Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu cải thiện cấu trúc, tính chất vật lý và cảm quan của bánh quy bổ sung bã mía

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-VÕ NGUYỄN ANH KIỆT

NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT VẬTLÝ VÀ CẢM QUAN CỦA BÁNH QUY BỔ SUNG BÃ MÍA

Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩmMã số: 8540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 1 năm 2023

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: GS.TS Lê Văn Việt Mẫn (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Hoài Hương (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS Trần Thị Thu Trà (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 13 tháng 1 năm 2023

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)1 Chủ tịch hội đồng: PGS.TS Hoàng Kim Anh

2 Thư ký: PGS.TS Tôn Nữ Minh Nguyệt

3 Ủy viên, Phản biện 1: TS Nguyễn Hoài Hương4 Ủy viên, Phản biện 2: PGS.TS Trần Thị Thu Trà5 Ủy viên: GS.TS Lê Văn Việt Mẫn

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lýchuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNGTRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOACỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆTNAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: VÕ NGUYỄN ANH KIỆT MSHV: 2171008 Ngày, tháng, năm sinh: 27/02/1999 Nơi sinh: TP HCM Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm Mã số : 8540101

I.TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu cải thiện cấu trúc, tính chất vật lý và cảm quan của

bánh quy bổ sung bã mía (Research on improving the structure, physical andsensory properties of cookies supplemented with sugarcane bagasse)

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm bột nhào đến tính chất vật lý của bánh quy

bổ sung bã mía đã qua xử lý vi sóng- thủy phân - Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng lecithin trong công thức bánh quy đến

tính chất vật lý của sản phẩm - Nghiên cứu ảnh hưởng của hydrocolloid trong công thức bánh quy đến tính

chất vật lý của sản phẩm

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05/09/2022 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/05/2023 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : GS.TS Lê Văn Việt Mẫn

LỜI CÁM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện luận văn này, em đã nhận được rất nhiều sự hỗtrợ và giúp đỡ Trước tiên em xin cảm ơn người hướng dẫn luận án của em, Giáo sưLê Văn Việt Mẫn, Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Kỹ thuật Hóa học, TrườngĐại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh Em luôn nhận được sự hỗ trợ bất cứkhi nào em gặp khó khăn hoặc có câu hỏi về nghiên cứu hoặc bài viết của mình.Phản hồi sâu sắc của thầy đã giúp em mài giũa suy nghĩ của mình và đưa công việccủa em lên một tầm cao hơn.

Em cũng xin cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Bách khoa TP.HCM, đặcbiệt là quý thầy cô của Bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã tận tình hướng dẫn, giúpđỡ em vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình nghiên cứu Em xin cảm ơnPGS Tôn Nữ Minh Nguyệt, PGS Trần Thị Thu Trà, ThS Trần Thị Hồng Hạnh,ThS Nguyễn Thị Thủy, ThS Nguyễn Thị Thúy An Thành tích này sẽ không thểthực hiện được nếu không có các thầy cô.

Em xin cảm ơn các bạn, anh chị và các hậu bối tại phòng thí nghiệm Côngnghê Thực phẩm Sự chia sẻ, động viên của mọi người là động lực to lớn giúp emvượt qua những trở ngại trong suốt những năm học sau đại học và trong suốt quátrình nghiên cứu, viết luận văn này.

Em xin cảm ơn Văn phòng sau đại học đã hỗ trợ, giúp đỡ em vượt qua nhữngkhó khăn trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu suốt quá trình học tập tạitrường.

Em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong hội đồng xét duyệt luận văn đã dànhthời gian đọc và góp ý giúp em hoàn thiện luận văn này.

Cuối cùng, em xin dành ngàn lời yêu thương và lòng biết ơn đến gia đình,đặc biệt là mẹ đã luôn ở bên, ủng hộ, giúp đỡ em cả về vật chất lẫn tinh thần để emhoàn thành luận văn.

Luận văn tốt nghiệp là kết quả của một quá trình nghiên cứu dài Tuy em đãrất cố gắng nhưng sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót Em kính mong nhậnđược sự thông cảm và những ý kiến đóng góp xây dựng từ các thầy cô để Luận vănnày của em được hoàn thiện hơn.

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn!

Học viên

Võ Nguyễn Anh Kiệt

TÓM TẮT

Với mục đích tận dụng nguồn phụ phẩm của cây mía, nghiên cứu này tậptrung vào việc cải thiện chất lượng của bánh quy giàu xơ bổ sung bã mía đã qua xửlý enzyme kết hợp với xử lý vi sóng, từ đó bổ sung thêm bột bã mía vào thực phẩm.công thức bánh quy giàu chất xơ.

Việc thay đổi độ ẩm bột nhào đã ảnh hưởng đến cấu trúc và các tính chất vậtlý của bánh quy thành phẩm Cụ thể, khi tăng độ ẩm bột nhào từ 23% đến 35%, độcứng của bánh quy giảm từ 1653.3g xuống 1520.6g, đường kính bánh tăng 4%, độdày của bánh giảm đi 3% và chỉ số trương nở của bánh tăng lên 7% Ngoài ra, khiđộ ẩm bột nhào tăng, bánh quy trở nên sáng màu hơn nhưng lại không thay đổi đángkể về tổng thể màu sắc Bánh quy có độ ẩm bột nhào là 31% có điểm đánh giá cảmquan là cao nhất trong các mẫu bánh quy được điều chỉnh độ ẩm bột nhào.

Lecithin thể hiện hiệu quả tốt trong việc cải thiện độ cứng của bánh quy bổsung bã mía đã qua xử lý vi sóng và enzyme Độ cứng của bánh quy giảm đi 27%khi khi bổ sung lecithin từ 0% đến 4% vào bánh quy Tuy nhiên, khi tỉ lệ lecithintăng lên thì đường kính bánh tăng, độ dày giảm và chỉ số trương nở tăng lên rấtđáng kể; cùng với đó là sự giảm đi rõ ràng về chất lượng màu sắc của bánh quy.

Khi tăng tỉ lệ bổ sung từ 0% đến 2% khối lượng bột nhào của 2 mẫu chất keoưa nước agar và guar gum, bánh quy có sự cải thiện rõ rệt về các chỉ tiêu cấu trúc vàvật lý Bánh quy bổ sung guar gum lại thể hiện ảnh hưởng mạnh mẽ hơn đến độ dàyvà chỉ số SF của bánh quy, trong khi hai chất keo này lại không thể hiện sự khácbiệt đáng kể nào ở chỉ số đường kính bánh Ở tỉ lệ bổ sung 1.5% thì guar gum lạicho độ cứng bánh quy nhỏ hơn khi so với mẫu bánh dùng 1.5% agar Về màu sắcthì guar gum lại có xu hướng làm bánh quy trở nên sáng màu hơn mẫu đối chứng vàmẫu bánh bổ sung agar Điểm cảm quan cho thấy người tiêu dùng đánh giá caobánh quy bổ sung guar gum 2% và agar 1%.

