiều so với trung bình khu vực châu Á và thế giới. Ngành sản xuất bánh mì trong nước đang phụ thuộc lớn vào nguyên liệu bột mì nhập khẩu với giá thành cao, gây khó khăn cho sản xuất. Do đó, việc nghiên cứu sử dụng cám gạo làm nguyên liệu thay thế một phần bột mì trong sản xuất bánh mì nhằm giảm chi phí, tăng giá trị dinh dưỡng và đa dạng hóa sản phẩm là rất cần thiết.

Mục tiêu nghiên cứu là khảo sát khả năng bổ sung cám gạo nguyên béo, cám gạo tách béo và xơ thô cám gạo vào bột nhào làm bánh mì, nhằm tạo ra sản phẩm bánh mì có cấu trúc vật lý tương đương, cảm quan chấp nhận được và hàm lượng xơ cao hơn so với bánh mì truyền thống. Nghiên cứu được thực hiện trên nguyên liệu cám gạo giống OM4900 tại đồng bằng sông Cửu Long, trong khoảng thời gian từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2018. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển sản phẩm bánh mì chức năng, góp phần giảm nhập khẩu bột mì và nâng cao giá trị sử dụng cám gạo trong ngành công nghiệp thực phẩm.

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:

  • Lý thuyết về cấu trúc gluten và ảnh hưởng đến chất lượng bánh mì: Gluten gồm các protein prolamin (gliadin và glutenin) tạo nên mạng lưới đàn hồi, ảnh hưởng đến độ nở, kết cấu và cảm quan bánh mì. Liên kết disulphide giữa các protein gluten đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cấu trúc bột nhào và bánh mì thành phẩm.

  • Mô hình xử lý enzyme để cải thiện chất lượng xơ thực phẩm: Enzyme viscozymeL (hỗn hợp xylanase, hemicellulase, cellulase) được sử dụng để xử lý xơ thô cám gạo nhằm tăng hàm lượng xơ hòa tan, cải thiện tính chất vật lý và chức năng công nghệ của xơ.

  • Khái niệm về xơ thực phẩm và tác động dinh dưỡng: Xơ hòa tan giúp giảm cholesterol và đường huyết sau bữa ăn, trong khi xơ không tan hỗ trợ tiêu hóa, tạo cảm giác no và giảm táo bón. Việc bổ sung xơ vào bánh mì giúp tăng giá trị dinh dưỡng và đáp ứng xu hướng tiêu dùng thực phẩm chức năng.

  • Phân tích cấu trúc bánh mì bằng phương pháp TPA (Texture Profile Analysis): Đánh giá các chỉ tiêu vật lý như độ cứng, độ có kết, độ co dãn, độ phục hồi và lực nhai để xác định ảnh hưởng của cám gạo đến cấu trúc bánh mì.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu chính là cám gạo giống OM4900 thu nhận từ huyện Châu Thành, Long An. Cám gạo được xử lý thành cám gạo nguyên béo, cám gạo tách béo và xơ thô cám gạo qua quy trình enzyme.

  • Phương pháp xử lý xơ thô cám gạo: Xơ thô được xử lý bằng enzyme viscozymeL với các tỉ lệ 2%, 4%, 6%, 8%, 10% (v/w) trong 2 giờ ở 55°C, pH 4,8 để tối ưu hàm lượng xơ hòa tan.

  • Phương pháp chế biến bánh mì: Thay thế bột mì bằng cám gạo nguyên béo (10%, 15%, 20%, 25%), cám gạo tách béo (10%, 20%) và xơ thô cám gạo (2,5%, 5%) trong công thức bột nhào. Quy trình nhào, ủ, tạo hình và nướng theo tiêu chuẩn AACC 10-09.01 có điều chỉnh.

  • Phân tích chất lượng bánh mì: Đo thể tích riêng bằng phương pháp thế chỗ hạt mè, phân tích cấu trúc bánh mì bằng TPA, đánh giá cảm quan với 96 người thử sử dụng thang điểm 9 mức, phân tích thành phần dinh dưỡng (protein, xơ, carbohydrate, lipid, vitamin B1), và kiểm tra an toàn vệ sinh thực phẩm.

  • Phân tích số liệu: Sử dụng phân tích phương sai (ANOVA) và phân tích thành phần chính (PCA) với phần mềm SPSS 20 và R 3.0, kết hợp xử lý dữ liệu bằng Microsoft Excel.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2018, bao gồm các giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu, xử lý enzyme, chế biến bánh mì, phân tích chất lượng và đánh giá cảm quan.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Xử lý enzyme viscozymeL tối ưu: Tỉ lệ 6% viscozymeL (v/w) xử lý trong 2 giờ cho hàm lượng xơ hòa tan cao nhất đạt 7,1%, tổng xơ là 39,39%. Thời gian xử lý trên 2 giờ không làm tăng đáng kể hàm lượng xơ hòa tan.

