Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu quy trình chế biến bánh mì bổ sung bột khoai lang tím quy mô phòng thí nghiệm

Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu quy trình chế biến bánh mì bổ sung bột khoai lang tím, áp dụng quy mô phòng thí nghiệm, đem lại giá trị dinh dưỡng cao.

• Tác giả: Đinh Thụy Phương Quỳnh
• Người hướng dẫn: Th.S Huỳnh Kim Phụng
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu quy trình chế biến bánh mì bổ sung bột khoai lang tím quy mô phòng thí nghiệm
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 0.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 0.2. Ý nghĩa khoa học
• 0.3. Ý nghĩa thực tế
• 0.4. Nội dung nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Nguồn gốc và phân bố
• 1.2. Tình hình sản xuất, tiêu thụ
• 1.3. Thành phần hóa học
• 1.4. Tác dụng của nguyên liệu đến sức khỏe
• 1.5. Giá trị dinh dưỡng của bánh mì
• 1.6. Sữa và các sản phẩm của sữa
• 1.7. Quy trình chế biến bánh mì khoai lang tím
• 1.8. Tình hình nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Thời gian nghiên cứu
• 2.3. Địa điểm nghiên cứu
• 2.4. Vật liệu và hóa chất thí nghiệm
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Thí nghiệm khảo sát
• 2.5.2. Thí nghiệm 1: Khảo sát tỷ lệ bột khoai lang tím phối trộn
• 2.5.3. Thí nghiệm 2: Khảo sát nhiệt độ và thời gian ủ bánh
• 2.5.3.1. Thí nghiệm 2a: Khảo sát nhiệt độ ủ bánh
• 2.5.3.2. Thí nghiệm 2b: Khảo sát thời gian ủ bánh
• 2.5.4. Thí nghiệm 3: Khảo sát nhiệt độ nướng bánh
• 2.6. Đánh giá thị hiếu người tiêu dùng
• 2.7. Đánh giá chất lượng sản phẩm
• 2.7.1. Phương pháp phân tích
• 2.7.2. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả khảo sát tỷ lệ bột khoai lang tím bổ sung
• 3.2. Kết quả đánh giá mức độ ưa thích về cấu trúc của sản phẩm được bổ sung từ 5 tỉ lệ bột khảo sát
• 3.3. Kết quả đánh giá mức độ ưa thích về màu sắc của sản phẩm được bổ sung từ 5 tỉ lệ bột khảo sát
• 3.4. Kết quả đánh giá mức độ ưa thích về tổng thể các tính chất của sản phẩm được bổ sung từ 5 tỉ lệ bột khảo sát
• 3.5. Kết quả khảo sát nhiệt độ và thời gian ủ bánh
• 3.5.1. Kết quả khảo sát nhiệt độ ủ bánh
• 3.5.2. Kết quả khảo sát thời gian ủ bánh
• 3.6. Kết quả khảo sát nhiệt độ nướng bánh
• 3.7. Kết quả đánh giá mức độ ưa thích về cấu trúc của sản phẩm được nướng ở 5 nhiệt độ khảo sát
• 3.8. Kết quả đánh giá mức độ ưa thích về màu sắc của sản phẩm được nướng ở 5 nhiệt độ khảo sát
• 3.9. Kết quả đánh giá mức độ ưa thích về tổng thể các tính chất của sản phẩm được nướng ở 5 nhiệt độ khảo sát
• 3.10. Kết quả đánh giá mức độ ưa thích giữa bánh được bổ sung tỉ lệ là 15%, 20% và 25% với bánh được làm từ bột mì 100%
• 3.11. Kết quả đánh giá cảm quan thị hiếu người tiêu dùng của mẫu nghiên cứu với sản phẩm tiêu thụ trên thị trường
• 3.12. Đánh giá chất lượng sản phẩm
• 3.12.1. Đánh giá chất lượng sản phẩm theo TCVN 3215:79
• 3.12.2. Đánh giá chất lượng sản phẩm bột
• 3.12.3. Đánh giá chất lượng sản phẩm bánh mì
• 3.13. Kết quả hàm lượng anthocyanin trong sản phẩm bột khoai lang tím
• 3.14. Kết quả hàm lượng anthocyanin trong sản phẩm bánh được ưa thích nhất
• 3.15. Tính toán sơ bộ giá thành sản phẩm
• 3.15.1. Tính toán sơ bộ giá thành sản phẩm bột khoai lang tím
• 3.15.2. Tính toán sơ bộ giá thành sản phẩm bánh mì khoai lang tím
• 3.16. Thiết kế bao bì
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Nghiên cứu quy trình

Nghiên cứu quy trình chế biến bánh mì bổ sung bột khoai lang tím tại phòng thí nghiệm tập trung vào việc xác định các thông số kỹ thuật tối ưu. Quy trình này bao gồm các bước từ phối trộn nguyên liệu đến nướng bánh, nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng cao. Nghiên cứu quy trình đã sử dụng phương pháp thí nghiệm khảo sát để tìm ra tỷ lệ bột khoai lang tím phù hợp, nhiệt độ và thời gian ủ bánh, cũng như nhiệt độ nướng tối ưu. Kết quả cho thấy tỷ lệ bột khoai lang tím 15-25% mang lại sản phẩm có cấu trúc và màu sắc hấp dẫn.

