Biến đổi hóa sinh trong sản xuất bánh mì

Giá trị thực phẩm của bánh mì được đánh giá theo thành phần các chất dinh dưỡng như glucide, protein, các acid amin không thay thế, các vitamin, chất khoáng, độ sinh năng lượng và khả năng hấp thụ của cơ thể con người. Ngoài các chỉ số trên thì hương vị, độ xốp, trạng thái của ruột bánh, hình dáng bên ngoài của bánh cũng có ý nghĩa nhất định về mặt giá trị thực phẩm.

Biến đổi hóa sinh trong sản xuất

bánh mì

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2

MỤC LỤC HÌNH ẢNH 5

MỤC LỤC BẢNG 6

BIẾN ĐỔI HÓA SINH TRONG SẢN XUẤT BÁNH MÌ 7

1 Tổng quan về bánh mì 7

1.1 Giá trị thực phẩm của bánh mì 7

1.2 Nguyên liệu sản xuất bánh mì 8

2 Quy trình sản xuất bánh mì 10

3 Các biến đổi hóa sinh trong quy trình sản xuất bánh mì 11

3.1 Biến đổi trong quá trình nhào bột 11

3.1.1 Biến đổi hóa lý 11

3.1.2 Biến đổi hóa sinh 14

3.1.3 Biến đổi sinh học 14

3.2 Biến đổi hóa sinh trong quá trình lên men 17

3.2.1 Biến đổi vật lý 17

3.2.2 Biến đổi hóa lý 17

3.2.3 Biến đổi hóa sinh 17

3.2.4 Lên men kết thúc 18

3.3 Biến đổi trong quá trình tạo hình cho bánh 19

3.3.1 Phương pháp thực hiện và các biến đổi 21

3.4 Nướng 23

3.4.1 Giai đoạn làm chín bánh 24

3.4.2 Sự hình thành tính chất ruột 27

3.4.3 Sự hình thành vỏ 28 3.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến các biến đổi hóa sinh trong quá trình nướng 30

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1: Một số loại bánh mì………7

Hình 2: Các bước tạo hình bánh mì……….19

Hình 3: Tạo hình bánh chuẩn bị cho quá trình nướng ……….19

Hình 4: Khối bột nhào được chia thành từng cục……… 20

Hình 5: Dạng tạo hình bánh mì phổ biến……….22

Hình 6: Dạng tạo hình đặc biệt……… 22

Hình 7: Mặt cắt ngang bánh mì……….23

Hình 8: Cấu trúc mạng gluten phụ thuộc vào nhiệt độ……… 25

Hình 9: Sự thay đổi của bột nhào và bánh mì theo thời gian………… 26

Hình 10: Cấu trúc bánh mì……… 27

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1: Hệ số tiêu hóa của các chất trong bánh mì………7Bảng 2: Vai trò của nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất bánh mì…… 8Bảng 3: Sự phân phối nước trong bột nhào……….12Bảng 4: Quan hệ chất lượng gluten - thể tích bánh mì ………14Bảng 5: Điều kiện nhào trộn đối với một số loại máy trộn……… 16Bảng 6: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh khí của nấm men………… 17

BIẾN ĐỔI HÓA SINH TRONG SẢN XUẤT BÁNH MÌ

1 Tổng quan về bánh mì

1.1 Giá trị thực phẩm của bánh mì

Giá trị thực phẩm của bánh mì được đánh giá theo thành phần các chấtdinh dưỡng như glucide, protein, các acid amin không thay thế, cácvitamin, chất khoáng, độ sinh năng lượng và khả năng hấp thụ của cơ thểcon người Ngoài các chỉ số trên thì hương vị, độ xốp, trạng thái của ruộtbánh, hình dáng bên ngoài của bánh cũng có ý nghĩa nhất định về mặt giátrị thực phẩm

