Nghiên cứu về việc sử dụng bã rau má Centella Asiatica trong sản xuất mì giàu chất xơ

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu công nghệ thực phẩm use to pennywort centella asiatica l pomace to partially replace semoline flour, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất

• Tác giả: Lê Nguyên Phúc
• Người hướng dẫn: Prof. Lê Văn Việt Mẫn
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology
• Chuyên ngành: Food Technology
• Đề tài: Nghiên Cứu Sử Dụng Bã Rau Má Để Thay Thế Một Phần Bột Semolina Trong Làm Mì Giàu Chất Xơ
• Loại tài liệu: master thesis
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• ABSTRACT
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 2. CHAPTER 2: LITERATURE REVIEW
• 2.1. Overview about pennywort
• 2.2. Proximate composition and antioxidant activity of pennywort
• 2.3. Use of pennywort in value-added products
• 2.3.1. Use of pennywort in food industry and food preparation
• 2.3.2. Use of pennywort in other fields
• 2.3.3. Use of pennywort pomace
• 2.4. Application of food residue in the production of fiber-rich pasta
• 2.5. Overview about transglutaminase
• 2.6. Applications of transglutaminase (TG) preparation in food
• 2.7. Effect of transglutaminase on noodles and pasta
• 2.8. Applications of tyrosinase preparation in food
• 2.9. Effect of tyrosinase on wheat-based product
• 3. CHAPTER 3: MATERIALS AND METHODS
• 3.1. Pennywort pomace powder
• 3.2. Ingredients for pasta making
• 3.3. Chemicals and equipments
• 3.4. Determination of proximate composition, antioxidant activity of pennywort pomace powder and durum wheat semolina
• 3.5. Evaluation of the effects of substitution ratio of pennywort pomace powder on pasta quality
• 3.6. Evaluation of the effects of transglutaminase concentration on the quality of pasta fortified with pennywort pomace
• 3.7. Evaluation of the effects of transglutaminase incubation time on the quality of pasta fortified with pennywort pomace
• 3.8. Evaluation of the effects of tyrosinase concentration on the quality of pasta fortified with pennywort pomace
• 3.9. Evaluation of the effects of tyrosinase incubation time on the quality of pasta fortified with pennywort pomace
• 3.10. Antioxidant content and activity
• 4. CHAPTER 4: RESULTS AND DISCUSSION
• 4.1. Determination of proximate composition and antioxidant activities of pennywort pomace and durum wheat semolina
• 4.1.1. Proximate composition of pennywort pomace and durum wheat semolina
• 4.1.2. Antioxidant activity of pennywort pomace powder and durum wheat semolina
• 4.2. Determination of the effects of different pennywort pomace supplemented ratios on pasta quality
• 4.2.1. Proximate composition of pasta samples supplemented with different ratios of pennywort pomace powder
• 4.2.2. Antioxidant activity of pasta incorporated with pennywort pomace powder
• 4.2.3. Effects of supplementation ratios of pennywort pomace on cooking quality of pasta
• 4.2.4. Effects of supplementation ratios of pennywort pomace on textural profile of pasta
• 4.2.5. Effects of supplementation ratios of pennywort pomace on color values of pasta
• 4.2.6. Effects of supplementation ratios of pennywort pomace on overall acceptability of pasta
• 4.3. Determination of the effects of transglutaminase concentration on the quality of pasta fortified with pennywort pomace
• 4.3.1. Effects of transglutaminase concentration on the cooking quality of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.3.2. Effects of transglutaminase concentration on the textural profile of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.3.3. Effects of transglutaminase concentration on the color values of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.3.4. Effects of transglutaminase concentration on the overall acceptability of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.4. Determination of the effects of transglutaminase treatment time on the quality of pasta fortified with pennywort pomace
• 4.4.1. Effects of transglutaminase treatment time on the cooking quality of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.4.2. Effects of transglutaminase treatment time on the textural profile of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.4.3. Effects of transglutaminase treatment time on the color values of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.4.4. Effects of transglutaminase treatment time on the overall acceptability of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.5. Determination of the effects of tyrosinase concentration on the quality of pasta fortified with pennywort pomace
• 4.5.1. Effects of tyrosinase concentration on the cooking quality of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.5.2. Effects of tyrosinase concentration on the textural profile of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.5.3. Effects of tyrosinase concentration on the color values of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.5.4. Effects of tyrosinase concentration on the overall acceptability of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.6. Determination of the effects of tyrosinase treatment time on the quality of pasta fortified with pennywort pomace
• 4.6.1. Effects of tyrosinase treatment time on the cooking quality of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.6.2. Effects of tyrosinase treatment time on the textural profile of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.6.3. Effects of tyrosinase treatment time on the color values of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 4.6.4. Effects of tyrosinase treatment time on the overall acceptability of pasta with 10% pennywort pomace powder
• 5. CHAPTER 5: CONCLUSION AND RECOMMENDATION
• LIST OF PUBLICATIONS
• Methods for analyzing proximate composition
• Methods for analyzing antioxidant content and activity
• Determination of β-glucanase activity
• Methods for analyzing color property
• Methods for analyzing cooking properties
• Methods for analyzing textural properties
• Methods for analyzing sensory property

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu bã rau má trong sản xuất mì giàu chất xơ

Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng bã rau má như một nguyên liệu thay thế cho bột semolina trong sản xuất mì giàu chất xơ. Bã rau má, một sản phẩm phụ từ quá trình sản xuất nước ép rau má, chứa nhiều chất dinh dưỡng và có khả năng cải thiện chất lượng thực phẩm. Việc thay thế này không chỉ giúp tăng cường giá trị dinh dưỡng mà còn giảm thiểu lãng phí thực phẩm.

