Nghiên cứu xây dựng quy trình bánh mì gluten free từ hỗn hợp bột gạo lứt, tinh bột khoai tây

Hướng dẫn chi tiết quy trình làm bánh mì gluten free từ hỗn hợp bột gạo lứt, tinh bột khoai tây, bột năng và bột gạo. Giải pháp bánh mì an toàn cho người nhạy

• Tác giả: Lê Trung Kiên
• Người hướng dẫn: ThS. Huỳnh Phương Quyên
• Trường học: Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu xây dựng quy trình bánh mì gluten free từ hỗn hợp bột gạo lứt, tinh bột khoai tây, bột năng và bột gạo
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về bánh mì gluten free và nguyên liệu sử dụng

Bánh mì gluten free là sản phẩm không chứa gluten, phù hợp với người mắc bệnh celiac hoặc người dị ứng gluten. Nguyên liệu chính bao gồm bột gạo lứt, tinh bột khoai tây, bột năng và bột gạo. Bột gạo lứt giàu dinh dưỡng, chứa vitamin nhóm B, chất xơ và khoáng chất. Tinh bột khoai tây giúp cải thiện độ ẩm và kết cấu sản phẩm. Bột năng tạo độ dai và độ bóng cho bánh. Bột gạo trắng đóng vai trò làm nền, cân bằng độ hút nước. Sự kết hợp các nguyên liệu này tạo nên mạng lưới bột nhào có khả năng giữ khí tốt. Nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng tỷ lệ tối ưu giữa các loại bột để đạt chất lượng bánh mì tương đương bánh mì truyền thống. Quy trình sản xuất bao gồm nhào bột, lên men và nướng. Các yếu tố như nhiệt độ, thời gian nhào và tỷ lệ nước ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

1.1. Đặc điểm dinh dưỡng của bột gạo lứt trong bánh mì gluten free

Bột gạo lứt được xay từ gạo chỉ bỏ vỏ trấu, giữ nguyên phôi và cám. Hàm lượng dinh dưỡng cao hơn gạo trắng đáng kể. Cụ thể, bột gạo lứt chứa 363-385 kcal/100g, giàu vitamin B1, B6, magie và chất xơ. Chất xơ trong bột gạo lứt ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ nước và quá trình hồ hóa tinh bột. Gạo lứt từ giống gạo màu đỏ, đen, tím chứa nhiều thành phần chức năng hơn gạo lứt thường. Bột này không chứa gluten tự nhiên, phù hợp làm nguyên liệu thay thế lúa mì. Kết cấu cứng và màu sẫm là đặc điểm nhận dạng. Cần kết hợp với tinh bột và hydrocolloid để tăng cường mạng lưới bột nhào.

1.2. Vai trò của tinh bột khoai tây bột năng và bột gạo trong công thức

Tinh bột khoai tây có khả năng hút nước cao, giúp sản phẩm giữ ẩm tốt sau nướng. Tinh bột này tạo độ xốp và mềm cho ruột bánh. Bột năng (tinh bột sắn) mang lại độ dai, độ bóng và tính kết dính. Bột năng giúp bánh không bị vỡ vụn, cải thiện kết cấu tổng thể. Bột gạo trắng đóng vai trò làm chất độn chính, cân bằng độ hút nước của hỗn hợp. Sự phối hợp tỷ lệ giữa ba loại bột này quyết định tính chất bột nhào. Quá trình hồ hóa tinh bột xảy ra khi nhiệt độ đạt ngưỡng nhất định, tạo mạng lưới gel giữ khí CO2 từ quá trình lên men.

II. Phân tích thách thức trong sản xuất bánh mì gluten free

Sản xuất bánh mì gluten free đối mặt nhiều thách thức kỹ thuật. Gluten trong bột mì đóng vai trò tạo mạng lưới protein giữ khí CO2. Khi loại bỏ gluten, sản phẩm dễ bị vỡ vụn, kết cấu kém và thời gian bảo quản ngắn. Hỗn hợp bột không gluten thiếu tính co dãn và đàn hồi. Khả năng giữ khí giảm đáng kể dẫn đến bánh có thể tích nhỏ. Độ ẩm sản phẩm không ổn định, dễ bị khô cứng sau nướng. Màu sắc và hương vị cũng khác biệt so với bánh mì truyền thống. Thị trường thực phẩm gluten free toàn cầu đang tăng trưởng mạnh. Tại Việt Nam, nghiên cứu về bánh mì gluten free còn hạn chế. Các công trình quốc tế tập trung vào bột gạo, bột ngô và tinh bột sắn. Việc tối ưu hóa tỷ lệ nguyên liệu là yếu tố then chốt để đạt chất lượng sản phẩm mong muốn.

2.1. Vấn đề giữ khí và tạo cấu trúc khi không có gluten

Gluten tạo mạng lưới protein đàn hồi, bao bì bong bóng khí trong quá trình lên men. Không có gluten, khí CO2 dễ thoát ra ngoài, bánh không nở đều. Tinh bột đóng vai trò thay thế giữ khí nhưng hiệu quả thấp hơn. Cơ chế giữ khí của tinh bột dựa vào quá trình hồ hóa và tạo gel. Amylose trong tinh bột tạo mạng thẩm thấu, hút nước và trương nở. Hydrocolloid như Xanthan Gum được thêm vào để cải thiện độ nhớt. Tỷ lệ nấm men cũng cần điều chỉnh phù hợp. Thời gian lên men tối ưu là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến thể tích bánh.

2.2. Ảnh hưởng của độ mịn bột và nhiệt độ nhào đến chất lượng bánh

Độ mịn của bột ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất bột nhào. Bột càng thô, khả năng hút nước càng thấp do diện tích bề mặt nhỏ. Bột mịn giúp quá trình thủy phân tinh bột dễ dàng hơn, tăng khả năng tạo khí. Tuy nhiên, bột quá mịn có thể giảm khả năng giữ khí. Nhiệt độ nhào trộn tác động đến gluten giả hình thành từ tinh bột. Nhào quá lâu làm protein bị biến tính dưới tác động cơ học, giảm khả năng giữ nước. Cường độ nhào cần được khống chế phù hợp với chất lượng nguyên liệu. Thời gian dừng nhào phải chính xác để khối bột có độ khô vừa phải.

III. Xây dựng quy trình sản xuất bánh mì gluten free tối ưu

Quy trình sản xuất bánh mì gluten free bao gồm các bước chính. Bước đầu tiên là chuẩn bị nguyên liệu và cân đong theo công thức. Hỗn hợp bột gạo lứt, tinh bột khoai tây, bột năng và bột gạo được trộn đều. Xanthan Gum được thêm vào để tạo độ nhớt và cải thiện cấu trúc. Nấm men được kích hoạt trong nước ấm trước khi trộn vào hỗn hợp bột. Quá trình nhào bột diễn ra trong thời gian ngắn hơn so với bánh mì thường. Bột nhào được ủ lên men ở nhiệt độ kiểm soát. Thời gian lên men ảnh hưởng đến thể tích và kết cấu bánh. Sau khi ủ, bột được tạo hình và đưa vào lò nướng. Nhiệt độ nướng và thời gian nướng quyết định vỏ bánh và ruột bánh. Thí nghiệm khảo sát tỷ lệ tinh bột khoai tây, bột năng, bột gạo để tìm tỷ lệ tối ưu. Hàm lượng nước được điều chỉnh để đạt độ ẩm phù hợp.

3.1. Tối ưu hóa tỷ lệ nguyên liệu và phụ gia trong công thức

Tỷ lệ giữa bột gạo lứt, tinh bột khoai tây, bột năng và bột gạo cần được nghiên cứu kỹ. Thí nghiệm bố trí theo sơ đồ tổng quát, thay đổi tỷ lệ từng nguyên liệu. Hàm lượng Xanthan Gum khảo sát từ 0,5% đến 2% trọng lượng bột. Tỷ lệ nấm men ảnh hưởng đến khả năng trương nở của bánh. Hàm lượng nước được điều chỉnh theo khả năng hút nước của hỗn hợp bột. Mỗi biến số được đánh giá qua các chỉ tiêu chất lượng. Độ trương nở, độ ẩm, kết cấu và cảm quan là tiêu chí đánh giá chính. Kết quả tối ưu cho tỷ lệ phù hợp nhất với từng dòng sản phẩm.

3.2. Kiểm soát quá trình lên men và nướng bánh

Quá trình lên men sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae. Phản ứng phân hủy glucose tạo ra CO2 và ethanol. Công thức hóa học: C6H12O6 tạo ra 6CO2 + 6H2O + năng lượng. Thời gian lên men tối ưu được xác định qua thí nghiệm. Lên men quá ngắn khiến bánh không đủ thể tích. Lên men quá dài làm cấu trúc bánh bị xẹp. Nhiệt độ nướng khoảng 180-220 độ C tùy kích thước bánh. Thời gian nướng ảnh hưởng đến độ giòn vỏ và độ mềm ruột. Quá trình hồ hóa tinh bột hoàn thành trong giai đoạn nướng đầu tiên. Bánh cần được làm nguội đúng cách để tránh co ngót.

IV. Kết luận và ứng dụng quy trình bánh mì gluten free

Nghiên cứu đã xây dựng thành công quy trình sản xuất bánh mì gluten free. Hỗn hợp bột gạo lứt, tinh bột khoai tây, bột năng và bột gạo cho kết quả khả quan. Tỷ lệ tối ưu giữa các nguyên liệu đã được xác định qua hệ thống thí nghiệm. Sản phẩm đạt chất lượng về thể tích, kết cấu và cảm quan. Bánh mì gluten free có thể thay thế bánh mì truyền thống cho người bệnh celiac. Quy trình sản xuất phù hợp với quy mô công nghiệp. Chi phí nguyên liệu hợp lý, nguyên liệu sẵn có tại thị trường Việt Nam. Nghiên cứu mở ra hướng phát triển sản phẩm thực phẩm không chứa gluten. Ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm chức năng. Kết quả nghiên cứu đóng góp vào khoa học công nghệ thực phẩm trong nước. Các bước tiếp theo bao gồm đánh giá thời gian bảo quản và thử nghiệm quy mô lớn.

4.1. Đánh giá chất lượng sản phẩm bánh mì gluten free thu được

Sản phẩm bánh mì gluten free được đánh giá qua nhiều chỉ tiêu. Độ trương nở và thể tích bánh đạt yêu cầu so với mẫu đối chứng. Kết cấu ruột bánh mịn, không bị vỡ vụn. Màu sắc vỏ bánh vàng đều, hấp dẫn. Độ ẩm bánh sau nướng đạt tiêu chuẩn, không quá khô. Thời gian bảo quản sản phẩm cần được nghiên cứu thêm. Cảm quan được đánh giá bởi hội đồng thử nếm chuyên nghiệp. Điểm cảm quan đạt mức chấp nhận cao từ người tiêu dùng. Sản phẩm phù hợp với người dị ứng gluten và người bệnh celiac.

4.2. Tiềm năng thương mại hóa và hướng phát triển

Thị trường thực phẩm gluten free toàn cầu tăng trưởng mạnh hàng năm. Tại Việt Nam, nhận thức về chế độ ăn không gluten đang gia tăng. Nguyên liệu sản xuất sẵn có, chi phí thấp hơn nhập khẩu. Quy trình sản xuất có thể áp dụng tại các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ. Hướng phát triển bao gồm đa dạng hóa sản phẩm như bánh mì sandwich, baguette. Nghiên cứu thêm về thời gian bảo quản và đóng gói phù hợp. Kết hợp với các loại hạt, ngũ cốc tăng giá trị dinh dưỡng. Đáp ứng xu hướng thực phẩm sạch, thực phẩm chức năng trên thị trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về bánh mì gluten-free.1 Bánh mì Gluten Free Bánh mì là một loại thực phẩm chủ yếu, trong đó gluten có một chức năng quan trọng, vì nó tạo thành mạng lưới protein ba chiều trong quá trình chuẩn bị bột nhào; trong nướng không có gluten, chức năng này phải được đảm nhiệm bởi các chất phụ gia khác, chẳng hạn như hydrocolloid. Hầu hết các nghiên cứu về việc phát triển các sản phẩm không chứa gluten đều tập trung vào việc thay thế bột mì bằng hỗn hợp bột mì, tinh bột, hydrocolloid và protein không có gluten (Schober 2009 ). Để làm bánh mì đạt chất lượng cao cần có sự hiện diện của gluten, một loại protein chịu trách nhiệm về cấu trúc cuối cùng của bánh mì và cũng giúp giữ lại các bọt khí và mang lại khối lượng và kết cấu dễ chịu cho hệ thống bột bánh mì (Mollakhalili Meybodi N, Mohammadifar MA, Feizollahi E, 2015)).

Do đó, việc loại bỏ gluten khỏi chế độ ăn uống của bệnh nhân bị bệnh celiac gây khó khăn hơn trong quá trình làm bánh mì như thiếu tính kết dính và đàn hồi và khả năng giữ khí thấp của bột nhào không chứa gluten. Gần đây, nhiều công thức không chứa gluten khác nhau đã được phát triển với sự trợ giúp của các thành phần non-gluten như tinh bột và hydrocolloid để nắm bắt được các đặc tính dẻo của gluten và cải thiện chất lượng cuối cùng của bánh mì (Mollakhalili Meybodi N, Mohammadifar MA, Feizollahi E (2015). Đối với các thành phần trong quá trình làm bánh mì, gạo là nguyên liệu được sử dụng phổ biến nhất, tiếp theo là ngô, vì đây là hai loại ngũ cốc có năng suất cao nhất trên thế giới. Hơn nữa, việc bổ sung bột nhào không chứa gluten với các loại đậu cũng đã được thực hiện trước đây (Bourekoua H, Benatallah L, Zidoune MN, Rosell CM, 2016).

Martinez MM, Gómez M (2016). Tinh bột ngô và tinh bột từ các loại củ như khoai tây và khoai mì được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất bánh mì không chứa gluten (Masure HG, Fierens E, Delcour JA (2016). 5 Do đặc tính chức năng của chúng, chất làm đặc, chất ổn định và chất tăng cường giữ nước, chất tăng cường đặc tính kết cấu và các hydrocolloid khác nhau thường được sử dụng trong công thức bánh mì không chứa gluten để cải thiện đặc tính cấu trúc cũng như khả năng chấp nhận của chúng. Trong số đó, hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), Xanthan gum, pectin, guar gum hoặc arabic gum được sử dụng phổ biến nhất.

Hầu hết các loại bánh mì không chứa gluten được sản xuất bằng các loại hạt ngũ cốc vẫn có chất lượng thể chất và kết cấu yếu hơn những loại bánh mì được sản xuất bằng bánh mì truyền thống. Do đó, việc bổ sung công thức bánh mì ngũ cốc không chứa gluten với hydrocolloid và / hoặc phụ gia thường được yêu cầu. Vì vậy, nghiên cứu sâu hơn trong việc phát triển bánh mì ngũ cốc không chứa gluten với các đặc tính kết cấu và cảm quan chấp nhận được là rất cần thiết. Nhiều người ngạc nhiên khi biết các loại đậu bổ dưỡng như thế nào.

Chúng cung cấp chất xơ, protein, carbohydrate, vitamin B, sắt, đồng, magie, mangan, kẽm và phốt pho. Các loại đậu có ít chất béo tự nhiên, thực tế không có chất béo bão hòa và vì chúng là thực phẩm thực vật nên chúng cũng không có cholesterol. Các loại đậu là nguồn cung cấp protein, kali và carbohydrate phức hợp , rẻ và lành mạnh , bao gồm cả chất xơ. Trung bình, các loại đậu chứa khoảng 20-25% protein tính theo trọng lượng ở dạng khô, gấp 2-3 lần protein so với lúa mì và gạo.

Tuy nhiên, chúng có xu hướng ít axit amin thiết yếu methionine, và đôi khi là tryptophan. Các loại đậu cũng là một nguồn cung cấp chất xơ rất tốt, rất quan trọng để duy trì chức năng ruột khỏe mạnh. Các loại đậu là một phần không thể thiếu trong nhiều mô hình ăn uống lành mạnh, bao gồm phong cách ăn uống Địa Trung Hải, chế độ ăn chay và thuần chay và chế độ ăn có chỉ số đường huyết (GI) thấp hơn. Cùng với việc là một loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, bằng chứng cho thấy các loại đậu có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa và quản lý một số tình trạng sức khỏe.

Hơn nữa, một loạt 6 các lợi ích khác của hạt ngũ cốc và các thành phần của chúng, cũng đã được đề xuất và chứng minh, đã và tiếp tục được nghiên cứu.2 Bệnh Celiac Cơ chế của CD liên quan đến các yếu tố môi trường, di truyền và miễn dịch. Sự phức tạp của gliadin và glutenin được gọi là gluten và sự hấp thụ của nó đóng vai trò là yếu tố quan trọng gây ra bệnh CD. CD là bệnh nhạy cảm với gluten là những tên gọi cho một chứng bệnh gây tổn thương nghiêm trọng đến ruột của các đối tượng bị ảnh hưởng trừ khi gluten được loại bỏ khỏi chế độ ăn kiêng (Ciclitira, Ellis, & Lundin, 2005). Bệnh Celiac xảy ra khi ruột non tiếp xúc với gluten và gây viêm ruột, ảnh hưởng của bệnh Celiac gần như là suốt cuộc đời (Clot & Babron, 2000).

Nó gây tổn thương niêm mạc của ruột non gần nhất với tổn thương giảm dần về mức độ nghiêm trọng đối với ruột non ở xa, mặc dù trong trường hợp nghiêm trọng, tổn thương kéo dài đến hồi tràng và đại tràng (Ciclitira & Moodie, 2003). Bệnh gây ra bởi một phản ứng bảo vệ cơ thể bất thường với gluten. Những người bị rối loạn sản xuất kháng thể đối với gluten ăn vào, và những tế bào nhung mao này làm tổn thương ruột non (Hamer, 2005), có liên quan đến sự hấp thụ chất dinh dưỡng. Niêm mạc hỗng tràng trong bệnh CD có thể bằng phẳng và không có gì đặc biệt nhưng thường xuất hiện một mô hình khảm gây ra bởi sự giao thoa của các vết lõm sâu để lại các gò cao (Ciclitira & Moodie, 2003).

Điều này dẫn đến việc hấp thụ kém các chất dinh dưỡng bao gồm sắt, axit folic, canxi và vitamin tan trong chất béo. Do đó, tên thay thế cho tình trạng này là bệnh lý nhạy cảm với gluten. Bệnh Celiac là bệnh di truyền. Tỷ lệ mắc bệnh trong một thế hệ là khoảng 10-15% nếu cha mẹ hoặc anh chị em mắc bệnh Celiac.

Sự tồn tại của một khuynh hướng di truyền đã được đề xuất bằng cách quan sát tỷ lệ bệnh từ 10 đến 15% trong số những người họ hàng đầu tiên (Những người mắc chứng rối loạn điều tra trong nghiên cứu lịch sử gia đình) và sự phù hợp cao (sự hiện diện của cùng một đặc điểm ở cả hai thành viên của một cặp sinh đôi) so với tỷ lệ 70% ở các cặp song sinh Các triệu chứng của bệnh Celiac có thể bao gồm, khó tiêu, đau bụng, đầy hơi và khó chịu, nôn mửa, không phát triển cơ bắp, có dấu hiệu hạ đường huyết. Có thể tiêu chảy nghiêm trọng, 7 đặc biệt là nhiễm trùng xen kẽ (Ciclitira & Moodie, 2003). Tuy nhiên, các dấu hiệu kém hấp thu ở ruột, như tiêu chảy mãn tính, sụt cân, trướng bụng và thiếu máu là phổ biến hơn (Catassi, Fornaroli, & Fasano, 2002). Các triệu chứng khác bao gồm chuột rút cơ do nồng độ Canxi thấp, phát triển chậm ở trẻ em và nổi mụn nước, ngứa hoặc đặc biệt là đau ở đầu gối, khuỷu tay, mông, lưng (viêm da herpetiformis).

Trong điều kiện tiên tiến (không được điều trị), tổn thương hệ thần kinh có thể dẫn đến, bao gồm tê và nhức tay chân, khó chịu và trầm cảm. Ở người lớn, bệnh thường xuất hiện ở dạng nhẹ hơn với các triệu chứng không đặc hiệu như mệt mỏi, đau bụng mơ hồ, tiêu chảy không liên tục. Thiếu hụt menase cũng có thể xảy ra do tổn thương niêm mạc ruột, do đó dẫn đến không dung nạp đường sữa. Bệnh celiac không được điều trị có liên quan đến các rủi ro lâu dài như loãng xương, thiếu máu và ác tính đường tiêu hóa (Hamer, 2005).

Phụ nữ mắc bệnh Celiac không được điều trị có nguy cơ bị sảy thai và các bà mẹ có nguy cơ sinh con nhẹ cân (Ciclitira & Moodie, 2003). Phục hồi mô học cho chế độ ăn không có gluten là khác nhau và không đầy đủ trong một nhóm nhỏ bệnh nhân và sự phục hồi có mối tương quan nghịch với mức độ bệnh lý niêm mạc ban đầu (Mulder & Cellier, 2005). Ciclitira và Moodie (2003) cho thấy khoảng 70% bệnh nhân cho thấy sự cải thiện lâm sàng rõ rệt trong vòng hai tuần, và sự cải thiện cả về triệu chứng và chức năng đường ruột trước sự cải thiện mô học. Họ còn phát hiện ra rằng tính thấm ruột cải thiện trong vòng hai tháng sau khi bắt đầu chế độ ăn không có gluten, những sự cải thiện có thể đo được trong mô học thường đòi hỏi chế độ ăn không có gluten trong ít nhất ba đến sáu tháng và thậm chí sau đó có thể vẫn chưa hoàn thành.3 Gluten và Gluten Free Gluten trong bột mì có khả năng tác động đến cấu trúc cũng như bề mặt của các loại sản phẩm đó.

Trong quá trình chế biến bánh mì. Mạng lưới Gluten là một cấu trúc quan trọng để giữ khí cho bánh mì (Abbasi và cộng sự, 2012). Điều quan trọng không chỉ đối với bánh mì, mà còn cho sự hình thành cấu trúc của nó trong các hệ thống bột làm cho khối bột chắc chắn hơn, tăng độ đàn hồi, giúp sản phẩm có cấu trúc và hình dạng ổn định, không biến dạng, tạo cho sản phẩm có độ mềm mại nhất 8 định, tăng thời gian bảo quản của bánh và làm tăng hương vị. Glutenin và gliadin là hai phần chính của gluten (Abbasi và cộng sự, 2012).

Trong khi glutenin là cần thiết để tạo ra cấu trúc đàn hồi, gliadin chịu trách nhiệm về độ nhớt và khả năng trương nở của bột (Abbasi và cộng sự, 2015; Gujral và Rosell, 2004). Việc sản xuất bánh mì GF có sự khác biệt đáng kể so với sản xuất bánh mì thông thường. Khi nguyên liệu thô, tức là nước, men và bột GF được trộn, kết quả là huyền phù không khí được giữ lại từ quá trình trộn và CO2 thu được từ quá trình lên men nấm men không được giữ trong mạng gluten, điều này sẽ cho phép bột nhào nở ra (Onyango and others 2011). Do đó, hầu hết khí thoát ra quá sớm, và các tế bào không đều và không ổn định được hình thành, góp phần làm cho bánh mì bị giảm thể tích, thiếu cấu trúc tế bào, và kết cấu khô, vụn và sần sùi.

Vì lý do đó, bột nhào Gluten Free kém kết dính và đàn hồi hơn nhiều so với bột mì.