CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Gluten và ứng dụng 1. Gluten là gì? Gluten được nhà bác học người Ý Béc-ca-ri tìm ra vào năm 1745 và được nghiên cứu tiếp bởi các nhà khoa học trên toàn thế giới. Gluten là một phần protein có trong lúa mì, lúa mạch đen, lúa mạch, yến mạch hoặc cây lai của chúng; không hòa tan trong nước hay dung dịch NaCl 0,5M (Codex Stvà 181-1979).
Protein trong bột mì gồm có 4 loại (Belitz, 2009): - Albumin (Leukosin) hòa tan trong nước. Hàm lượng 14,7% - Globulin (Edestin) hòa tan trong dung dịch muối trung tính. Hàm lượng 7,0% - Prolamin (Gliadin) hòa tan trong dung dịch rượu 60-80%. Hàm lượng 32,6% - Glutelin (Glutenin) hòa tan trong dung dịch kiềm yếu 0,2%.
Hàm lượng 45,7% Trong 4 loại protein, hàm lượng albumin và globulin chiếm khoảng hơn 20%, còn lại là prolamin và glutelin với tỷ lệ gần tương đương nhau. Prolamin và Glutentin là hai thành phần chính của Gluten. Khi đem bột mì nhào với nước và để yên một thời gian sẽ tạo thành Gluten (Bùi Đức Hợi, 2009). Sự hình thành gluten và vai trò của gluten trong sản xuất bánh.
Gliadin chỉ gồm một đơn vị có cấu trúc bậc 3, hình cầu, phân tử lượng thường dao động từ 20. Trong gliadin có các liên kết S – S nội phân tử nên rất bền. Gliadin có tính dẻo dính và dai nhưng lại không có khả năng đàn hồi.1: Phân tử Gliadin 9 Glutenin có cấu trúc bậc 4, gồm nhiều đơn vị liên kết với nhau. Mỗi đơn vị có phân tử lượng dao động từ 12.000 do đó glutenin được phân chia làm 2 loại: đơn vị phân lượng thấp khi giá trị này nhỏ hơn 90,000 đơn vị có phân tử lượng cao khi giá trị này lớn hơn 90.
Trong glutenin có liên kết S - S nội phân tử và cũng có khả năng tạo các liên kết S-S liên phân tử. Glutenin tạo cho bột nhào độ cứng, chắc, khả năng đàn hồi. Glutenin có tính đàn hồi và chắc nhưng lại không có độ dai. Sự hình thành nên mạng lưới gluten trải qua 3 giai đoạn chính: - Hydrat hóa gliadin và glutenin - Tạo liên kết ngang - Hình thành mạng lưới gluten Hình 1.2: Sự hình thành mạng lưới gluten Các sợi gluten có dạng mạng lưới dẻo, dính và tương đối đàn hồi, không tan trong nước.
Protein của lúa mì có khả năng hấp thụ nước rất mạnh, trung bình mỗi gram protein lúa mì có khả năng hấp thụ được khoảng 1,3 gram nước. Trong quá trình nhào trộn, khi bột mì và nước tiếp xúc với nhau thì xảy ra hydrat hóa nhiều thành phần của bột mì, trong đó quan trọng nhất là gliadin và glutenin. Các phân tử nước lưỡng cực sẽ kết hợp với các điện tích trên các protein này. Do đó các liên kết nội phân tử trong protein sẽ yếu đi, cấu trúc bậc 4 của glutenin sẽ mất đi.
Những liên kết giữ cho các đơn vị bậc 3 có cấu trúc cuộn xoắn không còn đủ mạnh nữa nên các protein sẽ duỗi ra thành các sợi. 10 Sau khi protein duỗi thành các sợi thì giai đoạn 2 tạo liên kết ngang bắt đầu. Giữa các sợi protein hình thành các liên kết ngang nối các sợi lại với nhau, chủ yếu là các: liên kết S – S, liên kết hydro, và liên kết dityrosin. Các liên kết ngang này tạo điều kiện để hình thành mối liên kết giữa các sợi protein thông qua phân tử gliadin.