Nhu cầu về bánh mì cho những người lao động ở các mức độ khácnhau, ở các nước khác nhau thì không giống nhau Nói chung, mỗi ngườilao động tiêu thụ khoảng 150 – 500g bánh mì/ngày Trên thế giới cókhoảng một nửa dân số dùng bánh mì làm lương thực chủ yếu

1.2 Nguyên liệu sản xuất bánh mì

Bánh mì là sản phẩm chế biến từ bột mì nhào với nước, muối và nấmmen để lên men cho nở xốp, sau đó nướng hay hấp chín Bánh mì có rấtnhiều loại với nhiều công thức chế biến khác nhau tùy thuộc thói quen ănuống của từng vùng

Bột mì và nấm men là hai nguyên liệu chính ảnh hưởng nhiều nhất đếnquy trình sản xuất và chất lượng sản phẩm

Bột mì làm bánh mì, ngoài các chỉ tiêu chất lượng chung về vi sinh vàhóa lý, cần thỏa mãn các yêu cầu công nghệ gồm: lực nở tốt và khả năngsinh khí cao Lực nở của bột mì có thể được xác định gián tiếp thông quakhả năng tạo mạng gluten ướt Tùy loại bánh mì cần nở nhiều hay ít màbột mì cần có hàm lượng protein từ 9 – 12% và lượng gluten ướt khoảng

23 – 23 % Khả năng sinh khí của bột mì có thể kiểm tra bằng cách bổsung vào 100g bột mì (độ ẩm 14%) 60ml nước và 3g nấm men ép để trong

6 giờ ở nhiệt độ 30oC Bột thích hợp làm bánh mì có thể sinh ra được 1300– 1600 ml khí CO2

Bảng 2: Vai trò của nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất bánh mì

Nấm men 0.5 – 2.5 Lên men tạo CO2 làm nở bột

nhàoMuối ăn(NaCl) 1.0 – 2.5 Tạo vị, làm chặt gluten, tác

động lên enzyme và vi sinhvật trong bột nhào

cho nấm menMalt 0.5 – 1 Nguồn amylase và protease,

tạo vị ngọt nhẹ và hương đặctrưng

Chất béo 4 Cải thiện cấu trúc bột nhàoCalcium propionate 0.2 Tác nhân kháng khuẩn

Tác nhân oxy hóa:

KBrO3

(NH4)2S2O8

Acid ascorbic

0.001 – 0.0040.01 – 0.020.001 – 0.005

Tăng thể tích và độ xốp củabánh, tăng độ trắng, giảm độthủy phân protein, làm chặtmạng gluten…

Nấm men được dùng trong sản xuất bánh mì thuộc giống

Saccharomyses, loài cerevisae, lớp Ascomycetes, ngành Nấm Nấm men Saccharomyces có khả năng sử dụng glucose, galactose, saccharose,

maltose như nguồn carbon, sử dụng acid amin, muối ammonium nhưnguồn nitơ Chức năng chính của nấm men là sự sinh khí CO2 làm tăng thểtích khối bột nhào Ngoài ra, các sản phẩm của quá trình lên men được tíchlũy trong khối bột sẽ tạo nên các hương vị đặc trưng cho bánh mì thànhphẩm Các dạng nấm men thường sử dụng trong công nghệ sản xuất bánh

mì là men ép, mem khô, men lỏng và men ủ chua Men ép và men khôđược sản xuất từ nhà máy chuyên sản xuất nấm men Men lỏng và men ủchua thường được chuẩn bị ngay trong nhà máy sản xuất bánh mì Ởnước ta, các xí nghiệp đã tự chuẩn bị được men lỏng, còn men ủ chua thìkhông dùng Các chỉ tiêu chất lượng cần để đánh giá chất lượng của nấmmen bao gồm:

 Chỉ tiêu cảm quan của men ép là màu vàng sẫm, măt ngoài không

có chấm đen, không có mùi mốc, mùi lạ, đặc chắc, dễ bẻ, khôngdính tay Chỉ tiêu cảm quan của men khô là hạt nhỏ hay sợ ngắn,màu vàng, có mùi thơm đặc trưng của nấm men