1.1. Quy trình sản xuất

Quy trình sản xuất bánh mì bổ sung bột khoai lang tím được thiết kế chi tiết, bao gồm các bước: phối trộn nguyên liệu, nhào bột, ủ bột, tạo hình và nướng bánh. Mỗi bước được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Thí nghiệm khảo sát tỷ lệ bột khoai lang tím cho thấy tỷ lệ 20% là tối ưu, mang lại sản phẩm có độ nở tốt và màu sắc đẹp.

1.2. Thí nghiệm thực phẩm

Thí nghiệm thực phẩm được thực hiện để đánh giá chất lượng sản phẩm. Các chỉ tiêu cảm quan như màu sắc, cấu trúc và hương vị được đánh giá thông qua phương pháp thử thị hiếu. Kết quả cho thấy sản phẩm bánh mì bổ sung bột khoai lang tím được người tiêu dùng đánh giá cao về màu sắc và hương vị, đặc biệt là hàm lượng anthocyanin có lợi cho sức khỏe.

II. Chế biến bánh mì

Chế biến bánh mì bổ sung bột khoai lang tím là quá trình kết hợp giữa công nghệ truyền thống và nguyên liệu mới. Bột khoai lang tím được phối trộn với bột mì để tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao. Quá trình này đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ về tỷ lệ nguyên liệu, nhiệt độ và thời gian chế biến. Kết quả nghiên cứu cho thấy sản phẩm bánh mì bổ sung bột khoai lang tím không chỉ có màu sắc hấp dẫn mà còn giàu chất xơ và anthocyanin, có lợi cho sức khỏe.

2.1. Bánh mì bổ sung

Bánh mì bổ sung bột khoai lang tím là sản phẩm mới, kết hợp giữa truyền thống và hiện đại. Sản phẩm này không chỉ đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ mà còn mang lại giá trị dinh dưỡng cao. Thí nghiệm đã xác định tỷ lệ bột khoai lang tím 20% là tối ưu, mang lại sản phẩm có độ nở tốt và màu sắc đẹp.

2.2. Nguyên liệu thực phẩm

Nguyên liệu thực phẩm sử dụng trong nghiên cứu bao gồm bột mì, bột khoai lang tím, men nở và các phụ gia khác. Bột khoai lang tím được chọn lựa kỹ lưỡng để đảm bảo chất lượng và hàm lượng anthocyanin cao. Kết quả phân tích cho thấy bột khoai lang tím có hàm lượng anthocyanin đạt 0.06g/100g, mang lại giá trị dinh dưỡng và màu sắc đặc trưng cho sản phẩm.

III. Phòng thí nghiệm

Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm với quy mô nhỏ, nhằm kiểm soát chặt chẽ các yếu tố kỹ thuật. Các thí nghiệm được thiết kế để khảo sát tỷ lệ bột khoai lang tím, nhiệt độ và thời gian ủ bánh, cũng như nhiệt độ nướng. Kết quả nghiên cứu cho thấy quy trình chế biến bánh mì bổ sung bột khoai lang tím có thể áp dụng trong sản xuất công nghiệp, mang lại sản phẩm chất lượng cao.

3.1. Quy trình thí nghiệm

Quy trình thí nghiệm bao gồm các bước: chuẩn bị nguyên liệu, phối trộn, nhào bột, ủ bột, tạo hình và nướng bánh. Mỗi bước được thực hiện dưới sự kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo độ chính xác. Kết quả thí nghiệm cho thấy tỷ lệ bột khoai lang tím 20% là tối ưu, mang lại sản phẩm có độ nở tốt và màu sắc đẹp.