1.1. Lợi ích của bã rau má trong thực phẩm

Bã rau má chứa nhiều chất xơ và các hợp chất chống oxy hóa, giúp cải thiện sức khỏe tiêu hóa và tăng cường hệ miễn dịch. Nghiên cứu cho thấy rằng việc bổ sung bã rau má vào thực phẩm có thể làm tăng hàm lượng dinh dưỡng tổng thể.

1.2. Tầm quan trọng của mì giàu chất xơ

Mì giàu chất xơ không chỉ tốt cho sức khỏe mà còn giúp kiểm soát cân nặng và giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính. Việc sử dụng bã rau má trong sản xuất mì có thể tạo ra một sản phẩm mới, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về thực phẩm lành mạnh.

II. Thách thức trong việc thay thế bột semolina bằng bã rau má

Việc thay thế bột semolina bằng bã rau má trong sản xuất mì không phải là điều dễ dàng. Có nhiều thách thức cần phải vượt qua để đảm bảo chất lượng và tính khả thi của sản phẩm cuối cùng. Các vấn đề như độ dẻo, độ đàn hồi và khả năng nấu chín của mì cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Ảnh hưởng đến chất lượng mì

Sự thay thế này có thể ảnh hưởng đến độ dẻo và kết cấu của mì. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung bã rau má có thể làm giảm khả năng nấu chín và độ bền của mì, điều này cần được điều chỉnh thông qua các phương pháp chế biến phù hợp.

2.2. Khó khăn trong quy trình sản xuất

Quy trình sản xuất mì cần được điều chỉnh để phù hợp với tính chất của bã rau má. Việc tìm ra tỷ lệ thay thế tối ưu và các điều kiện xử lý là rất quan trọng để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng.

III. Phương pháp nghiên cứu hiệu quả trong sản xuất mì từ bã rau má

Nghiên cứu đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau để đánh giá ảnh hưởng của bã rau má đến chất lượng mì. Các thí nghiệm được thực hiện để xác định tỷ lệ bổ sung tối ưu và các điều kiện xử lý cần thiết để cải thiện chất lượng sản phẩm.

3.1. Thí nghiệm xác định tỷ lệ bổ sung bã rau má

Các thí nghiệm đã được thực hiện với nhiều tỷ lệ khác nhau của bã rau má để xác định mức độ ảnh hưởng đến chất lượng mì. Kết quả cho thấy rằng tỷ lệ bổ sung từ 10% đến 20% là tối ưu cho chất lượng sản phẩm.

3.2. Ảnh hưởng của enzyme đến chất lượng mì

Việc sử dụng enzyme như transglutaminase và tyrosinase đã được nghiên cứu để cải thiện tính chất kết cấu của mì. Kết quả cho thấy enzyme có thể làm tăng độ bền và khả năng nấu chín của mì, giúp sản phẩm đạt tiêu chuẩn cao hơn.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng bã rau má không chỉ cải thiện hàm lượng chất xơ mà còn tăng cường hoạt động chống oxy hóa của mì. Sản phẩm cuối cùng có thể đáp ứng nhu cầu tiêu dùng về thực phẩm lành mạnh và bổ dưỡng.

4.1. Đánh giá chất lượng mì sau khi thay thế

Mì được sản xuất từ bã rau má cho thấy sự cải thiện về hàm lượng chất xơ và các hợp chất phenolic. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng một số đặc tính như độ dẻo và khả năng nấu chín có thể bị ảnh hưởng.

4.2. Ứng dụng trong ngành thực phẩm

Sản phẩm mì từ bã rau má có thể được ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm, đặc biệt là trong các sản phẩm dinh dưỡng và thực phẩm chức năng. Điều này mở ra cơ hội mới cho việc phát triển sản phẩm thực phẩm từ nguyên liệu tự nhiên.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về việc sử dụng bã rau má để thay thế bột semolina trong sản xuất mì giàu chất xơ đã mở ra nhiều hướng đi mới cho ngành thực phẩm. Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng nguyên liệu tự nhiên có thể cải thiện chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu tiêu dùng hiện đại.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc thay thế bột semolina bằng bã rau má có thể mang lại nhiều lợi ích về dinh dưỡng. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất.