With the aim of utilizing sugarcane by-products, this study focused onimproving the quality of fiber-rich cookies supplemented with sugarcane bagassethat had undergone enzyme treatment in combination with microwave treatment,thereby adding more sugarcane bagasse powder in food High fiber cookie recipe.

Changes in dough moisture have affected the structure and physical propertiesof the finished cookies Specifically, when increasing the dough moisture contentfrom 23% to 35%, the hardness of the cookies decreased from 1653.3g to 1520.6g,the diameter of the cookie increased by 4%, the thickness of the cookie decreasedby 3% and the SF index of cookies increased by 7% In addition, as the moisturecontent of the dough increased, the cookies became lighter in color but did notchange significantly in overall color Cookies with a dough moisture content of 31%had the highest acceptance score of the dough moisture adjusted cookie samples.

Lecithin showed a good effect in improving the hardness of microwave andenzyme treated sugarcane bagasse powder supplemented cookies The hardness ofthe cookie was reduced by 27% when 0% to 4% lecithin was added to the cookie.However, when the lecithin ratio increased, the cookie diameter increased, thethickness decreased and the SF index increased significantly; along with it is a clearreduction in the color quality of the cookies.

When increasing the addition rate from 0% to 2% by weight of the dough oftwo hydrocolloids agar and guar gum, the cookies had an improvement in structuraland physical parameters cookies supplemented with guar gum exhibited a strongereffect on cookie thickness and SF index, while the two substances showed nosignificant difference in cookie diameter index At the rate of 1.5% supplementalratio, guar gum gave cookie hardness smaller compared to the sample using 1.5%agar In terms of color, guar gum tended to make cookies brighter than the controland agar-supplemented samples Sensory scores show that consumers appreciatecookies fortified with 2% guar gum and 1% agar.

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của em Các kếtquả trong nghiên cứu này không sao chép hay vi phạm quyền tác giả của bất cứ mộtnguồn nào Việc tham khảo tài liệu đã được trích dẫn và ghi nguồn tài liệu thamkhảo theo quy định.

Học viên

Võ Nguyễn Anh Kiệt

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiii

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

2.3 Bã mía và ứng dụng trong sản xuất bánh giàu chất xơ 15

2.3.1 Giới thiệu chung về cây mía 15

2.3.2 Bã mía và ứng dụng trong sản xuất bánh giàu xơ 16

2.4 Phương pháp cải thiện cấu trúc bánh quy giàu xơ 27

2.4.1 Phương pháp hiệu chỉnh độ ẩm của bột nhào 27

2.4.2 Phương pháp sử dụng phụ gia thực phẩm 27

2.5 Điểm mới của đề tài 37

CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊNCỨU 38

3.1 Nguyên liệu 38

3.1.1 Bã mía 38

3.1.2 Bột bã mía xử lý vi sóng- thủy phân 39

3.1.3 Nguyên liệu làm bánh quy 40

3.2 Hóa chất và thiết bị 42

3.2.1 Chế phẩm enzyme 42

3.2.2 Phụ gia cải thiện cấu trúc 43

3.2.3 Thiết bị 44

3.3 Nội dung nghiên cứu 45

3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm bột nhào đến tính chất vật lý của bánhquy bổ sung bã mía đã qua xử lý vi sóng- thủy phân 46

3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng lecithin trong công thức bánhquy đến tính chất vật lý của sản phẩm 50

3.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của hydrocolloid trong công thức bánh quy đếntính chất vật lý của sản phẩm 53

3.4 Các phương pháp phân tích 55

3.5 Phương pháp xử lý số liệu 55

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 564.1 Khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm khối bột nhào đến các tính chất vật lý vàcảm quan của bánh quy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân

4.1.1 Ảnh hưởng của độ ẩm khối bột nhào đến độ cứng của bánh quy bổ sungbột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 564.1.2 Ảnh hưởng của độ ẩm khối bột nhào đến đường kính và độ dày củabánh quy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 584.1.3 Ảnh hưởng của độ ẩm khối bột nhào đến màu sắc của bánh quy bổ sungbột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 594.1.4 Ảnh hưởng của độ ẩm khối bột nhào đến chất lượng cảm quan của bánhquy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 60

4.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung lecithin đến các tính chất vật lý vàcảm quan của bánh quy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 61

4.2.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung lecithin đến độ cứng của bánh quy bổ sungbột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 614.2.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung lecithin đến đường kính và độ dày của bánhquy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 634.2.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ lecithin đến màu sắc của bánh quy bổ sung bột bãmía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 644.2.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ lecithin bổ sung đến giá trị cảm quan của bánh quybổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 66

4.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung hydrocolloid đến các tính chất vật lývà cảm quan của bánh quy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủyphân 67

4.3.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung agar và guar gum đến độ cứng của bánhquy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 67

4.3.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung agar và guar gum đến đường kính và độ

dày của bánh quy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng -thủy phân 69

4.3.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung agar và guar gum đến màu sắc của bánhquy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng -thủy phân 71

4.3.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ agar và guar gum bổ sung đến đánh giá cảm quancủa bánh quy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng -thủy phân 73

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76

5.1 Kết luận 76

5.2 Kiến nghị 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Hàm lượng chất xơ trong các nguồn thực phẩm khác nhau 8

Bảng 2.2 Nghiên cứu về bánh quy giàu chất xơ 12

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của bã mía có chứa lớp vỏ ngoài của cây mía trongmột số nghiên cứu trước đây (% chất khô) 17

Bảng 2.4 Nghiên cứu sử dụng bã mía trong sản xuất các sản phẩm bánh 18

Bảng 2.5 Thành phần và tính chất vật lý của bột mì, bột bã mía chưa xử lý và bộtbã mía đã qua xử lý 21

Bảng 2.6 Thành phần hóa học của ba mẫu bánh quy 24

Bảng 2.7 Tính chất vật lý và cảm quan của ba mẫu bánh quy 25

Bảng 2.8 Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt đến cấu trúc của bột nhào và sảnphẩm bánh 29