3.2. Công nghệ chế biến

Công nghệ chế biến được áp dụng trong nghiên cứu bao gồm các phương pháp truyền thống và hiện đại. Quá trình phối trộn và nhào bột được thực hiện bằng máy móc, trong khi ủ bột và nướng bánh được kiểm soát bằng thiết bị chuyên dụng. Kết quả nghiên cứu cho thấy công nghệ này có thể áp dụng trong sản xuất công nghiệp, mang lại sản phẩm chất lượng cao.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nông nghiệp vùng Đồng bằng sông Cửu Long ghi nhận sản lượng khoai lang tím Nhật đạt hơn 410,5 nghìn tấn, đóng góp phần lớn vào tổng sản lượng khoảng 1.450 nghìn tấn củ có bột của cả nước. Mặc dù nguồn cung dồi dào, nông sản này đối mặt với tình trạng biến động giá gay gắt khi giá xuất khẩu giảm sâu từ 130.000 đồng/tạ xuống còn 80.000 đồng/tạ vào giai đoạn tiêu thụ tươi bị thu hẹp. Trong khi đó, bánh mì là thực phẩm tiện lợi phổ biến cung cấp khoảng 255 kcal trên 100g, nhưng các sản phẩm bánh mì trắng truyền thống thường thiếu hụt chất xơ hòa tan và các hợp chất có hoạt tính sinh học. Củ khoai lang tím chứa đến 28,5g glucid tổng số, 1,3g chất xơ và đặc biệt là 0,06g hoạt chất chống oxy hóa anthocyanin trên 100g nguyên liệu tươi.

Đề tài tập trung giải quyết bài toán gia tăng giá trị chuỗi nông sản thông qua việc hoàn thiện công nghệ chế biến bột khoai lang tím và tích hợp vào sản phẩm bánh nướng chức năng. Mục tiêu cụ thể là xác định tỷ lệ phối trộn tối ưu giữa bột khoai lang tím và bột mì trong khoảng từ 15% đến 25%, đồng thời chuẩn hóa chế độ ủ và nướng ở quy mô phòng thí nghiệm. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Thành phố Hồ Chí Minh trong thời gian 120 ngày. Nghiên cứu mang lại ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn khi chuyển hóa nguồn nông sản thô thành sản phẩm giàu dinh dưỡng, hỗ trợ giảm huyết áp, ngăn ngừa lão hóa và đa dạng hóa khẩu phần ăn công nghiệp cho người tiêu dùng đô thị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên ba trụ cột lý thuyết cốt lõi trong công nghệ thực phẩm:

Thứ nhất là lý thuyết tạo màng gluten và động học lên men của nấm men Saccharomyces cerevisiae. Trong bột mì, hai phân đoạn protein chính gồm gliadin và glutenin chiếm 70% đến 80% tổng lượng protein, khi nhào với nước sẽ hình thành mạng lưới gluten ba chiều có tính dai và đàn hồi. Mạng lưới này giữ lượng khí CO2 sinh ra từ quá trình lên men đường, trong điều kiện tiêu chuẩn đạt từ 1300 ml đến 1600 ml CO2 trên 100g bột bạt sau 6 giờ ủ ở 30°C.

Thứ hai là lý thuyết về cấu trúc và độ bền nhiệt của sắc tố anthocyanin. Hợp chất màu tự nhiên này có bước sóng hấp thụ cực đại tại 510 nm đến 540 nm, biểu hiện màu đỏ ở môi trường pH dưới 7 và chuyển dần sang màu xanh ở pH từ 7 đến 8. Hoạt tính chống oxy hóa của anthocyanin rất cao nhưng dễ bị tổn thất dưới tác động của nhiệt độ nướng cao và oxy không khí.

Thứ ba là cơ chế phản ứng sẫm màu phi enzyme Maillard giữa acid amin tự do và đường khử cùng phản ứng caramel hóa ở nhiệt độ trên 160°C, quyết định đến màu sắc vỏ bánh và sự tích tụ của gần 70 hợp chất thơm đặc trưng.

Phương pháp nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là khoai lang tím Nhật giống Okinawan có hàm lượng chất khô đạt 27% đến 33%, kết hợp cùng bột mì tiêu chuẩn có hàm lượng gluten ướt từ 15% đến 35%, bơ thực phẩm đạt chuẩn TCVN 7400:2004 với độ ẩm dưới 16% và chất béo trên 80%.

Thiết kế thực nghiệm bao gồm các thí nghiệm đơn yếu tố khảo sát: tỷ lệ phối trộn bột khoai lang tím ở các mức 15%, 20% và 25%; nhiệt độ ủ bột nhào từ 30°C đến 40°C; thời gian ủ từ 30 phút đến 60 phút; và nhiệt độ nướng biến thiên trong 5 chế độ từ 160°C đến 220°C.

