Cải thiện chất lượng mì pasta bổ sung xơ từ bột bã táo ta bằng enzyme transglutaminase

Bã táo ta

Nguồn cung cấp chất xơ hòa tan tốt nhất là các loại trái cây, các loại rau xanh, vỏ quả họ cam chanh, bã táo và quả dâu tây, cám kiều mạch, đại mạch, cám gạo, vỏ hạt, các loại đậu sấy khô, sữa đậu nành và các sản phẩm từ đậu nành,… Chất xơ hòa tan khi đi qua ruột sẽ tạo ra thể đông làm chậm quá trình hấp thu một số chất dinh dưỡng vào máu và cũng làm tăng độ xốp, mềm của bã thải tiêu hóa [55]. Theo Milala và cộng sự (2013) hàm lượng xơ trong bã trái cây có sự thay đổi phụ thuộc vào giống và cách xử lý bã trái cây, cụ thể: hàm lượng xơ trong bã trái cây có sự khác biệt khi sấy khô bằng không khí (air drying) hoặc sấy lạnh (freeze-drying) (hàm lượng xơ tổng tương ứng là 38 – 49 g/100g chất khô); các thành phần quan trọng của polyphenol trong các giống mận khác nhau được tìm thấy là hydroxycinamic acids, quercetin glycosides và anthocyanin [73].

Ảnh hưởng của chất xơ đến chất lượng mì pasta bổ sung xơ

Cụ thể, khi bổ sung các nguyên liệu giàu xơ vào mì pasta với tỷ lệ càng cao thì giá trị cảm quan của sản phẩm pasta được ghi nhận là càng giảm so với mẫu đối chứng, nguyên nhân là do chất xơ làm thay đổi về cấu trúc, màu sắc và trong một vài trường hợp làm thay đổi vị của mì [92]. Ajila và cộng sự (2010) ghi nhận trong bã của các loại trái cây họ citrus, nhóm chất flavonoid, flavones và flavanols trong phần vỏ và hạt của quả tạo nên vị đắng cho sản phẩm mì pasta khi bổ sung bã vào công thức làm mì, do đó không được người tiêu dùng đánh giá cao [134].

Ảnh hưởng của phương pháp hiệu chỉnh độ ẩm bột nhào đến chất lượng mì pasta

Ảnh hưởng của phương pháp sử dụng enzyme transglutaminase đến chất lượng mì pasta

Tuy nhiên, transglutaminase có nguồn gốc từ động vật có chi phí sản xuất rất cao, yêu cầu Ca2+ để kích hoạt enzyme có thể dẫn đến sự kết tủa protein trong một số thực phẩm (ví dụ: casein, globulin đậu nành,…) có sắc tố đỏ, ảnh hưởng tiêu cực đến hình thức bên ngoài của thực phẩm [144]. Tuy nhiên, khi mức độ liên kết ngang trong khối bột nhào quá lớn lại có những ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng dãn nở của khối bột nhào, với nhiều báo cáo chỉ ra rằng việc bổ sung TG với hàm lượng thấp sẽ cải thiện tính chất của khối bột nhào, trong khi hàm lượng TG cao sẽ ảnh hưởng bất lợi đến sản phẩm [13].

Ảnh hưởng của phương pháp sử dụng chất keo ưa nước đến chất lượng mì pasta

❖ Chức năng và ứng dụng của chất keo ưa nước CMC trong thực phẩm Thông thường, CMC được sử dụng như các chất phụ trợ khác nhau trong ngành công nghiệp thực phẩm, chẳng hạn như chất làm đặc nhằm tăng độ dày/đặc cho sản phẩm, chất ổn định nhũ tương, chất ổn định phụ gia, chất kết dính độ ẩm, chất cải thiện về mặt kết cấu, giữ nước hoặc khử nước [186]. Ví dụ, để ngăn ngừa nhiễm trùng đường tiêu hóa, Dafe và cộng sự (2017) đã phát triển một thực phẩm hỗn hợp CMC/k-carrageenan để cung cấp thực phẩm dựa trên men vi sinh trong ruột kết giúp kiểm soát sức khoẻ của đường tiêu hóa hoặc niêm mạc và cải thiện hệ thống miễn dịch [195].

