Tổng quan nghiên cứu

Bánh quy là sản phẩm tiện dụng phổ biến toàn cầu, chiếm tỷ trọng sản lượng bánh kẹo đến 54%. Mức tiêu thụ bánh quy trung bình của thế giới là khoảng 2.8 kg/người/năm, trong khi tại Việt Nam đạt khoảng 2 kg/người/năm. Tuy nhiên, tỷ lệ người bị béo phì và tiểu đường gia tăng đã làm hạn chế việc sử dụng bánh quy truyền thống. Khi mức sống tăng cao, nhu cầu sử dụng các sản phẩm có lợi cho sức khỏe cũng tăng theo, đặc biệt là các sản phẩm giàu chất xơ, ít năng lượng và ít đường. Trong bối cảnh đó, việc phát triển bánh quy giàu xơ trở thành xu hướng được quan tâm.

Ngành công nghiệp sản xuất bia tại Việt Nam phát triển nhanh với sản lượng tiêu thụ bia năm 2017 đạt hơn 4 tỉ lít, tương đương gần 43 lít/người/năm, đưa Việt Nam vào nhóm nước tiêu thụ bia lớn thứ ba thế giới. Song song với sự phát triển này, lượng phụ phẩm như bã malt sinh ra cũng rất lớn, ước tính gần một triệu tấn mỗi năm. Bã malt là nguồn nguyên liệu giàu chất xơ (khoảng 57.15% tổng chất xơ), trong đó chất xơ không tan chiếm 49.32%, tỷ lệ xơ không tan/xơ hòa tan là 5. Đây là nguồn nguyên liệu tiềm năng để bổ sung vào thực phẩm nhằm tăng hàm lượng chất xơ, cải thiện sức khỏe người tiêu dùng và nâng cao hiệu quả kinh tế.

Nghiên cứu này tập trung khảo sát việc sử dụng bã malt, đặc biệt là bã malt có xuất xứ từ hỗn hợp 75% malt đại mạch và 25% thế liệu gạo, trong sản xuất bánh quy giàu xơ. Mục tiêu chính là tận dụng phụ phẩm ngành bia để tạo ra sản phẩm bánh quy có hàm lượng chất xơ hòa tan cao hơn, cải thiện tính chất cơ lý của bột nhào và chất lượng cảm quan của bánh, đồng thời xác định tỷ lệ thay thế bột mì bằng bã malt phù hợp được người tiêu dùng chấp nhận. Thời gian nghiên cứu tập trung trong năm 2018 tại TP. Hồ Chí Minh, với ý nghĩa góp phần phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng, giảm lãng phí nguyên liệu và bảo vệ môi trường.

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:

  • Lignocellulose và chất xơ trong bã malt: Bã malt là phụ phẩm giàu lignocellulose, gồm cellulose, hemicellulose (chủ yếu là arabinoxylan) và lignin, chiếm khoảng 70% khối lượng chất khô. Chất xơ không tan chiếm tỷ lệ lớn, ảnh hưởng đến tính chất cơ lý và cảm quan sản phẩm.

  • Tác động của enzyme cellulase và xylanase: Enzyme cellulase (bao gồm endoglucanase, exoglucanase và β-glucosidase) và xylanase (endo-1,4-β-xylanase và β-xylosidase) được sử dụng để thủy phân chất xơ không tan thành chất xơ hòa tan, cải thiện tính chất chức năng của nguyên liệu và sản phẩm.

  • Chất xơ hòa tan và không tan trong dinh dưỡng: Tỷ lệ chất xơ không tan và hòa tan lý tưởng là khoảng 2:1 đến 3:1 để tối ưu lợi ích sức khỏe, như giảm cholesterol, tăng lợi khuẩn đường ruột và cải thiện chức năng tiêu hóa.

  • Ảnh hưởng của bã malt đến tính chất bột nhào và bánh quy: Việc thay thế bột mì bằng bã malt ảnh hưởng đến độ cứng, độ kết dính, độ phục hồi của bột nhào, cũng như kích thước, độ cứng, màu sắc và cảm quan của bánh quy.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Bã malt lấy từ nhà máy bia tại TP. Hồ Chí Minh, xuất xứ từ mẻ nấu 75% malt đại mạch và 25% thế liệu gạo. Bột mì số 8 được sử dụng làm nguyên liệu đối chứng.

  • Xử lý enzyme: Sử dụng chế phẩm cellulase Viscozyme® Cassava C với các điều kiện tối ưu gồm lượng nước 3.5 g nước/g bã malt khô, nồng độ enzyme 9 U/g chất khô, thời gian thủy phân 60 phút ở 50°C. Quá trình bất hoạt enzyme ở 90°C trong 10 phút.

  • Thí nghiệm thay thế bột mì: Thay thế bột mì bằng bã malt chưa xử lý và đã xử lý enzyme với tỷ lệ từ 10% đến 50%. Các mẫu bột nhào và bánh quy được đánh giá về tính chất cơ lý, chỉ tiêu vật lý, thành phần hóa học và cảm quan.

