Ứng dụng enzyme thủy phân bã dứa để bổ sung vào sản phẩm bánh bích quy giàu xơ

Bã dứa được xác định thành phần hóa học, sau đó khảo sát các điều kiện thích hợp của quá trình thủy phân để thu được hàm lượng chất xơ hòa tan SDF cao nhất, ảnh hưởng của kích thước hạt

NGÔ NGUYỄN NHẬT HÀ

ỨNG DỤNG ENZYME THỦY PHÂN BÃ DỨA ĐỂ BỔ SUNG

VÀO SẢN PHẨM BÁNH BÍCH QUY GIÀU XƠ

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

Mã số: 8540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 9 năm 2020

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Ngô Nguyễn Nhật Hà MSHV: 1870454

I TÊN ĐỀ TÀI

Ứng dụng enzyme thủy phân bã dứa để bổ sung vào sản phẩm bánh bích quy giàu xơ

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

Nhiệm vụ: Sử dụng bã dứa như là nguyên liệu giàu xơ bổ sung vào sản phẩm bánh

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/2/2020

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/09/2020

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

Cán bộ hướng dẫn 1: PGS.TS Tôn Nữ Minh Nguyệt

Cán bộ hướng dẫn 2: PGS.TS Trần Thị Thu Trà

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

Trong khoảng thời gian thực hiện luận văn, em đã gặp phải những khó khăn nhất định nhưng với sự quan tâm, giúp đỡ của thầy cô và bạn bè em đã hoàn thành luận văn

Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô PGS.TS Tôn Nữ Minh Nguyệt

và cô PGS.TS Trần Thị Thu Trà Cô đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, động viên, giúp đỡ em rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Kế đến, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình đã động viên, ủng hộ em, giúp em chinh phục những thử thách và hoàn thành ước mơ của mình

Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm nói riêng và khoa Kỹ Thuật Hóa Học nói chung đã giảng dạy, hỗ trợ những kiến thức giúp em có thể hoàn thành luận văn này

Em cũng không quên gửi lời cảm ơn đến bạn Võ Tấn Phát và các anh chị, ban bè trong lớp CH2018 –2 đã đồng hành, giúp đỡ em trong học tập cũng như thực hiện luận văn

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2020

Ngô Nguyễn Nhật Hà

quy để tăng chất xơ trong bánh quy Trong nghiên cứu này, dứa đã được xay, nghiền để thu được bã dứa Bã dứa được xác định thành phần hóa học, sau đó khảo sát các điều kiện thích hợp của quá trình thủy phân để thu được hàm lượng chất xơ hòa tan (SDF) cao nhất, ảnh hưởng của kích thước hạt của bột bã dứa sau thủy phân và ảnh hưởng của

tỷ lệ thay thế bã dứa chưa qua thủy phân và bã dứa đã thủy phân đến thành phần hóa học, tính chất vật lý và mức độ yêu thích của bánh quy

Các yếu tố về điều kiện thủy phân đã được tiến hành khảo sát bao gồm độ ẩm của hỗn hợp bã dứa 82-86-90-94-98%; hoạt độ enzyme 2,5-5-7,5-10 U và thời gian 1-2-3-4 giờ Hàm lượng SDF cao nhất được tìm thấy ở điều kiện thủy phân cụ thể như sau: độ ẩm, hoạt độ enzyme và thời gian ở lần lượt là 86%, 7,5 U và 3 giờ

Nghiên cứu này cũng khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt đến các tính chất vật lý và mức độ yêu thích của bánh quy Khi kích thước hạt giảm, đường kính của bánh quy thay đổi không đáng kể, trong khi độ cứng và độ dày của bánh tăng lên Dựa vào điểm cảm quan đánh giá mức độ yêu thích chung của bánh, bã dứa được đưa qua sàng kích thước 40 mesh là nguồn chất xơ thích hợp để làm bánh quy giàu chất xơ

Khi tỷ lệ bột mì được thay thế bằng hai loại bã dứa thay đổi từ 0 đến 40% thì tổng hàm lượng chất xơ và chất xơ hòa tan tăng vọt Mặt khác, tỷ lệ protein, lipid và tinh bột giảm

đi Việc tăng thêm bã dứa trong công thức bánh quy cũng làm tăng độ cứng, độ nở của bánh quy Với mức độ chấp nhận được là 6,05, tỷ lệ thay thế một phần bột mì của bã dứa đã thủy phân là 20%, kích thước hạt của bã dứa thủy phân là 40 mesh là thích hợp

để thay thế một phần bột mỳ trong sản xuất bánh quy giàu chất xơ

dietary fiber of cookies In this study, pineapple fruits were milled, pressed in order to obtain pineapple pomace Pineapple pomace was determined by the proximate compounds, then investigating the favorable conditions of the hydrolysis process in order to obtain the highest soluble dietary fiber (SDF) contents, influencing of particle size of hydrolyzed pineapple pomace and influencing of replacement percentage of pineapple pomace and hydrolyzed pineapple pomace on chemical compositions, physical properties and sensory evaluation of cookies

The factors of hydrolysis conditions were conducted as specific activities of the enzyme

at moisture 82-86-90-94-98%; 2.5-5-7.5-10 U and time 1-2-3-4 hour The SDF contents were the highest under hydrolysis conditions namely specific activities, moisture, and time at 7.5 U, 86%, and 3 hours in turn

This study also investigated the effect of particle sizes on physical properties and sensory evaluation of biscuits Decreasing particel sizes, the diameter of cookies remained unchanged, while the hardness and thickness of ones rised With acceptability scores, the pineapple pomace passed through 40 mesh sieve was a suitable fiber sources

in enriched-fiber cookie making

When the proportion of wheat flour replaced by two types of pineapple pomace varies from 0 to 40%, the total fiber and soluble fiber contents were soared On the other hand, the percentage of protein, lipid, and starch was alleviated Rising of pineapple pomace

in the cookie formula also increased hardness, spread factor of biscuits With the level

of acceptability at 6.05, the replacement rate of hydrolyzed pineapple pomace being 20%, the particle size of hydrolyzed pineapple pomace being 40 mesh was a suitable rate for partial substitution of wheat flour in enriched-fiber cookie production

luận trong luận văn này là trung thực và không sao chép từ bất kỳ nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn

và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2020

Ngô Nguyễn Nhật Hà

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH 4

DANH MỤC BẢNG 5

MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 9

1.1 Bã dứa 9

1.2 Chất xơ thực phẩm 13

1.2.1 Giới thiệu chất xơ thực phẩm 13

1.2.2 Chất xơ từ bã dứa 16

1.3 Quá trình thủy phân chất xơ thực phẩm bằng phương pháp enzyme 17

1.3.1 Enzyme cellulase 17

1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân 19

1.4 Bánh quy giàu xơ 19

1.5 Tình hình nghiên cứu bã dứa và ứng dụng bã dứa trong thực phẩm 21

1.5.1 Nghiên cứu cấu trúc, tính chất hóa học của bã dứa công nghiệp 22

1.5.2 Ứng dụng bã dứa không thủy phân trong sản phẩm bánh quy 22

1.5.3 Ứng dụng bã dứa trong các thực phẩm khác 25

1.6 Điểm mới của đề tài 27

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Nguyên liệu 29

2.1.1 Bã dứa tươi 29

2.1.2 Các nguyên liệu làm bánh 30

2.2 Hóa chất thiết bị và địa điểm thực hiện 31

2.2.1 Địa điểm thực hiện 31

2.2.2 Hóa chất 31

2.2.3 Thiết bị 35

2.3 Sơ đồ nghiên cứu 36

2.4 Các quy trình thực hiện trong nghiên cứu 36

2.4.1 Xử lý bã dứa tươi bằng phương pháp enzyme 36

2.4.2 Quy trình tạo bột bã dứa sau thủy phân 37

2.4.3 Quy trình tạo sản phẩm bánh quy giàu xơ 38

2.5 Hoạch định thí nghiệm 41

2.5.1 Xác định thành phần hóa học bã dứa tươi 41

2.5.2 Thủy phân bã dứa tươi bằng phương pháp enzyme 41

2.5.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung và kích thước bột bã dứa sau thủy phân đến chất lượng bánh quy 42

2.6 Các phương pháp phân tích 43

2.6.1 Độ ẩm 43

2.6.2 Protein 43

2.6.3 Lipid 44

2.6.4 Xơ tổng, xơ không hòa tan, xơ hòa tan 44

2.6.5 Tro 44

2.6.6 Tinh bột 44

2.6.7 Carbohydrate tổng 45

2.7 Phương pháp xử lý dữ liệu 45

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 46

3.1 Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu 46

3.2 Thủy phân bã dứa tươi bằng phương pháp enzyme 47

3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm bã dứa tươi 48

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của hoạt độ enzyme 49

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân 52

3.2.4 Kết luận phần thủy phân 53

3.3 3.Nghiên cứu bổ sung bột bã dứa sau thủy phân vào công thức làm bánh bích quy 55

3.3.1 Các chỉ tiêu chất lượng của bánh quy khi thay đổi kích thước bột bã dứa sau thủy phân 55

3.3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ bột bã dứa sau thủy phân đến tính chất cơ lý của bột nhào 59

3.3.3 Thành phần hóa học và các chỉ tiêu chất lượng của bánh quy khi thay đổi tỷ lệ thay thế bột mì bằng bột bã dứa sau thủy phân 63

3.3.4 Kết luận phần nghiên cứu bổ sung bột bã dứa sau thủy phân vào công thức làm bánh bích quy 69

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

4.1 Kết luận 70

4.2 Kiến nghị 70

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Một số sản phẩm công nghiệp từ quả dứa 11

Hình 1.2: Vỏ và bã dứa tươi 12

Hình 1.3: Vai trò sinh lý của chất xơ đối với cơ thể người 16

Hình 1.4: Quá trình thủy phân cellulose bởi enzyme cellulase 18

Hình 2.1: Quy trình tạo bã dứa tươi 29

Hình 2.2: Sơ đồ nội dung nghiên cứu 36

Hình 2.3: Sơ đồ quy trình xử lý bã dứa tươi với chế phẩm Cellulast 1.5L 37

Hình 2.4: Quy trình tạo bột bã dứa sau thủy phân 38

Hình 2.5: Quy trình tạo bánh quy giàu xơ 39

Hình 3.1: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi của các thành phần của quá trình thủy phân theo độ ẩm hỗn hợp dịch thủy phân 48

Hình 3.2: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi của các thành phần của quá trình thủy phân theo hoạt độ enzyme thủy phân 50

Hình 3.3: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi của các thành phần của quá trình thủy phân theo thời gian thủy phân 52

Hình 3.4: Ảnh hường của tỷ lệ bã dứa chưa qua và đã qua thủy phân đến độ cứng của bột nhào 59

Hình 3.5: Ảnh hường của tỷ lệ bã dứa chưa qua và đã qua thủy phân đến độ phục hồi của bột nhào 61

Hình 3.6: Ảnh hưởng của tỷ lệ bột bã dứa sau thủy phân đến độ bám dính của bột nhào 62

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của 100 g quả dứa Cayenne 10

Bảng 1.2: Hàm lượng protein và hoạt tính của enzyme bromelain ở những bộ phận khác nhau của giống dứa Morris 11

Bảng 1.3: Thành phần hóa học của bã dứa từ một số nghiên cứu 12

Bảng 1.4: Thành phần chất xơ của bã dứa từ một số nghiên cứu 17

Bảng 1.5: Thành phần hóa học của bánh quy từ bột mì 20

Bảng 2.1: Chỉ tiêu chất lượng của bột mì 30

Bảng 2.2: Chỉ tiêu chất lượng của isomalt(*) 30

Bảng 2.3: Chỉ tiêu chất lượng của muối ăn (*) 31

Bảng 2.4: Một số đặc tính của chế phẩm Cellulast 1.5L (*) 32

Bảng 2.5: Một số đặc tính của chế phẩm Termamyl®SC (*) 33

Bảng 2.6: Một số đặc tính của chế phẩm SEBrew – GL (*) 33

Bảng 2.7: Một số đặc tính của chế phẩm Alcalase®2.5 L (*) 34

Bảng 2.8: Danh sách hóa chất dùng cho phân tích 35

Bảng 2.9: Các thiết bị phân tích thành phần bã dứa và bánh quy 35

Bảng 2.10: Công thức tạo bánh quy trong nghiên cứu 40

Bảng 2.11: Tỷ lệ thay thế bột mì bằng bột bã dứa 40

Bảng 2.12: Điều kiện thủy phân bã dứa tươi bằng chế phẩm enzyme 42

Bảng 2.13: Hoạch định thí nghiệm tạo bánh bích quy giàu xơ từ bột bã dứa sau thủy phân 43

Bảng 3.1: Bảng thành phần hóa học của nguyên liệu 46

Bảng 3.2: Bảng thành phần hóa học của nguyên liệu 54

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của kích thước bột bã dứa sau thủy phân đến màu sắc của bánh quy 56Bảng 3.4: Ảnh hưởng của kích thước bột bã dứa sau thủy phân đến đường kính, độ dày, chỉ số SF, độ cứng và chất lượng cảm quan của bánh quy 57Bảng 3.5: Thành phần hóa học của bánh quy giàu xơ khi thay đổi tỷ lệ thay thế bột

mì bằng bột bã dứa sau thủy phân 63Bảng 3.6: Ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung bã dứa đến màu sắc của bánh quy 65Bảng 3.7: Ảnh hưởng của tỷ lệ bã dứa đến đường kính, độ dày, chỉ số SF, độ cứng

và chất lượng cảm quan của bánh quy 68

MỞ ĐẦU

Thừa cân béo phì là một yếu tố nguy cơ chính đối với các bệnh không truyền nhiễm như bệnh tim mạch – nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trong năm 2012, bệnh tiểu đường, rối loạn cơ xương khớp và một số bệnh ung thư [3] Theo thống kê của Tổ chức Y tế thế giới (WHO), chỉ trong vòng 40 năm từ 1975 đến 2016, tỷ lệ bệnh nhân béo phì trên thế giới tăng lên gấp 3 lần [4] Năm 2016, Thế Giới có 1,9 tỷ người trưởng thành từ 18 tuổi trở lên, chiếm 39% dân số thế giới trong tình trạng thừa cân,

650 triệu người trưởng thành, chiếm 13% dân số người trưởng thành trên thế giới bị béo phì Tỷ lệ thừa cân béo phì ở trẻ em và thanh thiếu niên từ 5-18 tuổi cũng tăng đáng kể từ 4% vào năm 1975 lên hơn 18% vào năm 2016 Nếu tình hình không được cải thiện, tới năm 2045, sẽ có khoảng 22% dân số thế giới mắc chứng béo phì Nguyên nhân là sự mất cân bằng năng lượng giữa lượng calo tiêu thụ và lượng calo tiêu hao

do sự gia tăng việc thiếu hoạt động thể chất và đặc biệt là tiêu thụ các loại thực phẩm giàu năng lượng [4]

Ở thị trường Việt Nam, bánh quy là sản phẩm tiện dụng phổ biến Sản lượng tiêu thụ bánh quy tăng nhanh ổn định qua các năm bởi sản phẩm chứa tương đối đầy đủ dinh dưỡng, giá cả hợp lý, đa dạng các dòng sản phẩm [5] Do đó, tỷ trọng sản lượng bánh quy chiếm đến 54% trong các loại bánh kẹo nói chung [6] Bánh quy là sản phẩm có dinh dưỡng tốt, bao gồm 20-30% là chất béo, 4-8% protein và 60-70% carbohydrate [7] Tuy nhiên, bánh quy cũng là một sản phẩm giàu năng lượng Số liệu của bánh quy Danisa cho thấy, tiêu thụ 100g bánh quy đã cung cấp 508 cal, chiếm khoảng 25% nhu cầu năng lượng hằng ngày của một người trưởng thành

Chất xơ thực phẩm có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người Năm 1993, Ủy ban Châu Âu đưa ra mức tiêu thụ chất xơ thực phẩm cho các nước thành viên trong khối cộng đồng chung Châu Âu là từ 21- 25,3 g/ngày [1] Tuy nhiên, báo cáo của một

số quốc gia cho thấy, mức tiêu thụ chất xơ của hầu hết dân số ở các nước phát triển chỉ vào khoảng 11 g/ngày [8]

Khi mức sống tăng cao, nhu cầu sử dụng các sản phẩm có lợi cho sức khỏe cũng tăng lên Để tăng lượng chất xơ tiêu thụ hàng ngày, những năm gần đây các nhà sản xuất

đã phát triển các loại thực phẩm bổ sung thành phần giàu chất xơ [8] Sản phẩm bánh quy giàu xơ nổi lên như một xu hướng vì sử dụng các sản phẩm nghèo năng lượng, ít đường, giàu chất xơ Bên cạnh đó, thành phần phần trăm xơ thay đổi theo từng loại nguyên liệu, rau chiếm khoảng 30% – 40% và trái cây chiếm 16% lượng tiêu thụ chất

xơ [9] Vì vậy, tìm kiếm một nguồn nguyên liệu tiềm năng giàu xơ bổ sung vào bánh quy là một nhu cầu hết sức cần thiết

Dứa là loại trái cây phổ biến ở Việt Nam Trong nước, sản lượng dứa cũng có xu hướng tăng liên tục Theo báo cáo ngành trồng trọt Việt Nam 2017 của bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn từ 2015 đến 2018, cây dứa có diện tích trồng trọt

và sản lượng đều tăng, đến năm 2018 diện tích đạt 42.000 ha và sản lượng 610.000 tấn [10] Trong 6 tháng đầu năm 2019, sản lượng dứa tăng 2,3 % so với cùng kì năm

2018 Trong quá trình sản xuất nước ép dứa, lượng lớn bã dứa được thải ra, chiếm khoảng 25-35% khối lượng dứa [11] Vì vậy, bên cạnh sự phát triển về mặt kinh tế, phụ phẩm do ngành này sản xuất ra như bã trái cây cũng ngày càng tăng nhanh Và

vì hầu hết các sản phụ phẩm này không có hướng xử lý cụ thể, chúng có thể được xử

lý không phù hợp gây ra các vấn đề môi trường Do đó, điều quan trọng là sử dụng lại các sản phẩm phụ công nghiệp để cải thiện nền kinh tế và tính bền vững cho ngành công nghiệp sản xuất

Dựa vào nhu cầu thực tế của sản phẩm bánh quy, cùng với nguồn nguyên liệu dồi dào như bã dứa, em quyết định thực hiện đề tài: “Ứng dụng enzyme thủy phân bã dứa để

bổ sung vào sản phẩm bánh bích quy giàu xơ” Mục đích của nghiên cứu là thay thế một phần nguyên liệu chính bằng phụ phẩm công nghiệp, tận dụng phụ phẩm từ công nghệ chế biến rau quả và tăng lượng chất xơ bổ sung vào bánh, giảm năng lượng cho sản phẩm bánh bích quy, phát triển sản phẩm tốt cho sức khỏe

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Bã dứa

Cây dứa thuộc họ Bromeliaceae [12] Cấu tạo cơ bản của một quả dứa gồm: chồi

ngọn, vỏ, thịt quả và phần lõi Quả dứa là loại quả kép, nhiều quả nhỏ gắn trên một trục là lõi quả chạy dọc theo thân

Dứa chiếm 20 % tổng sản lượng trái cây nhiệt đới được tiêu thụ trên toàn thế giới, đứng thứ 3 sau chuối và các loại trái cây có múi Sở dĩ, dứa được tiêu thụ với số lượng lớn là do loại trái cây này có giá trị cảm quan tốt như: Màu sắc đẹp, hương thơm đặc trưng, sự hài hoài tốt giữa vị ngọt và vị chua; giá trị dinh dưỡng cao, giàu đường, acid hữu cơ, khoáng, xơ và các loại vitamin cần thiết cho con người [13]

Hàm lượng protein và lipid trong dứa khá thấp Bảng 1.1 thể hiện thành phần hóa học của 100 g dứa Cayene Cứ trong 100 g dứa sẽ chứa khoảng 0,55 g protein và 0,13 g chất béo Carbohydrate chiếm khoảng 13,82%, một trong những nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho cơ thể Carbohydrate trong dứa tồn tại chủ yếu ở 2 dạng: đường

và xơ thực phẩm Các loại đường có trong quả dứa bao gồm: sucrose, fructose và glucose; trong đó, hàm lượng sucrose chiếm tỉ lệ lớn nhất Dứa cayenne có hàm lượng đường tổng là 10,29 %, thì sucrose chiếm 5,59 %, glucose chiếm 2,26 % và fructose chiếm 2,44 % Thành phần xơ trong dứa gồm: hemicellulose (41,8 %), cellulose (33,6

%), pectin (21,2 %) và lignin (0,05 %) [14] Tinh bột tồn tại trong quả dứa với hàm lượng khá thấp, dưới 0,1% Hàm lượng tinh bột sẽ giảm dần do sự chuyển hóa thành đường và gần như bằng không ở giai đoạn quả chín [15] Ngoài ra, dứa còn là loại trái cây giàu khoáng, đặc biệt là Potassium (K), Calcium (Ca) và Sodium (Na) Dứa cũng chứa nhiều loại vitamin khác nhau như: C, A, D, K,… mà trong đó, hàm lượng vitamin C chiếm tỉ lệ áp đảo Các hợp chất vi lượng này đóng vai trò quan trọng trọng trong quá trình trao đổi chất của cơ thể con người và mang tính kháng oxi hóa cao

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của 100 g quả dứa Cayenne (Nguồn: USDA, 2018)

Bảng 1.2: Hàm lượng protein và hoạt tính của enzyme bromelain ở những bộ phận khác nhau của

giống dứa Morris [6]

Trong quy trình sản xuất nước ép dứa đóng chai, dứa sau khi rửa, phân loại được đưa vào quá trình ép, lắng lọc để thu được nước ép dứa, phần được thải bỏ bao gồm vỏ dứa và bã dứa [12] như hình 1.2

Hình 1.1: Một số sản phẩm công nghiệp từ quả dứa

Hình 1.2: Vỏ và bã dứa tươi

Khi các sản phẩm chế biến từ dứa tăng, thì các phụ phẩm thải ra trong quá trình chế biến cũng tăng theo Với tỷ lệ phụ phẩm dứa trong công nghiệp nước ép dứa là khoảng 25-35% khối lượng dứa thì hằng năm, khối lượng phụ phẩm thải ra vào khoảng 50.000 tấn tính trên toàn thế giới [11] Một số phụ phẩm có nhiều tiềm năng, thay vì trở thành thức ăn cho gia súc hoặc thải bỏ, chúng cần được tận dụng để làm gia tăng giá trị, mang lại lợi ích kinh tế và góp phần cải thiện các vấn đề về môi trường Loại phụ phẩm tiềm năng được nói đến ở đây chính là bã dứa, được thải ra sau quá trình

ép dứa thu dịch ép

Thành phần hóa học của bã dứa từ một số nghiên cứu được trình bày trong bảng 1.3

Bảng 1.3: Thành phần hóa học của bã dứa từ một số nghiên cứu (tính trên % nguyên liệu)

Một số

nghiên

cứu Các

chỉ tiêu

Martínez và cộng sự (2012)

Theo kết quả của các nghiên cứu thể hiện trong bảng 1.3, bã dứa có độ ẩm nằm trong khoảng từ 3,77-9,3%, protein 4,0-5,9%, lipid thấp (0,61-1,8%) Hàm lượng protein của bã dứa cao hơn từ 7,3 đến 10,7 lần so với hàm lượng protein trong quả dứa, hàm lượng lipid của bã dứa cũng cao hơn từ 4,7 đến 13,9 lần so với hàm lượng protein của quả dứa

Thành phần chính trong bã dứa là xơ thực phẩm, tỷ lệ nằm trong khoảng 45,22-75,8%, chủ yếu là các xơ không hòa tan (95,2-99,2 %) gồm cellulose và một số hemicellulose không tan, còn lại một phần nhỏ xơ hòa tan chiếm từ 0,8-4,8%

Bã dứa chứa hàm lượng tương tự xơ tổng khi so sánh với các sản phẩm nông nghiệp khác như củ cải đường, hạnh nhân, ổi và xoài nhưng cao hơn hẳn các nguồn ngũ cốc khác như cám gạo, cám lúa mạch và cám yến mạch [13] Vì vậy, có thể coi bã dứa là một nguyên liệu tự nhiên với thành phần hoạt tính sinh học có thể kết hợp vào trong các sản phẩm thực phẩm

1.2 Chất xơ thực phẩm

1.2.1 Giới thiệu chất xơ thực phẩm

Chất xơ (Dietary Fiber) là các phân tử polysaccharide phi tinh bột và lignin có nguồn gốc chủ yếu từ thực vật, không thủy phân bởi các enzyme tiêu hóa của người (AACC, 2010) Chất xơ thực phẩm được cấu tạo từ các monosaccharide liên kết với nhau thông qua liên kết β-1,4 và 1,6-glycosite Xơ thực phẩm là thành phần có nhiều trong các loại trái cây Dựa vào tính tan trong nước, xơ thực phẩm được chia làm hai nhóm:

Xơ hòa tan (SDF) và xơ không hòa tan (IDF) Trong đó, xơ hòa tan gồm: gum, mucilage, một số hemicellulose và pectin; xơ không hòa tan gồm: cellulose, một số hemicellulose và lignin

Chất xơ thực phẩm có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người, nó có thể so sánh ngang bằng với vai trò của vitamin, của các nguyên tố vi lượng và khoáng chất Việc đảm bảo đủ nhu cầu chất xơ hàng ngày để có chế độ dinh dưỡng hợp lý đã được Viện Dinh dưỡng Việt Nam khuyến nghị, việc ăn đủ chất xơ có tác dụng tích cực đối với sức khỏe nổi bật như: làm giảm cholesterol máu, duy trì ổn định đường huyết,

chống táo bón, ngăn ngừa béo phì, giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch thông qua giảm cholesterol trong máu, tăng lợi khuẩn trong đường ruột, tăng cường hệ miễn dịch,….[19] Nhu cầu tiêu thụ chất xơ hàng ngày của con người phụ thuộc rất nhiều vào tuối tác và giới tính, năng lượng tiêu hao và thói quen ăn uống của từng Quốc gia USDA năm 2005 khuyến nghị lượng xơ tiêu thụ là 14g/1000kcal, trung bình đối với người trưởng thành mức năng lượng tiêu thụ 2000 kcal/ngày đối với nữ và 2600 kcal/ngày đối với nam giới nên nhu cầu tiêu thụ chất xơ khuyến nghị là 28g/ngày đối với nữ và 36g/ngày đối với nam [20] Tuy nhiên, trong thực tế khẩu phần ăn thường

ít chất xơ Thống kê từ 1993-2000 ở Mỹ cho thấy giá trị trung bình tổng lượng chất

xơ tiêu thụ là 16,7 g / ngày đối với nam và 15,6 g / ngày đối với nữ [21] Vì vậy, những giải pháp gia tăng chất xơ trong khẩu phần ăn uống là cần thiết

Chất xơ thực phẩm mang lại rất nhiều lợi ích về sức khỏe được thể hiện như trên hình 1.3 [1] Theo đó, tác động của chất xơ hòa tan và không hòa tan, được mô tả như sau:

 Chất xơ hòa tan làm tăng hấp thu chất khoáng, do VSV lên men sinh acid làm chua môi trường ruột già nên dễ dàng hòa tan chất khoáng, làm tăng khả năng hấp thu

 Chất xơ hòa tan giữ béo, giữ đường Đường và chất béo liên kết với chất xơ thường không hấp thụ ở ruột non và đi vào ruột già nơi chúng được bài tiết qua phân, giúp giảm hấp thu lipid, đường Do đó tác dụng tốt đối với những người có bệnh tiểu đường, tim mạch

 Tăng bài tiết acid mật, do chất xơ hòa tan giữ acid mật và kéo chúng bài tiết qua phân Việc giảm axit mật trở lại gan và giảm hấp thu cholesterol dẫn đến giảm hàm lượng cholesterol trong tế bào gan Giảm cholesterol trong gan thúc đẩy loại bỏ cholesterol lipoprotein tỉ trọng thấp (LDL) khỏi máu Việc giảm axit mật trở lại gan cũng đòi hỏi phải sử dụng cholesterol để tổng hợp axit mật mới Tác dụng là giảm nồng độ cholesterol trong huyết thanh

 Chất xơ hòa tan giữ nước và tạo ra các dung dịch nhớt trong đường tiêu hóa gây ra một số tác dụng: Làm chậm quá trình rỗng dạ dày do quá trình thức ăn

di chuyển từ dạy dày vào tá tràng chậm hơn, tạo cảm giác no, chậm quá trình tiêu hóa, Giảm sự tiếp xúc TP với enzyme tiêu hóa hoặc làm giảm chức năng enzyme, Tạo hệ Gel với độ nhớt cao bám lên thành ruột từ đó ngăn cản dinh dưỡng hấp thu qua thành ruột, Thay đổi chênh lệch nồng độ từ đó, sự vận chuyển dinh dưỡng theo con đường chủ động giúp tiêu hao thêm một phần năng lượng, Giảm hấp thu glucose, tăng hoạt động glucagon, giảm lượng insulin cần thiết, vì vậy hỗ trợ người bệnh đáo tháo đường do thiếu insulin

 Chất xơ hòa tan kích thích hệ vi sinh vật có lợi phát triển trong ruột già phát triển, ức chế vi khuẩn có hại

 Chất xơ hòa tan thông qua vi khuẩn bifidobacteria trong ruột già lên men sản sinh acid Butyric có tác dụng tốt trong việc phòng chống bệnh ung thư

 Chất xơ hòa tan làm giảm mùi hôi của phân, do một mặt nó hấp thu NH3, mặt khác lên men sinh acid phản ứng trung hòa với NH3, vi khuẩn LAB,

Bifidobacterium sử dụng NH3 tổng hợp protein

Những thông tin trên cho thấy chất xơ hòa tan trong thực phẩm có những ưu thế

về mặt dinh dưỡng hơn chất xơ không hòa tan

1.2.2 Chất xơ từ bã dứa

Tỉ lệ thu hồi khi chế biến các sản phẩm từ dứa vào khoảng 30 %, tức là 70 % quả dứa còn lại trở thành phụ phẩm [6] Theo thống kê của FAO (2013),sản lượng dứa trên thế giới đạt 21,8 triệu tấn vào năm 2011, dùng để ăn tươi hoặc chế biến các sản phẩm như dứa cắt khoanh đóng hộp, mứt, nước ép hay nước cô đặc [22] Với năng xuất trung bình của quá trình ép với nền công nghệ kĩ thuật truyền thống là 72 % [9], hoặc

đã được cải tiến là 82-86 % [9], thì sản lượng bã dứa thải ra từ quá trình ép dứa vẫn không hề nhỏ

Chất xơ

hòa tan

Hấp phụ và liên kết chất dinh dưỡng

Thay đổi cân bằng khoángGiảm sự hấp thu lipidTăng sự bài tiết acid mật

Hình thành gel

Tăng thời gian dạ dày trốngGiảm hấp thu dinh dưỡngTăng thời gian vận chuyểnGiảm chức năng tiêu hóaKhả năng giữ nước

Giảm thời gian vận chuyển

Bị lên men

Tăng sự phát triển lời khuẩnCung cấp năng lượng

Ức chế hình thành khối uKích thích sự phát triển tế bào ruộtCải thiện sự lưu thông máuTăng chức năng miễn dịch

Theo Hemalatha và Anbuselvi 2013, bã dứa chứa nhiều thành phần có giá trị như xơ, bromelain, một số các chất dinh dưỡng khác và một lượng ít sucrose, glucose, fructose, cellulose, Những chất dinh dưỡng này có thể được chuyển hóa thành các sản phẩm hữu ích có giá trị cao như lactic acid, các chất kháng oxi hóa, ethanol, biodiesel và biomethane [23]

Thành phần chất xơ trong bã dứa từ một số nghiên cứu được trình bày trong bảng 1.4

Bảng 1.4: Thành phần chất xơ của bã dứa từ một số nghiên cứu

Một số nghiên cứu Các

cộng sự (2016) [13]

Theo Figuerola và cộng sự (2005), tỷ lệ giữa lượng chất xơ không hòa tan so với chất

xơ hòa tan trong khoảng 2:1 đến 3:1 thì được xem là tốt cho sức khỏe [8] Tuy nhiên, chất xơ không hòa tan lại chiếm hàm lượng lớn trong bã dứa theo như số liệu bảng 1.4 Do đó, nhiều phương phương pháp can thiệp làm chuyển đổi chất xơ không hòa tan thành chất xơ hòa tan đã được nghiên cứu và ứng dụng nhằm cải thiện chất lượng cảm quan của sản phẩm, trong đó có phương pháp xử lý enzyme

1.3 Quá trình thủy phân chất xơ thực phẩm bằng phương pháp enzyme

Quá trình thủy phân cellulose bởi enzyme cellulase được thể hiện trong hình 1.4 Cellulase là một phức hợp enzyme bao gồm ba nhóm chủ yếu, endo-1,4-b-D-glucanase (EC 3.2.1.4), exoglucanase/exo-cellobiohydrolase (EC3.2.1.91), and beta-glucosidase (EC 3.2.1.21) Ba loại enzyme này hoạt động hiệp trợ với nhau để thủy phân hoàn toàn cellulose thành các đơn phân glucose Endo-1,4-beta-D-glucanase hoạt động đầu tiên, ngẫu nhiên, thủy phân sợi cellulose tạo thành oligo saccharide có một đầu khử và đầu không khử, những oligosaccharide được tạo thành bị phân cắt bởi exo-cellobiohydrolase, và giải phóng ra cellobiose một dimer của glucose liên kết thông qua beta-1,4 glycoside Cellobiose được thủy phân bởi beta-glucosidase thành đơn phân glucose, sản phẩm cuối của quá trình thủy phân, cụ thể:

 EC 3.2.1.4 - endoglucanase hay 1,4-β-D glucan-4-glucanohydrolase: là một endoenzyme, xúc tác thủy phân liên kết β-1,4 glycoside ở những vị trí giữa mạch phân tử cellulose

 EC 3.2.1.91 – cellobiohydrolase hay 1,4-β-D glucancellobiohydrolase: là mộ exoenzyme, xúc tác thủy phân liên kết β-1,4 glycoside trong phân tử cellulose

từ đầu không khử và giải phóng ra sản phẩm là cellobiose

Hình 1.4: Quá trình thủy phân cellulose bởi enzyme

cellulase [2]

 EC 3.2.1.21 – β-glucosidase, cellobiase hay glycosideglucohydrolase: có thể thủy phân những đoạn oligomer của cellulose và cellobiose Enzyme này thủy phân liên kết β-glucosidase từ đầu không khử và giải phóng ra sản phẩm là β-D-glucose

Enzyme cellulase thủy phân các liên kết endo β-1,4 glycoside trong hemicellulose của bã dứa tạo ra các chuỗi polysaccharide ngắn hơn có khả năng hòa tan trong nước

1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme [25]:

 Nồng độ enzyme: Khi nồng độ enzyme càng tăng thì tốc độ phản ứng tăng Tuy nhiên khi nồng độ enzyme càng tăng cao thì tốc độ phản ứng đạt tới tiệm cận vận tốc cao nhất

 Nồng độ cơ chất: Khi nồng độ cơ chất thấp, vận tốc phản ứng chậm do bị cản trở giữa ái lực của enzyme và cơ chất Khi nồng độ cơ chất tăng thì vận tốc phản ứng cũng tăng lên tuyến tính Tuy nhiên khi nồng độ cơ chất quá cao thì vận tốc phản ứng cũng đạt tới tiệm cận vận tốc tối đa Trong một số trường hợp xảy ra sự ức chế của enzyme bởi cơ chất

 Nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng sẽ làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng dẫn đến tăng vận tốc phản ứng Tuy nhiên khi nhiệt độ tăng cao gây biến tính ezyme, thay đổi cấu hình bậc 3 bậc 4 của enzyme, gây mất hoạt tính enzyme…

1.4 Bánh quy giàu xơ

Theo định nghĩa của FDA (2013), nguồn cung cấp xơ cao và tốt phải chứa lần lượt trên 20% và 10-19% chất xơ tính theo giá trị khuyến nghị hằng ngày trong phần ăn được Bã dứa chứa khoảng 76% chất xơ, trong đó 99,2 % là xơ không hòa tan và 0,8% là xơ hòa tan, ngoài ra, bã dứa còn rất giàu calcium, phosphorus và sắt [17] Phần bã dứa khô trong sản xuất công nghiệp chứa chất béo thấp (0,61%), lượng xơ dồi dào (45,22%) [18] nên chúng là nguồn nguyên liệu tiềm năng để cải thiện chất lượng dinh dưỡng của sản phẩm

Theo Miller và cộng sự (2016), bánh quy là sản phẩm nướng có kích thước nhỏ, phẳng

và được làm từ ngũ cốc chứa shortening, đường và bột nở, và bột mì mềm (thành phần protein thấp) được sử dụng phổ biến, các loại ngũ cốc khác như yến mạch, bắp, lúa mạch đen đôi khi vẫn được sử dụng Bánh quy có chứa khoảng 25–40% đường, 65–75% chất béo và 15–25% trứng (tỷ lệ phần trăm dựa trên 100% bột mì) [26] Bột

mì là nguyên liệu chính được sử dụng trong sản xuất bánh quy Bột mì được coi là một chất làm cứng và cung cấp kết cấu, hình dạng và độ cứng cho bánh quy và các sản phẩm giống như bánh quy Các protein chính của bột mì là gliadin và glutenin, chúng tạo ra gluten khi bổ sung nước và tạo cấu trúc cho sản phẩm Bột mì mềm có chứa đến 9% protein được ưu tiên để sản xuất hầu hết các loại bánh quy [27] Dầu và chất béo được thêm vào trong quá trình sản xuất bánh quy, chúng bôi trơn cấu trúc, góp phần tạo nên cấu trúc sản phẩm Chất béo làm gián đoạn sự hình thành của mạng gluten bằng cách bao quanh các hạt bột và làm cho sản phẩm mềm hơn hoặc tạo ra kết cấu mềm và mịn [27] Nước có nhiều chức năng khác nhau trong sản xuất bánh quy như hình thành gluten, hòa tan các thành phần chính, phụ và kiểm soát nhiệt độ khối bột nhào [27] Thành phần hóa học của bánh quy làm từ bột mì được thể hiện trong bảng 1.5 Phần lớn các loại bánh qui có hàm lượng ẩm thấp hơn 5% [28]

Bảng 1.5: Thành phần hóa học của bánh quy từ bột mì

Một số nghiên cứu Các

chỉ tiêu

Olanipekun và cộng sự (2018)

Ghi chú: Dấu ( ) là không xác định

Bánh quy từ bột mì có hàm lượng lipid từ 19-21%, hàm lượng protein 7-10%, hàm lượng xơ thấp, chỉ chiếm khoảng 1% [29, 30] Bánh quy là loại thực phẩm giàu năng lượng nên sẽ không thích hợp với một số đối tượng thừa cân béo phì Một trong những phương pháp để giảm năng lượng của bánh cũng như tăng lợi ích đối với sức khỏe là

bổ sung chất xơ vào bánh Đã có rất nhiều nghiên cứu sản xuất bánh quy giàu xơ từ các nguồn nguyên liệu giàu xơ khác nhau Các nghiên cứu trước đây đã sử dụng xơ

từ táo, chanh, lúa mì, cám lúa mì, bột vỏ quả Carob giàu xơ… để thay thế một phần bột mì trong công thức bánh quy [31, 32] Khi thay thế một phần bột mì bằng chất xơ thực phẩm từ các nguồn nguyên liệu khác nhau, nhìn chung mức độ yêu thích chung thấp hơn bánh đối chứng, tuy nhiên bánh quy giàu xơ đều giảm được mức năng lượng, hàm lượng béo và hàm lượng xơ tăng mang đến nhiều lợi ích về sức khỏe cho người

sử dụng như hỗ trợ tiêu hóa, giảm cholesterol, giảm chuyển hóa đường huyết…[1] Theo quy định hiện hành, một mặt hàng thực phẩm có thể được công bố là “thực phẩm bổ sung chất xơ” khi nó chứa ít nhất 2,5 gam chất xơ so với tham chiếu, công

bố là “nguồn chất xơ tốt” khi thực phẩm chứa 2,5 đến 4,9 gam chất xơ; và công bố

"chất xơ cao" có thể được đưa ra khi một mặt hàng thực phẩm chứa 5 gam chất xơ trở lên trong mỗi khẩu phần [33] Các nghiên cứu cho thấy, bổ sung chất xơ với phần trăm phù hợp vào các sản phẩm bánh nướng còn có tác dụng ổn định cấu trúc bánh

và kéo dài thời hạn sử dụng sản phẩm [33], ví dụ bánh mì có thể bổ sung 9% chất xơ, bánh nướng xốp, bánh ngọt, mì ống, bánh ngô làm từ bột mì và vỏ bánh pizza với 4% đến 5% chất xơ, bánh quy có thể sử dụng 5% đến 6% chất xơ

1.5 Tình hình nghiên cứu bã dứa và ứng dụng bã dứa trong thực phẩm

Theo những nghiên cứu em tìm hiểu trong quá trình thực hiện đề tài, từ năm 2009 đến 2019 chưa thấy nghiên cứu trong nước liên quan đến thủy phân bã dứa và bổ sung vào công thức bánh quy Tuy nhiên, trên thế giới, ý tưởng tận dụng bã dứa để

bổ sung vào các loại thực phẩm khác nhau đã được thực hiện Dưới đây là một số kết quả nghiên cứu ở nước ngoài

1.5.1 Nghiên cứu cấu trúc, tính chất hóa học của bã dứa công nghiệp

Bã dứa có thể chiếm 50% trọng lượng phế thải, mục đích của nghiên cứu này là nghiên cứu đặc tính cấu trúc, hóa lý và chức năng của bã dứa trong công nghiệp để thu thập thông tin khuyến nghị sử dụng chúng như nguồn cung cấp chất xơ vào thực phẩm Bã dứa có hàm lượng xenlulo cao và chỉ số kết tinh thấp Ngoài ra, bã dứa có nồng độ lignin thấp, đây là một lợi thế khi chúng bị thủy phân bằng hóa chất hoặc enzym Do đó, một loại sản phẩm mới dựa trên các chất bã này có thể được coi là hữu ích để thúc đẩy giá trị dinh dưỡng của thực phẩm và mở rộng việc sử dụng các phụ phẩm công nghiệp [34]

1.5.2 Ứng dụng bã dứa không thủy phân trong sản phẩm bánh quy

Các nghiên cứu hiện nay được thực hiện để tìm ra cách chế biến bánh quy bột bã dứa như một loại thực phẩm có giá trị cho sức khỏe Nhiều sản phẩm phụ của trái cây có thể được sử dụng sinh lợi để phát triển các sản phẩm giá trị gia tăng Bã dứa thu được trong quá trình sản xuất nước dứa, được sử dụng làm nguồn cung cấp chất xơ dồi dào Bánh quy giàu chất xơ được chế biến bằng cách thay thế bột mì nguyên cám bằng bột

bã dứa với tỷ lệ lần lượt là 5%, 10% và 15% và được đánh giá về các đặc tính vật lý, thành phần hóa học, đặc tính kết cấu và đặc điểm cảm quan Kết quả thu được cho thấy trọng lượng và độ dày của bánh quy tăng lên trong khi đường kính và tỷ lệ trải đều giảm khi tăng lượng bột bã dứa trong hỗn hợp bột Độ ẩm, chất xơ thô và hàm lượng tro tăng lên trong khi hàm lượng protein và carbohydrate giảm khi tăng lượng bột dứa trong hỗn hợp bột Hàm lượng chất béo trong bánh quy không có sự thay đổi

rõ rệt Độ cứng của bánh quy tăng lên khi mức độ kết hợp của bột bã lá dứa trong hỗn hợp bột tăng lên Việc bổ sung bột bã dứa có ảnh hưởng xấu đến màu sắc của bánh quy Cuối cùng, người ta kết luận rằng bánh quy có 10% bột bã dứa thay thế bột mì được cho là dễ chấp nhận nhất do vẻ ngoài hấp dẫn và hương vị tốt hơn [35]

Lourembam và cộng sự (2016) đã nghiên cứu quy trình sản xuất bánh quy giàu xơ từ

bã dứa Bột mì, bã dứa, trứng, bơ, đường và tinh dầu dứa được sử dụng để chế biến bánh quy Bã dứa rất giàu chất xơ, nó cũng chứa canxi, phốt pho và sắt Trứng được

sử dụng làm chất kết dính Tinh dầu dứa được thêm vào để tăng hương vị cho sản phẩm Natri benzoat đã được sử dụng với chất lượng nhỏ để bảo quản trong bánh quy Sản phẩm đã được nướng và được phục vụ cho các thành viên hội đồng khác nhau để đánh giá cảm quan trên cơ sở thang điểm 9 điểm Sản phẩm đã được thử nghiệm phân tích gần để kiểm tra các đặc tính lý hóa bằng phương pháp AOAC và Ranganna [17] Nghiên cứu Phantipha và cộng sự (2016) cho thấy có thể thêm chất xơ bã dứa để tăng chất xơ của bánh mì Nghiên cứu này được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của bã dứa được thêm vào ở mức 0, 5 hoặc 10% (thay thế bột mì) đối với các đặc tính hóa

lý của hỗn hợp bột và bột nhào của nó, để đánh giá sự chấp nhận của người tiêu dùng đối với bánh mì giàu xơ từ bã dứa và xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự sẵn lòng mua bánh mì giàu xơ Khả năng giữ nước và dầu của CPF tăng lên (P <0,05) khi mức

bã dứa tăng Bánh mì có 5% bã dứa thay thế bột mì được chấp nhận hơn so với bánh

mì có 10% thay thế; tuy nhiên, nó không khác biệt đáng kể với đối chứng, có khối lượng và kết cấu cụ thể tương tự, nhưng có tổng lượng chất xơ cao hơn khoảng ba lần so với đối chứng (4,4% so với 1,5%) Nhãn sản phẩm và thông tin về lợi ích sức khỏe có khả năng ảnh hưởng đến sự sẵn lòng mua bánh mì giàu chất xơ của người tiêu dùng [36]

Nghiên cứu phát triển và đánh giá chất lượng của bánh bích quy bổ sung bã dứa và cám lúa mì đã được Kuldip D Ade và cộng sự thực hiện vào năm 2014 Tác giả tập trung so sánh bốn mẫu bánh với tỷ lệ bột mì : bã dứa : cám lúa mì lần lượt là 100:0:0, 90:5:5, 80:10:10, 70:15:15 về các tính chất hóa học, cơ lý, cảm quan Khi tăng dần tỷ

lệ thay thế bột mì, đường kính của bánh tăng, độ dày hầu như không đổi, do đó chỉ

số nở có xu hướng tăng Thể tích của bánh cũng tăng theo chiều tăng dần tỷ lệ thay thế bột mì dẫn đến tỷ trọng bánh giảm Các mẫu bánh với tỷ lệ bổ sung bã dứa và cám lúa mì cao cho thấy thành phần dinh dưỡng của bánh được cải thiện rõ rệt khi protein, xơ tổng và khoáng tăng trong khi chất béo dường như không đổi Mẫu bánh với tỷ lệ 80:10:10 cho điểm cảm quan độ chấp nhận của người tiêu dùng cao nhất cho thấy tiềm năng thay thế lên đến 20% bột mì trong sản xuất bánh bích quy giàu xơ [24]

Năm 2016, một thử nghiệm về việc tạo ra bánh cookie giàu xơ từ bã dứa đã được thực hiện bởi Lourembam Kamala Devi và cộng sự Bã dứa được chuẩn bị từ quả dứa tươi thông qua các công đoạn gọt vỏ, cắt nhỏ, trích ly, sấy và nghiền; sau đó bã sẽ được bổ sung vào công thức làm bánh cookie Thử nghiệm tập trung vào so sánh sự khác nhau của thành phần hóa học giữa bột mì và bột bã dứa, đồng thời đánh giá sơ

bộ về các tính chất vật lý và hóa học và cảm quan của bánh cookie giàu xơ [25] Một nghiên cứu khác trong năm 2016 là của M Thivani và cộng sự về tính chất hóa

lý, cảm quan và thời gian bảo quản của bánh quy bổ sung bã dứa Nghiên cứu phân tích sự thay đổi về thành phần hóa học và tính chất cảm quan của các mẫu bánh với

tỷ lệ thay thế bột mì lần lượt là 3, 5, 10, 15 % trong suốt thời gian bảo quản bánh ở điều kiện nhiệt độ 30±1oC, độ ẩm 75-80 % Kết quả cho thấy hàm lượng protein của bánh giảm trong suốt thời gian bảo quản do sự mất amino acids đã tham gia vào phản ứng Maillard cùng với đường khử, cũng vì nguyên nhân này mà hàm lượng đường tổng trong bánh cũng giảm Nếu như độ ẩm của bánh tăng dần trong thời gian bảo quản do khả năng hút ẩm cao của bánh quy thì hàm lượng chất béo trong bánh giảm dần do các phản ứng tự oxi hóa của các acid béo chưa bão hòa khi có mặt của oxi không khí và độ ẩm cao Nhìn chung, mẫu bánh với tỷ lệ thay thế bột mì 5 % cho kết quả khả quan nhất khi sự biến đổi về thành phần hóa học là ít nhất và đạt được độ chấp nhận của người tiêu dùng là cao nhất Ngoài ra, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng chất lượng của bánh quy thay đổi không đáng kể trong thời gian 6 tuần bảo quản ở điều kiện như thí nghiệm [26]

Năm 2017, Nataly Maria Viva de Toledo và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của các tính chất hóa lý và cảm quan khi thay thế một phần bột mì bằng bột bã dứa từ phần lõi dứa trong sản xuất bánh cookie Với tỷ lệ thay thế 5 %, 10 % và 15 %; kết quả cho thấy hàm lượng xơ hòa tan có xu hướng giảm và xơ không hòa tan tăng so với mẫu đối chứng (100 % bột mì) Sau quá trình nướng, hệ số giãn nở của bánh tăng, trong khi bánh có màu sậm hơn theo chiều tăng dần tỷ lệ thay thế bột bã dứa Về mặt đánh giá cảm quan, thực tế chỉ ra rằng không có sự khác biệt đáng kể giữa các mẫu

bánh có bổ sung bột bã dứa với mẫu đối chứng khi đánh giá dựa trên phép thử ưu tiên (preference ranking test) [27]

Năm 2018, Sadal KB và cộng sự đã phát triển và đánh giá chất lượng của bánh quy

có bổ sung bã dứa với các tỷ lệ lần lượt là 5 %, 10 % và 15 % Kết quả cho thấy sự tương đồng với các nghiên cứu trước đó như hàm lượng xơ, tro tăng khi tăng dần tỷ

lệ thay thế bột bã dứa; trong khi đó, thành phần protein và tinh bột của bánh giảm Nguyên nhân là do bột mì với hàm lượng protein và tinh bột cao đã bị thay thế bởi bột bã dứa giàu các thành phần như xơ và tro Nếu như hàm lượng béo của bánh gần như không có thay đổi đáng kể thì giá trị độ ẩm của bánh lại tăng khi bổ sung càng nhiều bột bã dứa, điều này là do khả năng giữ nước của chất xơ trong bã dứa Cũng chính tính chất giữ nước này làm tăng độ nhớt của khối bột nhào, ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của bánh sau quá trình nướng, cụ thể đường kính của bánh giảm, độ dày tăng và chỉ số nở giảm Thí nghiệm còn chỉ ra rằng độ cứng của bánh tăng dần theo chiều tăng dần lượng bã dứa bổ sung vào, điều này cũng góp phần làm giảm điểm cảm quan về mặt cấu trúc của bánh có tỷ lệ bổ sung bã dứa cao Điểm cảm quan về mặt màu sắc cũng giảm dần theo cùng xu hướng với điểm cảm quan cấu trúc do bã dứa làm mẫu bánh trở nên sậm màu hơn Tuy nhiên, nhờ sự hòa hợp của hương vị dứa đã làm mẫu bánh với 10% bổ sung bã dứa được chấp nhận hơn cả [28]

1.5.3 Ứng dụng bã dứa trong các thực phẩm khác

Năm 2014, Miriam M Selani và cộng sự đã nghiên cứu đặc điểm và tiềm năng ứng dụng của bã dứa trong sản xuất các sản phẩm snack ép đùn nhằm mục đích tăng cường chất xơ Bã dứa với hàm lượng béo thấp (0.61 %), chất xơ cao (45.22 %) là một nguồn nguyên liệu tiềm năng để làm giàu hàm lượng xơ trong các sản phẩm snack ép đùn Các mẫu với tỷ lệ thay thế bã dứa lần lượt là 0 %, 10.5 %, 21 %, độ ẩm 13 %, 14 %,

15 % và nhiệt độ 140 oC, 160 oC được nghiên cứu cho thấy việc bổ sung bã dứa làm giảm độ nở và độ sáng của sản phẩm Trong khi đó, độ cứng, khả năng hút nước và

tỷ trọng cho kết quả không có sự khác biệt đáng kể giữa mẫu bổ sung 10.5 % bã dứa

và mẫu đối chứng 0 % Vì thế, với tỷ lệ 10.5 %, bã dứa có thể được đưa vào công thức sản xuất snack mà không ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm cuối [10] Ảnh hưởng của xơ lõi dứa đến tính chất lưu biến của khối bột và chất lượng của bánh bao (mantou) đã được Sy-Yu Shiau và cộng sự nghiên cứu vào năm 2014 Khi thay thế một phần bột mì bằng xơ lõi dứa, xu hướng đặc sệt lại và ít giãn nở hơn xảy ra ở

cả khối bột có hoặc không có lên men Độ cứng và độ dai của bánh bao tăng khi tăng dần tỷ lệ thay thế từ 0 đến 15 % xơ lõi dứa; trong khi đó, độ cố kết, thể tích riêng và

độ đàn hồi của bánh giảm đáng kể Kết quả cảm quan cho thấy bánh bao bổ sung 5 %

xơ lõi dứa được chấp nhận tốt hơn mẫu 10 và 20 %, vì thế tỷ lệ bổ sung 5 % xơ lõi dứa được đề nghị bổ sung vào bánh bao để tăng hàm lượng xơ đồng thời vẫn đảm bảo chất lượng của bánh [20]

Năm 2016, Phantipha Chareonthaikij và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của bã dứa (với hàm lượng xơ tổng là 70.2 %) lên tính chất hóa lý và độ chấp nhận của người tiêu dùng trên bánh mì giàu xơ Khi tăng dần tỷ lệ thay thế bột mì từ 0, 5, 10 % bằng

bã dứa, khả năng hút nước và hút dầu của hỗn hợp bột tăng do các tính chất này ở bã dứa cao hơn so với bột mì Mẫu bổ sung bã dứa với tỷ lệ thay thế 5 % được người tiêu dùng chấp nhận cao hơn mẫu 10 % và mẫu này cho thấy không có sự khác biệt

về thể tích riêng, cấu trúc so với mẫu đối chứng, đồng thời cho hàm lượng xơ tăng gần gấp 3 lần so với mẫu đi từ 100 % bột mì (4.4 % so với 1.5 %) [21]

Miriam M Selani và cộng sự (2016) đã nghiên cứu ảnh hưởng của phụ phẩm dứa và dầu cải như một chất béo thay thế lên tính chất hóa lý, cảm quan của burger bò ít béo Khi so sánh năm mẫu burger bò bao gồm burger bò thông thường (20% béo), burger

bò ít béo đối chứng (10 % béo), burger bổ sung phụ phẩm dứa, burger bò bổ sung dầu cải và burger bò bổ sung cả phụ phẩm dứa và dầu cải, nghiên cứu chỉ ra rằng mẫu burger có bổ sung phụ phẩm dứa có độ ẩm và khả năng giữ béo cao hơn, đồng thời đường kính và các chỉ số về màu sắc L*, a*, C* giảm Mặc dù việc sản xuất burger ít béo làm cấu trúc sản phẩm trở nên cứng, dai và cố kết hơn; kết quả cảm quan lại không cho thấy sự khác biệt giữa mẫu đối chứng và mẫu bổ sung bã dứa và dầu cải

Do đó, phụ phẩm dứa và dầu cải được hứa hẹn sẽ là chất béo thay thế trong sản xuất burger bò [22]