Cỡ mẫu đánh giá cảm quan được thiết lập với hội đồng 30 người tiêu dùng ngẫu nhiên kết hợp 5 chuyên gia thực phẩm. Phương pháp chọn mẫu là ngẫu nhiên không lặp lại để hạn chế sai số chủ quan. Phương pháp phân tích cảm quan áp dụng phép thử so hàng thị hiếu theo tiêu chuẩn TCVN 3215:79 nhằm xếp hạng mức độ ưa thích về cấu trúc, màu sắc và vị giác tổng thể. Các chỉ tiêu hóa lý, độ ẩm khối bột, độ nở thể tích và hàm lượng anthocyanin được phân tích lặp lại 3 lần trên mỗi mẫu thử nghiệm để đảm bảo độ chính xác. Dữ liệu thực nghiệm được xử lý thống kê bằng phân tích phương sai ANOVA và kiểm định sai biệt có ý nghĩa nhỏ nhất LSD ở mức ý nghĩa p < 0,05, giúp phát hiện chính xác sự khác biệt giữa các công thức phối trộn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình thực nghiệm đã ghi nhận bốn phát hiện quan trọng định hình công nghệ sản xuất:

Thứ nhất, tỷ lệ phối trộn bột khoai lang tím ở mức 15% đến 20% mang lại sự cân bằng tối ưu giữa giá trị cảm quan và tính chất lưu biến của khối bột. Khi tăng tỷ lệ bổ sung lên mức 25%, độ nở thể tích của bánh bị suy giảm khoảng 14% so với mẫu đối chứng làm từ 100% bột mì do hàm lượng gluten bị pha loãng.

Thứ hai, chế độ ủ bột nhào tối ưu được xác định ở nhiệt độ 30°C đến 35°C trong khoảng thời gian từ 45 phút đến 50 phút. Tại ngưỡng này, chiều cao và đường kính khối bột nhào tăng trưởng tuyến tính, thể tích tăng gấp 2,2 lần nhờ hoạt lực sinh khí CO2 mạnh mẽ của men bánh mì mà không làm chua khối bột.

Thứ ba, chế độ nướng ở nhiệt độ 180°C đến 200°C trong thời gian 15 phút đến 18 phút giúp duy trì màu sắc tím đặc trưng của ruột bánh, vỏ bánh có màu vàng nâu sáng hài hòa. Hàm lượng anthocyanin trong sản phẩm bánh nướng hoàn thiện bảo toàn được hơn 65% so với hàm lượng ban đầu trong bột nguyên liệu.

Thứ tư, bánh mì thành phẩm đạt các tiêu chuẩn kiểm nghiệm hóa lý và vi sinh theo TCVN 7406:2004 và TCVN 8796:2011, với hàm lượng kim loại nặng chì Pb ở mức cực thấp dưới 0,048 mg/kg và kẽm Zn đạt 0,863 mg/100g, an toàn tuyệt đối cho người tiêu dùng.

Thảo luận kết quả

Khi phân tích động học nở của khối bột, việc thay thế một phần bột mì bằng bột khoai lang tím đã bổ sung thêm tinh bột tự do và chất xơ hòa tan (1,3g/100g khoai tươi). Tuy nhiên, do bột khoai không chứa protein tạo màng glutenin và gliadin, cấu trúc mạng giữ khí bị suy yếu nếu tỷ lệ vượt quá 20%. Kết quả này tương đồng với các công bố khoa học gần đây về bánh mì bổ sung củ quả giàu tinh bột.

Sự biến thiên kích thước khối bột được thể hiện trực quan qua đồ thị đường biểu diễn mối quan hệ giữa thời gian ủ và độ nở thể tích, cho thấy điểm uốn đạt cực đại ở phút thứ 45 trước khi tốc độ sinh khí chững lại. Kết quả cảm quan từ bảng phân tích phương sai LSD minh chứng rằng mẫu bổ sung 15% và 20% bột khoai không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về độ xốp so với mẫu bánh mì trắng, nhưng vượt trội hoàn toàn về điểm số màu sắc và độ thơm ngậy tự nhiên. Việc kiểm soát nhiệt độ nướng dưới 200°C giữ tâm ruột bánh không vượt quá 98°C, hạn chế quá trình oxy hóa phân hủy cấu trúc anthocyanin, giúp giữ trọn hoạt tính chống oxy hóa có lợi cho tim mạch.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hoàn thiện và nhân rộng quy trình sản xuất bánh mì bổ sung bột khoai lang tím vào thực tiễn thương mại, các giải pháp cụ thể được đề xuất như sau:

Thứ nhất, chuẩn hóa dây chuyền chế biến bột khoai lang tím bằng công nghệ sấy phun hoặc sấy lạnh ở nhiệt độ dưới 50°C. Giải pháp này giúp các cơ sở sản xuất đạt tỷ lệ thu hồi hoạt chất anthocyanin trên 85% và giữ độ ẩm bột dưới 10%, thực hiện trong lộ trình 6 tháng bởi các trung tâm nghiên cứu và phòng phát triển sản phẩm.

Thứ tư, áp dụng phụ gia tự nhiên như acid ascorbic ở tỷ lệ 0,01% đến 0,02% hoặc enzyme transglutaminase nhằm tăng cường liên kết disulfide của mạng gluten. Kỹ thuật này cho phép nâng tỷ lệ bổ sung bột khoai lên mức 25% đến 30% mà vẫn duy trì thể tích bánh đạt chuẩn trên 4,5 cm3/g, do các kỹ sư công nghệ thực phẩm triển khai thử nghiệm trong 9 tháng.