Bảng 2.9 Phân loại dựa theo nguồn gốc của hydrocolloid [74] 34

Bảng 2.10 Ảnh hưởng của hydrocolloid đến cấu trúc của bột nhào 35

Bảng 3.1 Chất lượng bột mì (dựa trên 100g chất khô) 41

Bảng 3.2 Đặc tính của chế phẩm enzyme Viscozyme® L 42

Bảng 3.3 Đặc tính của các phụ gia cải thiện cấu trúc 44

Bảng 3.4 Công thức bánh quy đối chứng được sử dụng trong nghiên cứu 46

Bảng 3.5 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của của độ ẩm bột nhào đến tính chất vậtlý của bánh quy 49

Bảng 3.6 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng lecithin đến tính chất vậtlý của bánh quy 52

Bảng 3.7 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng hydrocolloid đến tínhchất vật lý của bánh quy 54

Bảng 4.1 Ảnh hưởng của độ ẩm khối bột nhào đến đường kính và độ dày của bánhquy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 58Bảng 4.2 Ảnh hưởng của độ ẩm khối bột nhào đến màu sắc của bánh quy bổ sungbột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 60Bảng 4.3 Ảnh hưởng của độ ẩm khối bột nhào đến đánh giá cảm quan của bánhquy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 61Bảng 4.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung lecithin đến đường kính và độ dày của bánhquy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng -thủy phân 63Bảng 4.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung lecithin đến màu sắc của bánh quy bổ sungbột bã mía đã qua xử lý vi sóng -thủy phân 65Bảng 4.6 Ảnh hưởng của tỉ lệ lecithin bổ sung đến kết quả cảm quan của bánh quybổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng -thủy phân 66Bảng 4.7 Ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung agar và guar gum đến đường kính và độ dàycủa bánh quy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng -thủy phân 70Bảng 4.8 Ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung agar và guar gum đến chỉ số màu sắc củabánh quy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng -thủy phân 72

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 3.1 Quy trình tạo ra bột bã mía từ bã mía trong nghiên cứu 39Hình 3.2 Quy trình xử lý vi sóng kết hợp thủy phân cho bột bã mía 40Hình 3.3 Sơ đồ nội dung nghiên cứu 45Hình 3.4 Quy trình sản xuất bánh quy được sử dụng trong nghiên cứu khảo sát độẩm bột nhào 47Hình 3.5 Quy trình sản xuất bánh quy được sử dụng trong nghiên cứu khảo sát hàmlượng lecithin 51Hình 4.1 Ảnh hưởng của độ ẩm khối bột nhào đến độ cứng của bánh quy bổ sungbột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 57Hình 4.2 Mẫu bánh quy bổ sung bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân ở các độẩm bột nhào khác nhau 59Hình 4.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung lecithin đến độ cứng của bánh quy bổ sungbột bã mía đã qua xử lý vi sóng và thủy phân 62Hình 4.4 Mẫu bánh quy bổ sung bã mía đã qua xử lý vi sóng -thủy phân ở các tỉ lệlecithin khác nhau 64Hình 4.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung agar và guar gum đến độ cứng của bánh quybổ sung bột bã mía đã qua xử lý vi sóng -thủy phân 67Hình 4.6 Mẫu bánh quy bổ sung bã mía đã qua xử lý vi sóng -thủy phân ở các tỉ lệhydrocolloid khác nhau 71Hình 4.7 Ảnh hưởng của tỉ lệ agar và guar gum bổ sung đến đánh giá cảm quan củabánh quy bổ sung bột bã mía đã qua xử lý microwave -thủy phân 74

EGU: Endoglucanase Unit- đơn vị hoạt độ endoglucanase

FAO: Food and Agriculture Organization - Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp

Liên Hiệp Quốc

SF: Spread Factor- chỉ số trương nở

USDA: United States Department of Agriculture- Bộ Nông nghiệp Hoa KỳVSSA : Vietnam Sugar Association- Hiệp hội mía đường Việt Nam

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Bánh quy được mọi người biết đến là một loại bánh ngọt phổ biến, được sảnxuất và tiêu thụ ở nhiều nơi trên toàn thế giới Đây là sản phẩm giàu năng lượng dochứa hàm lượng đường cao, tiện lợi để sử dụng, giá cả hợp lý, đa dạng về chủngloại và phù hợp với nhiều đối tượng tiêu dùng Expert Market Research đã phân tíchrằng thị trường bánh kẹo được định giá 361.22 tỷ USD vào năm 2022 và dự kiến sẽđạt giá trị 473.50 tỷ USD vào năm 2028, với giá trị CAGR (tỷ lệ tăng trưởng képhàng năm) là 4.60% trong suốt giai đoạn dự báo, trong đó bánh quy chiếm hơn 60%các mặt hàng bánh kẹo có trên thị trường Như vậy, thị trường bánh quy là một thịtrường tiềm năng.

Tuy nhiên, bánh quy chứa nhiều đường và nghèo chất xơ nên không phù hợpcho những người có chỉ số đường huyết cao [1] Cùng với sự phát triển của xã hội,con người đang có xu hướng sống lành mạnh hơn Vì vậy, món ăn không nhữngphải ngon mà còn cần phải có tác dụng tốt cho sức khỏe Thực phẩm giàu chất xơ,chỉ số đường huyết thấp, ít năng lượng là một trong những xu hướng nổi bật hiệnnay Việc sử dụng các chất ngọt không cung cấp năng lượng trong công thức làmbánh quy hiện nay được nhiều người quan tâm, đặc biệt là các bệnh nhân béo phì,đái tháo đường loại 2 và những người kiêng ăn thực phẩm giàu năng lượng Chất xơbao gồm cellulose, hemicellulose, lignin, pectin, gum, chất nhầy có nguồn gốc chủyếu từ thực vật, chúng không được tiêu hóa và hấp thụ ở ruột non, nhưng lại đượcruột già lên men một phần hoặc hoàn toàn [1] Việc ăn đủ chất xơ sẽ làm giảm nguycơ mắc bệnh tim mạch, đột quỵ, tăng huyết áp, béo phì, đái tháo đường và một sốbệnh về rối loạn tiêu hóa [3] đồng thời góp phần giảm cân và cải thiện hệ thốngmiễn dịch [4].