Điểm mới của đề tài

Thứ ba, các hợp chất keo ưa nước rất thường được sử dụng để cải thiện chất lượng sản phẩm thực phẩm; trong đó CMC và Guar gum là 2 chất keo ưa nước có những đặc tính vượt trội nhưng những ảnh hưởng của nó đến chất lượng mì pasta giàu xơ (đặc biệt là xơ từ bã trái cây) vẫn chưa được công bố nhiều. Nhìn chung, với những phương pháp cải thiện dự kiến khảo sát, tôi hy vọng chọn được độ ẩm bột nhào, nồng độ enzyme transglutaminase và tỷ lệ bổ sung chất keo ưa nước phù hợp để cải thiện các tính chất cơ lý và chất lượng cảm quan của mì pasta bổ sung bột bã táo ta.

Nguyên liệu làm mì pasta

Chế phẩm enzyme transglutaminase (TG)

Chất keo ưa nước a. CMC

Một đơn vị hoạt độ Anson (1 AU) của protease được định nghĩa là lượng enzyme xúc tác thủy phân cơ chất hemoglobin trong 1 phút, giải phóng các amino acid và peptide cho phản ứng bắt màu với thuốc thử Folin – Ciocalteu Phenol; cường độ màu tương đương với 1mEq tyrosine, ở điều kiện nhiệt độ 25°C, pH 7.5. Dung môi methanol (CH3OH). Pha dung dịch DPPH. Xác định hoạt tính chống oxy hóa theo. Diphenyl-1- picrylhydrazyl). Mỹ Sodium acetate. Pha thuốc thử FRAP. Xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo. FRAP Acid acetic. Trung Quốc Acid hydrochloric. pyridyl)-s-triazine) Mỹ.

Thiết bị

Phân tích màu sắc nguyên liệu và mì pasta Thiết bị đo kích thước hạt. Eindhoven, The Netherlands Tạo hình thành sợi mì Tủ sấy đối lưu Model UM400, Memmert,.

Mục đích nghiên cứu

Sơ đồ nghiên cứu

Quy trình thu nhận bột bã táo ta

Cách tiến hành: Ba thành phần nguyên liệu bao gồm bột mì semolina, bột bã táo ta (tỷ lệ bột bã táo ta là 15% khối lượng bột semolina) và muối được trộn sơ bộ với nhau bằng bằng thiết bị nhào bột (5K5SSWH, KitchenAid, Mỹ) trong thời gian 2 phút với tốc độ 80 vòng/phút, sử dụng cánh khuấy mái chèo giúp cho khối bột được đồng đều. • Thí nghiệm sử dụng enzyme transglutaminase: Enzyme sẽ được bổ sung vào phần nước trộn bột để hydrate hóa enzyme trong 5 phút trước khi cho dung dịch enzyme vào bột.

Hoạch định thí nghiệm

Xác định tính chất nấu, đặc tính cấu trúc và chất lượng cảm quan mì pasta được tạo thành từ những mẫu bột nhào có độ ẩm khác nhau để tìm hiểu quy luật ảnh hưởng của độ ẩm bột nhào đến tính chất cấu trúc, tính chất nấu và chất lượng cảm quan, từ đó đề xuất được độ ẩm phù hợp để cải thiện chất lượng mì pasta thành phẩm. Xác định tính chất nấu, đặc tính cấu trúc và chất lượng cảm quan mì pasta khi thay đổi tỉ lệ bổ sung CMC/Guar gum trong công thức chế biến nhằm đánh giá sự ảnh hưởng của hàm lượng CMC/Guar gum đến những tính chất nói trên, từ đó đề xuất được tỉ lệ CMC/Guar gum bổ sung phù hợp để cải thiện chất lượng mì pasta thành phẩm.

Các phương pháp phân tích

• Xác định các tính chất cơ lý của mì pasta: độ cứng (hardness), độ cố kết (cohesiveness), độ dính (adhensiveness), độ nhai (chewiness), độ bền kéo (tensile strength) và tỷ lệ kéo dãn (elongation rate) bằng máy đo cấu trúc (TA-XT Plus, Stable Micro System, Anh) [93]. • Đánh giá cảm quan mì pasta thành phẩm theo phép thử thị hiếu: Chỉ tiêu đánh giá cảm quan mì pasta là mức độ yêu thích chung.

Phương pháp xử lý số liệu

• Xác định màu sắc của nguyên liệu và mì pasta bằng thiết bị đo màu Model CM- 3700A (Konica Minolta, Nhật Bản). • Kết quả đánh giá cảm quan được tổng hợp từ 60 người thử là sinh viên của trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh.