5.2. Hướng phát triển trong tương lai

Trong tương lai, việc nghiên cứu thêm về các loại enzyme và tỷ lệ thay thế khác nhau có thể giúp cải thiện hơn nữa chất lượng mì. Điều này không chỉ giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng mà còn tạo ra những sản phẩm mới hấp dẫn cho người tiêu dùng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong ngành công nghiệp chế biến đồ uống, quá trình trích ly nước ép rau má phát sinh một lượng bã thải rất lớn với độ ẩm ban đầu dao động từ 85% đến 90%. Bã rau má (Centella asiatica L.) chứa nguồn dinh dưỡng quý giá gồm hàm lượng chất xơ dồi dào và các hợp chất phenolic hoạt tính sinh học cao như quercetin, kaempferol, catechin và rutin. Trong khi đó, các sản phẩm mì pasta truyền thống sản xuất từ 100% bột semolina lúa mì cứng durum dù có chỉ số đường huyết thấp nhưng lại nghèo chất xơ, trung bình chỉ chứa khoảng 8,46 g chất xơ trên 100 g sản phẩm so với 11,20 g carbohydrate.

Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán suy giảm chất lượng cấu trúc khi bổ sung bột bã rau má (PPP) vào pasta. Việc thay thế bột semolina bằng chất xơ ngoại lai làm pha loãng mạng lưới gluten, dẫn đến tăng độ tổn thất khi nấu và làm giảm độ chấp nhận cảm quan. Mục tiêu cụ thể của đề tài là khảo sát các tỷ lệ phối trộn PPP từ 0% đến 20%, đồng thời ứng dụng công nghệ enzyme sinh học bao gồm transglutaminase (TG) từ 0 đến 1,00 U/g protein và tyrosinase (TYR) từ 0 đến 100 U/g hỗn hợp bột nhằm phục hồi liên kết cấu trúc và cải thiện chất lượng nấu của sợi mì.

Đề tài được hoàn thành tại Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM trong khung thời gian từ ngày 14 tháng 02 năm 2022 đến ngày 10 tháng 12 năm 2022 và bảo vệ thành công vào ngày 13 tháng 01 năm 2023. Nghiên cứu mang ý nghĩa chiến lược trong việc thúc đẩy mô hình kinh tế tuần hoàn, nâng cao giá trị gia tăng cho phụ phẩm nông nghiệp và phát triển dòng thực phẩm chức năng giàu xơ, mở ra giải pháp công nghệ bền vững cho ngành chế biến lương thực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng lý thuyết mạng lưới gluten và cơ chế gián đoạn cấu trúc do chất xơ. Bột semolina từ lúa mì cứng durum chứa hàm lượng protein đặc trưng khoảng 11,9% với hai phân đoạn chính là gliadin và glutenin. Khi nhào bột, glutenin tạo tính đàn hồi còn gliadin tạo tính dẻo dai. Khi bổ sung chất xơ không hòa tan từ bã rau má, các phân tử polysaccharide cạnh tranh liên kết nước tự do và xen vào giữa các chuỗi polypeptide, làm gián đoạn liên kết disulfua (-S-S-) nội và liên phân tử, khiến cấu trúc sợi mì bị xốp, giảm ứng suất kéo đứt và tăng tổn thất chất khô ra nước luộc.

Nhằm tái thiết lập mạng lưới không gian ba chiều vững chắc, hai cơ chế xúc tác sinh học liên kết chéo (cross-linking) được áp dụng:

1. Cơ chế xúc tác của Transglutaminase (TG): Enzyme TG xúc tác phản ứng chuyển nhóm acyl giữa nhóm gamma-carboxamide của gốc glutamine (chiếm hơn 40% lượng axit amin trong gluten) đóng vai trò chất cho acyl và nhóm epsilon-amine của gốc lysine (chiếm dưới 1% trong gluten) đóng vai trò chất nhận acyl. Phản ứng tạo ra liên kết đồng hóa trị isopeptide epsilon-(gamma-glutamyl)lysine cực kỳ bền vững, giúp gia cường khung protein. Khi thiếu amine tự do, TG xúc tác phản ứng khử amine với nước đóng vai trò chất nhận acyl.
2. Cơ chế xúc tác của Tyrosinase (TYR): Enzyme TYR (polyphenol oxidase) xúc tác phản ứng hydroxyl hóa gốc monophenol (tyrosine chiếm khoảng 0,11% trong gluten) thành ortho-diphenol (DOPA), sau đó tiếp tục oxy hóa thành ortho-quinone hoạt tính cao. Nhóm ortho-quinone này phản ứng không enzyme với nhóm thiol (-SH) của gốc cysteine (chiếm 2% đến 3% trong gluten) hoặc nhóm amine bậc một để hình thành liên kết chéo cộng hóa trị tyrosine-cysteine, tăng cường độ chặt chẽ cho khối bột nhào.

Bên cạnh đó, lý thuyết giải phóng chất chống oxy hóa giải thích khả năng bảo toàn và làm giàu các hợp chất phenolic tự do và liên kết trong nền thực phẩm giàu chất xơ sau các quá trình xử lý nhiệt.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn nguyên liệu bã rau má tươi được thu nhận trong vòng 1 giờ sau ép từ cơ sở sản xuất nước ép, tiến hành sấy đối lưu ở nhiệt độ 50°C đến 55°C trong 8 đến 10 giờ để đạt độ ẩm cân bằng 10% đến 13%, sau đó nghiền và rây qua cỡ rây 70-mesh (kích thước hạt dưới 0,21 mm). Bột semolina lúa mì durum đạt chuẩn có độ ẩm dưới 14,0% và hàm lượng protein trên 11,9%.