Khi các liên kết ngang này phát triển trong toàn bộ khối bột nhào, mạng lưới gluten được hình thành.3: Mạng lưới gluten Với đặc điểm không tan trong nước, khi được trộn với nước theo một tỷ lệ thích hợp có khả năng đàn hồi, mềm dẻo và khả năng tạo khung rất riêng biệt nên gluten đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ sản xuất nhiều loại thực phẩm, giúp nâng cao chất lượng cảm quan của sản phẩm. Ứng dụng của gluten - Đặc tính đàn hồi và độ dẻo của gluten được sử dụng trong làm bánh để tạo sự chắc chắn cho khối bột, giữ sản phẩm được định hình cấu trúc và hình dạng tốt nhất. - Thực hiện trộn bột có chứa gluten với đường men, đem ủ bột thì lượng khí CO2 được giữ lại trong bột sẽ làm cho bánh có độ nở phồng cần thiết. Trải qua quá trình nướng bánh sẽ làm cho gluten kết tụ và cố định hình dạng cuối cùng cho những chiếc bánh.
- Gluten có khả năng giữ và hút nước tốt nên giúp bánh và các loại thực phẩm khác được mềm mại hơn, kéo dài thời gian bảo quản, tăng hương vị. 11 - Gluten được ứng dụng trong chế biến hầu hết các loại bánh mì, bột mì, bánh pizza, pasta, bánh quy, bánh ngọt, bia và một số thực phẩm nướng,. - Ngoài ra, chúng cũng được sử dụng để làm đặc trong súp, bánh kẹo, chè, mạch nha và một số thực phẩm khác. - Gluten có trong các sản phẩm bánh được dùng để thay thế thịt hoặc bổ sung như chất phụ gia thực phẩm vào nhiều loại đồ ăn chế biến sẵn.
Quy định về thực phẩm không gluten và quy định ghi nhãn các sản phẩm không gluten. Theo Codex Stan 118-1979 “Tiêu chuẩn cho thực phẩm và suất ăn đặc biệt cho người bị dị ứng gluten” của Ủy ban tiêu chuẩn thực phẩm quốc tế Codex ban hành thực phẩm không gluten là: - Chứa hoặc tạo ra từ một hoặc nhiều thành phần không chứa lúa mì (bao gồm tất cả các loài Triticum, như lúa mì durum, lúa mì spelt, lúa mì khorasan-còn có tên thương mại là KAMUT), lúa mạch đen, yến mạch hoặc cây lai của chúng, và hàm lượng gluten không vượt quá 20 mg/tổng khối lượng sản phẩm bán ra hoặc phân phối tới người tiêu dùng. Các sản phẩm được mô tả như trên phải in cụm từ “Gluten-free” (Không gluten). - Chứa một hoặc nhiều hơn các thành phần làm từ lúa mì (bao gồm tất cả các loài Triticum, như lúa mì durum, lúa mì spelt, lúa mì khorasan-còn có tên thương mại là KAMUT), lúa mạch đen, yến mạch hoặc cây lai của chúng đã được xử lý loại bỏ gluten, và hàm lượng gluten không vượt quá 20 mg/tổng khối lượng sản phẩm bán ra hoặc phân phối tới người tiêu dùng.
Các sản phẩm được mô tả như trên được quy định rõ trong phạm vi quốc gia. Tuy nhiên những sản phẩm này phải được gọi là không gluten. Trên nhãn sản phẩm nên chỉ ra bản chất thực sự của sản phẩm, và in trực tiếp trên bao bì gần tên sản phẩm. Bệnh Celiac Bệnh Celiac (bệnh nhạy cảm với gluten/ bệnh bất dung nạp gluten) là một bệnh tự miễn dịch của đường tiêu hóa, có tính di truyền, gây ra bởi sự nhạy cảm mãn tính với gluten (Ioanna Mvàala và Maria Kapsokefalou, 2011) 12 1.
Diễn tiến bệnh Celiac trên thế giới Việc nghiên cứu bệnh Celiac trên mô hình tảng băng trôi được coi là hiệu quả. Số lượng người có khả năng mắc bệnh Celiac được coi như là toàn bộ khối băng. Phần nổi của nó chỉ là phần nhỏ các trường hợp đã được chẩn đoán mắc bệnh (Fasano và Catassi, 2001). Một nghiên cứu dịch tễ học gần đây cho thấy cứ 1 trong 100 người thì bị bệnh Celiac (Elke K.