Bã mía chiếm khoảng 30 - 33% trọng lượng cây mía và được coi là phụ phẩmtrong quá trình sản xuất mía đường và đồ uống (nước mía) Thành phần chính củabã mía là nước và chất xơ Theo Hiệp hội Mía đường Việt Nam (VSSA), sản lượngmía cung cấp cho ngành mía đường hàng năm xấp xỉ 12,2 triệu tấn Cả nước có 28

nhà máy đường với vùng nguyên liệu tương đối lớn trải dài khắp đất nước Lượngbã mía thải ra là rất lớn nhưng hiện nay việc sử dụng phụ phẩm này trong ngànhthực phẩm còn rất hạn chế Theo Martinez-Hernandez và cộng sự (2017), cứ 1000tấn mía được sử dụng để sản xuất saccharose sẽ tạo ra xấp xỉ 270 tấn bã mía [5].Loại bã mía này có chứa phần vỏ cây mía và chủ yếu được sử dụng để sản xuất giấy,phân bón, thức ăn chăn nuôi trên quy mô toàn cầu.

Với tiềm năng của thị trường bánh quy giàu chất xơ, cùng với nguồn bã mía dồidào sẵn có ở Việt Nam, trong nghiên cứu trước đây tại phòng thí nghiệm công nghêthưc phẩm của Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ ChíMinh, bã mía đã được sử dụng như một nguồn chất xơ bổ sung vào bánh quy Bãmía đã được xử lý vi sóng kết hợp với thủy phân để tạo ra bánh quy giàu xơ Mụcđích của quá trình xử lý bã mía là để làm tăng hàm lượng xơ tan và giảm lượng xơkhông tan trong bột bã mía nguyên liệu và trong bánh thành phẩm Tuy nhiên, viêcbổ sung xơ vào bánh quy đã làm cho cấu trúc của bánh quy giàu xơ trở nên cứnghơn bánh quy thông thường Trong nghiên cứu này, bánh quy sẽ được cải thiện cấutrúc bằng cách thay đổi độ ẩm bột nhào và bổ sung các phụ gia thực phẩm Mụcđích của nghiên cứu này là cải thiện chất lượng của sản phẩm bánh quy giàu xơ cónguyên liệu được tận dụng từ phụ phẩm của quá trình chế biến thực phẩm, để đượcnhiều người tiêu dùng chấp nhận.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN2.1 Chất xơ thực phẩm và tính chất kỹ thuật

2.1.1 Định nghĩa

Chất xơ (Fiber) là thuật ngữ do Hipsley sử dụng vào năm 1953 [6] Ông coichất xơ là thành phần không thể phá hủy của thành tế bào thực vật Sau này, chất xơcó nhiều định nghĩa khác nhau Theo Trowell (1985) thì chất xơ thực phẩm (Dietaryfiber) là loại chất xơ ăn được bao gồm các thành phần của tế bào thực vật không bịthủy phân (tiêu hóa) bởi các enzyme trong hệ tiêu hóa của con người [7], chủ yếugồm có hemicellulose, cellulose, lignin, oligosaccharide, pectin, gum và sáp [2].

2.1.2 Phân loại

Hiện nay, có nhiều cơ sở để phân loại chất xơ như dựa vào nguồn gốc của chấtxơ (tự nhiên hay tổng hợp), cấu trúc phân tử (thẳng hay phân nhánh), vai trò tronggiới thực vật, loại polysaccharide, dựa vào khả năng hòa tan trong hệ tiêu hóa, hoặcdựa vào sản phẩm sau quá trình tiêu hóa Tuy nhiên, các loại phân loại trên khôngđược coi là thỏa đáng vì các giới hạn không thể được xác định một cách tuyệt đối.Cách phân loại chất xơ được chấp nhận rộng rãi nhất là sự khác biệt về khả nănghòa tan của chúng trong nước và/hoặc khả năng lên men của chúng trong điều kiệnin-vivo Do đó, hầu hết các chất xơ được phân thành hai loại: chất xơ không hòa tantrong nước/lên men thấp trong ruột kết và chất xơ hòa tan trong nước/lên men tốt[2] Thành phần chính của nhóm chất xơ không hòa tan bao gồm cellulose,hemicellulose và lignin Trong khi các phân đoạn chính của nhóm chất xơ hòa tanbao gồm: Pectin, gum và chất nhầy nói chung [2].

Cellulose: Cellulose là thành phần chính của thành tế bào thực vật Về mặt hóa

học, cellulose là một homopolyme không phân nhánh, mạch thẳng, với monomegồm các phân tử D-glucose liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4 glycoside Mỗiphân tử cellulose có thể chứa từ 6000 - 12000 gốc glucose, tương ứng với phân tửlượng 106 - 2.106 Da Trong tự nhiên, cellulose tồn tại ở dạng bó sợi và giữa các

phân tử cellulose có liên kết hydro Trong trường hợp các phân tử cellulose sắp xếpsong song và số lượng liên kết hydro giữa chúng tăng lên, cấu trúc của bó sợi sẽ trởnên chặt chẽ, được gọi là cellulose tinh thể Ngược lại, khi các phân tử cellulose sắpxếp không theo trật tự và số lượng liên kết hydro được hình thành giữa các phân tửgiảm đi, cấu trúc bó sợi trở nên kém chặt chẽ hơn, dẫn đến cellulose có cấu trúc vôđịnh hình Do có nhiều liên kết hydro giữa các bó sợi và cấu trúc chắc chắn nêncellulose có độ bền cơ học cao, độ hòa tan trong nước thấp và khả năng chống phânhủy sinh học tốt Cellulose không hòa tan trong nước và dung dịch kiềm, chỉ mộtphần nhỏ cellulose thuộc nhóm vô định hình dễ bị thủy phân hơn trong axit [8] Tuynhiên, cellulose không được tiêu hóa ở bất kỳ mức độ nào bởi các enzyme tiêu hóatrong cơ thể con người [2].