Quy trình bố trí thí nghiệm đơn biến kết hợp khảo sát đa chỉ tiêu với cỡ mẫu phân tích lặp lại 3 lần (n = 3) cho mỗi công thức để đảm bảo độ tin cậy thống kê qua kiểm định ANOVA một yếu tố và phép thử Tukey (p < 0,05). Phương pháp chọn mẫu áp dụng nguyên tắc lấy mẫu ngẫu nhiên phân tầng từ các mẻ ép đùn sợi pasta đường kính đồng nhất ở áp lực đùn 720 kgf/cm2 và sấy khô tại 50°C về độ ẩm 10% đến 12%.

Các phương pháp phân tích chuẩn hóa quốc tế được lựa chọn vì tính chính xác và khả năng tái lập cao:

• Thành phần hóa học: Xác định protein, lipid, độ ẩm, tro, tinh bột và hàm lượng chất xơ tổng số (TDF), chất xơ hòa tan (SDF), chất xơ không hòa tan (IDF) theo phương pháp enzym-khối lượng của AOAC.
• Hoạt tính chống oxy hóa: Định lượng phenolic tự do và liên kết bằng thuốc thử Folin-Ciocalteu, xác định khả năng quét gốc tự do DPPH và lực khử sắt FRAP đo trên máy quang phổ UV-Vis ở các bước sóng tiêu chuẩn.
• Đặc tính nấu và cấu trúc: Xác định thời gian nấu tối ưu, độ trương nở, độ hấp thụ nước và độ tổn thất nấu theo phương pháp AACC; đánh giá ứng suất kéo và tỷ lệ kéo dãn bằng máy phân tích cấu trúc chuyên dụng Texture Analyzer TA-XT Plus.
• Cảm quan: Đánh giá điểm chấp nhận chung theo thang điểm thị hiếu Hedonic 9 bậc với hội đồng 60 người tiêu dùng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm đã ghi nhận bốn phát hiện khoa học quan trọng:

• Giá trị dinh dưỡng và hoạt tính sinh học tăng vọt: Việc nâng tỷ lệ bổ sung bột bã rau má (PPP) từ 0% lên 20% trong hỗn hợp bột giúp làm tăng hàm lượng chất xơ tổng số, hàm lượng hợp chất phenolic tự do và liên kết lên hơn 3 lần so với mẫu đối chứng 100% semolina. Khả năng quét gốc tự do DPPH và lực khử sắt FRAP tăng tỷ lệ thuận với mức độ thay thế PPP.
• Tác động tiêu cực của PPP lên tính chất công nghệ: Khi tăng tỷ lệ PPP lên trên 10%, độ tổn thất chất khô khi nấu tăng đáng kể, đồng thời ứng suất kéo và tỷ lệ kéo dãn suy giảm rõ rệt. Mẫu bổ sung 20% PPP bị suy giảm cấu trúc nghiêm trọng nhất do gián đoạn khung gluten. Tỷ lệ 10% PPP được xác định là ngưỡng cân bằng dinh dưỡng tối ưu để tiến hành cải biến enzyme.
• Hiệu quả gia cường vượt trội của Transglutaminase (TG): Đối với mẫu pasta chứa 10% PPP, xử lý TG ở nồng độ tối ưu 0,75 U/g protein trong thời gian ủ 30 phút giúp giảm 19% độ tổn thất khi nấu, đồng thời tăng ứng suất kéo lên 15% và tỷ lệ kéo dãn lên tới 49%. Kéo dài thời gian ủ từ 30 lên 40 phút hoặc tăng nồng độ lên 1,00 U/g protein không tạo ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p > 0,05), thậm chí liều lượng quá cao làm giảm độ dẻo dai của sợi mì.
• Tiềm năng liên kết chéo của Tyrosinase (TYR): Bổ sung enzyme TYR ở mức 75 U/g hỗn hợp bột với thời gian ủ 20 phút đã giảm 25% độ tổn thất nấu, cải thiện ứng suất kéo thêm 14% và tỷ lệ kéo dãn thêm 37% so với mẫu 10% PPP chưa xử lý. Gia tăng liều lượng lên 100 U/g hoặc kéo dài thời gian đến 40 phút không mang lại cải thiện gia tăng đáng kể.

Thảo luận kết quả

Khi bổ sung PPP, các chuỗi cellulose và hemicellulose thô ráp làm xé rách các màng film protein bao quanh hạt tinh bột. Khi nấu, nước dễ dàng thâm nhập làm hồ hóa và hòa tan tinh bột ra môi trường nước, dẫn đến độ đục nước luộc tăng và sợi mì bở nát.

Sự can thiệp của enzyme TG đã tạo ra các liên kết isopeptide liên phân tử giữa glutamine và lysine, thiết lập một mạng lưới bao bọc kiên cố quanh các hạt tinh bột và sợi xơ bã rau má. Đối với TYR, các liên kết cộng hóa trị giữa quinone và nhóm thiol của cysteine bổ sung thêm các điểm neo cấu trúc mới. Trên đồ thị biểu diễn tương quan giữa nồng độ enzyme và độ bền kéo, dữ liệu thể hiện dạng đường cong parabol có điểm cực đại rõ ràng tại 0,75 U/g protein (với TG) và 75 U/g bột (với TYR). Nếu vượt qua nồng độ này, hiện tượng tự ức chế lập thể hoặc liên kết chéo quá mức tạo nên cấu trúc quá cứng và giòn, làm giảm độ kéo dãn.