 Hình dạng kích thước tế bào: Tế bào lớn có hình dạng cầu hay hìnhtrứng, đường kính ít nhất 7 ÷ 11 µm

 Hoạt tính maltase: Hoạt tính maltose biểu thị thời gian để 1g nấmmen ép phóng thích ra 10ml CO2 khi lên men 20ml dung dịch đườngmaltose 5% Khoảng thời gian này phải nhỏ hơn 70 phút

 Hoạt lực làm dậy bột: Hoạt lực làm dậy bột biểu thị thời gian 5g nấmmen ép làm nở khối bột 280g chiều cao thêm 1,5cm trong khuônchuyên dùng để xác định lực nở của bột Khuôn có dạng hình thang,kích thước đáy là 12.6 x 8.5 cm, kích thước miệng khuôn là 14.3 x

9.2 cm và chiều cao 8.5 cm Hoạt lực làm dậy bột không quá 45

phút

 Độ bền của nấm men: Độ bền của nâm men là sự thay đổi thời gian

làm nở bột của nấm men lúc ban đầu và sau một thời gian bảo quản

nhất định Nếu độ bền của nấm men cao thì sau 72h bảo quản ở

nhiệt độ 0 ÷ 4oC, sự thay đổi thời gian làm bánh không được quá 5

phút

2 Quy trình sản xuất bánh mì

Nguyên liệu khác Muối

3 Các biến đổi hóa sinh trong quy trình sản xuất bánh mì

3.1 Biến đổi trong quá trình nhào bột

 Mục đích

 Phân bố đều nguyên liệu thành khối bột nhào đồng nhất

 Tạo thành mạng gluten ướt có tính đàn hồi và nhớt dẻo, có khả nănggiữ khí

 Chuẩn bị khối bột nhào cho các quá trình tiếp theo sau

3.1.1 Biến đổi hóa lý

Trong quá trình nhào trộn, xảy ra sự chuyển pha Từ hai pha rắn (bộtmì) – lỏng (nguyên phụ liệu ở dạng dung dịch) chuyển thành một pha nhão– bột nhào dạng paste Trong khối bột nhào có cả ba pha: rắn, lỏng, khíphân bố đều với nhau Pha rắn bao gồm các màng gluten và pentosankhông tan bao bọc các hạt tinh bột Pha lỏng gồm: nước tự do, protein hòatan, đường, muối hòa tan, dextrin và các chất khác Pha khí được tạo nên

do sự tích lũy các bọt không khí khi nhào và do nấm men tạo ra

Sự tạo thành liên kết giữa nước với protide và tinh bột có trong bột mì.Vai trò chính trong việc tạo ra phân tử bột nhào là gliadin và glutenin Khinhào bột mì nếu đủ lượng nước thì gliadin và glutenin sẽ hấp thụ nước vàtương tác với nhau và với các thành phần khác trong khối bột nhào tạo ranhững sợi chỉ mỏng và màng dính mỏng các hạt tinh bột thấm nước tạo vớinhau thành hệ keo Trong khi đó, ở nhiệt độ nhào trộn bánh mì, tinh bột chỉhút một phần nước và trương nở Trong thời gian nhào trộn, các thànhphần nguyên liệu trộn với nước tạo thành khối bột nhào dẻo, đàn hồi Độnhớt, dẻo, đàn hồi của bột nhào giảm xuống khi nhào đến một thời gian xácđịnh Vì vậy, trong quá trình nhào phải xác định được thời gian dừng để đạtthể tích bánh lớn nhất

Theo lý thuyết trương nở của các phân tử keo thì tác dụng tương hỗ củakép háo nước với nước gồm hai pha liên kết chặt chẽ với nhau

 Pha thứ nhất gồm liên kết các lượng nước nhỏ do hoạt tính của cácnhóm háo nước Trong chất keo tạo ra vỏ solvat bao quanh chất háo nước,

do đó giữ rất chặt keo háo nước Sự tác dụng tương hỗ của nước với nhómháo nước không chỉ xảy ra trên bề mặt hạt keo (misen) mà còn cả bêntrong nữa Pha thứ nhất của sự trương nở là quá trình tỏa nhiệt và không

kèm theo sự tăng thể tích quá lớn của hạt keo vì lượng nước liên kết khôngnhiều, chỉ khoảng 30%.