  2. Ảnh hưởng của tỉ lệ thay thế cám gạo đến thể tích và độ cứng bánh mì: Thay thế bột mì bằng cám gạo nguyên béo từ 10% đến 25%, cám gạo tách béo 10% và 20%, xơ thô cám gạo 2,5% và 5% đều làm giảm thể tích riêng bánh mì và tăng độ cứng. Tuy nhiên, ở mức thay thế 10% cám gạo nguyên béo hoặc tách béo, thể tích giảm không đáng kể và độ cứng tương đương mẫu đối chứng.

  3. Phân tích cấu trúc bánh mì (TPA): Mẫu bánh mì thay thế 10% bột mì bằng cám gạo nguyên béo hoặc tách béo không có sự khác biệt đáng kể về độ cứng, độ có kết, độ co dãn, độ phục hồi và lực nhai so với mẫu đối chứng.

  4. Đánh giá cảm quan: Bánh mì thay thế 10% bột mì bằng cám gạo nguyên béo hoặc tách béo đạt điểm ưa thích tương đương bánh mì nguyên cám bột mì thương mại, được người tiêu dùng chấp nhận.

  5. Chất lượng dinh dưỡng: Bánh mì thay thế 10% bột mì bằng cám gạo nguyên béo có hàm lượng xơ tăng lên 2,95%, vitamin B1 đạt 0,36 mg/100g, đồng thời cung cấp năng lượng cao hơn so với mẫu đối chứng.

  6. Bảo quản: Sau 3 ngày bảo quản ở 25°C, độ cứng bánh mì thay thế 10% cám gạo nguyên béo tăng nhẹ tương đương mẫu đối chứng và thấp hơn rõ rệt so với bánh mì nguyên cám bột mì thương mại.

Thảo luận kết quả

Việc xử lý xơ thô cám gạo bằng enzyme viscozymeL giúp tăng hàm lượng xơ hòa tan, cải thiện tính chất vật lý của xơ, phù hợp để bổ sung vào bánh mì. Mức thay thế 10% cám gạo nguyên béo hoặc tách béo là tối ưu, giữ được cấu trúc và cảm quan bánh mì gần tương đương mẫu đối chứng, đồng thời nâng cao giá trị dinh dưỡng nhờ tăng hàm lượng xơ và vitamin B1.

Sự giảm thể tích và tăng độ cứng bánh mì khi tăng tỉ lệ cám gạo là do ảnh hưởng của xơ và lipid trong cám gạo làm giảm khả năng tạo mạng lưới gluten, ảnh hưởng đến khả năng giữ khí và độ mềm của bánh. Tuy nhiên, ở mức 10%, ảnh hưởng này không đáng kể, phù hợp với yêu cầu sản xuất bánh mì chất lượng.

Kết quả tương tự với các nghiên cứu trước cho thấy khả năng thay thế bột mì bằng cám gạo trong bánh mì từ 10-15% mà không ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng sản phẩm. Việc bổ sung xơ từ cám gạo cũng phù hợp với xu hướng tiêu dùng thực phẩm chức năng, giúp cải thiện sức khỏe tiêu hóa và giảm nguy cơ bệnh tim mạch.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể tích riêng và độ cứng bánh mì theo tỉ lệ thay thế, bảng điểm cảm quan và thành phần dinh dưỡng để minh họa rõ ràng sự khác biệt giữa các mẫu.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng thay thế 10% bột mì bằng cám gạo nguyên béo hoặc tách béo trong sản xuất bánh mì công nghiệp: Giúp giảm chi phí nguyên liệu nhập khẩu, tăng hàm lượng xơ và vitamin trong sản phẩm, nâng cao giá trị dinh dưỡng. Thời gian triển khai: 6-12 tháng. Chủ thể thực hiện: các doanh nghiệp sản xuất bánh mì.

  2. Phát triển sản phẩm bánh mì chức năng giàu xơ từ cám gạo: Tập trung vào nhóm khách hàng quan tâm sức khỏe, hỗ trợ tiêu hóa và phòng ngừa bệnh tim mạch. Thời gian: 12 tháng. Chủ thể: phòng R&D các công ty thực phẩm.

  3. Nghiên cứu mở rộng quy mô sản xuất và tối ưu quy trình xử lý enzyme xơ cám gạo: Để nâng cao hiệu quả thu hồi xơ hòa tan và giảm chi phí sản xuất. Thời gian: 12-18 tháng. Chủ thể: viện nghiên cứu, trường đại học, doanh nghiệp hợp tác.