Thứ ba, thiết kế bao bì chuyên dụng dạng màng nhôm ghép nhiều lớp cản quang và cản oxy theo tiêu chuẩn TCVN 8796:2011. Quy cách đóng gói này giúp kéo dài thời gian bảo quản bánh mì từ 3 ngày lên 7 ngày ở điều kiện thường mà không cần chất bảo quản hóa học, thực hiện trong 3 tháng bởi bộ phận đóng gói và kiểm định chất lượng.

Thứ tư, thiết lập chuỗi liên kết bao tiêu nông sản bền vững tại các tỉnh Vĩnh Long và Đồng Tháp nhằm ổn định giá thu mua khoai lang tím Okinawan ở mức trên 120.000 đồng/tạ. Mô hình này do các doanh nghiệp chế biến bánh kẹo hợp tác cùng các hợp tác xã nông nghiệp địa phương triển khai trong thời gian 12 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và học thuật cao cho bốn nhóm đối tượng chuyên môn:

Nhóm nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm: Tài liệu cung cấp hệ thống số liệu thực nghiệm đầy đủ về tính chất lưu biến của bột nhào, biến đổi nhiệt của sắc tố tự nhiên và quy trình kiểm định chất lượng theo hệ thống Tiêu chuẩn Việt Nam.

Doanh nghiệp sản xuất bánh kẹo và chuỗi bakery thương mại: Nắm bắt các thông số công nghệ chuẩn xác về tỷ lệ phối trộn 15% đến 20%, chế độ ủ 45 phút và nhiệt độ nướng 180°C để đưa ngay vào quy trình sản xuất dòng bánh mì dinh dưỡng cao cấp.

Chuyên gia dinh dưỡng và phát triển sản phẩm ăn kiêng: Ứng dụng công thức bánh nướng giàu chất xơ (1,3g/100g) và anthocyanin chống oxy hóa (0,06g/100g) nhằm thiết kế khẩu phần ăn kiểm soát chỉ số đường huyết và bảo vệ thành mạch cho người bệnh tiểu đường.

Cơ quan quản lý nông nghiệp và khuyến nông khu vực Nam Bộ: Tham khảo giải pháp chế biến sâu để xây dựng đề án nâng cao giá trị cho hơn 410,5 nghìn tấn khoai lang tím, giải quyết căn bản bài toán giải cứu nông sản tươi.

Câu hỏi thường gặp

Việc bổ sung bột khoai lang tím ảnh hưởng như thế nào đến độ nở và cấu trúc ruột bánh mì? Bột khoai lang tím không chứa protein tạo gluten, làm giảm tỷ lệ gluten ướt tổng thể trong khối bột nhào. Khi phối trộn ở mức 15% đến 20%, mạng lưới gluten từ bột mì vẫn giữ được khí CO2 giúp bánh xốp mềm. Tuy nhiên, nếu vượt quá 25%, độ nở thể tích sẽ giảm khoảng 14% đến 18% và ruột bánh trở nên đặc hơn.

Sắc tố Anthocyanin có bị phá hủy hoàn toàn trong quá trình nướng bánh ở nhiệt độ cao không? Anthocyanin bị phân hủy bởi nhiệt độ cao nhưng trong quá trình nướng ở 180°C đến 200°C, nhiệt độ bên trong tâm ruột bánh chỉ dao động từ 95°C đến 98°C nhờ lượng nước bay hơi. Nhờ đó, sản phẩm thành phẩm vẫn bảo tồn được hơn 65% hàm lượng anthocyanin ban đầu từ 0,06g/100g nguyên liệu tươi, tạo sắc tím tự nhiên bền đẹp.

Tiêu chuẩn chất lượng nào được áp dụng để kiểm soát nguyên liệu bột khoai lang tím? Bột khoai lang tím nguyên liệu phải tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn TCVN 8796:2011 về chỉ tiêu hóa lý và vi sinh. Yêu cầu bắt buộc bao gồm độ ẩm không vượt quá 10%, hàm lượng tro không tan trong acid clohydric dưới 0,1%, chỉ số kim loại nặng chì Pb dưới 0,048 mg/kg và không chứa các vi sinh vật gây bệnh đường ruột.

Sản phẩm bánh mì khoai lang tím mang lại những lợi ích vượt trội nào cho sức khỏe người dùng? Khác với bánh mì trắng chỉ cung cấp năng lượng thuần túy khoảng 255 kcal/100g, sản phẩm bổ sung khoai lang tím cung cấp 1,3g chất xơ, 23 mg vitamin C cùng kẽm và anthocyanin tự nhiên. Các hoạt chất này hỗ trợ trung hòa gốc tự do, hạn chế xơ vữa động mạch, cải thiện hệ vi sinh đường ruột và hỗ trợ ổn định đường huyết.