Biểu đồ radar đánh giá cảm quan cho thấy các mẫu pasta bổ sung 10% PPP có xử lý TG (0,75 U/g, 30 phút) hoặc TYR (75 U/g, 20 phút) đạt điểm chấp nhận chung tương đương về mặt thống kê với mẫu pasta semolina truyền thống. Màu xanh tự nhiên từ chlorophyll của bã rau má được giữ lại tốt, tạo màu sắc đặc trưng bắt mắt và che lấp vị đắng nhẹ của triterpenoid.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chuyển giao kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất công nghiệp, các giải pháp cụ thể được đề xuất:

1. Chuẩn hóa quy trình tiền xử lý nguyên liệu bã thải: Ban hành quy trình thu gom, sấy tầng sôi hoặc sấy đối lưu bã rau má trong vòng 60 phút sau ép tại nhiệt độ 50°C đến 55°C, nghiền siêu mịn đạt kích thước hạt dưới 210 µm và độ ẩm dưới 11%. Chủ thể thực hiện: Bộ phận R&D và Thu mua của các nhà máy chế biến nông sản; hoàn thành trong quý 1 năm 2024.
2. Tối ưu hóa dây chuyền ủ enzyme liên tục: Đầu tư thiết bị trộn nhào tích hợp khoang ủ nhiệt độ kiểm soát 40°C đến 42°C, nạp enzyme Transglutaminase chính xác ở mức 0,75 U/g protein với thời gian lưu 30 phút (hoặc Tyrosinase 75 U/g trong 20 phút) nhằm đạt mục tiêu giảm trên 20% độ tổn thất nấu và nâng độ bền kéo sợi mì lên trên 15%. Chủ thể thực hiện: Kỹ sư công nghệ và Trưởng dây chuyền sản xuất; triển khai trong 6 tháng.
3. Thương mại hóa dòng sản phẩm mì pasta giàu chất xơ: Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm đóng gói tiến hành hoàn thiện bao bì, công bố chỉ tiêu chất lượng dinh dưỡng với hàm lượng chất xơ tăng 300% và chỉ số chống oxy hóa vượt trội, nhắm đến phân khúc người tiêu dùng ăn kiêng và tiểu đường; mục tiêu ra mắt thị trường trong vòng 12 tháng.
4. Xây dựng tiêu chuẩn cơ sở và kiểm soát chất lượng: Phòng Quản lý chất lượng (QA/QC) thiết lập bộ tiêu chí kiểm nghiệm định kỳ gồm hàm lượng polyphenol (tối thiểu 2,5 mg GAE/g), độ bền kéo đứt trên máy đo cấu trúc và giới hạn vi sinh vật cho dòng sản phẩm mì tăng cường phụ phẩm thực vật; hoàn thành trước quý 4 năm 2024.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và số liệu chuyên sâu của luận văn mang lại giá trị thiết thực cho bốn nhóm đối tượng:

• Kỹ sư R&D và Doanh nghiệp chế biến lương thực thực phẩm: Nắm bắt quy trình công nghệ tích hợp bột giàu xơ vào nền tinh bột, ứng dụng kỹ thuật enzyme để kiểm soát chất lượng sợi mì ép đùn mà không cần dùng phụ gia hóa chất tổng hợp.
• Nhà nghiên cứu, Giảng viên và Học viên cao học chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm: Sử dụng làm tài liệu tham khảo giá trị về hóa học thực phẩm, cơ chế phản ứng enzyme chuyển nhóm acyl và oxy hóa khử trên protein lúa mì, cũng như phương pháp luận nghiên cứu biến tính sinh học.
• Các doanh nghiệp sản xuất đồ uống và chế biến rau má: Khai thác giải pháp gia tăng giá trị kinh tế cho chuỗi cung ứng, biến hàng tấn bã thải hữu cơ mỗi ngày thành nguồn nguyên liệu bột chức năng có giá trị thương phẩm cao.
• Chuyên gia dinh dưỡng và Tổ chức y tế dự phòng: Khảo sát cơ sở dữ liệu về thực phẩm giàu chất xơ tự nhiên, hỗ trợ xây dựng thực đơn phòng ngừa các bệnh mạn tính không lây như béo phì, tim mạch và đái tháo đường type 2.

Câu hỏi thường gặp

Bã rau má mang lại những lợi ích dinh dưỡng vượt trội nào cho mì pasta? Bã rau má cung cấp lượng chất xơ tổng số rất cao cùng các hợp chất polyphenol quý giá như quercetin, kaempferol và catechin. Việc thay thế 20% bột semolina bằng bã rau má giúp tăng gấp 3 lần lượng chất xơ và hoạt tính chống oxy hóa, hỗ trợ kiểm soát đường huyết và cải thiện sức khỏe hệ tiêu hóa.