Hemicellulose: Cùng với cellulose, hemicellulose cũng là thành phần không thể

thiếu của thành tế bào thực vật Nhưng khác với cellulose, hemicellulose có kíchthước phân tử nhỏ hơn, cấu trúc có cả dạng thẳng và dạng phân nhánh.Hemicellulose là heteropolyme vì ngoài monomer D-glucose, hemicellulose cònbao gồm nhiều loại đường monomer pentose khác (D-xylose, L-arabinose) vàđường hexose (D-glucose, D-galactose, D-mannose, D-galacturonic và axit D-glucuronic) [9] Do đó, tùy theo thành phần polysaccharid mà các loạihemicellulose sẽ có tên gọi khác nhau như glucan, manan, galactan, xylan Mỗi loạihemicellulose có các tính chất khác nhau không chỉ do sự hình thành các monomekhác nhau mà còn do cấu trúc nhánh Ngoài liên kết chính β-1,4 glycoside, các đơnphân còn có thể liên kết với nhau bằng liên kết β-1,3 glycoside nên phân tử có độphức tạp và phân nhánh cao Ngoài ra do hemicellulose có nhiều mạch nhánh nênchúng tồn tại ở dạng vô định hình và dễ bị thủy phân hơn cellulose Hầu hếthemicellulose không tan trong nước, tan trong kiềm loãng Nếu càng nhiều nhánhthì hemicellulose có thể hòa tan một phần trong nước Hemicellulose liên kết chặtchẽ với cellulose, nằm trong khoảng không gian giữa các sợi cellulose, cùng vớilignin và pectin là chất kết dính các bó sợi, tạo thành tế bào chắc.

Lignin: Lignin không phải là một polysacaride mà là một polymer hữu cơ phức

tạp chứa khoảng 40 đơn vị phenylpropane bị oxy hóa, bao gồm các rượu coniferyl,sinapyl và p-coumaryl đã trải qua quá trình trùng hợp khử hydro phức tạp Cáclignin khác nhau về trọng lượng phân tử và hàm lượng methoxyl [2] Lignin cónhiều nhóm chức khác nhau (phenolic, methoxyl, carboxyl, p-hydroxy-phenyl,aliphatic hidroxyl) [9], cấu trúc phân nhánh cao và vô định hình Do có các liên kếtliên phân tử bền chặt, bao gồm liên kết carbon-carbon, carbon-oxy nên lignin rất trơ,không tan trong nước, khó thủy phân Lignin thể hiện độ bền cao hơn bất kỳpolymer tự nhiên nào khác [6] Trong tế bào thực vật, lignin liên kết chặt chẽ vớihemicellulose và cellulose, đóng vai trò là chất kết dính, tạo thành tế bào bền vững.

Pectin: Pectin là một nhóm polysaccharid phức tạp, trong đó axit

D-galacturonic là thành phần chính, xen kẽ với các đơn vị rhamnose rải rác và đượcphân nhánh bởi chuỗi các đơn vị pentose và hexose khác Pectin là thành phần cấutạo nên thành tế bào thực vật và cũng đóng vai trò là chất liên kết trong tế bào Khácvới lignin, pectin hòa tan tốt trong nước, có khả năng tạo gel tốt và được chuyểnhóa hoàn toàn bởi vi khuẩn đường ruột [2].

Gum và chất nhầy: Đây là những chất xơ không phải là một phần của thành tế

bào nhưng được hình thành trong các tế bào thực vật đặc biệt Chúng là hỗn hợp củacác polysacaride phân nhánh cao tạo thành gel, liên kết với nước và các chất hữu cơkhác Gum là chất tiết dính được hình thành khi tế bào thực vật bị thương Chấtnhầy được tiết vào nội nhũ của hạt nơi chúng hoạt động để ngăn ngừa mất nước quámức Chúng được thủy phân một phần bởi các enzyme và do đó được coi là chất xơhòa tan.

2.1.3 Tính chất kỹ thuật

Chất xơ là một hỗn hợp phức tạp của polysaccharide với nhiều chức năng vàhoạt động khác nhau khi chúng đi qua hệ thống tiêu hóa Các chức năng và hoạtđộng này phụ thuộc vào tính chất vật lý và hóa học của xơ Một số tính chất vật lývà hóa học của chất xơ bao gồm khả năng hòa tan, độ nhớt, khả năng tạo gel, khả

năng giữ nước, khả năng hấp thụ các ion và các phân tử hữu cơ và khả năng lênmen.

Độ hòa tan: Độ hòa tan là đặc điểm chính để phân loại chất xơ thành cả chất xơ

hòa tan và không hòa tan Độ hòa tan có ảnh hưởng sâu sắc đến chức năng côngnghệ và tác dụng sinh lý của chúng Nếu các polysaccharide trong xơ có cấu trúcphân tử lồng vào nhau để tạo thành mạng tinh thể thì ở thể rắn sẽ bền hơn khi ởdạng dung dịch nên chất xơ sẽ không bị hòa tan hoặc có độ hòa tan thấp Ngược lại,nếu phân tử có nhiều nhánh hơn và sự hiện diện của các nhóm chức ion (nhưmethoxyl hóa pectin) và khả năng liên kết vị trí giữa các đơn vị (với β-1, 3 và β-1,4glycoside), thì độ hòa tan sẽ tăng lên [9] Ngoài ra, việc thay đổi các đơn vịmonosaccharide hoặc cấu trúc phân tử của chúng (α- hoặc β-) cũng làm thay đổi độhòa tan của chất xơ [2].

Độ nhớt và khả năng tạo gel: Chất xơ hòa tan trong nước là thành phần chính

giúp tăng độ nhớt của dung dịch [10] Chất xơ hòa tan có khả năng tạo gel, tăng độnhớt trong hệ tiêu hóa Độ nhớt, hoặc khả năng tạo gel, có liên quan đến khả nănghấp thụ nước và tạo khối của chất xơ Do đó, khối gel do chất xơ tạo thành hoạtđộng giống như chất rắn hơn là chất lỏng trong hệ thống tiêu hóa [2] Hiện tượngnày có thể giải thích chúng ta cảm thấy no nhanh khi ăn thực phẩm giàu chất xơ.

Khả năng giữ nước (WHC): Khả năng giữ nước có thể hiểu là lượng nước được

giữ lại trên một đơn vị khối lượng vật liệu khô, trong các điều kiện cụ thể về nhiệtđộ, thời gian ngâm, thời gian và tốc độ ly tâm Do thành phần polysaccharide củaxơ có nhiều nhóm –OH và các nhóm chức ưa nước khác nên khả năng ngậm nướccao Nước được giữ trên các vị trí ưa nước của phân tử polysacaride hoặc trong cáckhoảng trống trong cấu trúc phân tử Các quy trình như nghiền, sấy, nấu, ép đùn làmthay đổi tính chất vật lý của cấu trúc xơ, có thể làm thay đổi quá trình hydrat hóa vàhấp thụ nước của sợi Ngoài ra, các điều kiện môi trường như nhiệt độ, pH, cườngđộ ion, hằng số điện môi của dung dịch xung quanh và bản chất của các ion cũng cóthể ảnh hưởng đến tính chất hydrat hóa của xơ [11], [12].