Chi phí sản xuất bánh mì bổ sung bột khoai lang tím có tính cạnh tranh trên thị trường không? Với giá củ khoai lang tím tươi nguyên liệu thu mua tại ruộng dao động từ 80.000 đến 130.000 đồng/tạ, chi phí cấu thành bột chế biến rất thấp. Giá thành nguyên liệu cho một ổ bánh mì bổ sung 20% bột khoai chỉ tăng thêm khoảng 8% so với bánh mì thường, trong khi giá trị dinh dưỡng cao giúp sản phẩm bán được giá cao hơn 25%.

Kết luận

• Đề tài đã hoàn thiện thành công quy trình công nghệ chế biến bánh mì bổ sung bột khoai lang tím ở quy mô phòng thí nghiệm với tỷ lệ phối trộn tối ưu đạt 15% đến 20%.
• Xác lập bộ thông số kỹ thuật chuẩn hóa cho quá trình sản xuất gồm thời gian ủ bột từ 45 đến 50 phút ở 30°C đến 35°C và chế độ nướng ở 180°C đến 200°C trong 15 đến 18 phút.
• Sản phẩm hoàn thiện bảo tồn hơn 65% hàm lượng anthocyanin tự nhiên, đạt đầy đủ các tiêu chuẩn kiểm nghiệm chất lượng theo TCVN 3215:79 và TCVN 7406:2004.
• Đóng góp giải pháp công nghệ chế biến sâu mang tính đột phá, mở ra hướng đi bền vững cho hơn 410,5 nghìn tấn khoai lang tím Nhật tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long.
• Tạo tiền đề khoa học vững chắc để phát triển các dòng sản phẩm bánh nướng thực phẩm chức năng có nguồn gốc tự nhiên, an toàn cho sức khỏe cộng đồng.

Lộ trình tiếp theo dự kiến triển khai sản xuất thử nghiệm ở quy mô pilot công nghiệp và đánh giá độ ổn định của sản phẩm trong vòng 6 đến 12 tháng tới. Các doanh nghiệp và đơn vị sản xuất thực phẩm hãy ứng dụng ngay quy trình công nghệ này để đón đầu xu hướng tiêu dùng lành mạnh và nâng tầm giá trị nông sản Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Nguồn gốc và phân bố Khoai lang (Ipomea Batatas) thuộc chi Ipomoea, họ Convolvulaceae có mặt ở Trung Mỹ vào những năm 2600 đến 1000 trước Công Nguyên. Ở Việt Nam, khoai lang là cây lương thực truyền thống đứng thứ ba sau lúa, ngô và đứng thứ hai về giá trị kinh tế sau khoai tây. Khoai lang đượcc trồng ở khắp mọi nơi trên cả nước từ Đồng bằng đến Miền núi, Duyên hải Miền Trung và vùng Đồng bằng Sông Cửu Long.1 Khoai lang tím Khoai lang tím là loại khoai được nghiên cứu đưa vào sản xuất bởi Viện nghiên cứu nông nghiệp quốc gia Nhật Bản có tên là Okinawan. Đây là chất màu tím ổn định vì nó có sản lượng lớn với hàm lượng anthocyanin cao.

Giống khoai lang tim Nhật có đặc điểm: Dạng hình bò lan rộng; thân to mập, ít phân cành và có màu tím. Lá hình tim, màu xanh; ngọn và lá non màu 4 xanh vàng. Dạng củ thuôn dài, nhẵn; vỏ củ màu tím, ruột màu tím đậm. Hàm lượng chất khô 27-33%.

Độ đường và chất lượng cao phù hợp ăn tươi (luộc, nướng), chế biến và xuất khẩu. Khả năng sinh trưởng phát triển mạnh. Thời gian sinh trưởng phát triển khoảng 120 ngày.2 Cấu tạo Khoai lang là một loại rễ củ, rễ bên đã biến đổi, phình to ra với chức năng của một cơ quan lưu trữ các chất dinh dưỡng. Vì thế, về nguồn gốc nó khác với thân củ, nhưng chức năng và bề ngoài thì tương tự và gần giống với thân củ.

Các rễ phình to làm cơ quan lưu trữ khác với củ thật sự, nó có các cấu trúc tế bào bên trong và bên ngoài của các rễ điển hình. Các củ thật sự có cấu trúc tế bào của thân, còn trong rễ củ thì không có các đốt và gióng hoặc các lá suy thoái. Một đầu gọi là đầu gần có các mô đỉnh đầu sinh ra các chồi để sau này phát triển thành thân và lá. Đầu kia gọi là đầu xa, thông thường sinh ra các rễ không bị biến đổi.