  4. Tăng cường truyền thông và giáo dục người tiêu dùng về lợi ích của bánh mì bổ sung cám gạo: Qua các kênh truyền thông, cửa hàng bán lẻ để nâng cao nhận thức và thúc đẩy tiêu thụ sản phẩm. Thời gian: liên tục. Chủ thể: doanh nghiệp, cơ quan quản lý thị trường.

  5. Xây dựng tiêu chuẩn chất lượng và an toàn thực phẩm cho sản phẩm bánh mì bổ sung cám gạo: Đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu về dinh dưỡng và vệ sinh an toàn, tạo niềm tin cho người tiêu dùng. Thời gian: 6-12 tháng. Chủ thể: cơ quan quản lý nhà nước, hiệp hội ngành nghề.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Doanh nghiệp sản xuất bánh mì và thực phẩm chức năng: Có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu để phát triển sản phẩm mới, giảm chi phí nguyên liệu và nâng cao giá trị dinh dưỡng, đáp ứng xu hướng tiêu dùng hiện đại.

  2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ thực phẩm: Tham khảo phương pháp xử lý enzyme xơ cám gạo, quy trình chế biến bánh mì và phân tích chất lượng sản phẩm để phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo.

  3. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách ngành thực phẩm: Sử dụng thông tin để xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển nguyên liệu nội địa, giảm nhập khẩu bột mì và thúc đẩy sản xuất thực phẩm chức năng.

  4. Người tiêu dùng quan tâm sức khỏe: Hiểu rõ lợi ích của bánh mì bổ sung cám gạo giàu xơ và vitamin, lựa chọn sản phẩm phù hợp để cải thiện dinh dưỡng và phòng ngừa bệnh tật.

Câu hỏi thường gặp

  1. Cám gạo có thể thay thế bao nhiêu phần trăm bột mì trong bánh mì mà không ảnh hưởng chất lượng?
    Nghiên cứu cho thấy thay thế 10% bột mì bằng cám gạo nguyên béo hoặc tách béo là mức tối ưu, giữ được cấu trúc và cảm quan bánh mì tương đương mẫu đối chứng.

  2. Xử lý enzyme viscozymeL có tác dụng gì trong nghiên cứu này?
    ViscozymeL giúp tăng hàm lượng xơ hòa tan trong xơ thô cám gạo, cải thiện tính chất vật lý và chức năng công nghệ của xơ, từ đó nâng cao chất lượng bánh mì bổ sung cám gạo.

  3. Bánh mì bổ sung cám gạo có lợi ích dinh dưỡng gì?
    Sản phẩm có hàm lượng xơ tăng lên khoảng 2,95%, giàu vitamin B1 (0,36 mg/100g), giúp hỗ trợ tiêu hóa, giảm cholesterol và cung cấp năng lượng cao hơn so với bánh mì truyền thống.

  4. Ảnh hưởng của cám gạo đến độ cứng và thể tích bánh mì như thế nào?
    Tỉ lệ cám gạo cao làm giảm thể tích và tăng độ cứng bánh mì do ảnh hưởng đến mạng lưới gluten, nhưng ở mức 10% thay thế, sự thay đổi không đáng kể và vẫn được người tiêu dùng chấp nhận.

  5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này trong sản xuất công nghiệp không?
    Có, nghiên cứu đã chứng minh khả năng thay thế cám gạo trong công thức bánh mì ở quy mô phòng thí nghiệm với tiềm năng triển khai ở quy mô công nghiệp, giúp giảm chi phí và nâng cao giá trị sản phẩm.

Kết luận

  • Xử lý xơ thô cám gạo bằng enzyme viscozymeL với tỉ lệ 6% trong 2 giờ tối ưu hàm lượng xơ hòa tan đạt 7,1%.
  • Thay thế 10% bột mì bằng cám gạo nguyên béo hoặc tách béo tạo ra bánh mì có cấu trúc và cảm quan tương đương mẫu đối chứng.
  • Bánh mì bổ sung cám gạo có hàm lượng xơ tăng lên 2,95% và giàu vitamin B1, nâng cao giá trị dinh dưỡng sản phẩm.
  • Sản phẩm có độ cứng và thể tích phù hợp, ổn định trong quá trình bảo quản 3 ngày ở nhiệt độ phòng.
  • Kết quả nghiên cứu mở ra hướng phát triển sản phẩm bánh mì chức năng giàu xơ, giảm nhập khẩu bột mì, góp phần phát triển ngành công nghiệp thực phẩm trong nước.

Hành động tiếp theo: Triển khai nghiên cứu mở rộng quy mô công nghiệp, phát triển sản phẩm thương mại và tăng cường truyền thông về lợi ích của bánh mì bổ sung cám gạo đến người tiêu dùng.