Thử nghiệm sử dụng Brewers Spent Grain trong sản xuất bánh cookies giàu xơ

Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Trần Thị Thu Trà (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Hoài Hương (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : TS Tràn Thị Ngọc Yến (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 17 tháng năm 2018 Thành phần Hội đồng đảnh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) GS.TS Đống Thị Anh Đào TS Nguyễn Hoài Hương TS Trần Thị Ngọc Yên TS Lê Ngọc Liễu TS Huỳnh Ngọc Oanh Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đanh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khỉ luận văn sửa chữa (nếu cổ) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Hà Huy Đạt MSHV: 1670852 Ngày, tháng, năm sinh: 24/05/1994 Nơi sinh: TP Hồ Chí Minh Chun ngành: Cơng Nghệ Thục Phẩm Mã số : 60540101 I TÊN ĐỀ TÀI: THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG BREWER’S SPENT GRAIN TRONG SẢN XUẤT BÁNH COOKIES GIÀU XƠ II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Khảo sát trình xử lý bã malt chế phẩm enzyme cellulase : ảnh huởng lượng nuớc hỗn hợp thủy phân, nồng độ enzyme thời gian thủy phân đến hàm luạng xơ tổng, xơ không tan, xơ hòa tan bã malt Khảo sát ảnh huởng tỷ lệ bã malt chua qua xử lý qua xử lý enzyme đến tính chất lý bột nhào chất luợng bánh quy : thơng số lý, thành phần hóa học tính chất cảm quan III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 15/1/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/6/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Trần Thị Thu Trà Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA (Họ tên chữ ký) Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ vào trang tập thuyết minh LV - (•) LỜI CẢM ƠN Trước bước vào báo cáo luận văn mình, tơi xin phép gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất người bên cạnh giúp đỡ suốt thời gian vừa qua Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, đặc biệt cha mẹ, ln bên ủng hộ dù bao khó khăn, dù hồn cảnh để tơi hồn thành Luận văn tốt nghiệp Tơi xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến TS Trần Thị Thu Trà GS TS Lê Văn Việt Mẩn tận tâm bảo, hướng dẫn, không cung cấp cho thêm nhiều kiến thức mà ln sát cánh tơi suốt q trình làm luận văn Tơi xin cảm ơn đến thầy cô trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, thầy cô Bộ môn Cơng nghệ thực phẩm - Khoa Kỹ thuật Hóa học tận tình bảo, giúp tơi vượt qua khó khăn q trình rèn luyện Tơi xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Nguyên, thầy Huỳnh Trung Việt, cô Trần Thị Hồng Hạnh tạo điều kiện sở vật chất tốt để tơi hồn thành luận văn Ngồi tơi cảm ơn bạn, anh chị phòng thí nghiêm Cơng nghệ thực phẩm, đặc biệt bạn Trần Kính Hưng Nguyễn Thị Bảo Trân lớp Kĩ sư tài khóa K14 ln giúp đỡ tơi q trình làm thí nghiêm hồn thành luận văn Luận văn kết dài trình nghiên cứu Tuy cố gắng tất khả tơi khó tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận ý kiến thơng cảm q thầy để luận văn hồn thiện Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày tháng năm 2018 Học viên thực Hà Huy Đạt - (") -TÓM TẮT LUẬN VĂN Với mục tiêu tận dụng nguồn phụ phẩm ngành công nghiệp sản xuất bia, nghiên cứu tập trung vào việc bổ sung bã malt vào công thức sản xuất bánh quy giàu xơ Sản phẩm có lợi cho sức khỏe người tiêu dùng tăng tính hiệu kinh tế Trong qui trình sản xuất bia, tùy theo sản phẩm, nhà sản xuất sử dụng liệu khác Ở đây, bã malt nghiên cứu có xuất xứ từ mẻ nấu 75% malt đại mạch 25% liệu gạo Bã malt nguồn nguyên liệu giàu xơ, hàm lượng xơ tổng 57.67 ± 2.15, chất xơ khơng tan hòa tan chiếm tỷ lệ 49.17 ± 2.4 8.51 ± 0.32, tỷ lệ lượng chất xơ khơng tan