 Pha thứ hai của sự trương nở phân tử xảy ra nhờ hiện tượngkhuếch tán phân tử nước vào trong hạt keo Trong trường hợp đó các hạtkeo được xem như mạng thẩm thấu, bên trong mạng này có những phân tử

có phân tử lượng thấp hòa tan, nhờ đó tạo ra áp suất thẩm thấu dư Ápsuất thẩm thấu cho phép nước lội vào bên trong hạt keo Pha thứ hai của

sự trương nở xảy ra không có sự tỏa nhiệt, làm tăng thể tích của các hạtkeo (misen) rất lớn, vì lượng nước liên kết với protide theo cách này là200%

Bảng 3: Sự phân phối nước trong bột nhào(%)Thành phần Hàm lượng

Tinh bột 45.5Protein 31.2Pentosans 23.4Chính các phần phân tử thấp các gluten dễ dàng chịu tác dụng phân táncủa nước và một phần peptide hóa kết quả tạo ra áp suất thẩm thấu bêntrong gluten, áp suất này làm cho nước khuếch tán vào trong gluten, sựkhuếch tán đó kèm theo sự tăng thể tích

Tinh bột gồm có hai phần: amylose và amylopectin Amylose có bêntrong hạt tinh bột còn amylopectin ở vỏ ngoài Amylose có trọng lượng phân

tử thấp (80000) còn amylopectin có trọng lượng phân tử lớn Như vậy hạttinh bột là một mạng thẩm thấu bên trong có các phần phân tử thấp hòatan, đó là amylose, nó gây ra áp suất thẩm thấu dư và sự xâm nhập nướcvào trong mạng Thực nghiệm chỉ rõ rằng sự hydrate hóa tinh bột trong cácđiều kiện nhiệt độ từ 25 - 40oC thì sự hydrate hóa xảy ra yếu do có sựhydrate hóa gluten Sự hydrate hóa trong khoảng nhiệt độ nói trên hầu nhưkhông thay đổi Tiếp tục tăng nhiệt độ tới 60oC thì tăng sự hydrate hóa tinhbột tăng khá lớn trong khi sự hydrate hóa gluten tiếp tục giảm Như vậy sựtrương nở của bột ở nhiệt độ thấp (25-40oC) phần lớn là nhờ sự trương nởcủa gluten còn ở nhiệt độ cao hơn (60oC) là nhờ sự thẩm thấu của dungmôi với tinh bột

 Tất cả những điều đã trình bày ở trên cho phép chúng ta sơ lược hiểu

về cơ chế của quá trình tạo thành bột nhào như sau:

 Các protide của gluten có trong bột mỳ khoảng 10 - 20% ở nhiệt độnhào gần 30oC chúng hấp thụ một lượng nước không lớn do tác dụngtương hỗ giữa các nhóm háo nước – của protide với nước và khuếchtán một lượng nước lớn vào bên trong protide nhờ sự góp mặt của ápsuất thẩm thấu dư trong protide.

 Tinh bột có trong bột mỳ khoảng 70% cũng ở nhiệt độ nhào nói trên,

nó hấp thụ đến 30% nước nhờ hoạt tính của các nhóm háo nước Vìtinh bột chiếm một lượng lớn nhất trong bột nên lượng nước liên kết vớitinh bột và gluten gần bằng nhau

 Trong thời gian nhào các hạt keo của gluten tiếp xúc chặt chẽ vớinhau tạo nên một mạng lưới protide hay tạo liên kết với các hạt tinh bộttrương nở yếu, ngoài ra trong mạng lưới protide còn có các chất khônghòa tan khác

 Muối ăn phân ly thành các ion, các ion này làm tăng hằng số điện môicủa nước, giảm độ dày và diện tích của các phân tử protein, làm chocác phân tử protein tiến lại gần nhau hơn giúp hình thành liên kết ưanước và kị nước, tạo nên phân tử protein có khối lượng lớn và tăng độchặt của gluten

3.1.2 Biến đổi hóa sinh

Qúa trình này hình thành dưới tác dụng của các ezyme protease,amylase và lipase Các enzyme này phá vỡ các liên kết protide làm ảnhhưởng đến tính chất vật lý của khối bột Các enzyme thủy phân protit ảnhhưởng nhiều hơn so với các enzyme thủy phân tinh bột Trong quá trìnhnhào nếu có càng nhiều oxy xâm nhập vào khối bột thì càng ít liên kết protit

bị phá hủy Dưới tác dụng của các enzyme trên có sẵn trong bột mì, cáchợp chất protein, tinh bột, lipid sẽ bị thủy phân thành những hợp chất đơngiản hơn Enzyme thủy phân làm mất cấu trúc bậc ba của phân tử protein,

do đó làm giảm khả năng hút nước của protein, ảnh hưởng bất lợi rõ rệtđến tính chất của bột nhào Các chất khử có khả năng tăng cường hoạtđộng của protease còn các chất oxy hóa có tác dụng kìm hãm Trong quátrình nhào, do có sự xâm nhập của oxy không khí nên làm giảm đáng kểảnh hưởng của protease

Enzyme amylase có ảnh hưởng ở mức độ ít hơn Còn enzyme lipasethủy phân lipid có tác dụng làm tăng độ acid của khối bột nhào.

3.1.3 Biến đổi sinh học

Trong thời gian đầu của quá trình lên men tạo bột nhào, thì lượng khíoxy lẫn trong khối bột còn nhiều, nấm men chủ yếu hô hấp hiếu khí và tăngsinh khối, đồng thời sinh khí carbonic và nước Khi lượng oxy giảm đi, nấmmen sẽ tham gia các quá trình hô hấp yếm khí sinh thêm khí carbonic, rượuethanol và các sản phẩm phụ Ngoài ra, trong khối bột nhào còn có quátrình lên men tạo các acid lactic, oxalic, acetic, succinic, malic, formic…tạo

độ chua và hương đặc trưng Do đó, độ acid của bột nhào tăng lên, pH củabột nhào trong thời gian lên men thay đổi từ 6.0 đến 5.0 Trong đó acidlactic và acid acetic tích tụ nhiều hơn cả (trên 2/3 lượng acid nói chung).Acid lactic làm cho bánh có mùi vị đặc trưng Trái lại, acid acetic và một sốacid bay hơi khác ảnh hưởng không tốt đến mùi vị của bánh mì

Lượng khí CO2 tích tụ trong khối bột nhào tạo nên những túi khí, do đókhối bột trở nên xốp và thể tích tăng lên rõ rệt Khả năng tạo khí của nấmmen phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, áp suất thẩm thấu và lượng nấm menđưa vào

của nó bé nên lượng nước liên kết với bột thấp Bột càng mịn thì quá trìnhthủy phân tinh bột và protein càng dễ dàng do đó khả năng tạo khí cao, tuynhiên khả năng giữ khí giảm.