Tại sao bổ sung bã rau má thông thường lại làm sợi mì dễ bị đứt gãy khi nấu? Các mảnh chất xơ không tan trong bã rau má làm gián đoạn tính liên tục của mạng lưới protein gluten. Hạt chất xơ cản trở glutenin và gliadin tạo liên kết disulfua trong quá trình nhào, khiến khung cấu trúc bị lỏng lẻo và giải phóng nhiều tinh bột ra nước luộc, làm tăng độ tổn thất khi nấu.

Enzyme Transglutaminase cải thiện độ dai của mì pasta giàu xơ theo cơ chế nào? Transglutaminase xúc tác hình thành liên kết đồng hóa trị isopeptide epsilon-(gamma-glutamyl)lysine giữa các gốc glutamine và lysine trong chuỗi polypeptide của gluten. Mạng lưới liên kết chéo mới này tạo nên khung nâng đỡ nhân tạo cực kỳ vững chắc, bù đắp phần gluten bị thiếu hụt và giúp tăng 49% tỷ lệ kéo dãn ở liều lượng 0,75 U/g protein.

Điểm khác biệt chính giữa việc xử lý bằng Tyrosinase và Transglutaminase là gì? Transglutaminase tác động trực tiếp lên các gốc axit amin glutamine và lysine, trong khi Tyrosinase oxy hóa gốc tyrosine thành ortho-quinone rồi mới phản ứng ghép đôi với nhóm thiol (-SH) của cysteine. Tyrosinase cho tốc độ phản ứng nhanh hơn (đạt hiệu quả tối ưu chỉ sau 20 phút so với 30 phút của TG) và giảm tới 25% độ tổn thất nấu.

Tỷ lệ phối trộn và điều kiện xử lý tối ưu nhất được đề xuất trong nghiên cứu là bao nhiêu? Công thức tối ưu gồm 10% bột bã rau má thay thế bột semolina, kết hợp xử lý enzyme Transglutaminase ở liều lượng 0,75 U/g protein ủ trong 30 phút (hoặc Tyrosinase 75 U/g bột ủ trong 20 phút). Công thức này đảm bảo hàm lượng dinh dưỡng cao vượt trội và duy trì điểm cảm quan tương đương mì truyền thống.

Kết luận

• Luận văn đã xác lập thành công giải pháp tận dụng bã rau má (Centella asiatica L.) từ phụ phẩm ép nước để sản xuất mì pasta giàu chất xơ và chất chống oxy hóa tự nhiên.
• Tỷ lệ thay thế 10% bột bã rau má được chứng minh là điểm cân bằng lý tưởng, nâng cao đáng kể hàm lượng dinh dưỡng và hoạt tính sinh học.
• Ứng dụng enzyme Transglutaminase (0,75 U/g protein, 30 phút) và Tyrosinase (75 U/g bột, 20 phút) đã phục hồi hoàn hảo các đặc tính lưu biến, giảm độ tổn thất nấu từ 19% đến 25% và gia tăng độ dẻo dai của sợi mì.
• Lộ trình tiếp theo cần tập trung thử nghiệm sản xuất ở quy mô pilot 50 kg/mẻ và đánh giá thời hạn bảo quản thực tế của sản phẩm trong vòng 6 đến 12 tháng tới.
• Các đơn vị sản xuất thực phẩm và nhà máy chế biến nông sản hãy chủ động liên hệ chuyển giao công nghệ để thương mại hóa sản phẩm mì pasta chức năng vì sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

NATIONAL UNIVERSITY OF HO CHI MINH CITY HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY -------------------- LE NGUYEN PHUC USE OF PENNYWORT (CENTELLA ASIATICA L.) POMACE TO PARTIALLY REPLACE SEMOLINA FLOUR IN FIBER-RICH PASTA MAKING Major: Food Technology Major ID: 8540101 MASTER THESIS HO CHI MINH CITY, January 2023 THIS RESEARCH WAS COMPLETED AT: HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY – VNU HCM. Lê Văn Việt Mẫn Examiner 1: Assoc. Hoàng Kim Anh Examiner 2: Assoc. Trần Thị Thu Trà The master thesis was defended at Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT), Vietnam National University – Ho Chi Minh City (VNU – HCM) on January 13th, 2023.

The Board of The Master Thesis Defense Council includes: 1. Tôn Nữ Minh Nguyệt 2. Counter-Argument Member 1: Assoc. Hoàng Kim Anh 3.

Counter-Argument Member 2: Assoc. Trần Thị Thu Trà 4. Council Member: Prof. Lê Văn Việt Mẫn 5.

Nguyễn Hoài Hương Verification of the Chairman of the Master Thesis Defense Council and the Dean of Faculty of Chemical Engineering after the thesis has been edited (if any). CHAIRMAN OF THE COUNCIL DEAN OF FACULTY OF CHEMICAL ENGINEERING NATIONAL UNIVERSITY OF HO SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM CHI MINH CITY HO CHI MINH CITY Independence – Liberty – Happiness UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MASTER THESIS ASSIGNMENTS Student’s name: LE NGUYEN PHUC Student’s ID: 2070460 Date of birth: March 22nd, 1998 Place of birth: Vĩnh Long Major: Food Technology Major ID: 8540101 I. THESIS TITLE: Use of pennywort (Centella Asiatica L.) pomace to partially replace semolina flour in fiber-rich pasta making/Sử dụng bột bã rau má (Centella Asiatica L.) để thay thế một phần bột semolina trong sản xuất mì pasta giàu xơ. ASSIGNMENTS AND CONTENT: 1.