Khả năng hấp thụ các ion và phân tử hữu cơ: Chất xơ được cho là làm giảm

khả năng hấp thụ khoáng chất vì polysacaride tích điện (chẳng hạn như pectin chứacác nhóm carboxyl) bằng cách liên kết với các ion kim loại [2] Do đó làm giảmhiệu quả hấp thu các chất khoáng và nguyên tố vi lượng ở ruột Ngoài ra, chất xơcòn có khả năng liên kết với axit mật, đặc biệt là các loại xơ giàu axit uronic và hợpchất phenolic Điều kiện môi trường (thời gian tiếp xúc, độ pH) có thể ảnh hưởngđến khả năng hấp thụ các ion và phân tử hữu cơ của xơ [13].

Khả năng lên men: Mức độ lên men của xơ rất khác nhau, từ không hoàn toàn

với lignin đến gần như hoàn toàn với pectin [9] Chất xơ hòa tan được vi khuẩn ruộtkết lên men ở mức độ lớn hơn nhiều so với chất xơ không hòa tan [14] Quá trìnhlên men chất xơ hòa tan đóng vai trò quan trọng tạo nên một số tác dụng sinh lý củachất xơ đối với sức khỏe người tiêu dùng.

2.2 Tác dụng của chất xơ đối với sức khỏe con người và phực phẩm giàuchất xơ

2.2.1 Tác dụng của xơ đối với sức khỏe

Nhìn chung, chất xơ có tính ưa nước cao, có vai trò giữ nước ở ruột kết nênphân ít khô và dễ đào thải ra ngoài Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng cả chất xơ hòatan và không hòa tan đều cải thiện hệ thống tiêu hóa của con người theo nhiều cáchkhác nhau [15] Chất xơ hòa tan là những chất xơ hòa tan trong nước tạo thành mộthệ thống keo, đi qua hệ thống tiêu hóa của ruột non và dễ dàng được lên men bởi hệvi sinh vật trong ruột già [16] Ngoài ra, chất xơ hòa tan có liên quan đến một lượngnhỏ cholesterol trong máu và giảm hấp thu glucose trong ruột khi cơ thể tiêu thụmột lượng lớn carbohydrate [17] Chất xơ không hòa tan không có khả năng tạo gelvì chúng không hòa tan trong nước và khó lên men [16] Mặt khác, chất xơ khônghòa tan có độ xốp cao nên có liên quan đến khả năng giữ nước, tăng khối lượngphân, ngăn ngừa và giảm táo bón, thúc đẩy nhuận tràng [15] Theo Hiệp hội Dinhdưỡng Hoa Kỳ (ADA), tỷ lệ chất xơ không hòa tan và chất xơ hòa tan xấp xỉ 3: 1được coi là lành mạnh đối với chế độ ăn uống của con người [18] Trong công nghệ

chế biến thực phẩm, việc kết hợp chất xơ hòa tan trong các sản phẩm thực phẩm cólợi hơn vì nó tạo độ nhớt, khả năng tạo gel và hoạt động như một chất nhũ hóa sovới chất xơ không hòa tan [2].

Chất xơ có rất nhiều lợi ích cho sức khỏe con người Cung cấp đủ chất xơ giúpgiảm nguy cơ mắc các bệnh như bệnh tim, đột quỵ, tăng huyết áp, béo phì, tiểuđường và một số rối loạn tiêu hóa [3] Đồng thời, chế độ ăn nhiều chất xơ cũng cóthể góp phần giảm cân và tăng cường hệ miễn dịch [20].

2.2.2 Thực phẩm giàu chất xơ

Nông sản giàu chất xơ: Chất xơ tự nhiên có trong ngũ cốc, rau, trái cây và hạt.

Số lượng và thành phần chất xơ là khác nhau đối với các loại thực phẩm khác nhau[21] Một chế độ ăn giàu chất xơ thường có ít năng lượng, hàm lượng chất béo thấpvà dẫn đến cảm giác no nhanh chóng [22] Ngũ cốc là một trong những nguồn cungcấp chất xơ chính, cung cấp khoảng 50% lượng chất xơ cần thiết, 30-40% chất xơđến từ rau, khoảng 16% từ trái cây và các nguồn khác [2] Hàm lượng chất xơ củacác nguồn thực phẩm khác nhau được trình bày trong Bảng 2.1.

Bảng 2.1 Hàm lượng chất xơ trong các nguồn thực phẩm khác nhau [2]

Nguồn gốc

Chất xơ (g/100g khẩu phần ăn)

TổngKhông tanHòa tan

Hạt

Thực phẩm chế biến được bổ sung chất xơ: Chất xơ đã được chứng minh là

mang lại rất nhiều lợi ích cho sức khỏe Những năm gần đây, trước sự gia tăng củabệnh tiểu đường, béo phì mang lại nhiều ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, người tacàng chú trọng đến việc bổ sung chất xơ vào bữa ăn hàng ngày Ngoài việc cungcấp chất xơ từ ngũ cốc, rau củ và trái cây, người ta còn tìm cách bổ sung chất xơvào các loại thực phẩm khác nhau, đồng thời tận dụng những nguồn chất xơ mới.Sự xuất hiện của các nguồn chất xơ mới mang đến những cơ hội mới cho việc sửdụng chúng trong ngành công nghiệp thực phẩm [23] Chất xơ thậm chí còn đượcsản xuất từ những nguồn có thể được coi là sản phẩm phụ hoặc chất thải của ngànhcông nghiệp thực phẩm Ví dụ, cám lúa mì, vỏ đậu nành, vỏ yến mạch, vỏ đậuphộng và hạnh nhân, thân cây mía và bã mía, mạch nha đã qua sử dụng, chất thải từtrái cây và rau quả có thể được sử dụng như một nguồn chất xơ mới và được sửdụng trong thực phẩm [24] Bổ sung chất xơ đã được sử dụng để tăng hàm lượngchất xơ trong thực phẩm, một số sản phẩm nổi tiếng đã được bổ sung chất xơ baogồm bánh quy, bánh quy giòn, bánh mì và các sản phẩm ngũ cốc khác Ngoài ra,

chất xơ còn được thêm vào các sản phẩm ăn nhẹ, đồ uống, gia vị, phô mai, nước sốt,thực phẩm đông lạnh, thịt hộp và các thực phẩm khác [25].

