Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong ngành công nghiệp chế biến lương thực - thực phẩm, bánh quy (biscuit/cookie) là dòng sản phẩm ăn nhanh phổ biến nhờ tính tiện lợi, giá trị dinh dưỡng và giá thành tiếp cận được nhiều phân khúc người tiêu dùng. Tuy nhiên, tại thị trường Việt Nam, các sản phẩm bánh quy nội địa chịu sự cạnh tranh gay gắt từ các thương hiệu ngoại nhập về cả mẫu mã, số lượng và chủng loại. Đồng thời, xu hướng tiêu dùng hiện đại ghi nhận sự chuyển dịch rõ rệt khi khoảng 84% người tiêu dùng quan tâm đến vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm, ưu tiên các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên, không chất bảo quản và hỗ trợ phòng ngừa các bệnh lý mạn tính (tim mạch, huyết áp, tiểu đường, ung thư).

Bột trà xanh (Matcha) là nguyên liệu giàu hoạt chất sinh học, tiêu biểu là nhóm polyphenol, epigallocatechin gallate (EGCG), theanine và các catechin có khả năng chống oxy hóa, hỗ trợ hạ cholesterol, kháng khuẩn và giảm thiểu đột biến tế bào. Mặc dù các dòng bánh quy ứng dụng trà xanh rất phổ biến tại Nhật Bản và nhiều quốc gia, thị trường Việt Nam ở thời điểm nghiên cứu chỉ có số ít sản phẩm thương mại như Matcha Cookies COSY của Công ty Cổ phần Kinh Đô Bình Dương. Nhằm đa dạng hóa sản phẩm bánh quy dinh dưỡng và tận dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên có lợi cho sức khỏe, đề tài "Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sản xuất bánh quy bơ trà xanh" đã được thực hiện.

Mục tiêu và yêu cầu nghiên cứu được xác định cụ thể trong văn bản:

  • Mục đích nghiên cứu:
    1. Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình chế biến bánh quy bơ trà xanh.
    2. Hoàn thiện công thức bánh quy bơ trà xanh.
    3. Tính toán sơ bộ giá thành cho một đơn vị sản phẩm.
    4. Đánh giá sơ bộ chất lượng bánh thành phẩm.
  • Yêu cầu/nhiệm vụ nghiên cứu:
    1. Xác định được một số yếu tố công nghệ: tỷ lệ phối trộn nguyên liệu (đường, muối, bơ, bột trà xanh, bột nở) và chế độ nướng đến quá trình chế biến bánh quy bơ trà xanh.
    2. Hoàn thiện được công thức phối liệu bánh quy bơ trà xanh.
    3. Tính toán sơ bộ được giá thành cho một đơn vị sản phẩm.
    4. Đánh giá sơ bộ được chất lượng bánh thành phẩm qua chỉ tiêu cảm quan và thành phần hóa học.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Bánh quy bơ trà xanh thuộc nhóm bánh quy xốp (short-dough).
  • Nguyên liệu thực nghiệm: Bột mì Hoa Ngọc Lan (TCVN 4359-1996), bột bắp Tài Ký, đường tinh luyện RS Biên Hòa (TCVN 1695-87), bơ Margarine Tường An, bột trà xanh do Công ty TNHH Chính Sơn phân phối, bột nở hóa học ($NaHCO_3$), muối ăn ($NaCl$) và trứng gà công nghiệp.
  • Không gian và thời gian: Thí nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Sinh học - Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên trong năm 2016.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên các cơ sở lý thuyết công nghệ thực phẩm, hóa sinh thực phẩm và tiêu chuẩn chất lượng hiện hành:

  • Cơ sở lý thuyết:
    • Công nghệ bánh quy xốp (short-dough): Bột nhào có hàm lượng chất béo và đường cao nhằm ức chế sự hình thành mạng lưới gluten liên tục của gliadin và glutenin, tạo cấu trúc bột mềm dính, ít co giãn, khi nướng tạo độ xốp giòn mao quản. Bột bắp được dùng thay thế một phần bột mì (tỷ lệ dưới 13%) để giảm hàm lượng gluten và tăng độ láng mịn bề mặt.
    • Hóa sinh biến đổi nhiệt quá trình nướng: Sự kết hợp giữa quá trình nướng và sấy, bao gồm biến tính protein và hồ hóa một phần tinh bột ở nhiệt độ 50–70°C, phản ứng tạo màu nâu và hương thơm thông qua phản ứng Maillard (melanoidin) và phản ứng caramen hóa đường saccharose (>180–200°C), cùng sự phân hủy các chất tạo xốp ($NaHCO_3$, $(NH_4)_2CO_3$) giải phóng khí $CO_2$, $NH_3$ và hơi nước tạo cấu trúc rỗng xốp.
    • Đặc tính hóa thực vật của Matcha: Thành phần hoạt chất chống oxy hóa gồm catechins (105 mg/g), EGCG (61 mg/g), caffeine (35 mg/g), theanine (14,26 mg/g), polyphenol cùng các vitamin nhóm B ($B_1$, $B_2$, $B_{11}$), vitamin C, vitamin A và hệ sắc tố chlorophyll, carotenoid.
  • Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng:
    • TCVN 5905-1995: Tiêu chuẩn Việt Nam về chất lượng bánh quy.
    • TCVN 4359-1996 / TCVN 4359-87: Tiêu chuẩn chất lượng bột mì.
    • TCVN 1695-87: Tiêu chuẩn kỹ thuật đường saccharose.
    • TCVN 3974-84: Tiêu chuẩn muối ăn.
    • Các tiêu chuẩn vi sinh: TCVN 4884:2005 (tổng số vi sinh vật hiếu khí), TCVN 6848:2007 (Coliforms), TCVN 4830:2005 (Staphylococcus aureus), TCVN 4992:2005 (Clostridium perfringens / Bacillus cereus), ISO 21527-1:2008 (tổng số nấm men, nấm mốc).
  • Phương pháp thực nghiệm và thu thập dữ liệu:
    • Phương pháp bố trí thí nghiệm: Thực nghiệm đơn yếu tố (single-factor design) với các dãy biến thiên: tỷ lệ đường (30%, 40%, 50%, 60%), tỷ lệ muối (0,5%, 1,0%, 1,5%, 2,0%), tỷ lệ bơ Margarine (30%, 40%, 50%, 60%), tỷ lệ bột trà xanh (5%, 7%, 9%, 11%), và tỷ lệ bột nở (0,4% – 1,0%) tính trên khối lượng bột nhào. Chế độ nướng được khảo sát qua các dải nhiệt độ 3 giai đoạn (180°C - 150°C - 100°C với thời gian mỗi giai đoạn 7 phút).
    • Phương pháp đánh giá cảm quan: Đánh giá theo thang điểm chất lượng kết hợp hệ số trọng lượng cho các chỉ tiêu: trạng thái (cấu trúc), màu sắc, mùi vị theo TCVN.
    • Phương pháp phân tích hóa lý và vi sinh: Phân tích độ ẩm, hàm lượng tro toàn phần, hàm lượng đường khử, hàm lượng lipid theo phương pháp hóa học chuẩn độ và khối lượng.
    • Phương pháp so sánh đối chứng: Đánh giá cảm quan so sánh giữa sản phẩm hoàn thiện trong phòng thí nghiệm và sản phẩm thương mại Matcha Cookies COSY.
    • Phương pháp xử lý số liệu: Tính toán giá trị trung bình, độ lệch chuẩn và xử lý thống kê các lần lặp lại thí nghiệm.
Thành phần phối liệu dự kiến Tỷ lệ khảo sát
Bột mì 90 g
Bột bắp (ngô/năng) 10 g
Trứng gà 20% so với hỗn hợp bột
Đường saccharose 30% ÷ 60% so với hỗn hợp bột
Margarine (bơ) 30% ÷ 60% so với hỗn hợp bột
Muối ăn 0,5% ÷ 2,0% so với hỗn hợp bột
Bột trà xanh (Matcha) 5% ÷ 11% so với hỗn hợp bột
Bột nở ($NaHCO_3$) 0,4% ÷ 1,0% so với hỗn hợp bột

Nội dung chính theo từng chương

PHẦN I: MỞ ĐẦU

Tác giả trình bày bức tranh tổng thể về thị trường tiêu thụ bánh quy tại Việt Nam và thế giới. Tác giả nhấn mạnh thực trạng cạnh tranh và nhận định về xu hướng gia tăng các bệnh mạn tính liên quan đến lối sống, dẫn đến nhu cầu cao về thực phẩm an toàn và chức năng (84% người tiêu dùng quan tâm an toàn thực phẩm). Khóa luận xác định rõ việc nghiên cứu bổ sung bột trà xanh vào bánh quy bơ vừa mang ý nghĩa khoa học (làm cơ sở đa dạng hóa sản phẩm bánh quy), vừa có giá trị thực tiễn (dễ áp dụng ở quy mô hộ gia đình, khuyến khích chế biến thực phẩm có lợi cho sức khỏe).

PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Chương này tổng hợp các công trình lý thuyết và công nghệ liên quan:

  • Lịch sử và phân loại bánh quy: Phân tích nguồn gốc bánh quy từ Ba Tư (thế kỷ thứ 7 TCN), sự phát triển của các nhà máy công nghiệp lớn (Huntky & Palmer, Danone, Nestle, Mondelez) và phân loại bánh theo cấu trúc bột nhào (bột nhào xốp, bột nhào dai). Khẳng định bánh cookie là sản phẩm nướng độ ẩm dưới 5%, cung cấp từ 355 – 455 kcal/100g.
  • Lý thuyết về Matcha: Trình bày lịch sử trà từ thời Đường, Tống truyền sang Nhật Bản bởi thiền sư Eisai (năm 1191), kỹ thuật canh tác che bóng râm cây trà Yabukita để tạo Tencha, sau đó nghiền cối đá granit tạo Matcha mịn (kích cỡ hạt 5–17 $\mu m$). Phân tích chi tiết các nhóm chất sinh học: Catechins, EGCG, Caffeine, Theanine, Enzyme (peroxydase, polyphenol oxydase) và hệ sắc tố Chlorophyll, Caroten, Xantofil, Antocyanidin.
  • Đặc tính nguyên liệu và cơ sở quá trình nướng: Làm rõ vai trò công nghệ của protein bột mì (gliadin tạo độ giãn, glutenin tạo độ đàn hồi), tính chất chất béo Margarine (chứa >80% chất béo), đường saccharose (hạ hoạt độ nước $a_w$, tạo phản ứng caramel và Maillard), chất tạo xốp ($NaHCO_3$, $(NH_4)_2CO_3$), và sự biến đổi hóa lý của khối bột nhào trong lò nướng. Trích dẫn đầy đủ các chỉ tiêu vi sinh theo TCVN 5905-1995.
Chỉ tiêu vi sinh vật (TCVN 5905-1995) Giới hạn cho phép
Tổng số vi sinh vật hiếu khí (TSVSVHK) $10^4$ CFU/g
Coliforms 10 CFU/g
Escherichia coli Không được có
Staphylococcus aureus 10 CFU/g
Clostridium perfringens 10 CFU/g
Bacillus cereus 10 CFU/g
Tổng số bào tử nấm men, nấm mốc (TSBTNM-M) $10^2$ BT/g

PHẦN III: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tác giả thiết lập chi tiết quy trình công nghệ dự kiến và mô tả bố trí các thí nghiệm đơn yếu tố:

  • Quy trình công nghệ chung: Nguyên liệu $\rightarrow$ Phối trộn $\rightarrow$ Nhào trộn $\rightarrow$ Định hình $\rightarrow$ Nướng $\rightarrow$ Làm nguội (đến khoảng 40°C) $\rightarrow$ Phân loại $\rightarrow$ Bao gói (sử dụng màng PE, HDPE, LDPE), bảo quản.
  • Thiết kế 4 chuỗi thí nghiệm xác định tỷ lệ phối trộn (đường: 30–60%; muối: 0,5–2,0%; bơ: 30–60%; bột trà xanh: 5–11%) với các bước cố định thông số và tối ưu hóa tuần tự dựa trên điểm đánh giá cảm quan.
  • Quy định các tiêu chí chấm điểm cảm quan (thang điểm 20 với các hệ số trọng lượng tương ứng cho màu sắc, mùi, vị, trạng thái).

PHẦN IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

Chương này công bố các dữ liệu thực nghiệm thu được:

  • Tối ưu hóa thành phần phối trộn:
    • Tỷ lệ đường: Mức phối trộn tối ưu đạt điểm cảm quan cao nhất về vị ngọt hài hòa và màu sắc vỏ bánh.
    • Tỷ lệ muối: Nồng độ thích hợp giúp định vị và làm đậm đà hương vị mà không làm tăng độ nhớt keo tinh bột hay gây dính khuôn.
    • Tỷ lệ bơ Margarine: Xác định được ngưỡng giúp bánh đạt độ xốp, ngậy mà không gây ngấy hay làm bột nhào bị chảy nhão.
    • Tỷ lệ bột trà xanh: Mức tối ưu tạo màu xanh cẩm thạch sáng và mùi thơm đặc trưng của Matcha, tránh được vị đắng chát gắt khi dùng nồng độ cao (>9–11%).
    • Tỷ lệ bột nở: Xác định tỷ lệ thích hợp để bánh đạt độ nở xốp xốp, không bị rỗng ruột hay lưu mùi kiềm khó chịu.
  • Tối ưu hóa chế độ nướng bánh: Xác định chế độ nhiệt độ - thời gian theo các giai đoạn (180°C - 150°C - 100°C) đảm bảo bánh chín đều từ trong ra ngoài, vỏ bánh mỏng, giữ được sắc xanh tự nhiên của diệp lục và hạn chế sự phân hủy nhiệt quá mức của EGCG.
  • Đánh giá chất lượng sản phẩm hoàn thiện:
    • Phân tích thành phần hóa lý (độ ẩm bánh đạt yêu cầu dưới 5%, hàm lượng tro, lipid và đường phù hợp tiêu chuẩn bánh quy xốp).
    • So sánh cảm quan đối chứng với sản phẩm Matcha Cookies COSY trên thị trường: Sản phẩm tự nghiên cứu đạt điểm đánh giá cảm quan tương đương về độ giòn xốp và có nét đặc trưng riêng về màu sắc cùng hương vị thanh của trà xanh.
  • Tính toán chi phí nguyên liệu: Tính toán giá thành nguyên vật liệu trực tiếp cho một đơn vị sản phẩm (tính theo 100g hoặc gói sản phẩm), chứng minh tính khả thi về mặt kinh tế khi triển khai sản xuất thực tế hoặc ở quy mô nhỏ.
  • Hoàn thiện quy trình công nghệ: Đưa ra sơ đồ quy trình công nghệ chuẩn hóa kèm thuyết minh chi tiết từng thông số kỹ thuật từ khâu chuẩn bị nguyên liệu, nhào trộn, tạo hình, chế độ nhiệt nướng, làm nguội đến bao gói.

PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt các kết quả đạt được về mặt thông số công nghệ, khẳng định sự thành công trong việc tạo ra sản phẩm bánh quy bơ trà xanh đạt yêu cầu cảm quan và vệ sinh thực phẩm. Đưa ra các kiến nghị về nghiên cứu bảo quản và mở rộng quy mô.


Kết quả và đóng góp

  • Kết quả công nghệ chính:
    • Đã xác định được công thức phối liệu tối ưu cho bánh quy bơ trà xanh trên nền hỗn hợp bột mì - bột bắp (tỷ lệ 90:10), phối trộn cùng trứng (20%), đường saccharose, muối ăn, bơ Margarine, bột nở $NaHCO_3$ và bột trà xanh Matcha Chính Sơn ở các tỷ lệ hài hòa về mặt hóa lý và cảm quan.
    • Xác lập chế độ nướng phân đoạn thích hợp (dải nhiệt độ giảm dần 180°C $\rightarrow$ 150°C $\rightarrow$ 100°C trong khoảng thời gian tổng cộng 21 phút) giúp bánh chín đều, cấu trúc xốp giòn, không nứt bề mặt và bảo toàn màu xanh đặc trưng của Matcha.
    • Sản phẩm thành phẩm đạt các chỉ tiêu chất lượng theo TCVN 5905-1995: độ ẩm dưới 5%, các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh nằm trong giới hạn an toàn vệ sinh thực phẩm của Bộ Y tế.
    • Đã xây dựng được bảng tính toán chi phí sơ bộ nguyên liệu cho một đơn vị sản phẩm, làm cơ sở định giá thành sản xuất.
  • Đề xuất và giải pháp công nghệ:
    • Khuyến nghị sử dụng đường xay thay cho đường hạt lớn để tránh hiện tượng lại đường trên bề mặt bánh quy xốp.
    • Khuyến cáo kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ và độ ẩm phòng nhào bột (độ ẩm bột nhào duy trì 18–22%) nhằm hạn chế sự trương nở quá mức của mạng gluten.
    • Sử dụng bao bì màng ghép hoặc túi kín (PE, HDPE, LDPE) bảo quản ngay khi bánh nguội xuống khoảng 40°C để chống hút ẩm trở lại.
  • Đóng góp của khóa luận:
    • Đóng góp quy trình thực nghiệm chi tiết cho dòng sản phẩm bánh quy bơ phối chế bột trà xanh tự nhiên tại Việt Nam.
    • Cung cấp dữ liệu so sánh trực tiếp giữa sản phẩm nghiên cứu phòng thí nghiệm với sản phẩm thương mại hiện hữu (Matcha Cookies COSY), khẳng định tiềm năng phát triển sản phẩm ở quy mô hộ gia đình và xưởng sản xuất nhỏ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm, sử dụng thiết bị nướng và nhào trộn bán tự động.
    • Chưa khảo sát sự biến đổi chi tiết hàm lượng polyphenol và EGCG sau quá trình nướng ở các mức nhiệt độ khác nhau bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).
    • Chưa theo dõi động học thời hạn sử dụng thực tế (shelf-life testing) trong các loại bao bì chuyên dụng qua các mốc thời gian 1, 3, 6 tháng.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Nghiên cứu khảo sát sự suy giảm hoạt tính chống oxy hóa của các hợp chất sinh học trong quá trình gia nhiệt.
    • Thử nghiệm nâng quy mô sản xuất trên dây chuyền công nghiệp liên tục.
    • Khảo sát đa dạng hóa các chất tạo ngọt thay thế (như đường Isomalt, Stevia) nhằm phát triển dòng bánh quy trà xanh chuyên biệt cho người tiểu đường và ăn kiêng.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng hưởng lợi:
    • Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Dinh dưỡng và Khoa học Ẩm thực: Là tài liệu tham khảo thực nghiệm trực tiếp về phương pháp bố trí thí nghiệm phối chế sản phẩm nướng, kỹ thuật đánh giá cảm quan thực phẩm và các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng bánh quy theo TCVN.
    • Kỹ sư phát triển sản phẩm (R&D) tại các cơ sở sản xuất bánh kẹo: Tham khảo công thức phối liệu nền, tương quan tỷ lệ bột trà xanh - chất béo - đường và chế độ nướng phân đoạn để ứng dụng vào sản xuất thực tế.
    • Cơ sở sản xuất quy mô vừa, nhỏ và hộ gia đình: Áp dụng quy trình công nghệ đơn giản, định mức nguyên liệu rõ ràng và phương pháp tính giá thành sơ bộ để triển khai chế biến thủ công hoặc bán công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận sử dụng loại bột mì và nguyên liệu thay thế nào để sản xuất bánh quy bơ trà xanh? Khóa luận sử dụng bột mì Hoa Ngọc Lan (đáp ứng tiêu chuẩn TCVN 4359-1996) làm nguyên liệu chính, kết hợp với nguyên liệu thay thế là bột bắp Tài Ký theo tỷ lệ phối trộn 90 g bột mì : 10 g bột bắp nhằm làm giảm hàm lượng gluten trong khối bột nhào, tạo cấu trúc xốp và bề mặt láng bóng.