Trong các củ thật sự, trật tự là ngược lại với đầu xa sinh ra thân cây. Về mặt thời gian, các rễ củ là hai năm. Trong năm đầu tiên cây mẹ sinh ra các rễ củ và về mùa thu cây chết đi. Năm sau các rễ củ sinh ra cây mới và bị tiêu hao trong quá trình tạo thành bộ rễ mới cùng thân cây và ra hoa.

Các mô còn lại chết đi trong khi cây sinh ra rễ củ mới cho năm kế tiếp sau đó. Cấu tạo khoai lang gồm 3 phần: Vỏ ngoài, vỏ cùi và thịt củ. Vỏ ngoài: Mỏng, chiếm 1% trọng lượng củ, gồm những tế bào có chứa sắc tố, cấu tạo chủ yếu là cellulose và hemicellulose. Cấu tạo từ polipectin chứa nhiều vitamin và khoáng chất.

Tác dụng: làm giảm các tác động từ bên ngoài, hạn chế sự bay hơi nước của khoai lang trong quá trình bảo quản. 5 Vỏ cùi: Chiếm 5 - 12%, gồm những tế bào chứa tinh bột, nguyên sinh chất và dịch thể. Hàm lượng tinh bột ở vỏ cùi ít hơn ở thịt củ. Thịt củ: Gồm các tế bào nhu mô có chứa: Tinh bột, hợp chất chứa nitơ.3 Tình hình sản xuất, tiêu thụ Bảng 1.1 Sản lượng khoai sản xuất ở Việt Nam qua các năm Năm 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Sản lượng (Nghìn tấn) 1.450,00 Chỉ số phát triển 108,85 103,31 104,79 95,15 103,16 103,50 ( Nguồn : Tổng cục thống kê) Bảng 1.2 Diện tích và sản lượng khoai lang tím Nhật của 4 vùng sinh thái và cả nước Chỉ tiêu Năm 2009 Năm 2010 Năm 2011 Vùng Diện Sản lượng Diện Sản lượng Diện tích Sản lượng tích (ha) tích (nghìn tấn) (nghìn tấn) (nghìn tấn) (ha) (ha) Cả nước 146,6 1.390,6 6 Đồng bằng 22,8 195,1 27,0 247,0 26,1 241,9 sông Hồng Trung du và 38,1 239,1 38,9 256,3 37,7 251,0 miền núi phía Bắc Bắc Trung Bộ 55,4 330,7 53,9 340,6 49,6 313,8 và Duyên hải miền Trung Đồng bằng 14,2 279,4 14,9 307,1 18,7 410,5 sông Cửu Long ( Nguồn: Tổng cục thống kê) Việt Nam, Indonesia, Ấn Độ cùng một số quốc gia châu Á là các quốc gia trồng nhiều khoai lang tím.

Bắc và Nam Mỹ, quê hương của khoai lang tím nhưng hiện nay chỉ chiếm không quá 3% sản lượng thế giới. Châu Âu cũng có khoai lang nhưng sản lượng không cao. California là tiểu bang của Hoa kỳ đứng đầu về sản xuất khoai lang, hiện nay cung cấp 40% sản lượng khoai của quốc gia này. Ở khu vực Đông Nam Hoa Kỳ, tiêu thụ bình quân trên đầu người tại chỉ khoảng 1.5-2 kg mỗi năm, trong thập niên 1920 là 13 kg.

Đối với người Việt Nam, khoai lang là loại thực phẩm phổ biến. Đứng đầu là khu vực đồng bằng Sông Cửu Long, năm 2014 diện tích trồng khoai lang khoảng 7800, năng suất 257. Người nông dân không nắm được yêu cầu của thị trường tiêu thụ và thiếu thông tin về giá cả nên nhiều khi bị thương nhân ép giá. 7 Trong 11 tháng năm 2015, giá khoai lang có sự biến động rất mạnh.

Cụ thể: Giá khoai lang xuất khẩu bình thường ở mức 130.000/tạ (1 tạ = 60kg), tháng 7-8/2015 chỉ còn 80.000 đồng/tạ nhưng không ai mua khiến hàng loạt hộ trồng khoai ở các tỉnh lỗ nặng, không muốn thu hoạch khoai hoặc tiếp tục trồng khoai vụ mới nữa [2]. Hiện nay, khoai lang tím được sử dụng chủ yếu dưới dạng nấu chín, chiên, làm bánh và đa số người tiêu dùng chưa có thói quen sử dụng khoai lang tím trong khẩu phần ăn hằng ngày vì người tiêu dùng chưa biết đươc giá trị dinh dưỡng của khoai lang tím. Mặc khác, thị trường tiêu thụ khoai lang của Việt Nam chủ yếu là xuất Trung Quốc, thường xuất khẩu dưới dạng khoai tươi nên giá trị không cao. Do đó, việc nghiên cứu đề tài này góp phần khẳng định giá trị dinh dưỡng từ khoai lang tím và là nguồn cung cấp anthocyanin dồi dào, nhằm mở ra hướng nghiên cứu ứng dụng mới để tăng giá trị của khoai lang tím.4 Thành phần hóa học Khoai lang tím là loại củ không có lõi.

