Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh nhu cầu tiêu thụ thực phẩm giàu chất xơ ngày càng tăng nhằm cải thiện sức khỏe cộng đồng, việc phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng có bổ sung chất xơ hòa tan (SDF) và không hòa tan (IDF) trở nên cấp thiết. Theo ước tính, nhu cầu chất xơ khuyến nghị của WHO là khoảng 14g/1000 kcal, tương đương 21-25g/ngày đối với người trưởng thành. Tuy nhiên, khảo sát thực tế cho thấy khẩu phần ăn hiện nay của người Việt Nam còn thiếu hụt chất xơ, trung bình chỉ đạt 15-16g/ngày. Bánh quy là một trong những sản phẩm bánh phổ biến trên toàn thế giới, chiếm tới 54% thị phần bánh tại Việt Nam, nhưng thường có hàm lượng chất xơ thấp do thành phần chính là bột mì tinh chế.

Luận văn này tập trung nghiên cứu ứng dụng bã hạt quả vú sữa (acerola seed), một phụ phẩm từ quá trình sản xuất nước ép và puree acerola, làm nguyên liệu bổ sung chất xơ cho bánh quy. Bã hạt acerola chứa hàm lượng chất xơ cao, đặc biệt là chất xơ hòa tan, cùng các hợp chất phenolic và vitamin C có hoạt tính chống oxy hóa mạnh. Mục tiêu nghiên cứu là khảo sát điều kiện thủy phân enzyme cellulase tối ưu để tăng hàm lượng SDF trong bã hạt acerola, đồng thời đánh giá ảnh hưởng của việc thay thế một phần bột mì bằng bột bã hạt acerola (có và không qua xử lý enzyme) đến thành phần hóa học, tính chất vật lý và cảm quan của bánh quy.

Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm của Trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh trong khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2021. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển sản phẩm bánh quy giàu chất xơ, góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng và đáp ứng xu hướng tiêu dùng thực phẩm lành mạnh hiện nay.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết về chất xơ thực phẩm (Dietary Fiber): Chất xơ được chia thành hai loại chính là chất xơ hòa tan (SDF) và không hòa tan (IDF). SDF có khả năng hòa tan trong nước, tạo gel và có tác dụng điều hòa đường huyết, cholesterol; IDF giúp tăng nhu động ruột và phòng ngừa táo bón.

  • Mô hình thủy phân enzyme cellulase: Enzyme cellulase được sử dụng để thủy phân cellulose trong bã hạt acerola nhằm tăng hàm lượng SDF. Quá trình thủy phân được điều chỉnh theo các yếu tố: nồng độ enzyme, tỷ lệ nước/bột, thời gian phản ứng.

  • Khái niệm về hoạt tính chống oxy hóa: Các hợp chất phenolic và vitamin C trong bã hạt acerola có khả năng khử gốc tự do, được đánh giá qua các chỉ số DPPH và FRAP.

  • Mô hình thay thế nguyên liệu trong sản xuất bánh quy: Thay thế một phần bột mì bằng bột bã hạt acerola (có và không xử lý enzyme) ảnh hưởng đến thành phần hóa học, tính chất vật lý (độ cứng, độ giòn, màu sắc) và cảm quan sản phẩm.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Bã hạt acerola được thu hồi từ vùng Gò Công, Tiền Giang, sau đó sấy khô, nghiền và rây qua lưới 40 mesh để làm bột. Enzyme cellulase Celluclast® 1.5L được sử dụng cho quá trình thủy phân.

  • Phương pháp phân tích: Thành phần hóa học (protein, lipid, tro, chất xơ, tinh bột, phenolic, vitamin C) được xác định theo tiêu chuẩn AOAC. Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá bằng phương pháp DPPH và FRAP. Tính chất vật lý của bánh quy (độ cứng, độ giòn, chỉ số lan tỏa) được đo bằng thiết bị Stable Micro System. Cảm quan được đánh giá bởi nhóm chuyên gia theo thang điểm 9.

  • Thiết kế thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố thủy phân enzyme gồm tỷ lệ nước/bột (2, 4, 6, 8, 10 g nước/g bột), nồng độ enzyme (2.5, 5, 7.5, 10 U/g bột), và thời gian thủy phân (30, 60, 90, 120 phút) đến hàm lượng SDF. Sau đó, thay thế bột mì bằng bột bã hạt acerola không xử lý và xử lý enzyme với tỷ lệ 0%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% để đánh giá ảnh hưởng đến bánh quy.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả.

  • Timeline nghiên cứu: Từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2021, bao gồm thu thập nguyên liệu, xử lý enzyme, sản xuất bánh quy, phân tích và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Điều kiện thủy phân enzyme tối ưu:

    • Hàm lượng SDF cao nhất đạt 8.0% khi tỷ lệ nước/bột là 6 g/g, nồng độ enzyme 10 U/g bột, và thời gian thủy phân 90 phút.
    • Tỷ lệ SDF tăng 23% so với mẫu không xử lý enzyme.
    • Tỷ lệ IDF giảm nhẹ, làm tăng tỷ lệ SDF/IDF từ 14 lên 23, cải thiện tính hòa tan và khả năng hấp thu của chất xơ.

  2. Ảnh hưởng của tỷ lệ thay thế bột mì bằng bột bã hạt acerola:

    • Khi thay thế từ 0 đến 30%, hàm lượng tổng chất xơ tăng từ 2.5% lên 6.8%, tro tăng 1.2 lần, lipid tăng 15%, phenolic tổng tăng 30%, vitamin C tăng 40% so với mẫu đối chứng.
    • Ngược lại, hàm lượng tinh bột và protein giảm lần lượt 20% và 18%.
    • Độ cứng bánh quy tăng lên 25% khi tỷ lệ thay thế đạt 25%, ảnh hưởng đến cảm quan.

  3. Tính chất cảm quan:

    • Mẫu bánh quy thay thế 20-25% bột mì bằng bột bã hạt acerola xử lý enzyme đạt điểm cảm quan cao nhất (6.49/9), được đánh giá tốt về màu sắc, mùi vị và độ giòn.
    • Tỷ lệ thay thế trên 25% làm giảm độ chấp nhận do bánh quá cứng và màu sắc tối hơn.

  4. Hoạt tính chống oxy hóa:

    • Bánh quy bổ sung bột bã hạt acerola xử lý enzyme có hoạt tính DPPH và FRAP tăng lần lượt 35% và 28% so với mẫu đối chứng, nhờ hàm lượng phenolic và vitamin C cao hơn.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy quá trình thủy phân enzyme cellulase hiệu quả trong việc chuyển đổi một phần chất xơ không hòa tan thành chất xơ hòa tan, làm tăng giá trị dinh dưỡng của bột bã hạt acerola. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về việc sử dụng enzyme để cải thiện tính chất chất xơ trong nguyên liệu thực phẩm.

Việc thay thế bột mì bằng bột bã hạt acerola làm tăng hàm lượng chất xơ và các hợp chất chống oxy hóa trong bánh quy, góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng và sức khỏe cho người tiêu dùng. Tuy nhiên, sự gia tăng độ cứng và thay đổi màu sắc cần được kiểm soát để đảm bảo tính chấp nhận của sản phẩm.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng SDF theo các điều kiện thủy phân enzyme, bảng so sánh thành phần hóa học và chỉ số cảm quan giữa các mẫu bánh quy với tỷ lệ thay thế khác nhau, cũng như biểu đồ hoạt tính chống oxy hóa DPPH và FRAP.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng quy trình thủy phân enzyme cellulase với tỷ lệ nước/bột 6 g/g, enzyme 10 U/g bột, thời gian 90 phút để sản xuất bột bã hạt acerola giàu chất xơ hòa tan, nâng cao giá trị dinh dưỡng nguyên liệu đầu vào.

    • Chủ thể thực hiện: Nhà sản xuất nguyên liệu thực phẩm chức năng.
    • Timeline: Triển khai trong 3-6 tháng.

  2. Thay thế 20-25% bột mì bằng bột bã hạt acerola xử lý enzyme trong công thức bánh quy để tạo ra sản phẩm bánh quy giàu chất xơ, có hoạt tính chống oxy hóa cao, phù hợp với xu hướng tiêu dùng lành mạnh.

    • Chủ thể thực hiện: Các doanh nghiệp sản xuất bánh kẹo.
    • Timeline: Thử nghiệm và thương mại hóa trong 6-12 tháng.

  3. Nâng cao nhận thức người tiêu dùng về lợi ích của bánh quy giàu chất xơ và chống oxy hóa thông qua các chiến dịch truyền thông và giáo dục dinh dưỡng.

    • Chủ thể thực hiện: Cơ quan y tế, tổ chức dinh dưỡng.
    • Timeline: Liên tục trong năm.

  4. Tiếp tục nghiên cứu cải tiến công nghệ xử lý enzyme và phối hợp với các nguyên liệu khác để tối ưu hóa tính chất cảm quan và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm bánh quy.

    • Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu, trường đại học.
    • Timeline: Nghiên cứu dài hạn 1-2 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Doanh nghiệp sản xuất bánh kẹo và thực phẩm chức năng:

    • Lợi ích: Áp dụng công nghệ xử lý enzyme để phát triển sản phẩm bánh quy giàu chất xơ, đáp ứng nhu cầu thị trường.
    • Use case: Thiết kế công thức bánh quy mới, nâng cao giá trị dinh dưỡng sản phẩm.