chất xơ hòa tan 5.79 ± 0.48 Quá trình xử lý bã malt chế phẩm Viscozyme®Cassava c cải thiện thành phần chất xơ bã malt với lượng nước hỗn hợp thủy phân 3.5 g nước/g bã malt khô; nồng độ enzyme sử dụng u/g chất khô thời gian thủy phân 60 phút Bã malt sau xử lý có hàm lượng xơ tan tăng 71% Một số tính chất chức bã malt sau xử lý enzyme có thay đổi với khả hút nước giữ nước giảm Với tỷ lệ thay bột mì từ 10% đến 50%, khối bột nhào có độ cứng tăng lên độ cố kết độ phục hồi giảm Bánh quy thành phẩm có hàm lượng chất xơ protein, khoáng, lipid tăng lên tinh bột giảm Khi tăng tỷ lệ bã malt thay , xét tiêu vật lý, đường kính độ dày bánh giảm số SF tăng, xét màu độ cứng, bánh trử nên sậm màu cứng Cuối cùng, mức độ ưa thích chung bánh giảm tỷ lệ thay bã malt tăng Khi xử lý enzyme bã malt, độ cứng bột nhào giảm, độ cố kết tăng lên độ phục hồi không thay đổi Hàm lượng chất xơ hòa tan bánh tăng lên rõ rệt sau trình xử lý Quá trình xử lý enzyme làm đường kính bánh tăng, độ dày bánh giảm dẫn đến so SF tăng màu bánh sậm Mẩu bánh quy sử dụng bã malt chưa qua xử lý với tỷ lệ 20% đạt chấp nhận người tiêu dùng; đó, mẫu bánh có tỷ lệ bã malt qua xử lý enzyme 30% người tiêu dùng chấp nhận - (■■■) -ABSTRACT With the purpose of using the brewery byproducts, this study focuses on the addition of brewers’ spent grain (BSG) to the fiber-rich biscuit recipes Products are healthy for consumers and increase economic efficiency In the brewing process, depending on the product, manufacturers may use alternative materials Here, the BSG of this study were come from batches of 75% barley malt and 25% rice BSG is a fiber rich source, of which the total fiber content is 57.67 ± 2.15, insoluble fiber and soluble fiber, respectively, of 49.17 ± 2.4 and 8.51 ± 0.32, the ratio of insoluble fiber and soluble fiber was 5.79 ± 0.48 The treatment of BSG with ViscozymeOCassava c improved the fiber content in BSG with water content in the hydrolysis mixture of 3.5 g water I g dry BSG; The enzyme concentration was u / g dry matter and the hydrolysis time was 60 minutes BSG increased by 71% Some of the functional properties of BSG after enzyme treatment also vary with the decrease of water absorption capacity and water retention capacity With a flour replacement ratio of 10% to 50%, the doughs were increased hardness while cohesiveness and springiness decreased The cookies had higher levels of fiber and protein, minerals, and lipids while starch was reduced By increasing the proportion of BSG, in terms of physical properties, diameter and thickness of the cookies decreased while the SF index increased, in terms of color and hardness, the cake became darker and harder Finally, the preference of the cookies decreases as the BSG percentage increases After the enzyme treatment of BSG, the hardness of the dough was decreased, the cohesiveness was increased but the springiness was did not change The soluble fiber content of cookies was increases after treatment Enzyme treatment results in increased cookies’ diameter, reduced the thickness resulting in increased SF and the cookies are darker Cookies with 20% untreated BSG were achieved consumers’ acceptance; Meanwhile, cookies with 30% treated btrewers’ spent grain were achieved consumers’ acceptable (-) LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tác giả nhóm hướng dẫn TS Trần Thị Thu Trà Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực không chép từ nguồn tài liệu hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo theo yêu cầu Tác giả luận văn Hà Huy Đạt (■) -MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN ii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC V DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH xi CHƯƠNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG TÔNG QUAN 2.1 Bã malt 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Thành phần hóa học 2.2 ứng dụng enzyme để xử lý nguyên liệu giàu xơ 2.2.1 Giới thiệu 2.2.2 ứng dụng xylanase cellulase để thủy phân bã malt 2.3 Tình hình ứng dụng bã malt để sản xuất thực phẩm giàu xơ 11 2.3.1 Bổ sung trực tiếp bã malt vào thực phẩm để tăng hàm lượng xơ, khoáng vitamin 11 2.3.2 Thủy phân lên men bã malt 15 2.3.3 Trích chiết thu nhận chất từ bã malt 16 2.4 Những điểm đề tài 17 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 18 Nguyên liệu 18 (-) 3.1.1 Bã malt 18 3.1.2 Chế phẩm enzyme 18 3.1.3 Nguyên liệu để làm bánh 20 3.2 Hóa chất thiết bị 21 3.2.1 Hóa chất phân tích 21 3.2.2 Thiết bị 21 Nội dung nghiên cứu 22 3.3 3.3.1 Đánh giá chất lượng nguyên liệu 23 3.3.2 Xử lý bã malt phương pháp enzyme 24 3.3.3 Đánh giá thay đổi sốtính chất chức 25 3.3.4 Thử nghiệm thay phần bộtmì bã malt chưa qua xử lý enzyme để tạo sản phẩm bánh quy giàu chất xơ 26 3.4 Các phương pháp phân tích 30 3.5 Phương pháp xử lý số liệu 31 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 32 4.1 Đánh giá chất lượng nguyên liệu 32 4.2 Xử lý bã malt phương pháp enzyme 34 4.2.1 Ảnh hưởng lượng nước hỗn hợp thủy phân 34 4.2.2 Ảnh hưởng nồng độ enzyme 35 4.2.3 Ảnh hưởng thời gian thủy phân 38 4.2.4 Đánh giá thay đổi số tính chất chức 40 4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ bã malt bổ sung đến tính chất bột nhào bánh quy: sử dụng mẫu bã malt chưa qua qua xử lý 41 4.3.1 Ảnh hưởng tỷ lệ bã malt đến tính chất lý bột nhào 41 4.3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ bã malt đến tiêu vật lý bánh quy 44 (- ] 4.3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ bã malt đến thành phần hóa học bánh quy 51 4.3.4 Ảnh hưởng tỷ lệ bã malt đến chất lượng cảm quan bánh quy 55 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 5.1 Kết luận 57 5.2 Kiến nghị 58 CHƯƠNG TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 CHƯƠNG PHỤ LỤC 67 7.1 Các phương pháp phân tích 67 7.1.1 Xác định hàm lượng ẩm 67 7.1.2 Xác định hàm lượng protein 68 7.1.3 Xác định hàm lượng lipid tổng 71 7.1.4 Xác định hàm lượng chất xơ khơng hòa tan, chất xơ hòa tan chất xơ tổng 72 7.1.5 Xác định hàm lượng tro 76 7.1.6 Xác định hàm lượng tinh bột 77 7.1.7 Xác định hàm lượng carbohydrate tổng 80 7.1.8 Xác định hoạt tính enzyme 80 7.1.9 Khả hút nước (WAC) 83 7.1.10 Khả giữ nước (WRC) 83 7.1.11 Khả giữ dầu (OHC) 84 7.1.12 Khả trương nở (SC) 85 7.2 Phương pháp đánh giá chất lượng bán thành phẩm sản phẩm 85 7.2.1 Đánh giá tính chất lý bột nhào 85 7.2.2 Đánh giá chất lượng bánh quy 86 7.3 Số liệu thí nghiệm 90 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT • AACC: American Association of Cereal Chemists - Hiệp hội Nhà hóa học Lương thực Hoa Kỳ • AOAC: Association of Official Analytical Chemists - Hiệp hội Nhà hóa học phân tích thức • AU: Anson Unit - Đơn vị hoạt độ Anson • DNS: 3,5-dinitrosalicylic acid • EGU: Endoglucanse Unit - Đơn vị hoạt độ endoglucanase • FAO: Food and Agriculture Organization - Tổ chức Lương thực Nơng nghiệp Liên Hiệp Quốc • IDF: Insoluble Dietary Fiber - Chất xơ khơng hòa tan • SDF: Soluble Dietary Fiber - Chất xơ hòa tan • TDF: Total Dietary Fiber - Chất xơ tổng • SF: Spread Factor - Chỉ số đường kính/độ dày • WAC: Water absorption capacity - Độ hấp thụ nước • WRC: Water retention capacity - Độ giữ nước • OHC: Oil holding capacity - Độ giữ dầu • SC: Swelling capacity - Độ trương nở • TPA: Texture Profile Analysis • USDA: United States Department of Agriculture - Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ {57} CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Bã malt (mẻ nấu với 75% malt đại mạch 25% gạo) không nguồn nguyên liệu giàu protein (23.77 ± 1.16%) mà hàm lượng xơ cao Hàm lượng chất xơ tổng, chất xơ không tan chất xơ hòa tan bã malt 57.67 ± 2.15%, 49.17 ± 2.4% 8.51 ± 0.32% Tỷ lệ chất xơ khơng hòa tan chất xơ hòa tan 5.79 ± 0.48 Thành phần chất xơ bã malt cải thiện trình thủy phân với chế phẩm Viscozyme®Cassava c có hoạt tính cellulase Với lượng nước hỗn hợp thủy phân (trên chất khô) 3.5 g nước/g bã malt khô; nồng độ enzyme sử dụng u/g chất khô thời gian thủy phân 60 phút, hàm lượng chất xơ khơng hòa tan ngun liệu giảm 31 %; hàm lượng chất xơ hòa tan tăng 71%; tỷ lệ chất xơ khơng hòa tan so với chất xơ hòa tan giảm 59% hàm lượng chất xơ tổng tổn thất 39% Tỷ lệ chất xơ không hòa tan chất xơ hòa tan 2.49, nằm khoảng khuyến cáo từ 2:1 đến 3:1 [37] Sau xử lý enzyme, khả hút nước, giữ nước bã malt giảm 16.37% 10.99%, khả giữ dầu trương nở thay đổi không đáng kể Khi tăng tỷ lệ thay bã malt chưa qua qua xử lý quy trình sản xuất bánh quy giàu xơ, độ cứng khối bột nhào tăng lên độ cố kết độ phục hồi giảm xuống Xét thành phần hóa học, bánh quy có hàm lượng protein, khống, lipid chất xơ tăng lên hàm lượng tinh bột giảm Xét tiêu vật lý bánh, đường kính độ dày bánh giảm so SF độ cứng bánh tăng lên Cuối cùng, màu sắc bánh có xu hướng sậm dần mức độ ưa thích chung giảm tăng tỷ lệ thay bã malt hỗn hợp So với trường hợp sử dụng bã malt chưa qua xử lý enzyme, trình xử lý enzyme làm cho độ cứng bột nhào thấp hơn, độ cố kết cao hơn, độ phục hồi khơng có khác biệt; hàm lượng chất xơ hòa tan bánh thành phẩm tăng lên rõ rệt; đường kính tăng lên, độ dày khơng đổi dẫn đến so SF bánh tăng lên độ cứng bánh tăng bánh sậm màu hơn; tiêu cảm quan cải thiện - w Xét tiêu hóa lý bánh, tăng tỷ lệ bã malt, đường kính độ dày bánh giảm số SF tăng, màu sắc bánh sậm thành phần dinh dưỡng bánh cải thiện ( hàm lượng chất xơ protein tăng lên) Xét cảm quan, mẫu bánh quy sử dụng bã malt chưa xử lý enzyme với tỷ lệ thay 20% 30% đạt chấp nhận người tiêu dùng; Vì có hai đề xuất lựa chọn tỷ lệ thay bã malt quy trình sản xuất bánh quy giàu xơ Thứ nhất, nhà sản xuất lựa chọn tỷ lệ thích hợp tiêu hóa lý dinh dưỡng theo nghiên cứu họ Thứ hai, để đạt chấp nhận người tiêu dùng, tỷ lệ bổ sung bã malt công thức bánh quy cho mẫu chưa qua xử lý enzyme 20% mẫu qua xử lý enzyme 30% 5.2 Kiến nghị Để khai thác tốt việc bổ sung bã malt sản xuất bánh quy giàu chất xơ, đề nghị tiến hành số nghiên cứu sau: • Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước hạt đến chất lượng bột nhào bánh quy • Sử dụng loại enzyme khác kết hợp nhiều loại enzyme khác để tăng cao lượng chất xơ hòa tan bã malt • Sử dụng loại bã malt với loại liệu khác tỷ lệ khác • Xác định số đường huyết cho người dùng sản phẩm bánh quy từ bột mì bã malt nhiều đối tượng khác nhau, đặc biệt người ăn kiêng • Nghiền cứu giải pháp để cải thiện màu sắc mùi vị bánh tăng tỷ lệ bổ sung • Sản xuất thử nghiệm bánh quy mô pilot 123 ... Chun ngành: Cơng Nghệ Thục Phẩm Mã số : 60540101 I TÊN ĐỀ TÀI: THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG BREWER’S SPENT GRAIN TRONG SẢN XUẤT BÁNH COOKIES GIÀU XƠ II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Khảo sát trình xử lý bã malt chế... tế Trong qui trình sản xuất bia, tùy theo sản phẩm, nhà sản xuất sử dụng liệu khác Ở đây, bã malt nghiên cứu có xuất xứ từ mẻ nấu 75% malt đại mạch 25% liệu gạo Bã malt nguồn nguyên liệu giàu xơ, ... dưỡng có chức đặc biệt trở thành dòng sản phẩm cao cấp ưa chuộng Sản phẩm bánh quy giàu xơ lên xu hướng sử dụng sản phẩm nghèo lượng, đường, giàu chất xơ Chất xơ (Dietary Fiber) phân tử polysaccharide