Hoạt tính kháng oxy hóa của nguyên liệu

Tuy nhiên, với đề tài nghiên cứu đã được thực hiện trước đó, khi thay thế bột semolina bằng bột bã táo ta với tỷ lệ tăng dần từ 5 đến 20%, đặc biệt là ở tỷ lệ thay thế 15% trở lên sẽ bắt đầu có sự suy giảm đáng kể về một số tính chất nấu, cấu trúc và điểm yêu thích chung của người tiêu dùng. Thời gian nấu tối ưu (Optimal Cooking Time – OCT), giá trị tổn thất khi nấu (Cooking Loss – CL), chỉ số trương nở (Swelling Index – SI) và chỉ số hấp thụ nước (Water Absorption Index – WAI) là các thuộc tính quan trọng và luôn được quan tâm đến khi khảo sát tính chất nấu của mì pasta.

Ảnh hưởng của độ ẩm bột nhào đến màu sắc của mì pasta

Từ kết quả nghiên cứu này cho thấy, giữa mẫu mì đối chứng và các mẫu mì pasta bổ sung 15% bột bã táo ta ở các độ ẩm bột nhào khác nhau thì mì từ 100% bột semolina có giá trị L* cao nhất đồng thời giá trị a* và b* là thấp nhất trong các mẫu. Ngoài ra, sự có mặt của các gốc amin tự do (-NH2) và hàm lượng đường khử trong bã táo ta cao hơn bột mì đã tạo điều kiện cho phản ứng Maillard diễn ra mạnh mẽ trong quá trình sấy gây sẫm màu cho mì.

Chất lượng cảm quan của mì pasta khi thay đổi độ ẩm bột nhào

Giỏ trị a* và b* của mỡ giàu xơ không khác biệt đáng kể trong khoảng thay đổi độ ẩm bột nhào, có màu thiên về sắc đỏ và vàng theo hệ màu CIE Lab. Điều này cho thấy việc thay đổi độ ẩm của mì pasta sau khi bổ sung bột bã táo ta đã làm cho màu sắc của mì pasta thay đổi.

Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ enzyme transglutaminase đến chất lượng mì pasta có bổ sung bột bã táo ta

Erni và cộng sự (1999) giả thuyết rằng ở cùng một thời gian ủ, so với nồng độ enzyme TG thấp thì khi nồng độ enzyme tăng cao, mạng lưới gluten của bột nhào được hình thành nhanh chóng và dày đặc hơn, gây cản trở sự khuếch tán của nước, kết quả là bột nguyên liệu hút nước không đồng đều, làm cho khối bột nhào không đồng nhất, ảnh hưởng xấu đến cấu trúc cũng như chất lượng chung của mì pasta [308]. Ngược lại, vì có nhiều phân tử tinh bột ở dạng tự do hơn, đặc biệt là khi tương tác giữa các phân tử protein được thúc đẩy quá mức bởi nồng độ TG tương đối cao (mức nồng độ 1 và 1.25 U/g protein của bột nhào), điều này sẽ dẫn đến lượng hạt tinh bột thoát ra ngày càng nhiều từ ma trận protein – tinh bột lên bề mặt của mì, cuối cùng làm tăng độ kết dính của sản phẩm [307, 312].

ᵇᶜ

Kết luận: Enzyme transglutaminase nối các liên kết chéo trong mạng protein, khôi phục sự liên tục và bền vững của mạng gluten làm cho kết cấu chung của mì được cải thiện đáng kể, gia tăng mức độ yêu thích chung của người tiêu dùng đối với mẫu mì thay thế 15% bột semolina bằng bột bã táo ta giàu xơ. TG75 là mẫu có độ tổn thất nấu thấp nhất trong các mẫu được khảo sát, độ nhai tăng so với mẫu đối chứng 3.7%, tỷ lệ kéo dãn của sợi mì đã tăng khoảng 11% so với mẫu mì không qua xử lý enzyme và là mẫu được người tiêu dùng yêu thích nhất.

Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme transglutaminase đến chất lượng mì pasta có bổ sung bột bã táo ta

Trong nghiên cứu của Nguyen và cộng sự (2023), khi thực hiện khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme TG đến tớnh chất của mỡ pasta cú bổ sung bột từ lừi ngụ cũng ghi nhận được xu hướng tương tự đối với kết quả thời gian nấu tối ưu [319]. Vì vậy, các phân tử nước sẽ gặp khú khăn khi di chuyển vào bờn trong lừi, quỏ trỡnh hồ húa tinh bột xảy ra chậm hơn nên đã kéo dài thời gian nấu chín của sợi mì thành phẩm so với mẫu không ủ enzyme [297].

ᶜᵈ

Điều này được giải thích do việc xử lý khối bột nhào với thời gian ủ dài đã làm cho các liên kết ngang trong cấu trúc bột nhào xuất hiện đặc tính đàn hồi trở lại [304]; nghĩa là mạng liên kết gluten – tinh bột được phép giãn nở, các liên kết không song song với hướng đùn bị mất phương hướng nên các hạt tinh bột bên trong sẽ bị ép ra ngoài, mạng lưới gluten yếu đi và làm tăng độ tổn thất khi nấu của sợi mì do sự giải phóng tinh bột từ mạng gluten. Một ảnh hưởng khác có thể nhắc đến là ảnh hưởng của các phenolic acid đến cấu trúc bột nhào làm giảm độ kháng (maximum resistance (Rmax), là lực tối đa đạt được khi kéo căng bột nhào) khi kéo dài thời gian ủ, theo Coealho và cộng sự (2007) [333], có thể giả thuyết rằng thành phần phenolic acid trong bột bã táo ta cũng có ảnh hưởng đến cấu trúc mì bổ sung enzyme TG khi kéo dài thời gian ủ.

ᵃ7.15ᶜᵈ

Nhìn chung, enzyme transglutaminase đã được chứng minh là cải thiện chức năng của mạng lưới tinh bột-protein kết hợp với chất xơ và giảm tác động bất lợi của việc kết hợp bột bã táo ta đối với các tính chất của sợi mì thành phẩm. Kết luận: Khi xem xét để chọn ra thời gian ủ enzyme TG tối ưu cho thí nghiệm trên, nhận thấy rằng mẫu mì pasta thay thế 15% bột semolina bằng bột bã táo ta, được xử lý ở nồng độ enzyme 0.75 U/g protein của bột nhào và ủ trong 10 phút cho thấy những cải thiện đáng kể về tính chất nấu và tính chất cơ lý.

Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung chất keo ưa nước đến chất lượng mì pasta có bổ sung bột bã táo ta

Cụ thể, các hydrocolloid có khả năng hấp thụ nước cao sẽ làm cho kết cấu sợi mì mềm, độ cố kết và độ nhai kém tương ứng mì sẽ dễ đứt hơn, trong khi sự hấp thụ nước ít hơn dẫn đến sợi mì có kết cấu chắc chắn, bền vững, độ cố kết và độ nhai tốt hơn tương ứng mì sẽ lâu đứt hơn [352]. Với thí nghiệm thay đổi tỷ lệ bổ sung, các chất keo ưa nước đã chứng minh được góp phần cải thiện mức độ tổn thất của mì pasta giàu xơ có chứa hàm lượng 15% bột bã táo ta đồng thời thúc đẩy hình thành ma trận gel giúp bao bọc các hạt tinh bột, củng cố độ bền của mạng protein-tinh bột trong khối bột nhào.

Xác định hàm lượng ẩm

Xác định hàm lượng protein

Sau khi kết thúc 15 phút thực hiện phản ứng, tiến hành đo độ hấp thu của các mẫu thí nghiệm bằng máy đo quang phổ ở bước sóng 460nm, ghi nhận giá trị độ hấp thu của các mẫu thí nghiệm. Tùy thuộc vào phạm vi đường chuẩn, có thể pha loãng mẫu hoặc điều chỉnh lượng mẫu đem đi vô cơ hóa ban đầu để giá trị OD đo được rơi vào khoảng tin cậy của đường chuẩn.

Xác định hàm lượng lipid

Trong quá trình đun thỉnh thoảng lắc nhẹ, tráng sao cho không còn vết đen nào của mẫu nguyên liệu thí nghiệm chưa bị phân hủy sót lại trên thành bình. Qua đầu ống sinh hàn, dùng phễu cho dung môi vào bình chứa và bình cầu sao cho một lượng dung môi đã chảy xuống bình cầu và một lượng trên bình chứa còn đủ ngập mẫu.

Xác định hàm lượng chất xơ không tan, chất xơ hòa tan và chất xơ tổng Hàm lượng chất xơ được xác định bằng phương pháp enzyme - trọng lượng theo

Để kiểm tra protein sót có thể dùng phương pháp tủa protein sót với trichloacetic acid 0.3 M rồi cho dịch lọc tác dụng với thuốc thử Folin, so kết với với đường chuẩn tyrosine như cách xác định hoạt tính enzyme protease. Để kiểm tra mức độ hiệu quả thủy phân của enzyme glucoamylase, ta có thể cho dịch sau lọc nhanh bằng giấy lọc tác dụng với thuốc thử DNS, ở mức độ mà giá trị định lượng không còn thay đổi đáng kể thì đó là điểm kết thúc.

Xác định hàm lượng tro

Hàm lượng xơ tổng bằng tổng hàm lượng chất xơ không tan và chất xơ hòa tan.

Xác định hàm lượng tinh bột

Làm nguội mẫu đến 60ºC, điều chỉnh pH của mẫu về 4.5 và cho chế phẩm glucoamylase vào, tiếp tục thủy phân ở 60ºC trong 30 phút. Dịch trích thu được đem đi định mức và tiến hành xác định hàm lượng glucose trong mẫu tương tự như quy trình xây dựng đường chuẩn (nồng độ glucose trong dịch trích phải được pha loãng sao cho nằm trong khoảng của đường chuẩn).

Xác định hàm lượng carbohydrate tổng

Mẫu nguyên liệu đã tách béo được trích ly với dung dịch ethanol 80% (v/v) để loại bỏ đường hòa tan. Kết thúc quá trình thủy phân tinh bột khi mẫu không làm biến đổi màu Lugol.

Xác định hàm lượng phenolic tổng

RSA (Radical scavenging activity): khả năng quét gốc tự do, đơn vị % Ak: mật độ quang ống 0 (ống chỉ có dung dịch DPPH, không chứa mẫu) Am: mật độ quang ống chứa mẫu. Trong phương pháp đo hoạt tính kháng oxy hóa theo FRAP, chất khử (chất kháng oxy hóa) trong mẫu khử phức Fe(III) – Tripyridyltriazine về Fe(II) – Tripyridyltriazine, làm chuyển màu thuốc thử từ màu vàng nhạt sang màu xanh lam, với độ hấp thu cực đại ở bước sóng 593nm [365].

Thời gian nấu tối ưu (Optimal cooking time)

Tính chất nấu của mì pasta bao gồm: thời gian nấu tối ưu, tổn thất nấu, chỉ số trương nở và chỉ số hấp thu nước. Lưu ý: Nếu trong quá trình nấu mà lượng nước bị thất thoát nhiêu do bay hơi thì cần bổ sung nước sôi để giữ đúng trạng thái ban đầu, đảm bảo giữ thể tích nước trong becher phải ít nhất bằng 90% thể tích ban đầu.

Độ tổn thất trong quá trình nấu (Cooking loss)

Tổng thời gian tính từ lúc cho sợi mì vào nước sôi đến khi kết thúc quá trình nấu là thời gian nấu tối ưu.

Chỉ số trương nở (Swelling index - SI)

Becher chứa 50 mL nước cất và 5 g mẫu sau khi được nấu với thời gian nấu tối ưu, vớt mẫu ra và làm ráo trong 5 phút, cân mẫu lúc này.

Chỉ số hấp thu nước (Water absorption index - WAI)

Các tính chất cơ lý của mì được xác định bởi máy đo cấu trúc (TA-XT plusC, Stable Micro Systems Co., Godalming, UK) bổ trợ bởi phần mềm Exponent Connect Lite 7.0 (Texture Technologies Co., Hamilton, MA, USA). Kết quả cho ra đường cong lực – thời gian, từ đường cong này ta có thể xác định được các thông số bao gồm độ cứng (hardness), độ dính (adhensiveness), độ cố kết (cohesiveness), độ nhai (chewiness) của sợi mì sau khi nấu.

Màu sắc

Lực kéo đứt (KPa) -Tensile Strength: Hai đầu của sợi mì pasta được cố định vào hai đầu kéo. Ngoài ra, chiều rộng và chiều dày của sợi mì được xác định để tính diện tích mặt cắt ngang của sợi mì.

Khả năng hút dầu, hút nước

Đây cũng được xem là một chỉ tiêu quan trọng trong việc lựa chọn kích thước bã táo ta, diện tích bề mặt riêng cũng sẽ ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt cũng như truyền khối trong quá trình bảo quản cũng như chế biến bã táo ta. Thí nghiệm được tiến hành trên đối tượng là 60 người thử là sinh viên của trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh và được tiến hành để chọn ra mẫu mì pasta có cấu trúc tốt nhất ở mỗi phương pháp cải thiện cấu trúc.