Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp thực phẩm hiện nay đang đối mặt với thách thức phát triển các sản phẩm mới có khả năng tăng cường sức khỏe người tiêu dùng. Chế độ ăn giàu chất xơ và chất chống oxy hóa được xem là giải pháp hiệu quả trong phòng ngừa các bệnh mãn tính như táo bón, béo phì và ung thư ruột kết. Việt Nam là quốc gia đứng đầu thế giới về xuất khẩu hạt điều, với sản lượng xuất khẩu năm 2021 đạt khoảng 577,400 tấn, chiếm gần 80% thị phần toàn cầu. Tuy nhiên, quá trình sản xuất hạt điều tạo ra lượng lớn phụ phẩm, trong đó vỏ lụa hạt điều chiếm khoảng 3-5% tổng khối lượng hạt, tương đương hàng trăm nghìn tấn mỗi năm, phần lớn bị bỏ phí hoặc sử dụng làm nhiên liệu đốt và thức ăn gia súc.

Vỏ lụa hạt điều là nguồn nguyên liệu giàu chất xơ (57.2 g/100g chất khô) và các hợp chất phenolic có hoạt tính kháng oxy hóa cao (hoạt tính DPPH đạt 2940.8 µmol TE/g chất khô). Tuy nhiên, việc ứng dụng vỏ lụa hạt điều trong sản xuất thực phẩm chưa được khai thác triệt để. Nghiên cứu này nhằm mục tiêu bổ sung bột vỏ lụa hạt điều để thay thế một phần bột mì trong công thức bánh bông lan giàu xơ, qua đó tạo ra sản phẩm bánh có hàm lượng chất xơ và hoạt tính kháng oxy hóa cao, đồng thời góp phần giảm thiểu chất thải công nghiệp và phát triển bền vững chuỗi chế biến nông sản.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá thành phần hóa học, tính chất vật lý của bột vỏ lụa hạt điều và bột mì, cũng như ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung bột vỏ lụa hạt điều (0%, 2.5%, 5%, 7.5%, 10%) đến chất lượng hỗn hợp bột và bánh bông lan. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng và sức khỏe cộng đồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết về chất xơ thực phẩm: Chất xơ được phân thành hai loại chính là chất xơ hòa tan (SDF) và không hòa tan (IDF), với vai trò quan trọng trong việc cải thiện chức năng tiêu hóa, giảm nguy cơ bệnh tim mạch và ung thư ruột kết. Tỷ lệ cân bằng SDF/IDF được xem là tối ưu cho sức khỏe là khoảng 1:2.

  • Lý thuyết về chất chống oxy hóa: Chất chống oxy hóa có khả năng ngăn chặn quá trình oxy hóa gây hại tế bào bằng cách loại bỏ các gốc tự do. Các phương pháp đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa phổ biến gồm DPPH, FRAP và ABTS.

  • Mô hình sản xuất bánh bông lan (Chiffon cake): Bánh bông lan là sản phẩm từ bột mì có cấu trúc mềm, xốp, được tạo thành nhờ sự phối hợp giữa protein gluten, trứng, chất béo và bột nở. Việc bổ sung nguyên liệu giàu chất xơ và phenolic có thể ảnh hưởng đến tính chất cơ lý và cảm quan của bánh.

Các khái niệm chính bao gồm: chất xơ hòa tan và không hòa tan, hoạt tính kháng oxy hóa, độ nhớt bột nhào, kết cấu bánh (độ cứng, độ dẻo), và mức độ ưa thích của người tiêu dùng.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Bột vỏ lụa hạt điều được thu nhận từ xưởng sản xuất hạt điều nhân trắng tại Bình Phước, Việt Nam, được xay mịn qua rây 70 mesh (kích thước hạt từ 2.42 đến 310 µm). Bột mì sử dụng là loại Baker’s Choice với hàm lượng protein 7.5-9% chất khô. Các nguyên liệu khác gồm trứng gà, sữa tiệt trùng, dầu thực vật và đường saccharose.

  • Phương pháp phân tích: Thành phần hóa học (độ ẩm, protein, lipid, tro, tinh bột, chất xơ hòa tan và không hòa tan, phenolic tổng, tannin, flavonoids), hoạt tính kháng oxy hóa (DPPH, FRAP), tính chất vật lý (khối lượng riêng, kích thước hạt, màu sắc), độ nhớt bột nhào, kết cấu bánh (độ cứng, độ đàn hồi, độ dai), và cảm quan sản phẩm được đánh giá bằng các thiết bị chuyên dụng như máy đo cấu trúc TA-XT Plus, máy đo màu Minolta, viscometer Brookfield.

  • Thiết kế thí nghiệm: Nghiên cứu thực hiện hai thí nghiệm chính. Thí nghiệm 1 đánh giá chất lượng nguyên liệu bột vỏ lụa hạt điều và bột mì. Thí nghiệm 2 khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung bột vỏ lụa hạt điều (0%, 2.5%, 5%, 7.5%, 10%) đến tính chất bột nhào và chất lượng bánh bông lan. Mẫu bánh được làm theo công thức chuẩn, nướng ở 140°C trong 30 phút.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mỗi tỷ lệ bổ sung được làm ít nhất ba lần để đảm bảo tính lặp lại và độ tin cậy của kết quả. Phân tích số liệu sử dụng phương pháp thống kê mô tả và so sánh trung bình với mức ý nghĩa p<0.05.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2023 tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Bách Khoa, TP. Hồ Chí Minh.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thành phần hóa học và hoạt tính kháng oxy hóa của bột vỏ lụa hạt điều: Bột vỏ lụa hạt điều có hàm lượng chất xơ tổng là 57.2 g/100g chất khô, trong đó xơ không hòa tan chiếm 53.2 g/100g và xơ hòa tan 4.0 g/100g. Hàm lượng phenolic tổng đạt 316.0 mg GAE/g chất khô, tannin 79.7 mg QE/g chất khô. Hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH và FRAP lần lượt là 2940.8 và 1522.8 µmol TE/g chất khô, cao hơn nhiều so với bột mì.

  2. Ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung bột vỏ lụa hạt điều đến độ nhớt bột nhào: Độ nhớt tăng mạnh từ 4775±106 cP (mẫu đối chứng) lên 36250±1697 cP khi bổ sung 10% bột vỏ lụa, cho thấy sự gia tăng độ đặc và khả năng giữ nước của hỗn hợp bột.

  3. Thay đổi thành phần hóa học bánh bông lan: Hàm lượng protein, tro, xơ không hòa tan, xơ hòa tan, phenolic tổng, tannin, flavonoids và hoạt tính kháng oxy hóa đều tăng dần theo tỷ lệ bổ sung bột vỏ lụa. Ví dụ, hàm lượng xơ tổng tăng từ mức thấp ở mẫu đối chứng lên gấp 2-3 lần ở mẫu bổ sung 10%.

  4. Tính chất vật lý và kết cấu bánh: Độ cứng, độ dẻo, khối lượng riêng và giá trị co ngót của bánh tăng theo tỷ lệ bột vỏ lụa. Màu sắc bánh có xu hướng sậm hơn, chuyển sang nâu đậm khi tỷ lệ bổ sung tăng. Mức độ yêu thích chung của người tiêu dùng giảm dần theo tỷ lệ bổ sung, nhưng mẫu bánh với 2.5% bột vỏ lụa vẫn được chấp nhận với điểm cảm quan cao.

Thảo luận kết quả

Sự gia tăng hàm lượng chất xơ và phenolic trong bánh bông lan khi bổ sung bột vỏ lụa hạt điều phù hợp với các nghiên cứu trước đây về việc sử dụng phụ phẩm giàu xơ trong thực phẩm. Độ nhớt bột nhào tăng mạnh do đặc tính hút nước và cấu trúc polysaccharide của chất xơ không hòa tan trong vỏ lụa, ảnh hưởng đến khả năng giữ khí và cấu trúc bánh khi nướng. Độ cứng và độ dẻo tăng có thể do sự thay đổi cấu trúc gluten và mạng lưới tinh bột, làm bánh có kết cấu chắc hơn.

Màu sắc bánh sậm hơn do hàm lượng phenolic và tannin cao trong bột vỏ lụa, gây phản ứng Maillard và oxy hóa trong quá trình nướng. Mức độ yêu thích giảm khi tỷ lệ bổ sung cao có thể do thay đổi màu sắc và kết cấu bánh, tuy nhiên tỷ lệ 2.5% là điểm cân bằng giữa giá trị dinh dưỡng và cảm quan.

Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu về bổ sung phụ phẩm thực vật khác như vỏ dưa hấu, bã táo, và bột bí đỏ vào bánh bông lan, cho thấy tiềm năng ứng dụng bột vỏ lụa hạt điều trong sản xuất bánh giàu xơ và chống oxy hóa.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hàm lượng chất xơ, phenolic và hoạt tính kháng oxy hóa giữa các mẫu bánh, cũng như bảng phân tích cảm quan và tính chất cơ lý để minh họa rõ ràng sự thay đổi theo tỷ lệ bổ sung.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng tỷ lệ bổ sung 2.5% bột vỏ lụa hạt điều trong công thức bánh bông lan nhằm cân bằng giữa tăng hàm lượng chất xơ, hoạt tính kháng oxy hóa và giữ được độ chấp nhận của người tiêu dùng. Thời gian thực hiện: ngay trong giai đoạn sản xuất thử nghiệm.

  2. Nghiên cứu tối ưu quy trình xay và xử lý bột vỏ lụa hạt điều để cải thiện kích thước hạt và tính đồng nhất, giảm ảnh hưởng tiêu cực đến kết cấu bánh. Chủ thể thực hiện: các phòng thí nghiệm công nghệ thực phẩm trong 6-12 tháng tiếp theo.

  3. Phát triển sản phẩm bánh bông lan giàu xơ có thương hiệu, hướng đến thị trường thực phẩm chức năng với các chứng nhận về dinh dưỡng và an toàn thực phẩm. Thời gian triển khai: 1-2 năm, phối hợp giữa doanh nghiệp và viện nghiên cứu.

  4. Xây dựng chuỗi cung ứng nguyên liệu vỏ lụa hạt điều ổn định và bền vững nhằm tận dụng phụ phẩm ngành điều, giảm thiểu chất thải và ô nhiễm môi trường. Chủ thể thực hiện: các doanh nghiệp chế biến hạt điều và chính quyền địa phương.

  5. Tổ chức các chương trình truyền thông nâng cao nhận thức người tiêu dùng về lợi ích của bánh giàu chất xơ và chất chống oxy hóa để tăng mức độ chấp nhận sản phẩm mới. Thời gian: liên tục trong quá trình sản xuất và phân phối.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ thực phẩm: Luận văn cung cấp dữ liệu khoa học chi tiết về thành phần hóa học, tính chất vật lý và ảnh hưởng của nguyên liệu phụ phẩm trong sản xuất bánh, hỗ trợ phát triển các đề tài nghiên cứu liên quan.

  2. Doanh nghiệp sản xuất bánh và thực phẩm chức năng: Thông tin về công thức, quy trình và ảnh hưởng của bột vỏ lụa hạt điều giúp doanh nghiệp cải tiến sản phẩm, đa dạng hóa dòng sản phẩm giàu dinh dưỡng và thân thiện môi trường.

  3. Chính quyền và tổ chức quản lý ngành nông nghiệp, chế biến thực phẩm: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách phát triển bền vững, tận dụng phụ phẩm nông nghiệp, giảm thiểu chất thải và ô nhiễm.

  4. Người tiêu dùng quan tâm đến dinh dưỡng và sức khỏe: Thông qua các kết quả nghiên cứu, người tiêu dùng có thể hiểu rõ lợi ích của bánh giàu chất xơ và chất chống oxy hóa, từ đó lựa chọn sản phẩm phù hợp với nhu cầu sức khỏe.

Câu hỏi thường gặp

  1. Vỏ lụa hạt điều có an toàn khi sử dụng trong thực phẩm không?
    Nghiên cứu cho thấy vỏ lụa hạt điều không chứa độc tố và có hàm lượng tannin không gây dị ứng ở mức bổ sung phù hợp. Các thử nghiệm cảm quan và phân tích hóa học đều đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

  2. Tỷ lệ bổ sung bột vỏ lụa hạt điều tối ưu là bao nhiêu?
    Tỷ lệ 2.5% được xác định là phù hợp nhất, giúp tăng hàm lượng chất xơ và hoạt tính kháng oxy hóa mà không làm giảm đáng kể mức độ yêu thích của người tiêu dùng.

  3. Bột vỏ lụa hạt điều ảnh hưởng thế nào đến kết cấu bánh?
    Bột vỏ lụa làm tăng độ nhớt bột nhào, dẫn đến bánh có độ cứng và độ dẻo cao hơn, đồng thời màu sắc bánh sậm hơn do phản ứng Maillard và hàm lượng phenolic cao.

  4. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này cho các loại bánh khác không?
    Cơ sở lý thuyết và kết quả có thể được tham khảo để áp dụng cho các loại bánh mì, bánh ngọt khác, tuy nhiên cần điều chỉnh công thức và quy trình phù hợp từng loại sản phẩm.

  5. Lợi ích sức khỏe khi sử dụng bánh bông lan giàu xơ và chất chống oxy hóa là gì?
    Chất xơ giúp cải thiện tiêu hóa, giảm nguy cơ táo bón và bệnh tim mạch; chất chống oxy hóa ngăn ngừa stress oxy hóa, giảm nguy cơ ung thư và các bệnh mãn tính khác.

Kết luận

  • Vỏ lụa hạt điều là nguồn nguyên liệu giàu chất xơ (57.2 g/100g) và phenolic có hoạt tính kháng oxy hóa cao, có thể tận dụng làm phụ liệu trong sản xuất bánh bông lan.
  • Bổ sung bột vỏ lụa hạt điều làm tăng hàm lượng protein, chất xơ, phenolic và hoạt tính kháng oxy hóa của bánh, đồng thời ảnh hưởng đến tính chất vật lý và kết cấu bánh.
  • Tỷ lệ bổ sung 2.5% bột vỏ lụa hạt điều được xác định là tối ưu, cân bằng giữa giá trị dinh dưỡng và mức độ chấp nhận của người tiêu dùng.
  • Nghiên cứu góp phần xây dựng chuỗi chế biến nông sản khép kín, giảm thiểu chất thải ngành hạt điều, hướng đến phát triển bền vững.
  • Các bước tiếp theo bao gồm tối ưu quy trình sản xuất, phát triển sản phẩm thương mại và nâng cao nhận thức người tiêu dùng về lợi ích sức khỏe của bánh giàu xơ.

Hành động khuyến nghị: Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu nên phối hợp triển khai ứng dụng bột vỏ lụa hạt điều trong sản xuất bánh quy mô công nghiệp, đồng thời tiếp tục nghiên cứu cải tiến công thức và quy trình để nâng cao chất lượng sản phẩm.