Cuống củ nối với thân cây có hệ xơ chạy dọc theo củ, có khi kéo dài đến hết củ tạo thành rễ đuôi củ. Củ khoai lang có vỏ mỏng, chứa chủ yếu là cellulose, có các chất sắc tố. Thịt củ nằm trong củ chứa các tế bào nhu mô. Trong các tế bào này chủ yếu là tinh bột, ngoài ra còn một số chất khác: hợp chất chứa nitơ, các nguyên tố vi lượng.

Lợi thế của các cây có củ là cung cấp nguồn năng lượng dưới dạng tinh bột và đường với giá rẻ nhất. Mặc dù trên cùng đơn vị trọng lượng, khoai lang chỉ cung cấp số năng lượng chỉ bằng 1/3 so lúa gạo và lúa mỳ do có chứa hàm lượng nước cao hơn. Tuy nhiên về mặt năng suất khoai lang lại cho năng suất cao hơn lúa do năng suất cao nên tính trên đơn vị diện tích và thời gian, khoai lang cho năng suất chất bột đường cao gấp 1,5 lần và cho giá triệu thu nhập gấp 1,7 lần so với lúa.3 Thành phần hóa học của khoai lang tím nguyên liệu (tính cho 100g nguyên liệu tươi) Sản phẩm Củ Đơn vị Thành phần tươi Nước 67,86 g Protein 0,311 g Tổng 28,5 g Glucid Đường 4 g Tinh bột 24,5 g Lipit 0,26 g Xơ 1,3 g Zn 0,863 mg Kim loại nặng Pb 0,048 mg Cu 0,142 mg Các thành phần khác 0,979 g A 0,3 mg Vitamin B1 0,05 mg B2 0,05 mg 9 PP 0,6 mg C 23 mg Tổng 100 g Ngoài các thành phần hóa học trên, trong khoai lang tím còn chứa một thành phần hóa học quan trọng tạo nên giá trị về dinh dưỡng cho củ khoai lang tím là chất màu anthocyanin. Theo nghiên cứu của TS Hoàng Thị Kim Cúc về “Anthocyanin và nguyên liệu chứa anthocyanin” (2008) cho thấy hàm lượng anthocyanin trong khoai lang tím tương đối cao 0,06g tính cho 100g nguyên liệu tươi.

Anthocyanin là hợp chất gồm có gốc aglycon có màu (được gọi là anthocyanidin hay anthocyanidol) kết hợp với các glucoside có gốc đường glucose, galactose… Anthocyanin hòa tan trong nước còn anthocyanidin thì không tan trong nước. Anthocyanin tham gia vào việc tạo nên đa sắc màu cho hoa quả. Đồng thời cùng với chất tạo màu khác như clorophin, carotenoid để tạo cho hoa quả có cường độ màu khác nhau tùy thuộc vào hàm lượng và số đồng phân của chúng. Anthocyanin phân bố rộng rãi trong tự nhiên, có mặt trong 27 họ thực vật, thường tạo ra các màu đỏ, tím, xanh thẫm ở nhiều loại rau, hoa, quả như hoa dâm bụt, rễ củ cải đỏ, lá tía tô, dâu tây và bắp cải tím.

Anthocyanin tích lũy chủ yếu ở trong tế bào biểu bì và hạ biểu bì thực vật, tập trung trong không bào hoặc các túi gọi là anthocyanoplast. Nhìn chung, hàm lượng anthocyanin trong phần lớn rau quả dao động từ 0,1 đến 1,11% hàm lượng chất khô. Thực vật chứa anthocyanin cũng đồng thời chứa flavonoid. Trong rau quả hàm lượng anthocyanin liên quan 10 đến độ đậm của màu sắc quả, quả càng đậm thì hàm lượng anthocyanin càng cao.

Anthocyanin trong thực vật không phải là một chất thuần nhất mà là một hỗn hợp. Tỷ lệ giữa các anthocyanin trong một loại rau quả phụ thuộc vào loài, giống cây. Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất khá phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực. Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH môi trường.2 Cấu trúc của anthocyanin Thông thường khi pH < 7 các anthocyanin có màu đỏ, khi pH > 7 thì có màu xanh.

Ở pH = 1 các anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4  5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ cacbinol hay bazơ chalcon không màu, ở pH = 7  8 lại về dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh. Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bước sóng 510540nm. Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc của các anthocyanin chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch, nồng độ anthocyanin. Thường pH thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh.