NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁM LÚA MÌ ĐÃ XỬ LÝ ENZYME TRONG SẢN XUẤT MÌ PASTA GIÀU CHẤT XƠ

• Tác giả: Nguyễn Sĩ Nhật
• Người hướng dẫn: GS. Lê Văn Việt Mẫn
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu sử dụng cám lúa mì đã xử lý enzyme trong sản xuất mì pasta giàu chất xơ
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• Declaration
• Acknowledgement
• Abstract
• 1. Introduction
• 1.1. Definition, classification and physiological effects of dietary fiber
• 1.2. Wheat bran–A potential source of dietary fiber
• 1.3. Conversion of insoluble fiber into soluble fiber by enzymatic treatment
• 1.4. Application of cellulase and xylanase preparations in processing of cereal brans
• 2. Pasta with high fiber content
• 2.1. Technology of making pasta with high fiber content
• 2.2. Quality of fiber-enriched pasta
• 2.3. Quality improvement of fiber-enriched pasta
• 2.3.1. Methods for improving textural quality of fiber-enriched pasta
• 2.3.2. Improvement in pasta texture by addition of vital wheat gluten
• 2.3.3. Improvement in pasta texture by the use of transglutaminase preparation
• 2.4. Originality of this research
• 3. Materials and Methods
• 3.1. Materials for making high fiber pasta
• 4. Results and Discussion
• 4.1. Proximate composition, color, and antioxidant activity of raw materials
• 4.1.1. Proximate composition of raw materials
• 4.1.2. Color parameters of raw materials
• 4.1.3. Antioxidant activity of raw materials
• 4.2. Effects of wheat bran incorporation on the qualities of pasta
• 4.3. In vitro starch digestion and predicted glycemic index of pasta
• 4.4. Effects of vital gluten addition and transglutaminase (TG) treatment on the qualities of pasta
• 5. Conclusion and Suggestion
• Appendix: Supplementary data

I. Tổng Quan Về Mì Pasta Giàu Chất Xơ Từ Cám Lúa Mì 55

Mì pasta từ lâu đã là món ăn quen thuộc, đặc biệt được ưa chuộng nhờ thành phần dinh dưỡng tương đối tốt, ít chất béo và chỉ số đường huyết thấp. Tuy nhiên, hàm lượng chất xơ trong mì pasta truyền thống lại khá khiêm tốn, chỉ khoảng 1.5%. Điều này thúc đẩy các nhà nghiên cứu tìm kiếm những giải pháp để tăng cường chất xơ cho sản phẩm này, một trong số đó là sử dụng cám lúa mì. Cám lúa mì là phụ phẩm của quá trình xay xát, rất giàu protein, khoáng chất và đặc biệt là chất xơ. Mặc dù vậy, phần lớn cám lúa mì hiện nay vẫn chỉ được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi hoặc phân bón, một sự lãng phí lớn. Nghiên cứu của Đại học Bách Khoa TP.HCM đã chứng minh tiềm năng to lớn của cám lúa mì trong việc sản xuất mì pasta giàu chất xơ, mở ra hướng đi mới đầy hứa hẹn cho ngành công nghiệp thực phẩm. Việc bổ sung cám lúa mì không chỉ tăng cường hàm lượng chất xơ mà còn có thể cải thiện giá trị dinh dưỡng tổng thể của sản phẩm.

1.1. Định Nghĩa Và Phân Loại Chất Xơ Trong Thực Phẩm

Chất xơ là các polymer carbohydrate có từ ba đơn vị monomer trở lên và không bị thủy phân bởi các enzyme nội sinh trong ruột non của người (Joint FAO/WHO Food Standards Programme, 2015). Dựa trên độ hòa tan trong nước, chất xơ được phân loại thành chất xơ không hòa tan (lignin, cellulose) và chất xơ hòa tan (pectic polysaccharides, β-glucans). Cả hai loại đều có vai trò quan trọng đối với sức khỏe đường ruột. Chất xơ không hòa tan giúp tăng khối lượng phân và làm mềm phân, cải thiện nhu động ruột. Ngược lại, chất xơ hòa tan được lên men bởi vi khuẩn đường ruột, tạo ra các prebiotic có lợi cho hệ tiêu hóa. Theo khuyến cáo của American Dietetic Association, người trưởng thành nên tiêu thụ 25–30 g chất xơ mỗi ngày, với tỷ lệ chất xơ không hòa tan và chất xơ hòa tan là 3:1 để tối ưu hóa lợi ích sức khỏe (Valdivia-López & Tecante, 2015).

1.2. Tiềm Năng Của Cám Lúa Mì Như Một Nguồn Chất Xơ

Cám lúa mì là một nguồn chất xơ dồi dào, chiếm tới 33-63% thành phần (Apprich et al.). Tuy nhiên, phần lớn chất xơ trong cám lúa mì là chất xơ không hòa tan, với tỷ lệ chất xơ không hòa tan và chất xơ hòa tan (IDF/SDF) cao hơn nhiều so với khuyến cáo. Điều này làm giảm khả năng hấp thụ và sử dụng các chất dinh dưỡng khác. Vì vậy, việc chuyển đổi chất xơ không hòa tan thành chất xơ hòa tan thông qua xử lý enzyme là một giải pháp tiềm năng để cải thiện giá trị dinh dưỡng của cám lúa mì. Nghiên cứu cho thấy việc xử lý enzyme bằng cellulase có thể làm tăng hàm lượng chất xơ hòa tan và giảm tỷ lệ IDF/SDF, giúp cám lúa mì trở thành một nguồn chất xơ cân bằng và có lợi hơn cho sức khỏe.

II. Vì Sao Cần Nghiên Cứu Sản Xuất Mì Pasta Với Cám Lúa Mì 58

Sản xuất mì pasta với cám lúa mì đặt ra nhiều thách thức. Việc bổ sung cám lúa mì có thể ảnh hưởng đến chất lượng và cấu trúc của mì pasta. Chất xơ trong cám lúa mì có thể làm gián đoạn mạng lưới protein gluten, dẫn đến mì pasta bị bở, dễ nát và giảm độ dai. Ngoài ra, cám lúa mì có thể làm thay đổi màu sắc và hương vị của mì pasta, khiến sản phẩm kém hấp dẫn. Theo nghiên cứu của Si Nhat & Thi Cam Tu (2018), việc sử dụng cám lúa mì chưa qua xử lý có thể làm giảm đáng kể độ chấp nhận của người tiêu dùng đối với mì pasta. Do đó, cần có các giải pháp để cải thiện chất lượng và cấu trúc của mì pasta khi sử dụng cám lúa mì, đồng thời đảm bảo hương vị và màu sắc hấp dẫn.

2.1. Các Vấn Đề Về Cấu Trúc Khi Bổ Sung Cám Lúa Mì Vào Mì Pasta

Bổ sung cám lúa mì vào mì pasta có thể gây ra nhiều vấn đề về cấu trúc. Chất xơ trong cám lúa mì có thể cản trở sự hình thành mạng lưới gluten, làm giảm độ đàn hồi và độ dai của mì pasta. Mì pasta có thể trở nên bở hơn, dễ nát và khó giữ hình dạng trong quá trình nấu. Ngoài ra, cám lúa mì có thể làm tăng độ cứng của mì pasta, khiến sản phẩm khó nhai và không ngon miệng. Để khắc phục những vấn đề này, cần có các phương pháp xử lý cám lúa mì phù hợp, chẳng hạn như xử lý enzyme hoặc bổ sung các chất phụ gia khác để cải thiện cấu trúc của mì pasta.

2.2. Ảnh Hưởng Của Cám Lúa Mì Đến Màu Sắc Và Hương Vị Mì Pasta

Cám lúa mì có màu sẫm hơn so với bột mì, do đó, việc bổ sung cám lúa mì có thể làm thay đổi màu sắc của mì pasta, khiến sản phẩm có màu nâu sẫm hơn, kém hấp dẫn hơn. Ngoài ra, cám lúa mì có thể mang lại hương vị đắng nhẹ cho mì pasta, ảnh hưởng đến trải nghiệm của người tiêu dùng. Để giảm thiểu những ảnh hưởng này, có thể sử dụng cám lúa mì đã qua xử lý để giảm độ đắng và cải thiện màu sắc. Ngoài ra, có thể sử dụng các chất tạo màu và hương vị tự nhiên để làm cho mì pasta hấp dẫn hơn.

III. Xử Lý Enzyme Cám Lúa Mì Giải Pháp Cho Mì Pasta 59

Xử lý enzyme cám lúa mì là một phương pháp hiệu quả để cải thiện chất lượng mì pasta. Việc xử lý enzyme giúp chuyển đổi chất xơ không hòa tan thành chất xơ hòa tan, làm giảm tỷ lệ IDF/SDF và tăng cường giá trị dinh dưỡng của cám lúa mì. Ngoài ra, xử lý enzyme có thể làm mềm cám lúa mì, cải thiện cấu trúc và độ dai của mì pasta. Các enzyme thường được sử dụng để xử lý cám lúa mì bao gồm cellulase và xylanase. Cellulase giúp phân hủy cellulose, trong khi xylanase giúp phân hủy xylan, hai thành phần chính của chất xơ không hòa tan trong cám lúa mì. Nghiên cứu của Vien và Le (2018) đã chứng minh rằng việc xử lý cám lúa mì bằng cellulase có thể làm tăng hàm lượng chất xơ hòa tan lên đến 38% và giảm tỷ lệ IDF/SDF xuống 74%.

3.1. Cơ Chế Chuyển Đổi Chất Xơ Không Hòa Tan Bằng Enzyme

Việc sử dụng endocarbohydrase chuyên biệt là một chiến lược khả thi để chuyển đổi chất xơ không hòa tan thành chất xơ hòa tan. Đối với polysaccharide không hòa tan, việc cắt liên kết glycosidic bên trong bởi endocarbohydrase có thể dẫn đến sự hình thành các phân tử mạch ngắn, có thể hòa tan trong nước. Ngược lại, hoạt động của exohydrolase có thể dẫn đến sự hình thành carbohydrate có trọng lượng phân tử thấp. Do đó, để giảm thiểu sự chuyển đổi chất xơ thành đường không mong muốn, không nên ưu tiên sự hiện diện của hoạt động exocarbohydrase với lượng lớn trong chế phẩm enzyme.

3.2. Ứng Dụng Cellulase Và Xylanase Trong Xử Lý Cám Lúa Mì

Xylanase là một nhóm carbohydrase xúc tác quá trình thủy phân xylan. Chế phẩm xylanase chủ yếu được sản xuất bởi vi khuẩn và nấm sợi. Do tính chất hóa học phức tạp và không đồng nhất, việc phân hủy hoàn toàn xylan đòi hỏi hoạt động của một số enzyme. Hệ thống enzyme xylanolytic thường bao gồm β-1,4-endoxylanase; β-xylosidase, acetyl xylan esterase, arabinase, α-glucuronidases, ferulic acid esterase và p-coumaric acid esterase (X. Tất cả các enzyme này hoạt động phối hợp để thủy phân xylan thành các monome cấu thành.

IV. Hướng Dẫn Sản Xuất Mì Pasta Giàu Xơ Từ Cám Lúa Mì 52

Quy trình sản xuất mì pasta giàu xơ từ cám lúa mì bao gồm nhiều bước. Đầu tiên, cám lúa mì được xử lý enzyme để cải thiện cấu trúc và giá trị dinh dưỡng. Sau đó, cám lúa mì đã xử lý được trộn với bột mì và các nguyên liệu khác như nước, trứng, muối. Hỗn hợp được nhào thành khối bột đồng nhất, sau đó cán mỏng và cắt thành hình dạng mì pasta mong muốn. Mì pasta được sấy khô để bảo quản. Tỷ lệ cám lúa mì và bột mì có thể thay đổi tùy thuộc vào mục tiêu dinh dưỡng và chất lượng sản phẩm. Các yếu tố như thời gian xử lý enzyme, nhiệt độ, độ ẩm và thời gian sấy cũng ảnh hưởng đến chất lượng mì pasta.

4.1. Công Thức Pha Chế Nguyên Liệu Làm Mì Pasta Giàu Chất Xơ

Để sản xuất mì pasta giàu chất xơ từ cám lúa mì, cần có công thức pha chế nguyên liệu phù hợp. Tỷ lệ cám lúa mì đã xử lý enzyme so với bột mì là yếu tố quan trọng. Việc sử dụng quá nhiều cám lúa mì có thể làm giảm độ dai và độ đàn hồi của mì pasta, trong khi sử dụng quá ít sẽ không đạt được mục tiêu tăng cường chất xơ. Ngoài ra, cần bổ sung các nguyên liệu khác như trứng, nước, muối để tạo độ kết dính và hương vị cho sản phẩm. Tỷ lệ các nguyên liệu này cần được điều chỉnh để đảm bảo chất lượng mì pasta.

4.2. Quy Trình Sản Xuất Và Sấy Khô Mì Pasta Từ Cám Lúa Mì

Quy trình sản xuất mì pasta từ cám lúa mì tương tự như quy trình sản xuất mì pasta truyền thống, nhưng có một số điểm khác biệt. Sau khi nhào bột, cần cán mỏng bột và cắt thành hình dạng mong muốn. Sau đó, mì pasta cần được sấy khô để giảm độ ẩm và kéo dài thời gian bảo quản. Quá trình sấy khô cần được thực hiện cẩn thận để tránh làm nứt vỡ mì pasta. Nhiệt độ và độ ẩm trong quá trình sấy khô cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Sau khi sấy khô, mì pasta có thể được đóng gói và bảo quản.

V. Ứng Dụng Và Đánh Giá Chất Lượng Mì Pasta Từ Cám Lúa Mì 56

Mì pasta giàu chất xơ từ cám lúa mì có nhiều ứng dụng trong thực phẩm. Sản phẩm này có thể được sử dụng thay thế cho mì pasta truyền thống trong các món ăn quen thuộc. Mì pasta từ cám lúa mì đặc biệt phù hợp cho những người muốn tăng cường lượng chất xơ trong chế độ ăn uống, chẳng hạn như người bị táo bón, người muốn kiểm soát cân nặng hoặc người bị tiểu đường. Nghiên cứu cho thấy mì pasta từ cám lúa mì có chỉ số đường huyết thấp hơn so với mì pasta truyền thống, giúp kiểm soát đường huyết tốt hơn. Tuy nhiên, cần đánh giá chất lượng mì pasta từ cám lúa mì để đảm bảo sản phẩm an toàn và đáp ứng yêu cầu dinh dưỡng.

5.1. Đánh Giá Cảm Quan Và Dinh Dưỡng Của Mì Pasta Từ Cám Lúa Mì

Việc đánh giá cảm quan và dinh dưỡng của mì pasta từ cám lúa mì là rất quan trọng. Đánh giá cảm quan bao gồm các yếu tố như màu sắc, hương vị, cấu trúc và độ dai của sản phẩm. Các yếu tố này ảnh hưởng đến sự chấp nhận của người tiêu dùng. Đánh giá dinh dưỡng bao gồm việc xác định hàm lượng chất xơ, protein, carbohydrate, chất béo và các vitamin, khoáng chất khác trong mì pasta. Các chỉ số dinh dưỡng này giúp xác định giá trị dinh dưỡng của sản phẩm và so sánh với các loại mì pasta khác.

5.2. Tiềm Năng Ứng Dụng Trong Các Món Ăn Hàng Ngày Của Mì Pasta Xơ

Mì pasta giàu chất xơ từ cám lúa mì có thể được sử dụng trong nhiều món ăn khác nhau. Sản phẩm này có thể được chế biến thành các món xào, trộn, súp hoặc ăn kèm với nước sốt. Mì pasta từ cám lúa mì có thể được kết hợp với các loại rau củ, thịt, hải sản hoặc đậu phụ để tạo ra các món ăn cân bằng và bổ dưỡng. Việc sử dụng mì pasta từ cám lúa mì giúp tăng cường lượng chất xơ trong các món ăn hàng ngày, góp phần cải thiện sức khỏe và phòng ngừa bệnh tật.

VI. Kết Luận Triển Vọng Mì Pasta Giàu Chất Xơ Tương Lai 52

Nghiên cứu về sản xuất mì pasta giàu chất xơ từ cám lúa mì đã mở ra một hướng đi mới đầy tiềm năng cho ngành công nghiệp thực phẩm. Việc sử dụng cám lúa mì không chỉ giúp tăng cường chất xơ cho mì pasta mà còn góp phần giảm thiểu lãng phí phụ phẩm nông nghiệp và cải thiện giá trị dinh dưỡng tổng thể của sản phẩm. Trong tương lai, cần có thêm nhiều nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất, cải thiện chất lượng và giảm chi phí sản phẩm, giúp mì pasta từ cám lúa mì trở nên phổ biến và dễ tiếp cận hơn với người tiêu dùng.

6.1. Thách Thức Và Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Mì Pasta Xơ

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc sản xuất mì pasta từ cám lúa mì vẫn còn nhiều thách thức. Cần có thêm nghiên cứu để cải thiện hương vị, màu sắc và cấu trúc của sản phẩm, đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng của cám lúa mì đến độ dai và độ đàn hồi của mì pasta. Ngoài ra, cần nghiên cứu các phương pháp xử lý enzyme hiệu quả hơn để tối ưu hóa quá trình chuyển đổi chất xơ không hòa tan thành chất xơ hòa tan. Các nghiên cứu trong tương lai cũng nên tập trung vào việc tìm kiếm các nguồn cám lúa mì chất lượng cao và phát triển các công thức sản xuất mì pasta phù hợp với nhiều đối tượng người tiêu dùng.

6.2. Tầm Quan Trọng Của Mì Pasta Giàu Chất Xơ Với Sức Khỏe Cộng Đồng

Mì pasta giàu chất xơ từ cám lúa mì có vai trò quan trọng trong việc cải thiện sức khỏe cộng đồng. Việc tăng cường tiêu thụ chất xơ giúp giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính như táo bón, béo phì, tiểu đường và bệnh tim mạch. Mì pasta là một món ăn quen thuộc và dễ tiếp cận, do đó, việc tăng cường chất xơ cho sản phẩm này có thể giúp người tiêu dùng dễ dàng bổ sung chất xơ vào chế độ ăn uống hàng ngày. Mì pasta từ cám lúa mì có tiềm năng trở thành một phần quan trọng của chế độ ăn uống lành mạnh và cân bằng, góp phần cải thiện sức khỏe và chất lượng cuộc sống của cộng đồng.

Tổng quan nghiên cứu

Pasta là một thực phẩm phổ biến trên toàn thế giới, được đánh giá cao về giá trị dinh dưỡng nhờ hàm lượng chất béo thấp và carbohydrate có chỉ số đường huyết thấp. Tuy nhiên, hàm lượng chất xơ trong pasta truyền thống rất thấp, chỉ khoảng 1%. Việc bổ sung chất xơ vào pasta nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng và cải thiện sức khỏe người tiêu dùng đang là xu hướng nghiên cứu quan trọng. Cám lúa mì, một sản phẩm phụ của quá trình xay xát, chứa hàm lượng chất xơ tổng số lên đến 63% nhưng chủ yếu được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi hoặc phân bón. Tỷ lệ chất xơ không hòa tan so với hòa tan (IDF/SDF) trong cám lúa mì rất cao, khoảng 7:1, không cân bằng và chưa tối ưu cho lợi ích sức khỏe.

Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng cám lúa mì đã xử lý enzyme cellulase để chuyển đổi một phần chất xơ không hòa tan thành chất xơ hòa tan, từ đó cải thiện tỷ lệ IDF/SDF và nâng cao hoạt tính chống oxy hóa cũng như giảm chỉ số đường huyết của sản phẩm pasta giàu chất xơ. Mục tiêu cụ thể là khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung cám lúa mì (đã xử lý và chưa xử lý enzyme) đến các đặc tính chống oxy hóa, chỉ số đường huyết dự đoán (pGI), cũng như đánh giá hiệu quả của việc bổ sung gluten và xử lý bằng enzyme transglutaminase trong việc cải thiện chất lượng cơ lý và cảm quan của pasta. Nghiên cứu được thực hiện tại Việt Nam trong năm 2019, với các mẫu nguyên liệu được thu thập từ các nhà cung cấp trong nước.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển sản phẩm pasta giàu chất xơ, góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng và sức khỏe cộng đồng, đồng thời mở ra hướng ứng dụng enzyme trong công nghệ thực phẩm nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm.

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:

• Khái niệm và phân loại chất xơ thực phẩm: Chất xơ được phân thành chất xơ hòa tan (SDF) và không hòa tan (IDF), với các tác dụng sinh lý khác nhau như tăng thể tích phân, cải thiện nhu động ruột, và tác dụng prebiotic. Tỷ lệ IDF/SDF cân bằng (khoảng 3:1 hoặc 2:1) được khuyến nghị để tối đa hóa lợi ích sức khỏe.
• Cám lúa mì là nguồn chất xơ tiềm năng: Cám lúa mì chứa nhiều arabinoxylan, cellulose, fructan và β-glucan, nhưng tỷ lệ IDF/SDF cao làm giảm hiệu quả dinh dưỡng.
• Chuyển đổi chất xơ không hòa tan thành hòa tan bằng enzyme: Sử dụng cellulase và xylanase để cắt đứt liên kết glycosidic trong cellulose và xylan, tạo ra các phân tử chất xơ hòa tan có lợi hơn.
• Ứng dụng enzyme transglutaminase và gluten trong cải thiện chất lượng pasta: Transglutaminase xúc tác tạo liên kết chéo giữa các protein gluten, tăng cường mạng lưới protein, cải thiện độ dai, độ bền kéo và cảm quan sản phẩm. Gluten bổ sung giúp tăng hàm lượng protein và cải thiện cấu trúc mạng lưới tinh bột-protein.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu gồm cám lúa mì (được cung cấp từ nhà máy xay xát tại TP. Hồ Chí Minh), bột semolina, gluten và các enzyme cellulase, transglutaminase thương mại.
• Thiết kế thí nghiệm:
  • Thay thế semolina bằng cám lúa mì chưa xử lý và đã xử lý enzyme ở các mức 0%, 10%, 20%, 30%.
  • Bổ sung gluten ở các mức 0%, 5%, 10%, 15% trên cơ sở hỗn hợp semolina-cám.
  • Xử lý transglutaminase với liều lượng 0, 0.25, 0.5, 0.75 U/g gluten.
  • Kết hợp bổ sung gluten 5% và transglutaminase 0.25 U/g gluten.
• Phương pháp phân tích:
  • Thành phần hóa học: protein, lipid, tinh bột, tro, chất xơ hòa tan và không hòa tan theo tiêu chuẩn AOAC.
  • Đặc tính công nghệ: thời gian nấu tối ưu, lượng mất mát khi nấu, chỉ số hấp thụ nước, chỉ số phồng.
  • Hoạt tính chống oxy hóa: tổng hàm lượng phenolic (TPC), khả năng ức chế gốc DPPH, khả năng khử sắt (FRAP).
  • Tiêu hóa tinh bột in vitro và tính toán chỉ số đường huyết dự đoán (pGI).
  • Đánh giá cơ lý: độ cứng, độ dai, độ bền kéo, độ giãn dài.
  • Đánh giá cảm quan: điểm chấp nhận tổng thể bởi 60 người thử không chuyên.
• Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 1 đến tháng 7 năm 2019, bao gồm xử lý nguyên liệu, sản xuất mẫu, phân tích và đánh giá.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thành phần hóa học và hoạt tính chống oxy hóa của nguyên liệu:

   • Cám lúa mì có hàm lượng protein ≥ 14%, chất xơ tổng số cao hơn nhiều so với semolina (khoảng 63% so với 1%).
   • Xử lý enzyme cellulase làm tăng 14.5% chất xơ hòa tan và giảm 23% chất xơ không hòa tan, giảm tỷ lệ IDF/SDF khoảng 30.6%.
   • Hoạt tính chống oxy hóa (TPC, DPPH, FRAP) của cám lúa mì cao gấp 3 lần semolina; xử lý enzyme làm tăng 18.7% khả năng ức chế gốc DPPH.

2. Ảnh hưởng của bổ sung cám lúa mì lên hoạt tính chống oxy hóa và chỉ số đường huyết của pasta:

   • Tăng tỷ lệ cám lúa mì từ 0 đến 30% làm tăng TPC, DPPH và FRAP của pasta lần lượt 44%, 38% và 35%.
   • Pasta bổ sung cám lúa mì có chỉ số đường huyết dự đoán giảm 14.3% so với pasta không bổ sung.
   • Pasta sử dụng cám lúa mì đã xử lý enzyme có hoạt tính chống oxy hóa và pGI tốt hơn so với cám chưa xử lý.

3. Ảnh hưởng của bổ sung gluten và xử lý transglutaminase lên chất lượng pasta:

   • Bổ sung 15% gluten làm tăng protein lên 55.5%, giảm chất xơ tổng số 13.1%, vẫn đảm bảo tiêu chuẩn pasta giàu chất xơ (>6%).
   • Gluten làm tăng thời gian nấu tối ưu 31.8%, giảm lượng mất mát khi nấu 19%, cải thiện độ cứng, độ dai, độ bền kéo từ 44% đến 188%.
   • Xử lý transglutaminase (0.75 U/g gluten) tăng độ cứng, độ dai, độ bền kéo từ 40% đến 69%, giảm lượng mất mát khi nấu 8%.
   • Kết hợp bổ sung gluten 5% và transglutaminase 0.25 U/g gluten cải thiện các chỉ số cơ lý vượt trội hơn so với từng phương pháp đơn lẻ, tăng độ cứng và độ bền kéo lần lượt 80.5% và 25%.

4. Màu sắc và cảm quan:

   • Pasta bổ sung cám lúa mì có màu tối hơn, đỏ hơn do phản ứng Maillard trong quá trình xử lý enzyme.
   • Gluten và transglutaminase không ảnh hưởng tiêu cực đến màu sắc.
   • Đánh giá cảm quan cho thấy pasta kết hợp gluten và transglutaminase có mức độ ưa thích tổng thể cao hơn, cải thiện đáng kể so với pasta chỉ bổ sung cám.

Thảo luận kết quả

Việc xử lý cám lúa mì bằng cellulase giúp chuyển đổi một phần chất xơ không hòa tan thành hòa tan, làm tăng hoạt tính sinh học và cải thiện tỷ lệ IDF/SDF, phù hợp với khuyến nghị dinh dưỡng. Sự gia tăng hoạt tính chống oxy hóa và giảm chỉ số đường huyết của pasta bổ sung cám lúa mì đã xử lý enzyme cho thấy tiềm năng trong việc phát triển thực phẩm chức năng hỗ trợ phòng ngừa các bệnh mãn tính như tiểu đường và tim mạch.

Bổ sung gluten và xử lý transglutaminase giúp khắc phục nhược điểm về kết cấu của pasta giàu chất xơ, vốn bị ảnh hưởng bởi sự gián đoạn mạng lưới protein do cám lúa mì. Kết quả cho thấy sự phối hợp hai phương pháp này tạo ra mạng lưới protein chắc chắn hơn, cải thiện độ dai, độ bền kéo và giảm lượng mất mát khi nấu, từ đó nâng cao chất lượng cảm quan và khả năng chấp nhận của người tiêu dùng.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả phù hợp với báo cáo về tác dụng của gluten và transglutaminase trong cải thiện chất lượng mì và pasta, đồng thời bổ sung thêm bằng chứng về lợi ích của việc xử lý enzyme trên cám lúa mì trong sản xuất pasta giàu chất xơ.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ thể hiện sự tăng trưởng TPC, DPPH, FRAP theo tỷ lệ cám lúa mì; biểu đồ đường cong tiêu hóa tinh bột in vitro; bảng so sánh các chỉ số cơ lý và cảm quan giữa các mẫu pasta.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng rộng rãi cám lúa mì đã xử lý enzyme trong sản xuất pasta giàu chất xơ nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng và hoạt tính sinh học sản phẩm, giảm nguy cơ bệnh mãn tính. Thời gian triển khai: 1-2 năm; chủ thể: doanh nghiệp thực phẩm, viện nghiên cứu.

2. Bổ sung vital gluten và xử lý transglutaminase trong quy trình sản xuất pasta giàu chất xơ để cải thiện kết cấu và cảm quan sản phẩm, tăng khả năng chấp nhận của người tiêu dùng. Thời gian: 6-12 tháng; chủ thể: nhà sản xuất, phòng thí nghiệm phát triển sản phẩm.

3. Nghiên cứu tối ưu hóa tỷ lệ phối trộn cám lúa mì, gluten và liều lượng enzyme transglutaminase để cân bằng giữa giá trị dinh dưỡng và chất lượng sản phẩm, giảm thiểu chi phí sản xuất. Thời gian: 1 năm; chủ thể: viện nghiên cứu, trường đại học.

4. Tăng cường đào tạo và chuyển giao công nghệ cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ về kỹ thuật xử lý enzyme và ứng dụng trong sản xuất thực phẩm giàu chất xơ. Thời gian: liên tục; chủ thể: cơ quan quản lý, trường đại học, viện nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu thực nghiệm chi tiết về ứng dụng enzyme trong cải thiện chất lượng sản phẩm giàu chất xơ, làm cơ sở cho các đề tài tiếp theo.

2. Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm chức năng và pasta: Tham khảo để phát triển sản phẩm mới, nâng cao giá trị dinh dưỡng và cải thiện chất lượng cảm quan, đáp ứng nhu cầu thị trường.

3. Chuyên gia dinh dưỡng và y tế công cộng: Hiểu rõ tác động của chất xơ hòa tan và không hòa tan trong thực phẩm, từ đó tư vấn chế độ ăn phù hợp cho người bệnh tiểu đường, tim mạch.

4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng tiêu chuẩn, quy định về sản phẩm thực phẩm giàu chất xơ, thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp thực phẩm bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải xử lý cám lúa mì bằng enzyme cellulase?
   Xử lý enzyme giúp chuyển đổi một phần chất xơ không hòa tan thành hòa tan, cải thiện tỷ lệ IDF/SDF, tăng hoạt tính chống oxy hóa và giảm chỉ số đường huyết của sản phẩm, từ đó nâng cao giá trị dinh dưỡng và lợi ích sức khỏe.

2. Bổ sung gluten và transglutaminase có tác dụng gì trong sản xuất pasta?
   Gluten bổ sung protein giúp tăng cường mạng lưới protein, còn transglutaminase xúc tác tạo liên kết chéo giữa các protein, cải thiện độ dai, độ bền kéo và giảm lượng mất mát khi nấu, nâng cao chất lượng cảm quan.

3. Chỉ số đường huyết dự đoán (pGI) của pasta giàu chất xơ có ý nghĩa gì?
   pGI thấp cho thấy sản phẩm làm chậm quá trình tiêu hóa tinh bột, giúp kiểm soát đường huyết tốt hơn, phù hợp cho người tiểu đường và người muốn duy trì cân nặng.

4. Có ảnh hưởng gì đến màu sắc của pasta khi bổ sung cám lúa mì đã xử lý enzyme?
   Pasta có màu tối hơn và đỏ hơn do phản ứng Maillard trong quá trình xử lý enzyme, tuy nhiên không ảnh hưởng tiêu cực đến cảm quan tổng thể khi kết hợp với gluten và transglutaminase.

5. Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất thực tế?
   Doanh nghiệp có thể áp dụng quy trình xử lý cám lúa mì bằng cellulase, bổ sung gluten và xử lý transglutaminase theo tỷ lệ tối ưu để sản xuất pasta giàu chất xơ với chất lượng cao, đồng thời đào tạo nhân viên và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt.

Kết luận

• Cám lúa mì đã xử lý enzyme cellulase làm tăng chất xơ hòa tan, cải thiện tỷ lệ IDF/SDF và hoạt tính chống oxy hóa của pasta.
• Bổ sung cám lúa mì làm giảm chỉ số đường huyết dự đoán của pasta, góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng.
• Việc bổ sung vital gluten và xử lý transglutaminase cải thiện đáng kể kết cấu, độ dai, độ bền kéo và cảm quan của pasta giàu chất xơ.
• Kết hợp bổ sung gluten và transglutaminase mang lại hiệu quả vượt trội so với từng phương pháp đơn lẻ.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển sản phẩm pasta giàu chất xơ, có lợi cho sức khỏe cộng đồng và tiềm năng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.

Next steps: Tối ưu hóa quy trình sản xuất quy mô công nghiệp, đánh giá ổn định sản phẩm và nghiên cứu tác động sinh học trên người.

Call-to-action: Các nhà sản xuất và nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm nên áp dụng và phát triển công nghệ này để tạo ra sản phẩm pasta giàu chất xơ, đáp ứng nhu cầu thị trường và nâng cao sức khỏe người tiêu dùng.