Bánh quy giàu chất xơ: Bánh quy là một trong những thực phẩm phổ biến ở

khắp nơi trên thế giới Bánh quy cung cấp năng lượng cho người sử dụng, Chúng cógiá trị dinh dưỡng cao, tiện lợi và giá cả phải chăng Tuy nhiên, bánh quy chứanhiều đường và nghèo chất xơ nên không phù hợp cho những người béo phì, đáitháo đường loại 2 và những người kiêng ăn thực phẩm giàu năng lượng [1].

Để sản xuất bánh quy giàu xơ, người ta sử dụng bột mì không tách bỏ đi lớp vỏcám trong quá trình xay xát làm nguyên liệu chế biến do lớp vỏ cám rất giàu chất xơcũng như các thành phần dinh dưỡng khác [26] Một giải pháp khác là bổ sung cácnguồn nguyên liệu giàu chất xơ vào bột mì truyền thống (bột mì đã bỏ đi lớp vỏcám trong quá trình xay xát) để tạo ra bánh giàu chất xơ [27] Giải pháp này đượcxem là phù hợp với những quốc gia không trồng được bột mì như Việt nam vì cóthể thể tận dùng nguồn nguyên liệu giàu chất xơ sẵn có trong nước để sản xuất bánhquy giàu xơ nói riêng và nhóm thực phẩm giàu xơ nói chung.

Bảng 2.2 trình bày một số nghiên cứu về bánh quy được bổ sung chất xơ bằngcách sử dụng phụ phẩm giàu xơ.

Bảng 2.2 Nghiên cứu về bánh quy giàu chất xơ

Nguyên liệuNôi dung nghiên

Tài liệutham khảo

Khi tăng tỷ lệ thay thế từ 10-40%:- WHC của khối bột nhào tăng thìkhối bột trở nên yếu hơn.

- Độ cứng của bánh bích quy tăng

Sudha và

(2007)[27]

cám lúamạch

tích cấu trúc bộtnhào và chất lượngcủa bánh như cấutrúc, kích thước,màu sắc, giá trị cảmquan, hàm lượng xơcủa mẫu bánh.

lên, kích thước và tỷ lệ đườngkính/độ dày của bánh bích quy thayđổi khác nhau đối với từng loạicám, màu sắc đậm hơn.

- Tỷ lệ đề xuất bổ sung: cám lúa mì20%, cám gạo 10%, cám yến mạch30%, cám lúa mạch 20%; trong đó,mẫu bánh có bổ sung cám lúa mạchcó tổng hàm lượng chất xơ caonhất, đạt 9,3%.

(khử béo)

- Bổ sung cám gạođã tách béo vàobánh quy với tỷ lệthay thế 10, 20, 30,40 và 50% Phântích các tính chấtvật lý, hàm lượngchất xơ, hàm lượngkhoáng chất và tínhchất cảm quan củabánh quy.

Khi tỷ lệ thay thế tăng từ 10 lên50%:

- Đường kính bánh quy và tỷ lệđường kính/dày giảm, trong khi độdày tăng.

- Hàm lượng xơ tổng tăng dần, đạttối đa 11,1% ở tỷ lệ thay thế 50%.- Hàm lượng khoáng K, Ca, Mgtăng dần, hàm lượng Na giảm dần.Tỉ lệ đề xuất: 20%.

Sharif và

Cám lúa mìđã qua xử lý

- Khảo sát tính chấtcác loại cám mì đãqua xử lý: cám thô,cám rang, cám rang

- Bột nhào có bổ sung cám gạochưa qua xử lý có độ cứng caonhất.

- Mẫu có bổ sung cám gạo chưa xử

Nandeeshvà cộng sự(2011) [29]

hấp, cám xử lý visóng.

- Bổ sung với tỷ lệthay thế 30% vàphân tích tính chấtcủa bột nhào vàchất lượng của bánhquy.

- Khảo sát ảnhhưởng của cám mìđến chất lượng bộtnhào và bánh quy.

lý là mẫu cứng nhất và có tỷ lệđường kính/dày nhỏ nhất; Trongkhi tỷ lệ này ở mẫu cám gạo ranglà thấp nhất, nó cũng là mẫu ítcứng nhất.

- Mức độ yêu thích của người tiêudùng: mẫu đối chứng có điểm caonhất, mẫu có cám gạo rang đượcyêu thích nhất.

- Hàm lượng chất xơ trong mẫucám gạo rang đạt 15,47% cao gấp 3lần so với mẫu đối chứng.

với tỷ lệ thay thế: 5,10, 15% Phân tíchtính chất bột nhào.- Cho vào bánh quyvới tỷ lệ thay thế:10, 20, 30% Phântích tính chất bánhquy.

Khi tỷ lệ bổ sung bã táo tăng lên:- WHC của bột nhào tăng và bộttrở nên yếu hơn.

- Hàm lượng xơ tăng, sản phẩmcứng hơn, sẫm màu hơn.

- Tỷ lệ thay thế khuyến nghị: 20%.

Sudha và

(2007) [30]

vào bánh quy với tỷlệ thay thế: 10, 20,30% Phân tích tínhchất bột nhào và

Khi tăng tỷ lệ thay thế từ 10-30%:- Khả năng giũ nước và giữ dầucủa bột nhào tăng.

(2016)[31]

chất lượng bánhquy.

- Sản phẩm có xu hướng sáng màuvà mềm hơn.

- Hàm lượng chất xơ và chất chốngoxy hóa của bánh quy tăng lênđáng kể.

Tỉ lệ đề xuất: 20%.

vào bánh quy với tỷlệ thay thế: 1.5, 3.0,4.5, 6.0, 7.5% Phântích chất lượngbánh quy.

Dương và Hawaii, cùng các tuyến đường thông qua Ấn Độ vào Châu Âu Về sau,cây mía được du nhập và phân phối rông khắp châu Mỹ sau thời kỳ mở rộng thuộcđịa của Anh, Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha vào thế kỷ 15 và 16 [34] Mía là nôngsản quan trọng toàn cầu, với diện tích trồng 26,3 triệu ha ở các vùng nhiệt đới vàcận nhiệt đới, trước dịch COVID-19 sản lượng mía đạt hơn 1,9 tỷ tấn mía năm 2019(FAO 2019) Trong đó, ghi nhận Việt Nam có khoảng 270 nghìn ha, cung cấpkhoảng 15 triệu tấn mía trong cùng năm (FAO 2019) Đa số sản lượng mía đượccung cấp cho ngành công nghiệp mía đường trên toàn thế giới Khoảng 70% lượngđường trên thế giới được sản xuất từ giống mía Saccharum officinarum và cácgiống lai của nó [35].