Năm 2018, Efigenia Montalvo-González và cộng sự đã nghiên cứu về tính chất hóa

lý và đặc tính công nghệ của chất xơ kháng oxi hóa từ bã dứa và ảnh hưởng của chúng khi bổ sung vào thành phần nguyên liệu để sản xuất xúc xích kiểu Vienna Nghiên cứu tập trung so sánh hai phương pháp tách nước từ bã dứa nguyên liệu là sấy đối lưu bằng dòng không khí nóng và sấy thăng hoa, bên cạnh đó có hoặc không có quá trình tiền xử lý bằng hơi ở áp suất cao cũng được tác giả đưa vào so sánh Kết quả cho thấy quá trình tiền xử lý bằng hơi ở áp suất cao có hiệu quả trong việc làm tăng hàm lượng chất xơ, protein, chất béo, carotenoids, polyphenols và khả năng kháng oxi hóa của

bã dứa Bã dứa đã được tiền xử lý và sấy đối lưu bằng không khí nóng ở 55oC trong

9 giờ được cho là có tiềm năng thay thế một phần thịt heo và thịt gà tây trong sản xuất xúc xích vì khả năng hút nước cao hơn cả Khi tăng tỷ lệ thay thế của loại bã này trong công thức sản xuất xúc xích, hàm lượng nitrite giảm, trong khi đó carotenoids

và polyphenols tăng [23]

1.6 Điểm mới của đề tài

Theo các kết quả nghiên cứu đã công bố tham khảo từ 2009 đến 2019 và nguồn thông tin em tiếp cận được, các nghiên cứu đa số các tác giả quan tâm đến việc sử dụng bã dứa để bổ sung trực tiếp vào bánh nướng, sử dụng nguồn nguyên liệu giàu xơ là bã dứa mà không trải qua công đoạn xử lý enzyme Em nhận thấy đề tài “Ứng dụng enzyme thủy phân bã dứa để bổ sung vào sản phẩm bánh bích quy giàu xơ” có những điểm mới hơn về công đoạn xử lý

Cụ thể, em sử dụng nguồn nguyên liệu giàu xơ là một phụ phẩm của ngành công nghiệp sản xuất nước ép dứa Về công đoạn tiền xử lý, em xử lý enzyme trước khi tiến hành bổ sung vào công thức bánh quy

Với nghiên cứu này, điểm mới nổi bật là thủy phân bã dứa tươi để đưa vào công thức bánh quy thay thế một phần bột mì Thêm vào đó, kích thước bột bã dứa sau thủy phân và tỷ lệ bổ sung bã dứa sau thủy phân cũng được nghiên cứu để từ đó làm tăng

hàm lượng xơ hòa tan có trong thành phẩm nhưng vẫn đảm bảo được các tính chất vật lý và cảm quan của sản phẩm bánh quy

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu

2.1.1 Bã dứa tươi

Dứa được lựa chọn trong nghiên cứu này là giống Cayenne Đây là giống dứa phổ biến thứ nhì ở Việt Nam (sau dứa Queen) Với đặc tính mềm, nhiều nước, ít chua và ngoại quan trái nhỏ hình trụ dài, dứa Cayene là giống dứa thích hợp cho sản xuất nước ép dứa đóng lon Vì thế bã dứa Cayene được sử dụng trong nghiên cứu này Dứa được thu mua ở chợ Đầu Mối Để bảo sự đồng nhất và ổn định về thành phần và tính chất của nguyên liệu, nguyên liệu dứa được xử lý theo quy trình hình 2.1:

Hình 2.1: Quy trình tạo bã dứa tươi

Quả hư

Vỏ, cuống

Nước ép dứa Nước

Sau khi được mua về, loại bỏ trái hư hỏng, cắt bỏ vỏ và cuốn, dứa được đem đi rửa sạch, chuẩn bị cho bước xử lý tiếp theo

Cắt nhỏ: Dứa được cắt đến kích thước phù hợp với kích thước ống nạp nguyên liệu

của máy nghiền

Nghiền: Thiết bị nghiền sử dụng trong nghiên cứu là Máy ép Mishio Slowjuicer

MK61-Nhật Bản Sau khi qua máy nghiền, bã dứa đã được tách phần lớn lượng nước

và chuẩn bị cho đồng nhất bã

Đồng nhất bã: bã dứa tươi thu được từ các mẻ nghiền khác nhau được trộn đều và

chia nhỏ vào những túi zip nhựa PE (polyethylene) 1kg

Lạnh đông: các túi bã dứa tươi được bảo quản lạnh đông ở nhiệt độ không quá -4oC đến khi sử dụng

2.1.2 Các nguyên liệu làm bánh

 Bột mì: Chúng tôi sử dụng Bột mì số 8, sản phẩm của công ty TNHH Bột Mì

Đại Phong Chỉ tiêu chất lượng được nhà sản xuất công bố được thể hiện trên Bảng 2.2

Bảng 2.1: Chỉ tiêu chất lượng của bột mì (tính trên 100 g nguyên liệu)

 Trứng gà: Nghiên cứu này sử dụng trứng gà tươi của công ty TNHH Ba Huân

 Isomalt: Chúng tôi sử dụng isomalt có xuất xứ từ công ty Cynbor Ingredients

(Trung Quốc) Một số chỉ tiêu chất lượng được thể hiện trong Bảng 2.3

Bảng 2.2: Chỉ tiêu chất lượng của isomalt(*)

 Bơ: Bơ nhạt có xuất xứ từ công ty Pilot (Úc) được sử dụng trong nghiên cứu

này Hàm lượng lipid trong bơ không thấp hơn 97%

 Acesulfame kali: Nghiên cứu này sử dụng acesulfame kali của công ty Anhui

Jinhe Industrial (Trung Quốc) Độ tinh khiết của acesulfame kali lớn hơn 99.0%

 Muối ăn: Chúng tôi sử dụng muối tinh sấy có bổ sung iod của Tập đoàn Muối

Miền Nam Các chỉ tiêu chất lượng được nhà sản xuất cung cấp được thể hiện trên Bảng 2.4

Bảng 2.3: Chỉ tiêu chất lượng của muối ăn (*)

(*): Thông tin từ nhà cung cấp

 Hương vani: Nghiên cứu này sử dụng chế phẩm hương vani của Tập đoàn

Mane (Indonesia) Thành phần chính trong chế phẩm hương vani gồm có: propylene glycol (INS 1520), nước, hương thực phẩm, chất tạo màu (E150a)

 Sodium Bicarbonate: Chúng tôi sử dụng bột nở của công ty Natural Soda

(Mỹ) Độ tinh khiết của Sodium Bicarbonate là lớn hơn 99,0%

2.2 Hóa chất thiết bị và địa điểm thực hiện

2.2.1 Địa điểm thực hiện

Luận văn được thực hiện tại phòng thí nghiệm Công nghệ thực phẩm 102B2 tại cơ

sở 1 trường Đại học Bách Khóa, địa chỉ 268 Lý Thường Kiệt, quận 10, Thành phố

Hồ Chí Minh, Việt Nam

2.2.2 Hóa chất

2.2.2.1 Enzyme

Cellulase

Chế phẩm cellulase sử dụng để xử lý bã dứa trong nghiên cứu này có tên thương mại là Cellulast 1.5L, do công ty Novozymes (Đan Mạch) sản xuất Các đặc tính của chế phẩm được trình bày trong Bảng 2.4

Bảng 2.4: Một số đặc tính của chế phẩm Cellulast 1.5L (*)

Hoạt tính ban đầu (Endoglucanase unit/g - EGU/g) 700

Nhiệt độ tối thích (oC) 45oC – 60oC

(*): Thông tin từ nhà cung cấp

Một đơn vị hoạt độ endoglucanase (1 EGU) được định nghĩa là lượng enzyme cần thiết để giải phóng 1 µmol D-glucose từ carboxymethyl cellulose (CMC) trong một phút ở điều kiện nhiệt độ 50oC, pH 4.8 Enzyme cellulase được sử dụng trong nghiên cứu để thủy phân một phần xơ không hòa tan trong bã dứa

Chế phẩm enzyme cellulase được bảo quản ở 0oC – 5oC và tránh ánh sáng mặt trời trong suốt quá trình nghiên cứu

Ngoài cellulase, chúng tôi còn sử dụng ba chế phẩm enzyme khác trong quá trình

phân tích xác định hàm lượng chất xơ Gồm: α-amylase, glucoamylase và protease

α-amylase

Chế phẩm α-amylase sử dụng trong nghiên cứu này có tên thương mại là Termamyl®SC do công ty Novozymes (Đan Mạch) sản xuất Các đặc tính của chế phẩm được trình bày trong Bảng 2.5