Determination of the proximate composition and antioxidant activities of pennywort pomace and durum wheat semolina. Determination of the effects of different pennywort pomace supplemented ratios on pasta quality. Determination of the effects of transglutaminase concentration and transglutaminase treatment time on the quality of pasta fortified with pennywort pomace. Determination of the effects of tyrosinase concentration and tyrosinase treatment time on the quality of pasta fortified with pennywort pomace.

ASSIGNMENT DELIVERING DATE (based on the Decision on Assignments Delivering): February 14th, 2022. ASSIGNMENT COMPLETING DATE (Based on the Dicision on Assignments Delivering): December 10th, 2022 i V. Le Van Viet Man Ho Chi Minh City, January 13th, 2023 INSTRUCTOR HEAD OF FOOD TECHNOLOGY DEPARTMENT DEAN OF CHEMICAL ENGINEERING FACULTY ii ACKNOWLEDGEMENT Going through the whole period of this thesis, I received numerous devoted guidance and support from many people. First and foremost, I would like to express my gratitude to my advisor – Prof.

Lê Văn Việt Mẫn - Department of Food Technology at the Ho Chi Minh City University of Technology, for his insightful academic advice and feedback. I would also like to acknowledge Assoc. Tôn Nữ Minh Nguyệt, Assoc. Trần Thị Thu Trà, MSc.

Trần Thị Hồng Hạnh, and MSc. Lê Thị Thúy who gave the helpful comments as well as always create the best conditions regarding facilities, materials, tools and equipment, and chemicals for me to complete this thesis in the best way. Without their assistance and dedicated involvement in every step throughout the process, this paper could not be accomplished. I would like to thank the teachers in the Faculty of Chemical Engineering in general and the Department of Food Technology in particular, who dedicatedly taught me a large amount of knowledge that I can apply to complete this thesis.

This thesis obviously required more than academic supports, so I wish to extend my special thanks to my friends for their listening and help over the past two years. Most importantly, none of this could have happened without my family members who have been always offering their unconditional love and encouragement to me. This thesis is a consequence of a period of studying. Though I had tried my best, the deficiency is inevitable, thus I am looking forward to receiving the sympathy and comments from the teachers to improve the literature.

Once again, I would like to express my sincere thanks to everyone! Ho Chi Minh City, January 13th 2023 Lê Nguyên Phúc iii ABSTRACT Pennywort pomace, a by-product of pennywort juice production, was used as a partial substitution for durum semolina in the making of fiber-rich pasta. In this study, the effects of different ratios of pennywort pomace powder (PPP), transglutaminase (TG) and tyrosinase (TYR) treatment of pasta dough on the product quality were investigated. The increase in PPP level from 0 to 20% of the flour blend increased the total dietary fiber, free and bound phenolic contents of the product by 3. Moreover, higher antioxidant activities were also observed in these samples when the PPP ratio improved.

However, such a use of PPP in pasta recipe reduced its cooking performance, textural properties and overall acceptability. Increase in transglutaminase dosage from 0.75 U/g protein of the flour blend reduced the cooking loss of pasta fortified with 10% PPP by 19% while improved its tensile strength and elongation rate by 15 and 49%, respectively. Further increase in enzyme dosage from 0.00 U/g protein, on the other hand, reduced both tensile strength and elongation rate. When the enzyme treatment lasted for 30 min, the cooking loss was reduced by 10% while the tensile strength and elongation rate of high fiber pasta were both enhanced by 10%.

However, increase in treatment time from 30 to 40 min did not cause any significant differences in textural and cooking properties of the fiber-rich pasta. The appropriate transglutaminase dosage and biocatalytic time were 0.75 U/g protein and 30 min, respectively, under which the overall acceptability of the sample supplemented with 10% pennywort pomace powder was similar to that of the semolina pasta. For the pasta dough supplemented with 10% PPP, the increase in TYR dosage from 0 to 75 U/g of the flour blend significantly enhanced the tensile strength and elongation rate by 14 and 37%, respectively while reduced the cooking loss of treated pasta by 25%; further increase in TYR concentration from 75 to 100 U/g of the flour blend did not change the cooking and textural properties. In addition, when the TYR treatment time lasted for 20 min, the tensile strength and elongation rate of high fiber iv pasta were improved by 8 and 18%, respectively; increase in treatment time from 20 to 40 min did not cause any significant effect on its cooking quality and textural profile.