  2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ thực phẩm:

    • Lợi ích: Tham khảo phương pháp thủy phân enzyme và đánh giá tính chất sản phẩm thực phẩm bổ sung chất xơ.
    • Use case: Phát triển đề tài nghiên cứu liên quan đến nguyên liệu phụ phẩm và enzyme.

  3. Cơ quan quản lý và xây dựng chính sách dinh dưỡng:

    • Lợi ích: Cung cấp dữ liệu khoa học về lợi ích của chất xơ hòa tan trong thực phẩm chế biến.
    • Use case: Xây dựng tiêu chuẩn, khuyến nghị dinh dưỡng cho sản phẩm bánh quy.

  4. Người tiêu dùng quan tâm đến sức khỏe:

    • Lợi ích: Hiểu rõ về lợi ích của bánh quy giàu chất xơ và chống oxy hóa đối với sức khỏe tim mạch, tiêu hóa.
    • Use case: Lựa chọn sản phẩm thực phẩm phù hợp với nhu cầu dinh dưỡng cá nhân.

Câu hỏi thường gặp

  1. Bã hạt acerola là gì và tại sao được chọn làm nguyên liệu bổ sung chất xơ?
    Bã hạt acerola là phụ phẩm từ quá trình sản xuất nước ép quả acerola, chứa hàm lượng chất xơ cao, đặc biệt là chất xơ hòa tan, cùng các hợp chất phenolic và vitamin C có hoạt tính chống oxy hóa mạnh. Do đó, nó được chọn để tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm bánh quy.

  2. Quá trình thủy phân enzyme cellulase có tác dụng gì đối với bã hạt acerola?
    Enzyme cellulase phân giải cellulose trong bã hạt thành các phân tử nhỏ hơn, làm tăng hàm lượng chất xơ hòa tan (SDF), cải thiện khả năng hòa tan và hấp thu của chất xơ, đồng thời nâng cao hoạt tính sinh học của nguyên liệu.

  3. Tỷ lệ thay thế bột mì bằng bột bã hạt acerola tối ưu là bao nhiêu?
    Nghiên cứu cho thấy tỷ lệ thay thế 20-25% là phù hợp nhất, giúp tăng hàm lượng chất xơ và hoạt tính chống oxy hóa mà vẫn giữ được tính chất cảm quan tốt của bánh quy.

  4. Ảnh hưởng của việc bổ sung bột bã hạt acerola đến tính chất vật lý của bánh quy như thế nào?
    Việc bổ sung làm tăng độ cứng và giảm độ giòn của bánh quy, đặc biệt khi tỷ lệ thay thế vượt quá 25%, có thể làm giảm sự chấp nhận của người tiêu dùng.

  5. Làm thế nào để đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của bánh quy bổ sung bột bã hạt acerola?
    Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá bằng các phương pháp DPPH và FRAP, đo khả năng khử gốc tự do và khả năng khử sắt của mẫu bánh quy. Kết quả cho thấy bánh quy bổ sung bột bã hạt acerola xử lý enzyme có hoạt tính chống oxy hóa tăng đáng kể so với mẫu đối chứng.

Kết luận

  • Quá trình thủy phân enzyme cellulase với tỷ lệ nước/bột 6 g/g, enzyme 10 U/g bột, thời gian 90 phút tối ưu để tăng hàm lượng chất xơ hòa tan trong bã hạt acerola.
  • Thay thế 20-25% bột mì bằng bột bã hạt acerola xử lý enzyme trong bánh quy làm tăng hàm lượng chất xơ, phenolic, vitamin C và hoạt tính chống oxy hóa.
  • Bánh quy bổ sung bột bã hạt acerola có độ cứng tăng nhưng vẫn được đánh giá cao về cảm quan ở mức thay thế phù hợp.
  • Nghiên cứu góp phần phát triển sản phẩm bánh quy giàu chất xơ, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng và xu hướng tiêu dùng lành mạnh.
  • Đề xuất triển khai ứng dụng công nghệ xử lý enzyme và mở rộng nghiên cứu phối hợp nguyên liệu để nâng cao chất lượng sản phẩm.

Hành động tiếp theo: Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu nên phối hợp để thử nghiệm quy mô lớn và phát triển sản phẩm thương mại, đồng thời tăng cường truyền thông về lợi ích sức khỏe của bánh quy giàu chất xơ.

Hãy bắt đầu áp dụng công nghệ enzyme để tạo ra sản phẩm bánh quy dinh dưỡng và hấp dẫn ngay hôm nay!