Arendt và Fabio Dal Bello, 2008). Tuy nhiên số người mắc bệnh có thể cao hơn, trước đây, theo số liệu thống kê của Tổ chức y tế thế giới (WHO), khoảng 5% dân số thế giới có thể mắc hội chứng này (Ana Cristina Ballesteros López, 2004). Nguyên nhân và cơ chế hình thành bệnh Celiac Theo số liệu thống kê của Elke K. Arendt và Fabio Dal Bello, 2008, trên 95% người mắc bệnh Celiac cho thấy các gene gây bệnh thuộc hệ thống kháng nguyên bạch cầu (HLA- Human Leucocyte Antigen) nằm trên nhiễm sắc thể số 6 có tên là HLA-DQ2 và DQ8.
Với những người mắc bệnh Celiac, khi ăn thực phẩm chứa gluten, hệ miễn dịch xem gluten là “vật lạ” nên tạo kháng thể để chống lại gluten, kháng thể tạo ra sẽ tấn công và gây tổn thương niêm mạc ruột non – đặc biệt là các mô lót trong ruột non (Ana Cristina Ballesteros López, 2004). Hàm lượng gliadin trong gluten chiếm tỷ lệ rất cao và được biết đến như là nguyên nhân gây nên tính nhạy cảm với gluten (Codex Stan 181-1979). Ngoài nguyên nhân di truyền, việc dung nạp quá nhiều gluten cũng là một trong những nguyên nhân gây ra bệnh Celiac. Việc tiêu thụ quá nhiều thực phẩm chứa gluten sẽ gây áp lực lên các gene liên quan đến bệnh Celiac như HLA-B8 (Elke K.
Arendt và Fabio Dal Bello, 2008). Triệu chứng bệnh Celiac Không có triệu chứng hay dấu hiệu đặc biệt nào cho bệnh Celiac. Các triệu chứng tiền lâm sàng thường là tiêu chảy kinh niên, đầy hơi, sút cân. Bệnh chỉ được khẳng định bằng một cách duy nhất thông qua khám sàng lọc huyết thanh.
Do bệnh Celiac diễn ra âm thầm nên có nguy cơ dẫn đến các biến chứng nguy hiểm như 13 loãng xương, suy dinh dưỡng, thậm chí là ung thư (Elke K. Arendt và Fabio Dal Bello, 2008). * Chế độ ăn uống của người mắc bệnh Celiac: Người bị bệnh Celiac sẽ phải tuân thủ chế độ ăn không có gluten suốt đời, điều này không phải là dễ dàng vì các loại thực phẩm thông thường như bánh mì, bánh ngọt, bánh quy, pizza, các loại pasta đều làm từ bột mì- loại bột chứa gluten (Ana Cristina Ballesteros López, 2004). Tổng quan về bánh mì và các sản phẩm không gluten 1.
Bánh mì có chứa gluten Bánh mì là một thực phẩm chế biến từ bột ngũ cốc được nghiền ra trộn với nước, thường được làm chín bằng cách nướng. Trong suốt quá trình lịch sử nó đã được phổ biến trên toàn thế giới và là một trong những loại thực phẩm nhân tạo lâu đời nhất, và quan trọng nhất kể từ thời kỳ đầu của ngành nông nghiệp. Có nhiều cách kết hợp các tỷ lệ khác nhau của các loại bột và các nguyên liệu khác, và nhiều phương thức để tạo ra bánh mì. Kết quả là có rất nhiều chủng loại, hình dạng, kích thước và kết cấu của bánh mì ở các vùng khác nhau.
Bánh mì có thể được lên men bằng nhiều quá trình khác nhau, từ việc sử dụng các vi sinh vật tự nhiên (ví dụ như trong bột chua) cho tới cách dùng phương pháp thông khí nhân tạo với áp lực cao trong quá trình chuẩn bị hoặc nướng. 14 a,Quy trình sản xuất bánh mì Nguyên liệu Nhào bột Lên men 1 Chia vê Tạo hình Lên men 2 Nướng Sản phẩm Hình 1.4: Sơ đồ quy trình sản xuất bánh mì b, Nguyên liệu * Bột mì Bột mì là một trong những nguyên liệu chính trong sản xuất bánh mì. Bột mì được sản xuất từ lúa mì. Lúa mì có hai loại là lúa mì trắng và lúa mì đen.