 Nhiệt độ nhào trộn

Trong thời gian chuẩn bị bột nhào thì lượng gluten ướt và khả năng giữnước tăng đến giới hạn nhất định theo thời gian và nhiệt độ nhào Giới hạnnày đạt nhanh nhất ở 40oC Vì ở nhiệt độ này gluten trương nở triệt đểnhất Nhào càng lâu thì khả năng giữ nước của gluten càng giảm, vì proteinbiến tính dưới tác dụng cơ học Qua thực nghiệm người ta rút ra kết luậnnhư sau: trong cùng một thời gian nhào nếu tăng nhiệt độ bột nhào từ 30 -

40oC thì bánh sẽ có hình thức bên ngoài đẹp hơn (khi nhiệt độ của môitrường chung quanh là 20oC), nhưng nếu nhiệt độ của bột nhào là 40oC,

mà nhiệt độ của môi trường chung quanh là 15oC thì bề mặt bánh sẽ xấu.Khi đó khi nhào bột ở môi trường lạnh ta cần hạ nhiệt độ bột nhào xuốngmột ít

 Thời gian và cường độ nhào trộn

Cường độ nhào bột làm tăng quá trình gluten nhưng giảm khả năng giữkhí của gluten Do đó phải căn cứ vào chất lượng gluten để khống chếcường độ nhào Cường độ nhào trộn tính chất bột nhào và thể tích bánh cóliên quan mật thiết chặt chẽ với nhau Đối với mỗi loại bột nhào, thể tíchbánh sẽ đạt giá trị lớn nhất tùy thuộc vào cường độ nhào trộn Nếu tăngcường độ nhào thì độ dính và độ đàn hồi của bột nhào giảm xuống nhưngtốc độ giấm chin của bột nhào lại tăng lên Nhào với cường độ mạnh sẽ rútngắn thời gian lên men bột nhào trước khi chia Chất lượng của sản phẩmtăng lên rõ rệt, thể tích của bánh tăng lên khoảng 10 - 20%, ruột bánh mịnhơn và có nhiều lỗ nhỏ hơn

Trong thời gian nhào trộn, các thành phần nguyên liệu trộn với nước tạothành khối bột nhào dẻo, đàn hồi Vì vậy, trong quá trình nhào phải xác địnhđược thời gian dừng để đạt thể tích bánh lớn nhất

Bảng 5: Điều kiện nhào trộn đối với một số loại máy trộnLoại máy

nhào

Tốc độ(rpm)

Thời gian nhào(phút)

Chênh lệch nhiệt

độ (oC)

7914

3.2 Biến đổi hóa sinh trong quá trình lên men

 Mục đích

 Tạo khí CO2 làm nở bột, tạo độ xốp cho bánh

 Làm cho bánh có mùi vị thơm ngon Ngoài etanol và CO2 còn tạonhiều sản phẩm phụ: a.lactic, a acetic, các ester,… chính nhữngchất này làm bánh có mùi vị thơm ngon

 Tăng độ tiêu hóa của bánh mì đối với cơ thể con người vì khi lênmen bột nhào thì cấu trúc của các chất phức tạp trong bột mì bị biếnđổi thành những chất đơn giản hơn

3.2.1 Biến đổi vật lý

Lượng khí CO2 tích tụ trong khố bột tạo nên những túi khí Khung gluten

có tác dụng giữ các túi khí, do đó bột trở nên xốp và thể tích tăng rõ rệt

3.2.2 Biến đổi hóa lý

Các chất keo trong bột nhào trương nở mạnh, hợp chất protid cũngtrương nở Sự trương nở của protid có thể tiến hành với cường độ khácnhau, tốc độ khác nhau tùy theo lực nở của bột Bột nhào lực nở lớn thì quátrình trương nở xảy ra chậm, đối với bột nhào lực nở yếu thì protid trương

nở nhanh

3.2.3 Biến đổi hóa sinh

Quá trình lên men etylic Ngoài ra còn có quá trình lên men lactic tạo ra

1 lượng nhỏ CO2 góp phần làm nở bột nhào

 Quá trình lên men lactic

Trong quá trình lên mem bột nhào các nấm men tiêu thụ các loại đường

có trong bột (glucose, fructose, maltose, sucrose) để sinh trưởng, phát triểnđồng thời tạo thành CO2 và các sản phẩm phụ Nấm men sử dụng các loạiđường này không đồng thời Đầu tiên nấm men sẽ phân hủy các đườngtrong bột Sucrose bị chuyển hóa thành glucose và fructose nhờ enzyme