  • Phân tích thành phần: Xác định hàm lượng protein, lipid, tro, tinh bột, chất xơ hòa tan (SDF), chất xơ không tan (IDF), tổng chất xơ (TDF) theo tiêu chuẩn AOAC. Đo các tính chất chức năng như khả năng hút nước, giữ nước, giữ dầu và trương nở.

  • Đánh giá tính chất cơ lý: Sử dụng Texture Profile Analysis (TPA) để đo độ cứng, độ kết dính và độ phục hồi của bột nhào; đo kích thước bánh quy (đường kính, độ dày, chỉ số SF), độ cứng và màu sắc (hệ CIE Lab).

  • Đánh giá cảm quan: Thử nghiệm mức độ ưa thích chung của bánh quy với 60 người thử, sử dụng thang điểm 9 mức.

  • Phân tích số liệu: Thực hiện 3 lần lặp, xử lý bằng phân tích phương sai (ANOVA) và kiểm định Multiple Range Tests với mức ý nghĩa p < 0.05.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thành phần hóa học của bã malt và bột mì: Bã malt có hàm lượng chất xơ tổng 57.15%, trong đó chất xơ không tan chiếm 49.32%, tỷ lệ IDF:SDF là 7, cao hơn nhiều so với bột mì (chất xơ không tan 1.33%). Protein trong bã malt khoảng 20%, lipid 4-13%, tro và khoáng chất cũng cao hơn bột mì.

  2. Ảnh hưởng của xử lý enzyme lên bã malt: Sau xử lý enzyme Viscozyme® Cassava C với lượng nước 3.5 g/g, nồng độ enzyme 9 U/g và thời gian 60 phút, hàm lượng chất xơ hòa tan trong bã malt tăng 71%, trong khi khả năng hút nước và giữ nước giảm. Tỷ lệ IDF:SDF giảm từ 7 xuống gần mức lý tưởng 2-3.

  3. Tính chất cơ lý của bột nhào: Khi tăng tỷ lệ thay thế bột mì bằng bã malt (10%-50%), độ cứng của bột nhào tăng lên, trong khi độ kết dính và độ phục hồi giảm. Xử lý enzyme làm giảm độ cứng bột nhào và tăng độ kết dính, độ phục hồi không thay đổi đáng kể.

  4. Chỉ tiêu vật lý và cảm quan của bánh quy: Tăng tỷ lệ bã malt làm giảm đường kính và độ dày bánh, chỉ số SF tăng, bánh trở nên sậm màu và cứng hơn. Hàm lượng protein, khoáng, lipid và chất xơ tăng, tinh bột giảm. Mức độ ưa thích chung giảm khi tỷ lệ bã malt tăng. Mẫu bánh với 20% bã malt chưa xử lý và 30% bã malt đã xử lý enzyme được người tiêu dùng chấp nhận.

Thảo luận kết quả

Việc bổ sung bã malt giàu chất xơ làm tăng hàm lượng chất xơ tổng và protein trong bánh quy, góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng và lợi ích sức khỏe. Tuy nhiên, chất xơ không tan cao trong bã malt chưa xử lý làm tăng độ cứng và giảm độ kết dính của bột nhào, ảnh hưởng tiêu cực đến cấu trúc bánh. Xử lý enzyme cellulase giúp chuyển đổi một phần chất xơ không tan thành chất xơ hòa tan, cải thiện tính chất chức năng của bã malt, từ đó làm giảm độ cứng bột nhào và tăng độ kết dính, giúp bánh có cấu trúc mềm mại hơn.

Sự thay đổi kích thước và màu sắc bánh quy khi tăng tỷ lệ bã malt là do hàm lượng chất xơ và các thành phần khoáng cao, cũng như sự thay đổi cấu trúc tinh bột. Màu bánh sậm hơn do phản ứng Maillard giữa protein và đường trong bã malt. Mức độ ưa thích giảm khi tỷ lệ bã malt cao có thể do độ cứng và màu sắc bánh không phù hợp với sở thích người tiêu dùng.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, tỷ lệ thay thế bột mì bằng bã malt tối đa được chấp nhận thường dưới 20% đối với bã malt chưa xử lý. Qua xử lý enzyme, tỷ lệ này có thể nâng lên 30%, mở rộng khả năng ứng dụng bã malt trong sản xuất bánh quy giàu xơ. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hàm lượng chất xơ hòa tan, độ cứng bột nhào và điểm cảm quan theo tỷ lệ bã malt.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng xử lý enzyme cellulase Viscozyme® Cassava C để tăng hàm lượng chất xơ hòa tan trong bã malt, giảm tỷ lệ xơ không tan, cải thiện tính chất cơ lý của bột nhào và chất lượng bánh quy. Thời gian xử lý đề xuất là 60 phút, nồng độ enzyme 9 U/g bã malt khô, lượng nước 3.5 g/g bã malt.

  2. Khuyến khích thay thế bột mì bằng bã malt đã xử lý enzyme trong khoảng 20%-30% để cân bằng giữa giá trị dinh dưỡng và chất lượng cảm quan, đảm bảo sản phẩm được người tiêu dùng chấp nhận.

  3. Phát triển quy trình sản xuất bánh quy giàu xơ sử dụng bã malt tại các cơ sở sản xuất bánh quy quy mô công nghiệp nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu phụ phẩm ngành bia, giảm chi phí nguyên liệu và tăng giá trị sản phẩm.

  4. Tăng cường nghiên cứu cải tiến công thức và công nghệ chế biến để giảm độ cứng và màu sậm của bánh quy khi bổ sung bã malt, ví dụ như phối hợp enzyme khác hoặc sử dụng các phụ gia cải thiện cấu trúc bánh.

  5. Thực hiện các chương trình truyền thông và giáo dục người tiêu dùng về lợi ích sức khỏe của bánh quy giàu xơ có bổ sung bã malt, nhằm nâng cao nhận thức và tăng mức độ chấp nhận sản phẩm.

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 chi tiết về thành phần hóa học, xử lý enzyme và ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm, hỗ trợ phát triển các đề tài liên quan.

  2. Doanh nghiệp sản xuất bánh kẹo và thực phẩm chức năng: Tham khảo để ứng dụng bã malt làm nguyên liệu thay thế bột mì, phát triển sản phẩm bánh quy giàu xơ, nâng cao giá trị dinh dưỡng và cạnh tranh trên thị trường.

  3. Ngành công nghiệp bia và phụ phẩm nông nghiệp: Tận dụng phụ phẩm bã malt hiệu quả, giảm lãng phí và ô nhiễm môi trường, mở rộng chuỗi giá trị sản phẩm.

  4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách thực phẩm: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các chính sách khuyến khích sử dụng nguyên liệu phụ phẩm trong sản xuất thực phẩm, thúc đẩy phát triển bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Bã malt là gì và tại sao được sử dụng trong sản xuất bánh quy?
    Bã malt là phụ phẩm từ quá trình sản xuất bia, giàu chất xơ và protein. Sử dụng bã malt trong bánh quy giúp tăng hàm lượng chất xơ, cải thiện giá trị dinh dưỡng và tận dụng nguồn nguyên liệu phụ phẩm hiệu quả.

  2. Xử lý enzyme có tác dụng gì đối với bã malt?
    Xử lý enzyme cellulase giúp thủy phân chất xơ không tan thành chất xơ hòa tan, làm tăng hàm lượng xơ hòa tan lên 71%, cải thiện tính chất cơ lý của bột nhào và chất lượng bánh quy.

  3. Tỷ lệ thay thế bột mì bằng bã malt tối ưu là bao nhiêu?
    Nghiên cứu cho thấy tỷ lệ thay thế bột mì bằng bã malt chưa xử lý tối đa là 20%, còn bã malt đã xử lý enzyme có thể nâng lên 30% mà vẫn được người tiêu dùng chấp nhận.

  4. Ảnh hưởng của bã malt đến tính chất cảm quan của bánh quy như thế nào?
    Bã malt làm bánh quy cứng hơn, màu sậm hơn và giảm độ nở. Khi tỷ lệ bã malt tăng, mức độ ưa thích chung của bánh giảm do thay đổi về độ cứng và màu sắc.

  5. Làm thế nào để cải thiện chất lượng bánh quy khi sử dụng bã malt?
    Ngoài xử lý enzyme, có thể phối hợp sử dụng các phụ gia cải thiện cấu trúc, điều chỉnh công thức và quy trình sản xuất để giảm độ cứng và màu sậm, nâng cao cảm quan sản phẩm.

Kết luận

  • Bã malt là nguồn nguyên liệu giàu chất xơ và protein, có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất bánh quy giàu xơ.
  • Xử lý enzyme cellulase hiệu quả trong việc tăng hàm lượng chất xơ hòa tan, cải thiện tính chất cơ lý của bột nhào và bánh quy.
  • Tỷ lệ thay thế bột mì bằng bã malt đã xử lý enzyme có thể đạt đến 30% mà vẫn được người tiêu dùng chấp nhận.
  • Bánh quy bổ sung bã malt có hàm lượng chất xơ, protein, khoáng và lipid tăng, tinh bột giảm, phù hợp với xu hướng sản phẩm dinh dưỡng.
  • Nghiên cứu mở ra hướng phát triển sản phẩm bánh quy chức năng, tận dụng phụ phẩm ngành bia, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế.

Hành động tiếp theo: Đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng quy mô công nghiệp, tối ưu công thức và công nghệ chế biến, đồng thời phát triển chiến lược tiếp thị sản phẩm bánh quy giàu xơ từ bã malt.