At the TYR dosage of 75 U/g of the flour blend and incubation time of 20 min, the overall acceptability of pasta fortified with 10% of PPP was statistically similar to that of the control. As a result, transglutaminase and tyrosinase treatment can be considered as potential approaches to improve cooking quality, textural properties and overall acceptability of high fiber pasta incorporated with pennywort pomace powder. v TÓM TẮT LUẬN VĂN Bã rau má, một sản phẩm phụ của quá trình sản xuất nước ép rau má, được sử dụng để thay thế một phần bột semolina trong quá trình sản xuất mì pasta giàu xơ. Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung bột bã rau má (PPP), quá trình xử lý bột nhào bằng hai loại enzyme transglutaminase (TG) và tyrosinase (TYR) đến chất lượng sản phẩm mì pasta đã được khảo sát.

Việc tăng tỉ lệ bổ sung PPP từ 0 đến 20% đã làm tăng hàm lượng chất xơ tổng cũng như hàm lượng phenolic tự do và liên kết của sản phẩm lên lần lượt 3. Hơn thế nữa, khả năng kháng oxy hóa cũng được cải thiện trong các mẫu mì khi tỷ lệ PPP được gia tăng. Tuy nhiên, việc sử dụng PPP như vậy trong công thức mì pasta đã ảnh hưởng tiêu cực đến tính chất nấu, đặc tính cấu trúc và điểm chất nhận chung của sản phẩm. Việc tăng nồng độ transglutaminase xử lý từ 0.75 U/g protein của hỗn hợp bột đã làm giảm 19% độ tổn thất nấu của các mẫu mì pasta được tăng cường 10% PPP trong khi cải thiện ứng suất kéo và tỷ lệ kéo dãn của các mẫu này đến lần lượt 15 và 49%.

Mặt khác, việc tăng nồng độ enzyme từ 0.00 U/g protein lại làm giảm cả ứng suất kéo và tỉ lệ kéo dãn. Khi quá trình xử lý enzyme kéo dài trong 30 phút, độ tổn thất khi nấu giảm 10% trong khi ứng suất kéo và tỉ lệ kéo dãn của mì pasta đều tăng 10%. Tuy nhiên, việc tăng thời gian xử lý từ 30 lên 40 phút không gây ra bất kỳ sự khác biệt đáng kể nào về kết cấu và tính chất nấu của mì pasta giàu xơ. Nồng độ và thời gian xúc tác thích hợp của enzyme transglutaminase lần lượt là 0.75 U/g protein và 30 phút, theo đó điểm chấp nhận chung của các mẫu được bổ sung 10% bột bã rau má sẽ tương tự như của mì pasta truyền thống.

Đối với bột nhào mì pasta được bổ sung 10% PPP, việc tăng liều lượng TYR từ 0 đến 75 U/g của hỗn hợp bột đã làm tăng đáng kể ứng suất kéo và tỷ lệ kéo dãn, lần lượt với tỉ lệ 14 và 37%, đồng thời giảm độ tổn thất khi nấu của mì pasta đã qua xử lý đến 25%. Việc tăng thêm nồng độ TYR từ 75 lên 100 U/g của hỗn hợp bột không làm thay đổi tính chất nấu và kết cấu của các mẫu pasta khảo sát. Ngoài ra, khi thời gian xử lý TYR kéo dài trong 20 phút, ứng suất kéo và tỉ lệ kéo dãn của mì pasta được cải thiện vi lần lượt đến 8 và 18%; tăng thời gian xử lý enzyme từ 20 đến 40 phút không gây ra bất kỳ ảnh hưởng đáng kể nào đến chất lượng nấu nướng và cấu trúc của các mẫu. Ở liều lượng TYR là 75 U/g hỗn hợp bột mì và thời gian ủ là 20 phút, điểm chấp nhận chung của sản phẩm mì pasta bổ sung 10% PPP có giá trị tương đương về mặt thống kê với mẫu đối chứng.

Chính vì vậy, xử lý bột nhào với hai loại enzyme transglutaminase và tyrosinase có thể được xem là những phương pháp tiềm năng để cải thiện tính chất nấu, đặc tính kết cấu và điểm chấp nhận chung của mì pasta giàu xơ được bổ sung bột bã rau má. vii DECLARATION OF AUTHORSHIP I hereby declare that this thesis was carried out by myself under the guidance and supervision of Prof. Lê Văn Việt Mẫn and that the work contained and the results in it are true by author and have not violated research ethics. The data and figures presented in this thesis are for analysis, comments, and evaluations from various resources by my own work and have been duly acknowledged in the reference part.

In addition, other comments, reviews and data used by other authors, and organizations have been acknowledged, and explicitly cited. I will take full responsibility for any fraud detected in my thesis. University of Technology – National Univerity of Ho Chi Minh City is unrelated to any copyright infringement caused on my work (if any). Ho Chi Minh City, 13th January 2023 Lê Nguyên Phúc viii TABLE OF CONTENTS ABSTRACT.

iv TABLE OF CONTENTS. ix LIST OF FIGURES. xiii LIST OF TABLES. xvii CHAPTER 1: INTRODUCTION.

1 CHAPTER 2: LITERATURE REVIEW. Overview about pennywort. Proximate composition and antioxidant activity of pennywort. Use of pennywort in value-added products.

Use of pennywort in food industry and food preparation. Use of pennywort in other fields. Use of pennywort pomace. Application of food residue in the production of fiber-rich pasta.

Overview about transglutaminase. Applications of transglutaminase (TG) preparation in food .