2. Nguồn gốc và đặc điểm của bột trà xanh (Matcha) được sử dụng trong nghiên cứu là gì? Bột trà xanh được sử dụng là sản phẩm phân phối bởi Công ty TNHH Chính Sơn, được sản xuất từ nguyên liệu lá trà Tencha che bóng râm của giống trà Yabukita. Bột có độ mịn từ 5–17 $\mu m$, màu xanh sáng, giàu amino acid (L-theanine), catechins và EGCG.

3. Chế độ nướng bánh quy bơ trà xanh được tác giả thiết lập như thế nào trong thí nghiệm? Chế độ nướng được bố trí qua 3 giai đoạn nhiệt độ hạ dần gồm: giai đoạn đầu 180°C, giai đoạn giữa 150°C và giai đoạn cuối 100°C; thời gian thực hiện ở mỗi giai đoạn là 7 phút (tổng thời gian nướng là 21 phút) nhằm giúp bánh chín đều, không nứt vỏ và giữ được màu sắc tự nhiên.

4. Khóa luận đã thực hiện so sánh đánh giá cảm quan sản phẩm nghiên cứu với sản phẩm thương mại nào? Khóa luận đã tiến hành đánh giá cảm quan sơ bộ so sánh giữa sản phẩm bánh quy bơ trà xanh thu được trong phòng thí nghiệm với sản phẩm đối chứng trên thị trường là bánh Matcha Cookies COSY của Công ty Cổ phần Kinh Đô Bình Dương.

5. Sản phẩm bánh quy trong nghiên cứu được kiểm soát theo tiêu chuẩn chất lượng nào? Chất lượng và các chỉ tiêu vi sinh vật của bánh quy thành phẩm được đối chiếu và kiểm soát theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5905-1995 (quy định về giới hạn vi sinh vật hiếu khí, Coliforms, S. aureus, Cl. perfringens, B. cereus, nấm men và nấm mốc).


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Phương Anh đã nghiên cứu và hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất bánh quy bơ trà xanh sử dụng bột trà xanh Matcha. Thông qua phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố và đánh giá cảm quan có trọng số, đề tài đã xác lập được công thức phối liệu cân đối cùng chế độ nướng 3 giai đoạn phù hợp. Sản phẩm thành phẩm đáp ứng các chỉ tiêu chất lượng và an toàn vệ sinh thực phẩm theo TCVN 5905-1995, mở ra tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong việc đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm giàu hoạt chất sinh học tự nhiên.