TỔNG QUAN
Vỏ đậu xanh
Hạt đậu xanh (Vigna radiata L Wilczek) thuộc loại cây họ đậu ngắn ngày có thể thích ứng với nhiều điều kiện môi trường khác nhau Đậu xanh được trồng phổ biến ở các nước châu Á như Ấn Độ, Pakistan, Thái Lan, Lào, Campuchia, Việt Nam Hạt đậu xanh nhỏ có màu xanh lục, gần như hình tròn với đường kính trung bình khoảng 4.3 mm Hạt đậu xanh gồm ba phần chính: vỏ hạt, lá mầm và phôi
Vỏ hạt là lớp mỏng bao bọc phía ngoài bảo vệ phôi, chiếm 12.1% hạt Lá mầm chiếm tỉ lệ cao nhất trong hạt khoảng 85.6%, gồm lớp aleurone bên ngoài và phần nội nhũ chứa tinh bột bên trong Phôi chiếm 2.3% hạt gồm hai phần: chồi phôi phía trên lá mầm là epicotyl và gốc phôi phía dưới lá mầm là hypocotyl Ngoài ra, hạt còn có một lỗ nhỏ ở phía trên để hấp thu nước được gọi là micropyle Hilum là một vết trên vỏ hạt để gắn noãn vào thành noãn trước khi nó trở thành hạt
Hình 2.1 Cấu tạo của hạt đậu xanh
(A) Phần bên ngoài (B) Phần bên trong Đậu xanh được xem là nguồn cung cấp protein, tinh bột, xơ, khoáng, vitamin và nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học khác [10] Hiện nay, đậu xanh được tiêu thụ chủ yếu ở ba dạng: đậu xanh nguyên hạt, đậu xanh tách vỏ và giá đỗ; đậu xanh tách vỏ được sử dụng phổ biến Phụ phẩm từ quy trình tách hạt vỏ đậu xanh chiếm
15 – 20%, phụ phẩm thường được làm thức ăn cho gia súc Phụ phẩm này gồm vỏ (48.9%), phôi (22.2%), epicotyl (17.2%), aleurone (11.7%) và một phần không
3 đáng kể hạt vỡ và bột lá mầm Những báo cáo gần đây cho thấy, phụ phẩm có chứa nhiều thành phần dinh dưỡng, đặc biệt là có chứa các hợp chất có hoạt tính sinh học có lợi cho con người [11]
Trong bài luận văn này, phụ phẩm từ quy trình sản xuất đậu xanh tách vỏ được gọi tắt là vỏ đậu xanh (VĐX)
Thành phần hóa học của vỏ đậu xanh thay đổi tùy theo nguyên liệu hạt đậu xanh ban đầu và phương pháp tách vỏ [12] Thành phần hóa học và hoạt tính kháng oxy hóa của VĐX được trình bày Bảng 2.1 Có ít công bố về thành phần hóa học của VĐX
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của vỏ đậu xanh [7]
Khả năng kháng oxy hóa theo DPPH
Khả năng kháng oxy hóa theo FRAP
Nhìn chung vỏ hạt đậu xanh có hàm lượng chất xơ khá cao (47.5 g/100g chất khô) Chất xơ trong vỏ đậu xanh chủ yếu là chất xơ không hòa tan bao gồm:
4 cellulose, ligin, hemicellulose không tan; bên cạnh đó, chất xơ hòa tan chiếm tỉ lệ thấp được xác định gồm pectin, một số hemicellulose hòa tan [13]; tỷ lệ chất xơ không tan/xơ tan cao (9/1) Hàm lượng tinh bột trong VĐX cao (24.8 g/100g chất khô), điều này được cho là do trong thành phần phụ phẩm từ quá trình tách vỏ có chứa phôi và các hạt đậu xanh vỡ Về thành phần vi lượng, vỏ đậu xanh chứa hàm lượng cao các chất khoáng như canxi (812 mg/100g chất khô), sắt (17 mg/100g chất khô) và phốt pho (36 mg/100g chất khô) [14] Ngoài ra, vỏ hạt đậu xanh còn có nhiều chất có hoạt tính sinh học như tannin, anthocyanin, carotenoid, chlorophyll; trong đó hàm lượng chlorophyll xấp xỉ 20.6 g/100g chất khô và góp phần tạo ra màu xanh cho vỏ hạt đậu xanh Các hợp chất phenolic trong vỏ đậu xanh bao gồm gallic acid, ferulic acid, sinapic acid, vitexin, isovitexin đều có khả năng kháng oxy hóa cao [11]
2.1.3 Tình hình nghiên cứu sử dụng vỏ đậu xanh
2.1.3.1 Trích ly các hợp chất sinh học
Năm 2012, Zhong và cộng sự đã nghiên cứu trích ly các hợp chất polysaccharide trong vỏ đậu xanh bằng công nghệ vi sóng trong dung môi nước cất [15] Kết quả cho thấy ở điều kiện trích ly với công suất vi sóng, thời gian xử lí, tỉ lệ nước/nguyên liệu lần lượt là 700W, 70s và 17 mL/g, hiệu suất thu hồi polysaccharide đạt giá trị cao nhất là 60.03 (mg GE/ 100g chất khô) Phân đoạn polysaccharides tinh khiết chứa rhamnose và galactose có hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH là cao nhất (83.2% với nồng độ 800g/mL) và có thể dùng làm thực phẩm chức năng cho con người
Năm 2020, Jiang và cộng sự cũng khảo sát các tính chất của polysaccharides trong vỏ đậu xanh được trích ly theo hai phương pháp: trích ly có sử dụng enzyme cellulase (MBP-1) và trích ly bằng nước nóng (MBP-2) [16] Kết quả cho thấy mẫu MBP-1 có chứa rhamnose, arabinose, galactose, glucose, xylose, mannose và galacturonic Trong khi đó, mẫu MBP-2 bao gồm rhamnose, arabinose, galactose, glucose, xylose, fructose và galacturonic Cả hai mẫu MBP-1 và MBP-2 đều có khả năng kháng khuẩn
Năm 2022, Supasatyankul và cộng sự đã khảo sát các điều kiện tối ưu để trích ly phenolic và flavonoid từ vỏ đậu xanh bằng chất lỏng có áp suất cao Kết
5 quả cho thấy điều kiện tối ưu để trích ly là nhiệt độ 160 o C, áp suất 1300 psi và dung môi 50% ethanol Ở điều kiện tối ưu, dịch trích có hàm lượng phenolic tổng là 55.27 mg GEA/ g vỏ hạt đậu xanh, hàm lượng flavanoid tổng là 34.04 mg CE/ g vỏ hạt đậu xanh, hoạt tính kháng oxy hóa theo ABTS là 195.05 mg TE/ g vỏ hạt đậu xanh Kết quả khảo sát ở quy mô pilot không khác biệt đáng kể so với quy mô phòng thí nghiệm Như vậy, phương pháp trích ly phenolic và flavonoid bằng chất lỏng có áp suất cao có thể mở rộng ở quy mô công nghiệp trong tương lai [17]
2.1.3.2 Bổ sung vào công thức làm bánh Ấn Độ
Năm 2014, Bora và cộng sự đã thử nghiệm bổ sung vỏ hạt đậu xanh vào bốn loại bánh mì của Ấn Độ VĐX được rây qua rây 85 mesh để loại bỏ phần bột từ nội nhũ hạt đậu xanh Phần vỏ hạt đậu xanh trên rây được thu hồi rồi bổ sung với các tỉ lệ 0%, 5%, 7.5%, 10%, 12.5%, 15% Các sản phẩm được đánh giá cảm quan để chọn ra một tỉ lệ rồi đem sản phẩm tương ứng đi xác định thành phần hóa học và chỉ số đường huyết Kết quả thu được cho thấy bánh mì misi parantha bổ sung 15% vỏ đậu xanh có chất lượng cảm quan được chấp nhận Thành phần hóa học của sản phẩm này gồm có 17.55% độ ẩm, 15.31% protein, 8.88% béo, 51.70% carbohydrate, 20.83% xơ tổng, 18.18% xơ không tan, 2.65% xơ tan và 2.60% tro Misi parantha với 15% vỏ đậu xanh được xem là sản phẩm giàu xơ Kết quả khảo sát cho thấy sản phẩm có bổ sung vỏ đậu xanh có chỉ số đường huyết là 32.54 và thấp hơn so với mẫu đối chứng với chỉ số đường huyết 40.41 Sản phẩm phù hợp với người mắc bệnh đái tháo đường Thí nghiệm được thực hiện trên 30 người sử dụng misi parantha giàu xơ trong 45 ngày cho thấy có 60% số người tham gia thử nghiệm giảm các triệu chứng táo bón, tổng mức cholessterol trong máu giảm 3.58% với giá trị trung bình là 7.50mg/dL; tuy nhiên trọng lượng cơ thể trung bình và nồng độ glucose lúc đói ở người thử nghiệm giảm không đáng kể [18]
Năm 2015, Bora và cộng sự đã thực hiện nghiên cứu bổ sung vỏ hạt đậu xanh vào nhiều loại bánh: bánh mì, bánh quy, muffin, mathri và pakora VĐX được rây qua rây 85 mesh để loại bột từ nội nhũ hạt đậu xanh Phần vỏ đậu xanh trên rây được bổ sung với các tỉ lệ 0%, 5%, 7.5%, 10%, 12.5% và 15% và các sản phẩm được đánh giá cảm quan Kết quả cho thấy sản phẩm bánh quy bổ sung 12.5% vỏ hạt đậu xanh có giá trị cảm quan chấp nhận được Sản phẩm này được xác định thành phần hóa học và chỉ số đường huyết Hàm lượng xơ của bánh quy đạt 14.98%
6 và chỉ số đường huyết của sản phẩm là 46.26 và thấp hơn so với mẫu đối chứng có chỉ số đường huyết là 68.70 Kết quả thu được cho thấy bánh quy có bổ sung vỏ hạt đậu xanh là sản phẩm giàu xơ và được khuyến khích dùng cho người bệnh đái tháo đường và táo bón [19]
2.1.3.3 Bổ sung vào công thức làm mì pasta
Năm 2023, Le và cộng sự đã bổ sung bột phụ phẩm từ quy trình sản xuất đậu xanh tách hạt vào công thức mì pasta với các tỉ lệ 0, 10, 15, 20 và 25% Kết quả cho thấy mì pasta bổ sung 10% phụ phẩm có hàm lượng xơ tổng là 7.5 g/100g chất khô, được xem là thực phẩm giàu xơ Bên cạnh đó, khi bổ sung bột phụ phẩm với tỉ lệ 25%, hàm lượng phenolic tổng (443 mg GAE/ 100g chất khô) tăng gấp 4.5 lần so với mẫu mì pasta từ 100% bột lúa mì cứng (99 mg GAE/ 100g chất khô) Việc bổ sung bột phụ phẩm vào công thức làm mì làm tăng độ tổn thất khi nấu và độ cứng; làm giảm thời gian nấu tối ưu, chỉ số trưởng nở, độ cố kết, tỉ lệ kéo dãn, ứng suất kéo và mức độ chấp nhận của người tiêu dùng Mì pasta bổ sung 25% bột phụ phẩm không được chấp nhận bởi người tiêu dùng (điểm cảm quan là 4.6) Các mẫu mì được đánh giá mức độ sinh khả dụng của các hợp chất phenolic trong điều kiện in vitro Kết quả cho thấy hàm lượng phenolic tổng được giải phóng ra ở ruột non từ mẫu mì bổ sung 20% bột phụ phẩm (1364 mg GAE/ 100g chất khô) cao gấp 3.6 lần so với mì chưa được qua nấu (378 mg GAE/ 100g chất khô) [7].
Ảnh hưởng của nguyên liệu giàu xơ đến mì pasta
2.2.1 Chất xơ và vai trò của chất xơ
Chất xơ được định nghĩa là những polymer có chứa từ 10 đơn vị monomer trở lên và không bị thủy phân bởi các enzyme có ở ruột người Dựa vào khả năng hòa tan trong nước, chất xơ được chia thành 2 nhóm: chất xơ hòa tan và chất xơ không hòa tan Chất xơ hòa tan cần chiếm ít nhất 10% lượng chất xơ tổng để cải thiện những tác động tích cực của cả chất xơ hòa tan và chất xơ không hòa tan đối với sức khỏe con người [20] Chế độ ăn uống đủ chất xơ (hàm lượng xơ khoảng 35g/ngày) có thể giúp con người ngăn ngừa nguy cơ béo phì, bệnh tim mạch, bệnh đái tháo đường loại 2 và ung thư ruột kết [2]
Chất xơ hòa tan (SDF) bao gồm oligosaccharides không tiêu hóa, arabinoxylan, β-glucan, pectin, gum, inulin, mucilages và một số hemicellulose
7 Trong hệ tiêu hóa, chất xơ hòa tan có thể được vi khuẩn ở ruột già lên men một phần hoặc toàn bộ thành chuỗi acid béo Chúng có một số tác dụng có lợi đối với sức khỏe của con người như làm giảm mức cholesterol, bảo vệ cơ thể khỏi các bệnh về tim mạch, ngăn ngừa bệnh viêm ruột [21]; kích thích sự phát triển của probiotic trong ruột kết, chẳng hạn như lợi khuẩn bifido và lactobacilli, do đó chất xơ hòa tan hoạt động như một tác nhân prebiotic [22] Các chất xơ hòa tan trong nước tạo ra dung dịch nhớt Khi sử dụng, các loại chất xơ này không chỉ làm tăng thể tích của các chất trong đường tiêu hóa mà còn làm tăng độ nhớt Sự tăng độ nhớt và khối lượng thức ăn trong đường tiêu hóa là nguyên nhân làm chậm quá trình làm rỗng dạ dày và dẫn đến cảm giác no lâu [23]
Chất xơ không hòa tan (IDF) bao gồm cellulose, một số hemicellulose, lignin và tinh bột kháng Khác với chất xơ hòa tan, chất xơ không hòa tan hoàn toàn không được sử dụng trong hệ tiêu hóa Chất xơ không hòa tan có vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa bệnh ung thư đại tràng và táo bón
2.2.2 Ảnh hưởng của nguyên liệu giàu xơ đến thành phần hóa học
Năm 2015, Tazrart và cộng sự đã nghiên cứu bổ sung bột đậu răng ngựa vào công thức sản xuất mì pasta với tỉ lệ thay thế bột mì lần lượt là 0, 30 và 50 g/100g Kết quả nghiên cứu cho thấy khi tăng hàm lượng bột đậu răng ngựa từ 0 đến 50 g/100g thì hàm lượng protein tăng từ 13.7 lên 21.0 g/100g, hàm lượng xơ tổng tăng từ 5.1 lên 8.4 g/100g và hàm lượng tro cũng tăng từ 0.7 lên 0.9 g/100g [24] Năm 2016, Biernacka và cộng sự đã nghiên cứu bổ sung bột carob vào công thức làm mì pasta với các tỉ lệ thay thế bột mì tăng từ 0 lên 5 g/100g Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng phenolic tổng tăng từ 3.21 mg GAE/g lên 4.8 mg GAE/g chất khô [25] Theo một nghiên cứu khác của Turco và cộng sự (2016), khi bột đậu răng ngựa được thay thế bột mì trong công thức làm mì pasta với tỉ lệ 35%, hàm lượng phenolic tổng trong sản phẩm đạt 185.3 mg GAE/100g trong khi mẫu đối chứng có hàm lượng phenolic tổng chỉ đạt 63.8 mg GAE/100g [26]
Năm 2018, Aranibar và cộng sự đã nghiên cứu bổ sung bột bã hạt chia vào công thức làm mì pasta với các tỉ lệ thay thế lần lượt là 0, 2.5, 5, 10% Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng kháng oxy hóa theo DPPH và FRAP của mì pasta
8 đạt lần lượt là 0.07 và 0.14 mmolTE/100g trong khi hai giá trị này ở mẫu đối chứng chỉ là 0.018 và 0.015 mmolTE/100g [27]
Như vậy, việc bổ sung các nguyên liệu giàu xơ vào mì pasta không chỉ làm tăng lượng chất xơ mà còn cải thiện một số thành phần hóa học khác của sản phẩm như các hợp chất phenolic có hoạt tính kháng oxy hóa
2.2.3 Ảnh hưởng của nguyên liệu giàu xơ đến tính chất nấu
Thời gian nấu tối ưu
Thời gian nấu tối ưu là khoảng thời gian đủ để làm lỏi trắng bên trong mì pasta biến mất trong quá trình nấu Thời gian nấu của mì pasta giàu xơ so với mì pasta truyền thống thường ngắn hơn [28] Garcia-Valle và cộng sự (2020) đã thay thế bột mì bằng bột đậu gà với các tỉ lệ từ 20 lên 60 g/100g Kết quả nghiên cứu cho thấy thời gian nấu tối ưu của các sản phẩm mì pasta dao động trong khoảng 6.30- 4.45 phút và đều thấp hơn mẫu đối chứng có thời gian nấu là 7.50 phút [29] Bên cạnh đó, nghiên cứu của Sykut-Domanska và cộng sự (2020) đã chỉ ra rằng với tỉ lệ thay thế từ 5 đến 25% bột bã dừa trong công thức làm mì thì thời gian nấu tối ưu của sản phẩm mì pasta dao động trong khoảng từ 5.42 đến 5.78 phút và đều cao hơn so với mẫu đối chứng với thời gian nấu là 5 phút [6]
Như vậy, việc bổ sung nguyên liệu giàu xơ vào công thức làm mì pasta làm thay đổi thời gian nấu tối ưu, tùy vào loại nguyên liệu được bổ sung vào mà thời gian nấu tối ưu có thể tăng hoặc giảm so với mì truyền thống Độ tổn thất khi nấu
Khi độ tổn thất của mì pasta trong quá trình nấu thấp hơn 8g/100g khối lượng thì sản phẩm được đánh giá là có chất lượng tốt [30] Janasena và cộng sự (2011) sử dụng bột đậu lupin để thay thế bột mì trong công thức làm mì pasta với tỉ lệ tăng từ 10lên 50% Kết quả cho thấy độ tổn thất khi nấu của mì tăng từ 6.8% lên 7.7% khi có bổ sung bột đậu lupin, trong khi mẫu không sử dụng bột đậu có độ tổn thất là 6.6% [31]
Nghiên cứu của Costantini và cộng sự (2021) đã thay thế bột vỏ đậu gà (Apulian black) với tỉ lệ từ 8% khối lượng vào công thức làm mì Kết quả cho thấy
9 độ tổn thất khi nấu của mì là 3.49% thấp hơn so với mẫu đối chứng là 4.98% khối lượng mì [32]
Có thể thấy, tùy vào nguyên liệu giàu xơ được sử dụng trong công thức làm mì pasta mà độ tổn thất khi nấu của sản phẩm có thể tăng lên hoặc giảm xuống
Chỉ số trương nở cho biết lượng nước mà mì pasta đã hấp thu trong quá trình nấu Nghiên cứu của Brennan và cộng sự (2002) đã chỉ ra rằng với tỉ lệ thay thế lần lượt 10 g bột đậu hà lan, 10 g bột inulin cho 100 g bột lúa mì cứng thì độ trương nở của mì lần lượt là 1.74 và 2.02 g nước/g chất khô trong khi mẫu mì pasta truyền thống có độ trương nở là 1.85g nước/g chất khô [33] Sự khác biệt này cho thấy tùy thuộc vào loại nguyên liệu thay thế mà độ trương nở của mì pasta sẽ tăng hoặc giảm so với mẫu đối chứng
Chỉ số hấp thu nước
Năm 2018, Kaya và cộng sự đã thay thế bột vỏ đậu hà lan với các tỉ lệ thay thế là 2.5, 5, 10% khối lượng bột lúa mì cứng trong công thức làm mì pasta Kết quả cho thấy chỉ số hấp thu nước của mì pasta được bổ sung bột vỏ đậu hà lan là 55.98, 57.44, 60.77% trong khi chỉ số hấp thu nước của mẫu đối chứng là 51.23% [34] Trong khi đó, Padalino và cộng sự (2013) đã công bố rằng chỉ số hấp thu nước của mì pasta giảm từ 145 xuống 132% khi bổ sung bột đậu hà lan với tỉ lệ từ
0 đến 15% vào công thức mì Sự khác biệt này có thể là do sự khác biệt về công thức và điều kiện ép đùn trong quy trình chế biến [35]
2.2.4 Ảnh hưởng của nguyên liệu giàu xơ đến tính chất cấu trúc Độ cứng (hardness)
Bustos và cộng sự (2011) đã bổ sung bột cám yến mạch hoặc tinh bột kháng loại IV trong công thức làm mì pasta với tỉ lệ 0, 2.5, 5, 7.5, 10% khối lượng bột mì [33] Kết quả cho thấy các mẫu mì pasta có bổ sung cám yến mạch có độ cứng giảm từ 1.32 N xuống còn 1.22 N, trong khi đó độ cứng của mì pasta bổ sung tinh bột kháng lại tăng từ 1.39 N đến 1.50 N Sự khác nhau này cho thấy tùy vào loại nguyên liệu sử dụng mà độ cứng của mì pasta có thể tăng lên hoặc giảm đi so với mẫu mì pasta truyền thống
Theo Padalino và cộng sự (2017), độ dính tăng từ 0.62 Nmm đến 1.15 Nmm khi tăng tỉ lệ bổ sung bột vỏ cà chua từ 0 đến 15% trong công thức mì [36] Tuy nhiên, theo một công bố khác của Padalino và cộng sự (2013), độ dính giảm khi bổ sung bột đậu hà lan với tỉ lệ từ 0 đến 30% vào công thức làm mì Độ dính mì pasta có bổ sung bột đậu hà lan giảm từ 6.8 xuống còn 6.1 Nmm, trong khi đó, độ dính mẫu đối chứng là 7.1 Nmm [35] Có thể thấy, tùy vào nguyên liệu giàu xơ được sử dụng mà độ dính của mì pasta có thể tăng hoặc giảm xuống Độ cố kết (cohesiveness)
Ảnh hưởng của độ ẩm bột nhào đến chất lượng mì pasta
Hàm lượng nước trong bột nhào cần được lựa chọn phù hợp để đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng của mì pasta, đặc biệt là khi có bổ sung nguồn chất xơ vào công
14 thức làm mì Nước trong bột nhào được chia thành hai dạng: nước liên kết và nước tự do Nước liên kết đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc bột nhào vì hydrate hóa protein và được các hạt tinh bột hấp thu Nước tự do không gây ra những thay đổi cơ bản trong cấu trúc vi mô của bột nhào Khi hàm lượng nước bổ sung thấp có thể làm bề mặt mì pasta bong tróc (flaky) và xuất hiện vệt trên sợi mì (streaky) Tuy nhiên, khi hàm lượng nước bổ sung quá nhiều thì khối bột nhào trở nên dính, khó cán mỏng hoặc ép đùn khiến cho chất lượng mì pasta bị giảm xuống [41].
Ảnh hưởng của enzyme cellulase đến chất lượng mì pasta
Cellulase là một chế phẩm carbohydrase có khả năng làm thay đổi thành phần của nguyên liệu giàu xơ do hoạt động thủy phân của nó trên cellulose, một loại polysaccharide chính trong thực vật và cũng là một chất xơ không hòa tan Cellulase thuộc họ glycoside hydrolase, có thể xúc tác quá trình thủy phân liên kết (1,4)-beta-D-glucoside trong cellulose và các beta-D-glucan khác Chế phẩm enzyme này được sử dụng trong sản xuất nước ép trái cây, kết hợp với xử lý siêu âm để cải thiện năng suất trích ly chất hòa tan và hàm lượng các hợp chất chống oxy hóa trong mô và tế bào thực vật [42, 43] Đối với ngũ cốc, Aktas-Akyildiz và cộng sự (2017) đã sử dụng phương pháp hơi nước áp suất, sau đó xử lý bằng chế phẩm cellulase thương mại (Cellulast 1.5L) để thay đổi thành phần chất xơ của cám lúa mì [44] Công bố của họ cho thấy rằng việc sử dụng cám lúa mì đã qua xử lý bằng cellulase và hơi nước vào bánh mì đã cải thiện hàm lượng chất xơ hòa tan và khối lượng riêng của sản phẩm, tuy nhiên, làm giảm độ cứng của vụn bánh mì
Gần đây, Nguyen và cộng sự (2020) đã xử lí cám lúa mì bằng chế phẩm cellulase (Viscozyme Cassava C) trước khi bổ sung cám vào mì pasta [38] Các tác giả đã báo cáo rằng việc kết hợp cám lúa mì đã qua xử lí bằng cellulase làm cho sản phẩm mì pasta có tỉ lệ IDF/SDF cân đối hơn và chỉ số đường huyết in vitro thấp hơn trường hợp sử dụng mẫu cám không qua xử lí Nguyên nhân là do đặc tính lưu biến của bột nhào bị thay đổi khi tỉ lệ chất xơ không tan và chất xơ hòa tan bị giảm xuống [38] Tuy nhiên, các báo cáo về ảnh hưởng của enzyme cellulase đối với chất lượng mì pasta giàu xơ khi bổ sung trực tiếp enzyme này vào bột nhào từ hỗn hợp bột mì và bột vỏ đậu xanh chưa được công bố trước đây
Ảnh hưởng của chất keo ưa nước đến chất lượng mì pasta
Chất keo ưa nước (hydrocolloid) là một nhóm các polysaccharide hòa tan trong nước có cấu trúc hóa học khác nhau, trọng lượng phân tử cao và các phân tử chuỗi dài ưa nước [45] Chúng được dùng để cải thiện độ nhớt hoặc độ dày, tạo gel, ổn định huyền phù hoặc nhũ tương, ổn định bọt, hoặc để ngăn chặn sự hình thành tinh thể đá, kết tinh đường trong thực phẩm [46] Đối với thực phẩm từ ngũ cốc không chứa gluten, chất keo ưa nước giúp cải thiện cấu trúc và chất lượng tổng thể của sản phẩm cũng như kéo dài thời gian sử dụng [47] Việc sử dụng chất keo ưa nước phụ thuộc vào những đặc tính hóa lý của chúng như khả năng liên kết nước, độ nhớt, tốc độ hydrat hóa [45] Nhiều loại chất keo ưa nước được sử dụng trong các sản phẩm không chứa gluten như hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), xanthan gum (XG), guar gum (GG), carboxymethyl cellulose (CMC) Năm 2013, Silva và cộng sự đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung (0.5 và 1%) các loại chất keo ưu nước gồm locust bean gum (LBG), guar gum (GG), konjac glucomannan (KG), hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) và xanthan gum (XG) đến tính chất lưu biến và cấu trúc của mì không gluten từ tinh bột khoai mì và bột bông cải xanh với tỉ lệ 4 và 20% [48] Kết quả cho thấy rằng, các loại chất keo có khả năng liên kết nước thấp (LBG và GG) và trung bình (KG) không có tác động đáng kể đến tính chất lưu biến của bột nhào; các chất keo có khả năng liên kết với nước cao (HPMC và XG) làm giảm module cắt của bột nhào bổ sung 20% bột bông cải xanh Độ chắc (stiffness) và độ bền (strength) của mì bổ sung 20% bông cải xanh và XG cao hơn mẫu mì không bổ sung XG Độ tổn thất khi nấu và chỉ số trưởng nở của các mẫu có bổ sung chất keo thấp hơn so với các mẫu không bổ sung Nhìn chung, các chất keo ưu nước có thể được sử dụng để kiểm soát mức độ trương nở của các hạt tinh bột trong mì pasta, và do đó kiểm soát luôn cả tính chất lưu biến của bột nhào và đặc tính kết cấu trúc của mì pasta Năm 2019, Hub và cộng sự nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung HPMC từ 0 đến 1.5% đến mì sợi không chứa gluten từ đậu nành [49] Khi so sánh với mẫu mì không bổ sung HPMC, chỉ số hấp thu nước của mẫu mì được bổ sung 1.5% HPMC tăng 208%; độ tổn thất khi nấu từ 24% đối với mẫu mì đối chứng giảm
16 xuống còn 22% đối với mì bổ sung 1.5% HPMC Độ cứng và ứng suất kéo của mì đậu nành bổ sung HPMC 1.5% cao hơn mì đối chứng
Năm 2005, Raina và cộng sự đã công bố mì sợi từ bột gạo đã hồ hóa sơ bộ có bổ sung 14% protein và 1.5% GG được đánh giá cao về các đặc tính kết cấu trúc cũng như chất lượng cảm quan [50] Khi tỉ lệ bổ sung GG tăng từ 0.5 đến 2%, độ cứng (hardness) của mì sợi tăng từ 425 đến 470 N và lực cắt (shear force) tăng từ 0.765 đến 0.898 J, trong khi đó, độ dính của mì sau nấu giảm từ 3.99 × 10 -4 xuống còn 2.76 × 10 -4 J Ngoài ra, kết quả phân tích cảm quan cho thấy mì sợi từ bột gạo có bổ sung 16% protein và 1.5% GG có các đặc điểm cảm quan tương tự như các mẫu mì pasta thương mại.
Những điểm mới của đề tài
Việc nghiên cứu phương pháp cải thiện chất lượng mì pasta giàu xơ được bổ sung bột vỏ đậu xanh đến nay chưa có những công bố cụ thể Bằng việc xem xét các phương pháp đã từng được áp dụng thành công trên những sản phẩm thực phẩm khác có tính chất gần như tương tự, chúng tôi nhận thấy đề tài “Nghiên cứu cải thiện tính chất chất lượng của mì bổ sung bột vỏ đậu xanh” là khả thi Thứ nhất, tỉ lệ nước bổ sung trong quá trình nhào bột ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển mạng gluten của mì pasta giàu xơ; do đó, độ ẩm bột nhào ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Thứ hai, chất xơ nói chung và chất xơ không hòa tan nói riêng thường ngăn cản sự phát triển mạng gluten của mì pasta giàu xơ; việc thủy phân làm giảm độ dài mạch chất xơ bằng enzyme cellulase bằng cách bổ sung enzyme trực tiếp vào khối bột nhào giàu xơ chưa được nghiên cứu rộng rãi Thứ ba, các hợp chất keo ưa nước được đánh giá cao trong việc cải thiện chất lượng mì sợi không gluten hoặc gluten thấp Nhìn chung, với những phương pháp dự kiến khảo sát, chúng tôi hy vọng chọn được giải pháp phù hợp với từng mục đích sản xuất khác nhau Từ đó, sản phẩm mì pasta giàu xơ được bổ sung bột vỏ đậu xanh không những giải quyết yêu cầu cung cấp chất xơ mà còn đáp ứng được thị hiếu ngày càng đa dạng của người tiêu dùng
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nguyên liệu
Vỏ đậu xanh được thu nhận từ quá trình tách vỏ hạt đậu xanh, được xem là nguồn nguyên liệu giàu xơ để bổ sung vào mì pasta VĐX gồm phần vỏ hạt đậu xanh có lẫn một phần lá mầm và phôi
Vỏ đậu xanh được cung cấp bởi Công ty TNHH Việt Hồng Cường (Bình Dương) Để đảm bảo tính đồng nhất và ổn định về tính chất của nguyên liệu, VĐX được lấy về một lần, chia nhỏ vào các túi PE, đuổi khí, hàn kín và lưu trữ ở nhiệt độ phòng trong suốt quá trình nghiên cứu
Bột mì: Bột mì được sử dụng là bột mì lúa mì cứng, sản phẩm của công ty TNHH Thương mại Ân Thái
Bảng 3.1 Chỉ tiêu chất lượng của bột mì
Tên chỉ tiêu (g/100g bột khô) Yêu cầu Độ ẩm 14.5
Muối: Muối tinh sấy có bổ sung Iod là sản phẩm của Tập đoàn Muối Miền Nam Muối có hàm lượng NaCl lớn hơn 98% khối lượng, hàm lượng Iod từ 20 – 40 ppm, độ ẩm < 1% khối lượng và hàm lượng các chất không tan khác < 0.2% khối lượng
Chế phẩm enzyme dùng trong quá trình xử lý bột nhào là Viscozyme®L, được phân phối bởi Brenntag (Việt Nam) Đặc tính của các chế phẩm được thể hiện trong Bảng 3.2
Bảng 3.2 Đặc tính của chế phẩm enzyme Viscozyme® L
Sản phẩm được sản xuất bằng quá trình lên men vi sinh vật Protein enzyme được tách ra và tinh chế sau quá trình lên men
Thành phần Cellulase có lẫn xylanase, và hemicellulase
Hoạt tính công bố ≥ 100 EGU/g
Nhiệt độ tối ưu 25 o C-55 o C pH tối ưu 3.3-5.5
Trạng thái vật lý Dạng lỏng màu hổ phách
Nhiệt độ bảo quản 0-10 o C Điều kiện bảo quản Bảo quản trong bao bì nguyên vẹn - khô ráo và tránh ánh nắng mặt trời
Tài liệu tham khảo Bảng dữ liệu sản phẩm từ Novozymes của
Một EGU (Đơn vị Endoglucanase) là lượng enzyme cellulase cần thiết để thủy phân cơ chất carboxymethyl cellulose (CMC) thành 1 μmol đường khử trong 1 phút, trong điều kiện thí nghiệm ở 40°C và pH 6.0
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng HPMC và GG được hỗ trợ từ nhà cung cấp AsianShine Phụ gia này được sản xuất bởi công ty Fermentech Indonesia (Indonesia)
Bảng 3.3 Đặc tính của chất keo HPMC và GG
Tên chỉ tiêu HPMC GG
Màu sắc Trắng Trắng hơi ngà
Trạng thái Bột Bột Điều kiện bảo quản Bảo quản nơi khô ráo, nhiệt độ phòng
Hóa chất và thiết bị
Các chế phẩm enzyme được dùng để các định hàm lượng xơ bao gồm Termamyl®SC, Dextrozyme®DX, Alcalase®2.5L Các thông tin về các chế phẩm được trình bày trong Bảng 3.4
Bảng 3.4 Các loại enzyme sử dụng trong quá trình định lượng chất xơ
Enzyme Termamyl®SC Dextrozyme®DX Alcalase®2.5L
Sản phẩm được sản xuất bằng phương pháp lên men vi sinh vật Protein enzyme được phân tách và tinh sạch sau quá trình lên men
Loại enzyme Α-amylase glucoamylase Protease
Hoạt lực công bố 120 KNU-S/g 340 AGU/g 2.5 Au/g Nhiệt độ tối ưu 95 o C 100 o C 45 o C – 60 o C 60 o C 65 o C pH tối ưu 5.3 7 4 5 6 – 9
Trạng thái vật lý Dạng lỏng, màu hổ phách
Dạng lỏng, màu nấu Dạng lỏng, màu hổ phách
Chất ổn định Sodium chloride
Chất bảo quản Potassium sorbate Potassium sorbate
Product Data Sheet of Termamyl®SC
Product Data Sheet of Dextrozyme®DX
Product Data Sheet of Alcalase®2.5L
Một KNU – S/g (Kilo Novozyme α-amylase Unit Termamyl®SC) là lượng enzyme cần dùng để xúc tác thủy phân 5.26 g tinh bột hòa tan ở nhiệt độ 37 o C, pH là 7.1 trong 1 giờ theo phương pháp tiêu chuẩn của Novozymes để xác định hoạt độ của enzyme
20 Một AGU/g (amyloglucosidase unit) là lượng enzyme glucoamylase cần dựng để giải phúng 0.1 àmol p-nitrophenol từ p-nitrophenol-alpha- glucopyromoside ở pH 4.3 và nhiệt độ 50 o C
Một đơn vị hoạt độ Anson (AU) của protein được định nghĩa là lượng enzyme xúc tác thủy phân cơ chất hemoglobin trong 1 phút, giải phóng các acid amin và peptide cho phản ứng bắt màu với thuốc thử Folin-Ciocalteu Phenol; cường độ màu tương đương với 1mEq tytrosine, ở điều kiện nhiệt độ 25 o C, pH 7.5
Các loại hóa chất phân tích và dung môi trích ly mà chúng tôi sử dụng trong quá trình nghiên cứu được thể hiện trong Bảng 3.5
3.2.2.1 Các thiết bị phân tích thành phần mì pasta
Cân phân tích 2 số lẻ (Model GF-2000, Shimazdu, Nhật Bản)
Cân phân tích 4 số lẻ (Model GF-2000, Shimazdu, Nhật Bản)
Máy đo pH (Model F20, Mether Toledo)
Bơm chân không (Model FV8, Edwards, Đức)
Lò nung (Model AF11/6B, Lenton, Anh)
Tủ sấy đối lưu (Model UM400, Memmert, Đức)
Bể điều nhiệt (Model WNE-29, Memmert, Đức)
Tủ hút và bếp vô cơ
Máy đo cấu trúc (TA-TX plusC, Stable Micro Systerm, Anh)
Máy đo kích thước hạt (Model MAZ3500, Malvern, Anh)
3.2.2.2 Các thiết bị tạo sản phẩm mì pasta
Máy trộn bột (Model 5K5SS, KitchenAid, Hoa Kỳ)
Máy ép đùn (Model HR2365/05, Philips, Hà Lan)
Tủ sấy đối lưu (Model UM400, Memmert, Đức)
Bảng 3.5 Các loại hóa chất sử dụng trong quá trình nghiên cứu
Hóa chất Mục đích sử dụng
Acid sulfuric (H2SO4) Định lượng protein tổng
Hydroperoxyde (H2O2) Định lượng protein tổng Thuốc thử Nessler
Dung môi diethyl ether (C2H5)2O) Định lượng lipid tổng
Dung môi ethanol (C2H5OH) Định lượng tinh bột, chất xơ
Bột trợ lọc celite Định lượng chất xơ
(3,5 – dinitrosalicylic acid) Định lượng tinh bột
Glucose khan (C6H12O6) Định lượng tinh bột
Monosodium phosphate (NaH2PO4) Dung pha dung dịch đệm phosphate pH 6
Sodium hydroxyde (NaOH) Điều chỉnh pH
Acid hydrochloric (HCl) Điều chỉnh pH, xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo FRAP
Dung môi acetone ((CH3)2CO) Định lượng phenolic tổng, hoạt tính kháng oxy hóa, định lượng chất xơ Thuốc thử Folin-Ciocalteu Định lượng phenolic tổng Sodium carbonate (Na2CO3)
Xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo
FRAP Acid acetic (CH3COOH)
Trolox (6-hydroxy-2,5,7,8- tetramethylchroman-2-carboxylic acid)
DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) Xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo
DPPH Dung môi methanol (CH3OH)
Chuẩn bị mẫu
3.3.1 Quy trình sản xuất mì pasta ở quy mô phòng thí nghiệm
Tỉ lệ các thành phần nguyên phụ liệu sử dụng làm mì được thể hiện trong Bảng 3.6
Bảng 3.6 Tỉ lệ nguyên liệu sử dụng để làm mì pasta
Tên thành phần Khối lượng (g)
Bột mì và bột VĐX 150
Quy trình chuẩn bị mì pasta được thể hiện trong Hình 3.1
Hình 3.1 Quy trình sản xuất mì pasta trong quy mô phòng thí nghiệm
Mì pasta Bột vỏ đậu xanh
Trộn khô: Bột mì, bột vỏ đậu xanh và muối được trộn đều ở nhiệt độ phòng bằng máy trộn đứng (Model 5K5SS, KitchenAid, Hoa Kỳ) với cánh trộn mỏ neo trong 2 – 3 phút, với tốc độ 72 vòng/phút giúp hỗn hợp được đồng đều Đối với thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung chất keo ưa nước, chất keo với các tỉ lệ khảo sát sẽ được trộn khô cùng với bột mì, bột vỏ đậu xanh và muối trước khi cho nước vào phối trộn
Trộn ướt: Nước ấm 42ᵒC được thêm vào máy để tiếp tục nhào trộn tạo thành khối bột nhào Đối với thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm enzyme Viscozyme®L, enzyme sẽ được hydrate hóa trong 5 phút trước khi cho vào bột
Nhào trộn: Quá trình cũng được thực hiện bằng cùng máy trộn với cánh trộn lưỡi câu trong 20 phút
Ép đùn: Khối bột nhào được ép đùn bằng máy ép đùn Model HR2365/05để tạo sợi mì pasta Áp lực đùn và đường kính khuôn lần lượt là 720 kgf/cm 2 và 1.6 mm
Sấy: Các sợi mì được sấy trong tủ sấy đối lưu trong thời gian 8h Nhiệt độ và độ ẩm của tác nhân sấy lần lượt là 50ᵒC và 55 – 65% Mì pasta thành phẩm có độ ẩm 10 – 12%
Mì pasta thành phẩm được bảo quản trong túi zip ở nhiệt độ phòng
3.3.2 Quy trình xử lí bột vỏ đậu xanh
VĐX được thu mua từ công ty TNHH Việt Hồng Cường (Bình Dương) VĐX có độ ẩm khoảng 10 – 13% nên được bảo quản ở nhiệt độ phòng Sau đó VĐX sẽ được nghiền để thu được bột VĐX Bột VĐX được rây qua rây với kích thước 70 mesh (0.21mm) Phần bột VĐX qua rây được cho vào túi PE, hàn kín và bảo quản ở nhiệt độ phòng trong suốt quá trình nghiên cứu Quy trình xử lí bột VĐX được thể hiện ở Hình 3.2
Hình 3.2 Quy trình xử lí vỏ đậu xanh.
Nội dung nghiên cứu
Bột VĐX Rây 70 mesh (0.210mm)
Hình 3.3 Sơ đồ nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm bột nhào đến chất lượng mì pasta giàu xơ
Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung chất keo ưu nước (HPMC hoặc GG) đến chất lượng mì pasta giàu xơ
Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến chất lượng mì pasta giàu xơ
Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến chất lượng mì pasta giàu xơ
Tính chất nấu của mì pasta: Thời gian nấu tối ưu, độ tổn thất khi nấu, chỉ số hấp thu nước và chỉ số trương nở của mì pasta sau nấu
Đặc tính kết cấu của mì pasta: Độ cứng, độ dính, độ cố kết, độ nhai, ứng suất kéo, tỉ lệ kéo dãn
Chất lượng cảm quan của mì pasta: Mức độ ưu thích chung của người tiêu dùng
Thành phần hóa học của mì pasta: Độ ẩm, chất xơ tổng, chất xơ không hòa tan, chất xơ hòa tan, tinh bột, protein, lipid, tro
Hàm lượng phenolic tổng, hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH và FRAP
Tính chất nấu của mì pasta: Thời gian nấu tối ưu, độ tổn thất khi nấu, chỉ số hấp thu nước và chỉ số trương nở của mì pasta sau nấu
Đặc tính kết cấu của mì pasta: Độ cứng, độ dính, độ cố kết, độ nhai, ứng suất kéo, tỉ lệ kéo dãn
Chất lượng cảm quan của mì pasta: Mức độ ưu thích chung của người tiêu dùng
Tính chất nấu của mì pasta: Thời gian nấu tối ưu, độ tổn thất khi nấu, chỉ số hấp thu nước và chỉ số trương nở của mì pasta sau nấu
Đặc tính kết cấu của mì pasta: Độ cứng, độ dính, độ cố kết, độ nhai, ứng suất kéo, tỉ lệ kéo dãn
Chất lượng cảm quan của mì pasta: Mức độ ưu thích chung của người tiêu dùng
26 3.4.1 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của độ ẩm bột nhào đến chất lượng mì pasta giàu xơ
Tìm ra quy luật ảnh hưởng của độ ẩm bột nhào đến tính chất nấu, đặc tính kết cấu và chất lượng cảm quan, từ đó đề xuất độ ẩm bột nhào thích hợp để sản xuất mì pasta giàu xơ từ bột vỏ đậu xanh
Các thành phần trong công thức làm mì (ngoại trừ lượng nước bổ sung), chế độ và thời gian nhào trộn, chế độ và thời gian sấy Đối tượng phân tích: Mì pasta từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột vỏ đậu xanh qua rây 70 mesh có độ ẩm bột nhào lần lượt là 35.5, 37.5, 39.5 và 41.5%
Mẫu đối chứng: Mẫu mì pasta từ 100% bột lúa mì cứng có độ ẩm bột nhào là 35.5%
Yếu tố thay đổi Độ ẩm bột nhào sau khi nhào trộn đạt các giá trị lần lượt là 35.5, 37.5, 39.5 và 41.5%
Tính chất nấu của mì pasta: Thời gian nấu tối ưu, độ tổn thất khi nấu, chỉ số hấp thu nước và chỉ số trương nở của mì pasta sau nấu
Kết cấu của mì pasta: Độ cứng, độ dính, độ cố kết, độ nhai, ứng suất kéo, tỉ lệ kéo dãn
Chất lượng cảm quan của mì pasta: Mức độ ưa thích chung của người tiêu dùng
3.4.2 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến chất lượng mì pasta giàu xơ
27 Tìm ra quy luật ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến tính chất nấu, đặc tính kết cấu và chất lượng cảm quan, từ đó đề xuất nồng độ enzyme thích hợp để sản xuất mì pasta giàu xơ từ bột vỏ đậu xanh
Các thành phần trong công thức làm mì, chế độ và thời gian nhào trộn, chế độ và thời gian sấy, thời gian ủ enzyme 30 phút Đối tượng phân tích: Mì pasta từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột vỏ đậu xanh qua rây 70 mesh có độ ẩm bột nhào là 35.5%, được bổ sung chế phẩm Viscozyme®L đạt hoạt độ lần lượt là 0, 1.5, 3.0, 4.5 và 6U/g chất khô bột nhào Mẫu đối chứng: Mẫu mì pasta từ 100% bột lúa mì cứng có độ ẩm bột nhào là 35.5%
Nồng độ enzyme bổ sung để đạt được hoạt độ là 0, 1.5, 3.0, 4.5 và 6U/g chất khô bột nhào
Thành phần hóa học của mì pasta: Chất xơ tổng, chất xơ không hòa tan, chất xơ hòa tan, tinh bột, protein, lipid, tro, hàm lượng phenolic tổng, hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH và FRAP
Tính chất nấu của mì pasta: Thời gian nấu tối ưu, độ tổn thất khi nấu, chỉ số hấp thu nước và chỉ số trương nở của mì pasta sau nấu
Kết cấu của mì pasta: Độ cứng, độ dính, độ cố kết, độ nhai, ứng suất kéo, tỉ lệ kéo dãn
Chất lượng cảm quan của mì pasta: Mức độ ưu thích chung của người tiêu dùng
3.4.3 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến chất lượng mì pasta giàu xơ
28 Tìm ra quy luật ảnh hưởng của thời gian ủ bột nhào đã được bổ sung chế phẩm Viscozyme®L đến tính chất nấu, đặc tính kết cấu và chất lượng cảm quan, từ đó đề xuất thời gian ủ bột nhào thích hợp để sản xuất mì pasta giàu xơ từ bột vỏ đậu xanh
Các thành phần trong công thức làm mì, chế độ và thời gian nhào trộn, chế độ và thời gian sấy, nồng độ enzyme được chọn từ thí nghiệm 3.4.2 Đối tượng phân tích: Mì pasta từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột vỏ đậu xanh qua rây 70 mesh có độ ẩm bột nhào là 35.5%, thời gian ủ bột nhào lần lượt là 0, 30, 60, 90 và 120 phút
Mẫu đối chứng: Mẫu mì pasta từ 100% bột lúa mì cứng có độ ẩm bột nhào là 35.5% và mẫu mì pasta giàu xơ bổ sung 15% bột VĐX không bổ sung enzyme có độ ẩm bột nhào 35.5%
Thời gian ủ bột nhào là 0, 30, 60, 90 và 120 phút
Thành phần hóa học của mì pasta: Chất xơ tổng, chất xơ không hòa tan, chất xơ hòa tan, tinh bột, protein, lipid, tro, hàm lượng phenolic tổng, hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH và FRAP
Tính chất nấu của mì pasta: Thời gian nấu tối ưu, độ tổn thất khi nấu, chỉ số hấp thu nước và chỉ số trương nở của mì pasta sau nấu
Kết cấu của mì pasta: Độ cứng, độ dính, độ cố kết, độ nhai, ứng suất kéo, tỉ lệ kéo dãn
Chất lượng cảm quan của mì pasta: Mức độ ưu thích chung của người tiêu dùng
29 3.4.4 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung chất keo ưa nước đến chất lượng mì pasta giàu xơ
Các phương pháp phân tích
3.5.1 Thành phần hóa học của nguyên liệu và mì pasta
Xác định hàm lượng protein tổng theo phương pháp Kjeldhal-Nessler (AOAC 984.13, 2000)
Xác định hàm lượng lipid theo phương pháp Shoxhlet (AOAC 960.39,
Xác định hàm lượng tro theo phương pháp AOAC 9930.30 (2000)
Xác định hàm lượng tinh bột theo phương pháp AOAC 996.11 (2007)
Xác định hàm lượng chất xơ tổng, chất xơ không tan và chất xơ hòa tan theo phương pháp AOAC 985.29; 991.42; 991.43; 993.199
Xác định hàm lượng phenolic tổng theo phương pháp quang phổ so màu với thuốc thử Folin-Ciocalteu, quy trình tham khảo theo Agbor và cộng sự (2014) [51]
3.5.2 Hoạt tính kháng oxy hóa của nguyên liệu và mì pasta
Xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH theo quy trình của Plank và cộng sự (2012) [52]
Xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo FRAP theo quy trình của Benzie và Strain (1999) [53]
3.5.3 Tính chất nấu của mì pasta
Xác định thời gian nấu tối ưu theo phương pháp AACC 66-55, 2000
Xác định độ tổn thất khi nấu theo quy trình của Araind và cộng sự (2012) [54]
Xác định chỉ số trương nở theo quy trình của Araind và cộng sự (2012)
Xác định chỉ số hấp thu nước theo quy trình của Biernacka và cộng sự (2017) [25]
3.5.4 Đặc tính kết cấu của mì pasta
Độ cứng, độ dính, độ cố kết và độ nhai của mì được xác định bằng thiết bị đo cấu trúc TA-TX bằng phép đo TPA [38]
Ứng suất kéo và độ kéo dãn của mì được xác định bằng thiết bị đo cấu trúc TA-TX bằng phép đo tensile [38]
31 3.5.5 Chất lượng cảm quan của mì pasta
Sử dụng phép thử cho điểm thị hiếu theo Silkly và cộng sự, 2014 [54] Chỉ tiêu đánh giá mì pasta là mức độ yêu thích chung Phép thử thị hiếu cho điểm trên thang điểm 9, tương ứng với các mức độ từ “cực kỳ không thích” (1 điểm) đến
Phương pháp xử lí số liệu
Tất cả thí nghiệm được lặp lại 3 lần để tính kết quả trung bình Kết quả được trình bay dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn
Kết quả thí nghiệm được xử lí bằng phương pháp phân tích phương sai ANOVA bằng phần mềm STATGRAPHICS CENTURION XV.I Sự khác biệt có ý nghĩa giữa các kết quả thí nghiệm được so sánh bởi Multiple range test (p ≤ 0.05)
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Tính chất nấu
Tính chất nấu của các mẫu mì pasta bổ sung 15% khối lượng bột VĐX qua rây 70 mesh (0.21 mm) khi thay đổi độ ẩm bột nhào từ 35.5% đến 41.5%, được trình bày trong Bảng 4.1
Bảng 4.1 Tính chất nấu của mì pasta đối chứng và mì giàu xơ bổ sung 15% khối lượng bột vỏ đậu xanh khi thay đổi độ ẩm bột nhào
Thông số Mì đối chứng
Mì giàu xơ từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột VĐX Độ ẩm bột nhào (%)
Thời gian nấu tối ưu
14.2±0.3ᵉ 12.2±0.3ᶜ 13.3±0.3ᵈ 11.5±0.5ᵇ 10.2±0.3ᵃ Độ tổn thất khi nấu
Chỉ số hấp thu nước
Trong cùng một dòng, các giá trị có kí tự in thường (a đến e) khác nhau thì khác nhau có ý nghĩa thống kê
So với mẫu mì đối chứng được làm từ 100% bột lúa mì cứng có độ ẩm bột nhào 35.5%, mì giàu xơ từ khối bột nhào với cùng độ ẩm có thời gian nấu tối ưu, chỉ số trương nở và chỉ số hấp thu nước giảm đi lần lượt là 17%, 10% và 33%; trong khi đó, độ tổn thất khi nấu tăng hơn 23% Việc bổ sung chất xơ khiến cho sự canh tranh liên kết với nước giữa các phân tử protein và chất xơ xảy ra khiến cho mạng lưới gluten trong khối bột nhào trở nên “lỏng lẻo” hơn, từ đó tính chất nấu của mì giàu xơ kém hơn so với mẫu mì đối chứng [35] Khi độ ẩm bột nhào tăng
33 từ 35.5 đến 37.5%, mì giàu xơ có thời gian nấu dài hơn 9%, chỉ số trương nở tăng 15%, chỉ số hấp thu nước tăng 22% và độ tổn thất khi nấu giảm đi 15% Khi các phân tử gluten trong khối bột nhào được hydrate hóa tốt hơn, sự hình thành mạng gluten sẽ diễn ra tốt hơn [55], hạn chế nước khuếch tán vào trong sợi mì trong quá trình nấu, thời gian nấu kéo dài đồng thời làm độ tổn thất khi nấu giảm xuống Sự gia tăng độ ẩm của khối bột nhào còn giúp cho các hạt tinh bột hydrate hóa tốt hơn [55], sự hấp thu nước của hạt tinh bột cũng góp phần làm tăng chỉ số trương nở và chỉ số hấp thu nước của mì giàu xơ với độ ẩm bột nhào 37.5%
Nếu tiếp tục gia tăng độ ẩm bột nhào từ 37.5 đến 41.5%, các tính chất nấu của mì giàu xơ bị giảm dần Cụ thể, khi so sánh với mẫu mì giàu xơ có độ ẩm bột nhào là 41.5% với độ ẩm bột nhào 37.5%, thời gian nấu giảm 23.8%, chỉ số trương nở giảm 26.4%, chỉ số hấp thu nước giảm 25.0% và độ tổn thất khi nấu tăng 85.5% Hàm lượng nước bổ sung vào khối bột nhào quá nhiều sẽ làm cho mạng gluten kém chặt chẽ [56] Khi đó, mức độ hydrate hóa của bột nhào tăng mạnh [57] Sau quá trình ép đùn, mì pasta với độ ẩm bột nhào 41.5% chứa nhiều nước tự do hơn so với mẫu mì từ khối bột nhào với độ ẩm 35.5% Trong quá trình ép đùn, độ ẩm bột nhào cao gây giảm áp lực trong buồng ép nên khiến cho dòng nhập liệu nhanh hơn, điều này có thể gây ra kết cấu không ổn định của sợi mì sau sấy [57] Sợi mì với cấu trúc xốp và kém ổn định cũng khiến nước dễ dàng khuếch tán vào bên trong sợi trong quá trình nấu mì, từ đó làm giảm thời gian nấu; ngược lại, độ xốp tăng nên một số hợp chất trong sợi mì dễ dàng khuếch tán ra ngoài, trong đó có tinh bột [58] Bên cạnh đó, sự giảm hàm lượng tinh bột trong sợi mì pasta cũng là nguyên nhân làm giảm chỉ số trương nở và chỉ số hấp thu nước của sản phẩm Đối với mì giàu xơ, khi thay đổi độ ẩm của bột nhào từ 35.5 đến 41.5%, mẫu mì có độ ẩm bột nhào 37.5% có thời gian nấu tối ưu cao nhất, độ tổn thất nhỏ nhất, trong khi chỉ số trương nở và chỉ số hấp thu nước lớn nhất so với các mẫu còn lại
So với mẫu mì pasta đối chứng được làm từ 100% bột lúa mì cứng, mẫu mì có độ ẩm bột nhào 37.5% cũng có có chỉ số trương nở và chỉ số hấp thu nước khác biệt không có ý nghĩa thống kê Năm 2019, Jalgaonkar và cộng sự đã khảo sát sự ảnh hưởng của độ ẩm bột nhào (từ 25% đến 35%) đến các tính chất nấu của mì pasta được bổ sung 50% hạt kê và kết luận rằng độ ẩm phù hợp của bột nhào là 30% [55] Có thể thấy, tùy theo bản chất nguyên liệu thô mà độ ẩm thích hợp của khối
34 bột nhào để sản xuất mì pasta sẽ khác nhau Đối với mì giàu xơ từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột VĐX, độ ẩm phù hợp của bột nhào là 37.5%.
Đặc tính kết cấu
Đặc tính kết cấu của mẫu mì đối chứng và các mẫu mì bổ sung 15% bột VĐX qua rây 70 mesh (0.21 mm) khi thay đổi độ ẩm bột nhào từ 35.5% đến 41.5%, được trình bày trong Bảng 4.2
Với cùng độ ẩm bột nhào là 35.5%, mì giàu xơ từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột VĐX có đặc tính kết cấu kém hơn mẫu mì được làm từ 100% bột lúa mì cứng Cụ thể, mì giàu xơ từ 85% bột lúa mì cứng và 15% VĐX có độ cứng và độ dính lần lượt cao hơn 10% và 193%, trong khi độ cố kết, độ nhai, ứng suất kéo và tỉ lệ kéo dãn lần lượt thấp hơn 27%, 1%, 22% và 42% so với mẫu mì từ 100% bột lúa mì cứng Khi bổ sung VĐX vào công thức mì, chất xơ cản trở khả năng hình thành mạng gluten, mạng protein-tinh bột trở nên kém chặt chẽ khiến cho hạt tinh bột và một số thành phần khác khuếch tán vào nước trong quá trình nấu; một phần những chất bị khuếch tán này bám vào bề mặt sợi mì Do đó, độ cố kết và độ kéo dãn của mì giàu xơ bị giảm xuống trong khi độ dính lại tăng lên Ngoài ra, sự cạnh tranh liên kết với nước giữa chất xơ và tinh bột làm giảm khả năng trương nở của hạt tinh bột khiến cho độ cứng của mì giàu xơ sau khi nấu sẽ tăng lên [36] Độ cứng là lực cần thiết để tạo ra một biến dạng dẻo nhất định trên mẫu mì khảo sát Độ cứng của mì pasta phụ thuộc vào độ ẩm, thành phần nguyên liệu và sự tương tác giữa các thành phần trong sợi mì [59] Khi độ ẩm bột nhào tăng từ 35.5% đến 41.5%, độ cứng mì giàu xơ giảm 16% So với mẫu mì đối chứng, mì giàu xơ từ các khối bột nhào có độ ẩm 37.5% và 39.5% không khác biệt có ý nghĩa thống kê Hàm lượng nước phối trộn cao làm giảm độ nhớt của khối bột nhào và mạng gluten trở nên kém chặt chẽ [60, 61], hạt tinh bột dễ hồ hóa hoàn toàn, từ đó làm giảm độ cứng mì pasta thành phẩm Khi độ ẩm của khối bột nhào thấp, áp lực trong buồng ép tăng nhẹ; sau khi thoát ra khỏi lỗ khuôn, sợi mì có đường kính rộng hơn Ngược lại, khi độ ẩm bột nhào cao, khối bột nhào dễ “chảy” qua khuôn mà không gây ra lực nén nên sợi mì có đường kính nhỏ hơn [57] Ngoài ra, các sợi mì có độ ẩm cao sẽ chịu lực tác dụng của trọng lực cao hơn trong quá trình treo sợi trên thanh sấy, từ đó đường kính sợi mì bị giảm nhẹ [57]
35 Độ dính là lực cần thiết để tách phần mẫu bị dính vào vòm miệng khi ăn mì thành phẩm Khi độ ẩm bột nhào tăng từ 35.5% đến 37.5%, độ dính mì giàu xơ khác biệt không có ý nghĩa thống kê Tuy nhiên nếu tiếp tục tăng độ ẩm bột nhào từ 37.5% đến 41.5%, độ dính của mì giàu xơ tăng thêm 49% Sự gia tăng độ dính được giải thích là do sự thất thoát nhiều hơn của các hợp chất hòa tan trong quá trình nấu mì, từ đó làm tăng độ dính bề mặt [62-64] Độ cố kết thể hiện mức độ liên kết của những phân tử bên trong sản phẩm Độ cố kết của mì giàu xơ giảm 20% khi độ ẩm bột nhào tăng từ 35.5% đến 39.5%; không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về độ cố kết khi tiếp tục tăng độ ẩm bột nhào từ 39.5% lên 41.5% Sự giảm độ cố kết có thể được giải thích do cấu trúc mạng gluten – tinh bột của bột nhào “lỏng lẻo” hơn khi hàm lượng nước tự do tăng cao [65, 66] Sau quá trình nấu, cấu trúc mạng gluten “lỏng lẻo” không giữ được một phần tinh bột đã hồ hóa và hợp chất hòa tan, làm giảm độ cố kết sợi mì Độ nhai là tổng lượng công cần thiết để nhai một mẫu rắn đến trạng thái sẵn sàng để nuốt, tương ứng với cảm giác trong miệng khi nhai một cách kĩ lưỡng với lực cản đàn hồi và kháng lực của thức ăn [67] Khi độ ẩm bột nhào tăng từ 35.5% đến 41.5%, độ nhai giảm 37% Iuga và Mironeasa (2021) cũng ghi nhận sự giảm độ nhai của mì pasta được bổ sung bột vỏ nho khi tăng độ ẩm bột nhào [68] Ứng suất có thể được định nghĩa là giá trị tối đa mà vật liệu có thể chịu được trước khi đứt do bị kéo căng Tỉ lệ kéo dãn là tỉ số của chiều dài tối đa trước khi sợi mì bị đứt dưới tác dụng của ứng suất kéo so với chiều dài ban đầu của sợi mì Khi độ ẩm bột nhào tăng từ 35.5% đến 37.5%, mì giàu xơ có ứng suất kéo và tỉ lệ kéo dãn lần lượt tăng 16% và 8% Khi hàm lượng nước bổ sung đủ để chất xơ, tinh bột và protein hấp thu, mạng gluten hình thành ổn định và liên tục, do đó, ứng suất kéo và tỉ lệ kéo dãn mì pasta giàu xơ tăng lên theo độ ẩm của khối bột nhào Tuy nhiên, khi độ ẩm bột nhào tiếp tục tăng từ 37.5% đến 41.5%, ứng suất kéo và tỉ lệ kéo dãn của mì giàu xơ bị giảm đi lần lượt 23% và 11%, nguyên nhân có thể là do lượng nước nhiều làm đi giảm đi tương tác tinh bột – tinh bột và tinh bột – gluten [56, 69]
Bảng 4.2 Đặc tính kết cấu của mì pasta đối chứng và mì giàu xơ bổ sung
15% bột vỏ đậu xanh khi thay đổi độ ẩm bột nhào
Mì giàu xơ từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột VĐX Độ ẩm bột nhào (%)
35.5 37.5 39.5 41.5 Độ cứng (g) 2072±54ᵇ 2311±93ᶜ 2158±69ᵇ 2090±95ᵇ 1930±66ᵃ Độ dính -10.4±0.6ᵈ -30.5±1.3ᶜ -32.4±0.7ᶜ -37.2±1.8ᵇ -48.2±1.6ᵃ Độ cố kết 0.66±0.02ᵈ 0.48±0.03ᶜ 0.42±0.02ᵇ 0.38±0.02ᵃ 0.35±0.02ᵃ Độ nhai 1343±56ᶜ 1331±59ᶜ 1227±53ᵇ 910±44ᵃ 848±42ᵃ Ứng suất kéo (kPa) 31.3±1.0ᵈ 24.4±0.8ᵇ 28.4±1.4ᶜ 22.4±0.8ᵃ 21.8±1.1ᵃ
Trong cùng một dòng, các giá trị có kí tự in thường (a đến d) khác nhau thì khác nhau có ý nghĩa thống kê
Chất lượng cảm quan
Điểm cảm quan của các mẫu mì pasta bổ sung 15% khối lượng bột VĐX qua rây 70 mesh (0.21 mm) khi thay đổi độ ẩm bột nhào từ 35.5% đến 41.5%, được trình bày trong Hình 4.1
Việc bổ sung 15% bột VĐX vào công thức mì làm giảm mức độ yêu thích của người thử so với mẫu mì từ 100% bột lúa mì cứng Nguyên nhân là do các tính chất của sản phẩm, đặc biệt là đặc tính kết cấu của mẫu mì giàu xơ kém hơn mẫu mì truyền thống Các mẫu mì giàu xơ có độ ẩm bột nhào khác nhau đều được chấp nhận bởi người tiêu dùng Trong đó, điểm cảm quan của mẫu mì có độ ẩm bột nhào
37.5% là cao nhất và không khác biệt có ý nghĩa thông kê so với mẫu mì đối chứng
Tính chất cảm quan các sản phẩm mì pasta có mối liên hệ chặt chẽ đến với các thông số đo được từ đặc tính kết cấu và tính chất nấu của mì pasta Khi thay đổ độ ẩm bột nhào trong công thức mì giàu xơ, mức độ yêu thích chung tương quan thuận với ứng suất kéo (r=0.994) và chỉ số trương nở (r=0.948)
Hình 4.1 Điểm đánh giá cảm quan thị hiếu mẫu mì pasta đối chứng và mì giàu xơ bổ sung 15% khối lượng bột vỏ đậu xanh khi thay đổi độ ẩm bột nhào Đường màu đen song song với trục hoành thể hiện điểm đánh giá cảm quan của mẫu mì sợi từ 100% bột lúa mì cứng Trong cùng một dòng, các giá trị có kí tự in thường (a đến c) khác nhau thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (p ≤ 0.05)
Như vậy, độ ẩm thích hợp cho khối bột nhào từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột vỏ đậu xanh để làm mì sợi là 37.5%.
Ảnh hưởng của enzyme Viscozyme®L đến chất lượng mì pasta bổ
4.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến chất lượng mì pasta
4.2.1.1 Thành phần hóa học và hoạt tính kháng oxy hóa Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến thành phần hóa học và hoạt tính kháng oxy hóa của các mẫu mì giàu xơ bổ sung 15% bột vỏ đậu xanh được thể hiện trong Bảng 4.3
Khi tăng nồng độ enzyme từ 0 đến 6 U/g, hàm lượng protein của sản phẩm không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê Tuy nhiên, hàm lượng lipid, tinh bột và tro đều tăng nhẹ Sự gia tăng hàm lượng lipid được giải thích là do sự giải phóng các phân tử chất béo ra khỏi các thành phần chất xơ đã bị thủy phân [70, 71] Đối với tinh bột, hai mẫu mì đã qua xử lý enzyme với nồng độ 4.5 và 6 U/g chứa nhiều tinh bột hơn mẫu mì không được qua xử lý enzyme Sự gia tăng của hàm lượng ᵇ ᶜ ᵃᵇ ᵃ ᶜ
35.5% 37.5% 39.5% 41.5% Đ iểm cảm q u an Độ ẩm bột nhào
38 tinh bột có thể là do khi hàm lượng chất xơ mạch dài trong sợi mì bị giảm đi, tinh bột được thủy phân hiệu quả hơn bởi α-amylase và glucosamylase trong quá trình định lượng [70] Hàm lượng tro của các mẫu mì đã qua xử lý enzyme tăng nhẹ là do hàm lượng tro trong chế phẩm enzyme là 10% khối lượng chất khô
Khi tăng dần nồng độ enzyme từ 0 đến 4.5 U/g, hàm lượng xơ không tan giảm đi 38% còn hàm lượng xơ hòa tan tăng 1.5 lần Chế phẩm Viscozyme thủy phân liên kết 1,4-β-D-glycoside ở vị trí giữa mạch các phân tử cellulose và β- glucan [72] trong khối bột nhào có bổ sung vỏ đậu xanh để chuyển hóa một số phân tử cellulose mạch dài không hòa tan thành các phân tử mạch ngắn hơn và dễ hòa tan trong nước hơn Khi nồng độ enzyme càng cao thì phản ứng diễn ra càng hiệu quả [73] Nếu tiếp tục tăng hàm lượng enzyme bổ sung từ 4.5 đến 6 U/g thì hàm lượng xơ không tan, xơ hòa tan và xơ tổng không thay đổi có ý nghĩa thống kê Tuy nhiên, mẫu mì giàu xơ được xử lý enzyme ở nồng độ 6 U/g có hàm lượng xơ tổng thấp hơn 9% so với mẫu đượcxử lý enzyme với nồng độ 1.5U/g Nguyên nhân có thể là do các oligosaccharide được giải phóng ra từ quá trình thủy phân cellulose có phân tử lượng thấp và không bị kết tủa nên không thể thu hồi được khi phân tích hàm lượng xơ hòa tan Cần lưu ý là tỉ lệ xơ không tan và xơ hòa tan của các mẫu mì giàu xơ bị giảm dần khi tăng nồng độ enzyme xúc tác Theo American Dietetic Association, các mẫu mì giàu xơ đã qua xử lý enzyme có tỉ lệ xơ không tan/xơ hòa tan nằm trong mức khuyến nghị (từ 1 đến 3) [74, 75], để cả hai loại xơ này cùng phát huy tác động tích cực của chúng đến sức khỏe người sử dụng như hạn chế bệnh tiêu hóa, hấp thu cholesterol [76]
Khi nồng độ enzyme tăng từ 0 đến 4.5 U/g, hàm lượng phenolic tổng trong mì sợi tăng 1.4 lần Điều này có thể được giải thích là do enzyme thủy phân chất xơ, từ đó, giải phóng các hợp chất phenolic ra khỏi phức hợp với chất xơ [77] Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng nồng độ enzyme từ 4.5 đến 6 U/g, hàm lượng phenolic tổng không có khác biệt có ý nghĩa thống kê Bên cạnh đó, hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH và FRAP lần lượt tăng 1.5 và 1.4 lần khi tăng nồng độ enzyme từ 0 đến 4.5 U/g Trong các mẫu mì, hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH và FRAP tỉ lệ thuận với hàm lượng phenolic với hệ số tương quan lần lượt là r = 0.998 và r = 0.997
Bảng 4.4 thể hiện ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến tính chất nấu của các mẫu mì giàu xơ bổ sung 15% bột VĐX
Mì đối chứng có thời gian nấu tối ưu lâu nhất cùng với độ tổn thất nấu thấp nhất Khi tăng nồng độ enzyme từ 0 lên 6U/g thì thời gian nấu tối ưu của mẫu mì giàu xơ giảm đi 24% và độ tổn thất khi nấu tăng 55% Việc bổ sung chất xơ làm cho mạng gluten kém “liên tục”, hình thành nhiều mao dẫn nên nước dễ dàng xâm nhập vào bên trong phần lõi sợi mì, do đó tinh bột hồ hóa nhanh hơn và chất tan khuếch tan vào nước nấu nhiều hơn [78, 79] Việc sử dụng enzyme thủy phân chất xơ làm tăng hàm lượng xơ tan và một vài hợp chất phân tử nhỏ, chúng dễ hòa tan vào nước khi nấu mì, do đó độ tổn thất khi nấu tăng hàm lượng enzyme sử dụng Cần lưu ý là nhiều hợp chất keo cũng là những chất xơ hòa tan và chúng có thể cải thiện mạng gluten và các tính chất nấu của mì sợi [80] Mẫu mì giàu xơ có bổ sung
6 U/g có độ tổn thất khi nấu trên 8% - ngưỡng tối đa của các mẫu mì pasta có chất lượng nấu tốt [30]
Tỉ lệ trương nở (SI) và tỉ lệ hấp thu nước (WAI) của mì pasta tăng nhẹ khi hoạt độ enzyme ở mức 1.5 U/g so với mẫu không bổ sung enzyme, nhưng chúng bị giảm nhiều khi tiếp tục tăng hoạt độ enzyme Sự tăng SI và WAI có thể được giải thích bởi cấu trúc mạng protein – tinh bột của sợi mì pasta được tăng cường ở nồng độ enzyme thấp, khi mà những chất xơ mạch dài làm cản trở mạng gluten phát triển bị giảm đi; tuy nhiên, khi tiếp tục thủy phân chất xơ, hàm lượng xơ hòa tan tăng cao thì một phần chất xơ hòa tan cũng bị thất thoát dễ dàng trong quá trình nấu mì, làm giảm khối lượng mì sau nấu, từ đó làm giảm các giá trị SI và WAI Tinh bột là thành phần trương nở và hấp thu nước chủ yếu trong mì pasta; sự giảm hàm lượng tinh bột cũng góp phần làm giảm SI và WAI của mì [81]
4.2.1.3 Đặc tính kết cấu Đặc tính kết cấu của các mẫu mì giàu xơ có bổ sung 15% bột VĐX khi thay đổi nồng độ enzyme trong quá trình xử lý bột nhào được trình bày trong Bảng 4.5 Khi tăng nồng độ enzyme sử dụng từ 0 đến 6 U/g, độ cứng và độ nhai mẫu mì giàu xơ sau quá trình nấu lần lượt giảm 21% và 25%; độ dính tăng 78% Nguyên nhân làm giảm độ cứng mì pasta có thể là do hàm lượng xơ không tan giảm mạnh
40 [39] Sự gia tăng hàm lượng xơ hòa tan trong mì thành phẩm sẽ làm tăng khả năng tạo liên kết hydro của chúng với các phân tử nước, hệ quả là lượng nước tự do trong sợi mì sau nấu tăng lên, độ cứng giảm đi [82] Sự gia tăng độ dính của mì giàu xơ đã qua xử lý enzyme có thể là do sự gia tăng chất chiết bị thất thoát trong nước nấu mì, từ đó làm tăng độ dính bề mặt của sợi mì [83] Đối với độ cố kết, khi tăng nồng độ enzyme từ 0 đến 3 U/g thì đặc tính này tăng thêm 13%, tuy nhiên nếu tiếp tục tăng nồng độ enzyme từ 3 U/g đến 6 U/g thì độ cố kết bị giảm đi 9% Với nồng độ enzyme thấp, quá trình thủy phân các phân tử xơ không tan mạch dài thành xơ tan, chúng đóng vai trò như chất keo tạo điều kiện cho các phân tử bên trong sợi mì liên kết với nhau chặt chẽ hơn, độ cố kết được cải thiện Với nồng độ enzyme cao, sự thủy phân tạo ra chất xơ hòa tan mạch ngắn và sản phẩm thủy phân không thể giữ vai trò của một chất keo khiến cho mạng gluten kém chặt chẽ; sợi mì bị kéo dãn ra trong quá trình sấy, làm tăng sự truyền khối trong quá trình nấu mì Kết quả là độ cố kết của sợi mì yếu hơn [83] Khi tăng hoạt độ tăng từ 0 đến 6 U/g, tỉ lệ kéo dãn và ứng suất kéo của mì giàu xơ đi lần lượt tăng thêm 15% và 26%; không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa hai mẫu mì được xử lý với nồng độ enzyme 4.5U/g và 6U/g Như đã giải thích ở trên, việc sử dụng enzyme thủy phân cải thiện mạng gluten, tăng liên kết của các phân tử trong sợi mì, do đó tỉ lệ kéo dãn và ứng suất kéo tăng Ngoài ra, ứng suất kéo cũng tỉ lệ nghịch với tiết diện sợi mì; khi tiết diện sợi mì nhỏ thì kết quả tính toán ứng suất kéo sẽ tăng lên trong trường hợp lực kéo không thay đổi
4.2.1.4 Chất lượng cảm quan Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến chất lượng cảm quan của các mẫu mì giàu xơ bổ sung 15% bột vỏ đậu xanh được thể hiện trong Hình 4.2 Mẫu mì có nồng độ enzyme bổ sung 3 U/g được đánh giá cao bởi người tiêu dùng và không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với mẫu mì được làm từ 100% bột lúa mì cứng Tóm lại, nồng độ enzyme 3.0 U/g sẽ được chọn cho thí nghiệm tiếp theo vì các đặc tính kết cấu, tính chất nấu và chất lượng cảm quan được cải thiện và gần giống với mẫu mì đối chứng nhất
Hình 4.2 Điểm đánh giá cảm quan thị hiếu mẫu mì pasta đối chứng và mì giàu xơ bổ sung 15% khối lượng bột vỏ đậu xanh khi thay đổi nồng độ enzyme Đường màu đen song song với trục hoành thể hiện điểm đánh giá cảm quan của mẫu mì sợi từ 100% bột lúa mì cứng Trong cùng một dòng, các giá trị có kí tự in thường (a đến c) khác nhau thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (p ≤ 0.05) ᵃ ᵃᵇ ᶜᵈ ᵇᶜ ᵃᵇ ᵈ
Bảng 4.3 Thành phần hóa học và hoạt tính kháng oxy hóa của mì pasta đối chứng và mì giàu xơ bổ sung 15% bột vỏ đậu xanh, khối bột nhào được xử lý enzyme ở các nồng độ khác nhau
Tính chất Mì đối chứng
Mì giàu xơ từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột VĐX
Protein (g/100g chất khô) 12.7±0.4ᵃ 13.1±0.6ᵃᵇ 13.3±0.4ᵃᵇ 13.4±0.5ᵃᵇ 13.6±0.6ᵃᵇ 13.8±0.5ᵇ
Tinh bột (g/100g chất khô) 80.4±0.8ᵈ 59.6±1.6ᵃ 60.5±0.9ᵃ 61.7±1.9ᵃᵇ 63.3±0.9ᵇᶜ 64.1±1.5ᶜ
Xơ tổng (g/100g chất khô) 3.2±0.1ᵃ 9.6±0.3ᵉ 9.4±0.2ᵈᵉ 9.2±0.1ᶜᵈ 8.9±0.1ᵇᶜ 8.7±0.2ᵇ
Xơ hòa tan (g/100g chất khô) 1.4±0.1ᵃ 1.8±0.1ᵇ 2.8±0.1ᶜ 3.4±0.1ᵈ 4.1±0.2ᵉ 4.3±0.2ᵉ
Xơ không tan (g/100g chất khô) 1.8±0.1ᵃ 7.8±0.2ᵉ 6.6±0.2ᵈ 5.8±0.2ᶜ 4.8±0.2ᵇ 4.5±0.2ᵇ
Tỉ lệ xơ không tan/ xơ tan 1.4±0.0ᵇ 4.3±0.2ᵉ 2.4±0.1ᵈ 1.7±0.1ᶜ 1.2±0.1ᵃ 1.1±0.1ᵃ
FRAP (àmolTE/100g chất khụ) 60±3ᵃ 1159±53ᵃ 1434±68ᵇ 1525±71ᵇᶜ 1613±67ᶜ 1642±84ᶜ
Trong cùng một dòng, các giá trị có kí tự in thường (a đến e) khác nhau thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (p ≤ 0.05) Thời gian xử lý với chế phẩm ViscozymeⓇL là 30 phút
Bảng 4.4 Tính chất nấu của mì pasta đối chứng và mì giàu xơ bổ sung 15% bột vỏ đậu xanh, khối bột nhào được xử lý enzyme ở các nồng độ khác nhau
Tính chất Mì đối chứng
Mì giàu xơ từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột VĐX
Thời gian nấu tối ưu
(phút) 14.7±0.3ᶠ 13.2±0.3ᵉ 12.5±0.5ᵈ 11.8±0.3ᶜ 11.2±0.3ᵇ 10.0±0.5ᵃ Độ tổn thất khi nấu (g/100g mì) 4.8±0.1ᵃ 5.3±0.2ᵇ 6.1±0.2ᶜ 6.8±0.3ᵈ 7.5±0.3ᵉ 8.2±0.2ᶠ
Chỉ số trương nở 2.1±0.1ᵈᵉ 1.7±0.1ᵃ 2.2±0.1ᵉ 2.1±0.1ᶜᵈ 1.9±0.1ᵇᶜ 1.8±0.1ᵃᵇ
Chỉ số hấp thu nước
Trong cùng một dòng, các giá trị có kí tự in thường (a đến f) khác nhau thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (p ≤ 0.05) Thời gian xử lý với chế phẩm ViscozymeⓇL là 30 phút
Nghiên cứu ảnh hưởng của chất keo ưa nước đến chất lượng mì
bổ sung bột vỏ đậu xanh
Sự ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung chất keo đến tính chất nấu của mì pasta giàu xơ từ 85% bột lúa mì cứng và 15% vỏ đậu xanh được thể hiện trong Bảng 4.9 Khi tăng tỉ lệ bổ sung HPMC hoặc GG từ 0 đến 2%, thời gian nấu tối ưu của mẫu mì pasta giàu xơ tăng lần lượt là 25% và 23% Với tỉ lệ bổ sung HPMC hoặc
GG từ 1.5% trở lên, thời gian nấu tối ưu của mẫu mì giàu xơ cao hơn mẫu mì đối chứng Chất keo với phân tử lượng khá lớn và có gốc hydroxyl (-OH) nên có thể liên kết hydro với các nhóm amin, amide và hydroxyl của gluten trong bột nhào [86]; sự phân bố của chất keo trong mạng gluten khiến cho cấu trúc sợi mì trở nên chặt chẽ hơn và làm chậm quá trình khuếch tán nước từ bên ngoài vào bên trong sợi, từ đó làm tăng thời gian nấu tối ưu của các mẫu mì bổ sung chất keo Ngoài ra, tinh bột và chất keo đều có khả năng liên kết với nước [87] Sự liên kết của chất keo và các phân tử nước khuếch tán vào bên trong sợi mì làm giảm lượng nước liên kết với tinh bột nên cũng góp phần làm chậm quá trình hồ hóa tinh bột [48] Khi tỉ lệ bổ sung HPMC hoặc GG trong công thức chế biến càng cao thì độ tổn thất khi nấu mì sẽ càng giảm Với tỉ lệ bổ sung HPMC hoặc GG là 2%, độ tổn thất khi nấu của mẫu mì giàu xơ lần lượt giảm đi 21% và 16% so với trường hợp không bổ sung chất keo và độ tổn thất của chúng không khác biệt có ý nghĩa thống kê so với mẫu mì được làm từ 100% bột lúa mì cứng Nguyên nhân là do mạng gluten được cải thiện khi có bổ sung chất keo, khiến cho các phân tử tinh bột trong sợi mì khó khuếch tán vào nước hơn trong quá trình nấu mì [88] Trước đây, Silva và cộng sự (2013) cũng ghi nhận độ tổn thất khi nấu mẫu mì từ 80% bột lúa mì cứng và 20% bông cải xanh sẽ giảm khi bổ sung HPMC hoặc GG [48]
Chỉ số trương nở và chỉ số hấp thu nước của mì giàu xơ tăng nhẹ khi tỉ lệ bổ sung HPMC và GG tăng từ 0 đến 2% So với mẫu mì giàu xơ không bổ sung HPMC hoặc GG, mẫu mì bổ sung 2% HPMC hoặc GG có chỉ số trương nở lần
53 lượt cao hơn 10% và 5%, chỉ số hấp thu nước lần lượt cao hơn 50% và 44% Các chất keo đều có bản chất ưa nước, do đó chỉ số trương nở và chỉ số hấp thu nước của mì pasta sẽ tăng theo tỉ lệ chất keo được bổ sung vào công thức sản phẩm [87] Bên cạnh đó, sự hấp thu nước của các hạt tinh bột cũng ảnh hưởng đến chỉ số trương nở và chỉ số hấp thu nước của mì pasta Trong quá trình nấu, hàm lượng tinh bột của mì giàu xơ có bổ sung chất keo ít bị thất thoát hơn, khiến cho các chỉ số trương nở và hấp thu nước tăng lên
Việc bổ sung chất keo HPMC hoặc GG có ảnh hưởng tích cực đến tính chất nấu của mì, trong đó, độ tổn thất khi nấu giảm đi và chỉ số hấp thu nước tăng lên Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng của chất keo đến chất lượng mì thành phẩm tùy thuộc vào bản chất hóa học và khả năng hấp thu nước của mỗi loại chất keo [45] Đối với tính chất nấu của mì giàu xơ từ 85% bột lúa mì cứng và 15% VĐX, sự ảnh hưởng của HPMC và GG không khác biệt có ý nghĩa thống kê
Khi bổ sung HPMC hoặc GG với các tỉ lệ 0, 0.5, 1, 1.5 và 2% trong công thức làm mì pasta từ 85% bột lúa mì cứng và 15% vỏ đậu xanh, sự thay đổi các đặc tính kết cấu của sản phẩm được thể hiện trong Bảng 4.10
Khi tăng tỉ lệ bổ sung chất keo từ 0 đến 2%, giá trị tuyệt đối của độ dính, độ cố kết và độ kéo dãn của mẫu mì giàu xơ tăng lần lượt là 10%, 13% và 87% đối với HPMC; và tăng 16%, 8% và 63% đối với GG Như đã giải thích trong phần trên, chất keo có thể tương tác với protein [86] và cải thiện cấu trúc của sợi mì giàu xơ Tỉ lệ bổ sung chất keo càng cao thì số liên kết hydro được hình thành càng nhiều, do đó độ cố kết và độ kéo dãn của mì sẽ tăng lên So với mẫu mì giàu xơ không bổ sung chất keo, độ cứng tăng 10% khi được bổ sung 2% HPMC và giảm đi 12% khi được bổ sung 2% GG Nguyên nhân là do tính chất của hai chất keo là khác nhau HPMC có khả năng tạo ra liên kết hydro nội phân tử nên để hình thành gel, trong khi GG không có khả năng tự tạo gel [89] Do đó, mì bổ sung HPMC có mạng polysaccharide-protein-tinh bột chặt chẽ hơn và độ cứng tăng lên, trong khi độ cứng mì bổ sung GG có xu hướng ngược lại Kết quả này tương tự như với báo cáo của Kaur và cộng sự (2015) khi bổ sung GG với tỉ lệ 0.25- 0.35% vào mì sợi
54 từ tinh bột đậu xanh [90] và của Hub và cộng sự (2019) khi bổ sung HPMC với tỉ lệ từ 0 đến 1.5% vào mì sợi không chứa gluten từ đậu nành [49]
So với mẫu mì từ 100% bột lúa mì cứng, độ kéo dãn của mẫu mì giàu xơ bổ sung 1.5% HPMC là không khác biệt có ý nghĩa thống kê Đối với GG, tỉ lệ bổ sung 2% tạo ra mẫu mì giàu xơ có độ cứng và độ kéo dãn khác biệt không có ý nghĩa thống kê so với mẫu mì từ 100% bột lúa mì cứng Tóm lại, việc bổ sung chất keo cải thiện được cấu trúc mì pasta giàu xơ Tuy nhiên, những chất keo khác nhau sẽ ảnh hưởng khác biệt đến kết cấu của mì pasta Đối với mì giàu xơ bổ sung 15% bột VĐX, chất keo HPMC cải thiện cấu trúc sản phẩm tốt hơn GG
4.3.3 Chất lượng cảm quan Ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung chất keo đến mức độ chấp nhận sản phẩm mì pasta giàu xơ từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột vỏ đậu xanh được trình bày trong Hình 4.4
Khi tăng tỉ lệ bổ sung chất keo từ 0 đến 2% thì mức độ yêu thích của mẫu mì giàu xơ cũng tăng dần Với tỉ lệ bổ sung 1.5% HPMC hoặc 2% GG, điểm cảm quan của mẫu mì từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột VĐX là không khác biệt có ý nghĩa thống kê so với mẫu mì từ 100% bột lúa mì cứng Các tính chất kết cấu của mì ảnh hưởng lớn đến sự yêu thích chung của người tiêu dùng [91] Khi bổ sung chất keo vào công thức mì giàu xơ, mức độ yêu thích chung tương quan thuận với độ cố kết (r=0.926 đối với HPMC và r=0.987đối với GG) và độ kéo dãn (r=0.985 đối với HPMC và r=0.964 đối với GG) Chauhan và cộng sự (2017) khảo sát ảnh hưởng của GG đến chất lượng cảm quan của mì sợi không chứa gluten cũng thu được kết quả tương tự [92]
Hình 4.4 Đánh giá cảm quan của mẫu mì pasta giàu xơ từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột vỏ đậu xanh được bổ sung hydroxypropyl methylcellulose (cột màu trắng) hoặc guar gum (cột màu đen); Đường màu đen song song với trục hoành thể hiện tính chất cấu trúc của mẫu mì sợi từ 100% bột lúa mì cứng Với cùng một loại chất keo, các giá trị có ký tự in thường (từ a đến e) khác nhau thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (p ≤ 0.05) Với cùng một tỉ lệ bổ sung, các giá trị có ký tự in hoa (A, B) khác nhau thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (p ≤ 0.05) ᵃᴬ ᵃᴬ ᵇᴬ ᶜᴮ ᶜᴬ ᵃᴬ ᵃᵇᴬ ᵇᶜᴬ ᶜᴬ ᵈᴬ ᶜᴬ ᵈᴬ
Tỉ lệ chất keo tạo gel
Bảng 4.9 Tính chất nấu mì pasta đối chứng và các mẫu mì pasta bổ sung 15% bột vỏ đậu xanh có bổ sung chất keo ưa nước ở các tỉ lệ khác nhau
Tính chất Loại chất keo Mì đối chứng
Mì pasta từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột vỏ đậu xanh
Thời gian nấu tối ưu (phút)
HPMC 13.8±0.3ᵇᴬ 12.8±0.3ᵃᴬ 13.3±0.3ᵃᵇᴬ 13.8±0.3ᵇᴬ 14.7±0.3ᶜᴬ 16.0±0.5ᵈᴬ
GG 13.8±0.3ᵇᶜᴬ 12.8±0.3ᵃᴬ 13.7±0.3ᵇᴬ 14.3±0.3ᶜᴬ 15.2±0.3ᵈᴬ 15.7±0.3ᵈᴬ Độ tổn thất khi nấu (g/100g mì)
HPMC 4.5±0.2ᵃᴬ 5.7±0.3ᶜᴬ 5.9±0.3ᶜᴬ 5.5±0.3ᵇᶜᴬ 5.1±0.2ᵇᴬ 4.5±0.2ᵃᴬ
GG 4.5±0.2ᵃᴬ 5.7±0.3ᶜᴬ 5.8±0.3ᶜᴬ 5.5±0.2ᵇᶜᴬ 5.2±0.2ᵇᴬ 4.8±0.2ᵃᴬ
Chỉ số trương nở HPMC 1.9±0.0ᵃᴬ 2.0±00.ᵃᵇᴬ 2.0±0.1ᵃᵇᴬ 2.1±0.1ᵇᶜᴬ 2.2±0.1ᶜᴮ 2.2±0.1ᶜᴬ
GG 1.9±0.0ᵃᴬ 2.0±0.0ᵃᵇᴬ 2.0±0.1ᵇᶜᴬ 2.0±0.0ᵇᶜᴬ 2.0±0.1ᵃᵇᴬ 2.1±0.1ᶜᴬ
Chỉ số hấp thu nước (g/g mì)
HPMC 1.6±0.0ᵃᴬ 1.6±0.0ᵃᴬ 1.8±0.1ᵇᴬ 2.1±0.1ᶜᴬ 2.2±0.1ᶜᵈᴬ 2.4±0.1ᵈᴬ
GG 1.6±0.0ᵃᴬ 1.6±0.0ᵃᴬ 1.7±0.1ᵃᴬ 1.9±0.1ᵇᴬ 2.1±0.1ᶜᴬ 2.3±0.1ᵈᴬ
Viết tắt: HPMC: hydroxypropyl methylcellulose, GG: guar gum Với cùng một loại chất keo, các giá trị có ký tự in thường (từ a đến d) khác nhau thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (p ≤ 0.05) Với cùng một tỉ lệ bổ sung, các giá trị có ký tự in hoa (A, B) khác nhau thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (p ≤ 0.05)
Bảng 4.10 Tính chất cấu trúc mì pasta đối chứng và các mẫu mì pasta bổ sung 15% bột vỏ đậu xanh có bổ sung chất keo ưa nước ở các tỉ lệ khác nhau
Tính chất Loại chất keo Mì đối chứng
Mì pasta từ 85% bột lúa mì cứng và 15% bột vỏ đậu xanh
0% 0.5% 1% 1.5% 2% Độ cứng (g) HPMC 2102±48ᵃᴬ 2316±99ᵇᴬ 2303±94ᵇᴬ 2318±99ᵇᴬ 2398±65ᵇᴮ 2545±51ᶜᴮ
GG 2102±48ᵃᴬ 2316±99ᵈᴬ 2264±54ᶜᵈᴬ 2170±86ᵇᶜᴬ 2097±54ᵃᵇᴬ 2035±36ᵃᴬ Độ dính HPMC -10±0.2ᶜᴬ -30.7±1ᵇᴬ -31±1.5ᵇᴬ -32.2±1.6ᵃᵇᴬ -33.3±1.2ᵃᴬ -33.7±1.1ᵃᴬ
GG -10±0.2ᵈᴬ -30.7±1ᶜᴬ -31.5±1.2ᶜᴬ -33.2±0.8ᵇᴬ -34.5±0.4ᵃᵇᴬ -35.7±1ᵃᴬ Độ cố kết HPMC 0.65±0.01ᵈᴬ 0.45±0.01ᵃᴬ 0.46±0.01ᵃᴬ 0.47±0.01ᵃᵇᴬ 0.48±0.01ᵇᴬ 0.51±0.02ᶜᴬ
GG 0.65±0.01ᵈᴬ 0.45±0.01ᵃᴬ 0.46±0.01ᵃᵇᴬ 0.46±0.01ᵃᵇᴬ 0.47±0.01ᵇᴬ 0.49±0.01ᶜᴬ Độ nhai HPMC 1286±51ᵃᵇᴬ 1250±52ᵃᴬ 1309±46ᵃᵇᴬ 1350±63ᵇᴬ 1462±35ᶜᴬ 1485±36ᶜᴮ
GG 12856±51ᵃᵇᴬ 1250±52ᵃᴬ 1269±35ᵃᵇᴬ 1338±58ᵇᶜᴬ 1373±50ᶜᴬ 1373±50ᶜᴬ Ứng suất kéo
HPMC 30.2±1.1ᶜᵈᴬ 23.1±1.1ᵃᴬ 25.6±1.3ᵇᴬ 28.6±1.2ᶜᴬ 31.4±1.4ᵈᴬ 33.7±1.1ᵉᴮ
GG 30.2±1.1ᶜᵈᴬ 23.1±1.1ᵃᴬ 24.5±1.1ᵃᴬ 26.5±0.8ᵇᴬ 28.5±1.2ᶜᴬ 30.7±1.2ᵈᴬ
HPMC 57.6±1ᵈᴬ 33.9±1.3ᵃᴬ 38.4±1.5ᵇᴬ 46.6±2.2ᶜᴬ 56.6±2.4ᵈᴮ 63.5±2.8ᵉᴮ
GG 57.6±1ᵉᴬ 33.9±1.3ᵃᴬ 40.8±2.1ᵇᴬ 45.1±2.2ᶜᴬ 49.6±2.3ᵈᴬ 55.4±2.5ᵉᴬ
Viết tắt: HPMC: hydroxypropyl methylcellulose, GG: guar gum Với cùng một loại chất keo, các giá trị có ký tự in thường (từ a đến d) khác nhau thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (p ≤ 0.05) Với cùng một tỉ lệ bổ sung, các giá trị có ký tự in hoa (A, B) khác nhau thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (p ≤ 0.05)