2.3.2 Bã mía và ứng dụng trong sản xuất bánh giàu xơ

Bã mía là một phụ phẩm của quy trình sản xuất đường saccharose và nước míađóng lon/hộp giấy [36] Có 2 loại bã mía: bã mía từ quy trình sản xuất đườngsaccharose có chứa lớp vỏ của cây mía và bã mía từ quy trình sản xuất nước mía épthì không có chứa lớp vỏ ngoài của cây Theo Martinez-Hernandez và cộng sự(2018), cứ 1000 tấn mía được sử dụng để sản xuất saccharose sẽ tạo ra xấp xỉ 270tấn bã mía [5] Loại bã mía này có chứa phần vỏ cây mía nên cấu trúc rất cứng vàthường được sử dụng để sản xuất giấy, phân bón, thức ăn chăn nuôi trên quy môtoàn cầu.

Thành phần hóa học cơ bản của bã mía có chứa lớp vỏ cây mía được trình bày trongBảng 2.3

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của bã mía có chứa lớp vỏ ngoài của cây mía trongmột số nghiên cứu trước đây (% chất khô)

Han vàcộng sự,1983[37]

Vazquezvà cộngsự, 1999[38]

Brienzovà cộngsự, 2009[39]

Mulinarivà cộngsự, 2009[40]

Canilhavà cộngsự, 2011[41]

de Moraesvàcộngsự, 2011[42]

Ngược lại, bã mía từ quy trình sản xuất nước mía đóng lon/hộp giấy không chứalớp vỏ nên không cần phải xử lý để loại bỏ lignin Loại bã mía không chứa vỏ này ítđược quan tâm để bổ sung vào công thức chế biến thực phẩm như là một nguồn chấtxơ.

Trong thời gian từ 9/2020 đến 6/2021 tại phòng thí nghiệm Công nghệ Thựcphẩm của Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP.HCM, bã mía khôngchứa lớp vỏ ngoài của cây mía đã thử nghiệm sử dụng để tạo ra sản phẩm bánh quygiàu xơ.

Bã mía từ các cơ sở sản xuất nước mía ép được rửa để loại bỏ bụi, sấy khô,nghiền và rây để tạo ra bột bã mía Khi bổ sung bột bã mía vào công thức, bánh quythu được có hàm lượng xơ tăng cao Các nghiên cứu trước đây cho thấy khi nguyênliệu có tỉ lệ lượng chất xơ không hòa tan quá cao so với lượng chất xơ hòa tan, bánhquy thu được có độ cứng tăng cao và chất lượng cảm quan của sản phẩm bị giảmmạnh [47] Để khắc phục hiện tượng này, chế phẩm enzyme carbohydrase được sửdụng để chuyển hóa một phần chất xơ không tan thành chất xơ hòa tan, từ đó cảithiện các tính chất cấu trúc và cảm quan của bánh quy [47].

Cellulose là thành phần chất xơ chiếm tỉ lệ cao nhất trong bã mía [42] Do đó,chế phẩm cellulase đã được thử nghiệm để thủy phân cellulose nhằm mục đích làmtăng hàm lượng chất xơ hòa tan [48] Tuy nhiên, cellulose trong bã mía có chỉ sốtinh thể cao nên quá trình thủy phân rất khó thực hiện [49] Thông thường, bã míaphải được tiền xử lý bằng các phương pháp vật lý, hóa học, sinh học hoặc sử dụngtổ hợp các phương pháp để phá hủy một phần cấu trúc tinh thể cellulose trước khiđược thủy phân với enzyme cellulase [50][51][52] Trong số các phương pháp tiềnxử lý đã được công bố, phương pháp sử dụng vi sóng được nhiều nhà khoa họcquan tâm vì cho kết quả khả quan [49][53][54].

Bảng 2.5 so sánh thành phần hóa học cơ bản của bột mì với bột bã mía chưa quavà đã qua xử lý vi sóng kết hợp với cellulase do nhóm nghiên cứu của chúng tôi đãthực hiện.

Bảng 2.5 Thành phần và tính chất vật lý của bột mì, bột bã mía chưa xử lý và bộtbã mía đã qua xử lý

Bột bã mía chưaxử lý

Bột bã mía đã

qua xử lýBột mìProtein (g/100g chất khô) 1.2±0.2ᵃ 4.1±0.2ᵇ 10.7±0.6ᶜ

Phương pháp xử lý vi sóng và thủy phân làm giảm 20% kích thước hạt trungbình của bột bã mía nhưng tăng diện tích bề mặt riêng lên 17% Ngoài ra, phân bốkích thước hạt bột bã mía được xử lý thu hẹp hơn nhiều so với bột bã mía chưa quaxử lý Chỉ số kết tinh của bột bã mía sau xử lý thấp hơn 19% so với bột chưa xử lý.

Bảng 2.5 cũng cho thấy khả năng giữ nước và giữ dầu của bột bã mía qua xử lýlần lượt là 1,1 và 1,4 lần cao hơn so với bột bã mía không được xử lý TheoMantovan và cộng sự (2021), mẫu cellulose có độ kết tinh tăng đã làm giảm khảnăng giữ nước và dầu do độ xốp thấp hơn [55] Ngoài ra, xử lý bằng vi sóng vàenzyme làm giảm 12% độ sáng nhưng tăng nhẹ cường độ đỏ và vàng của bột bã mía.

Có thể kết luận rằng việc xử lý bằng vi sóng và enzyme đã thay đổi không chỉthành phần hóa học mà còn cả tính chất vật lý của bột bã mía Những thay đổi nàysẽ ảnh hưởng đến chất lượng bánh quy được bổ sung bột bã mía.

Bảng 2.6 và 2.7 so sánh thành phần hóa học, tính chất vật lý và cảm quan củaba mẫu bánh quy: mẫu đối chứng được làm từ bột mì, mẫu bánh quy được làm từ

Bảng 2.6 Thành phần hóa học của ba mẫu bánh quy

Tỉ lệ bổ sung0%

10% (bã míachưa qua xử

10% (bã mía đãqua xử lý)Protein (g/100g chất khô) 7.9±0.3ᶜ 6.8±0.2ᵃ 7.3±0.1ᵇ

Khi bổ sung bột bã mía chưa qua xử lý với tỷ lệ bổ sung 10% thì hàm lượngprotein của bánh biscuit giảm so với mẫu đối chứng Tương tự, khi bổ sung bột bãmía đã qua xử lý với tỷ lệ bổ sung 10% thì hàm lượng đạm của bánh giảm so với