Chú thích hình 3.2: A: Bột đậu thô chưa qua xử lý; B: Bột đậu sau khi đun đậu trong nồi áp suất; C: Bột đậu sau khi đun sôi đậu trong nồi áp suất và ủ 1 giờ; D: Bột đậu sau khi đun sôi và ủ đậu trong 12 giờ; E: Bột đậu sau khi đun trong 30 phút; F: Bột đậu sau khi đun trong 15 phút, kết hợp vi sóng 15 phút; G: Bột đậu sau khi đun trong 45 phút; H: Bột đậu sau khi đun trong 30 phút, kết hợp vi sóng 15 phút; I: Bột đậu sau khi đun trong 60 phút; K: Bột đậu sau khi đun trong 45 phút, kết hợp vi sóng 15 phút.
3.3 Ảnh hưởng của nước cốt chanh và muối ăn đến tính chất bọt của dịch đậu ngự
Dịch đậu thu nhận sau khi đun với thời gian 60 phút được bổ sung nước cốt chanh và muối ăn. Nước cốt chanh được bổ sung vào dịch đậu và pH dịch là giá trị được sử dụng để so sánh kết quả. pH dịch đậu ban đầu khoảng 5,9-6,5. Khi bổ sung 8-12% (v/v) nước cốt chanh thì pH dịch xuống 5, pH dịch là 4 khi bổ sung 18-22% (v/v) nước cốt chanh. Cả hai yếu tố pH và muối ăn đều có ảnh hưởng đến giá trị độ tăng thể tích bọt và độ ổn định bọt của dịch đậu ngự, trong đó yếu tố pH có ảnh hưởng nhiều hơn so với muối ăn.
Kết quả độ tăng thể tích bọt và độ ổn định bọt cho thấy không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê đối với dịch đậu có pH=5 (621,67% đến 638,33% đối với độ tăng thể tích bọt, 79,63% đến 84,77% đối với độ ổn định bọt) và dịch đậu không điều chỉnh pH (631,67% đến 640% đối với độ tăng thể tích bọt và 77,47% đến 84,20% đối với độ tăng thể tích bọt), hai tính chất bọt này có giá trị thấp nhất khi pH=4 (độ tăng thể tích bọt khoảng 521,67% đến 551,67% và độ ổn định bọt khoảng 72,66% đến 78,23%). Kết quả này tương tự với nghiên cứu của Khalid and Elhardallou (2015) cho bột đậu đũa Cowpea (Vigna ungiculata L.walp). Tác giả cho thấy trong vùng pH từ 7 trở xuống vùng acid, độ tăng thể tích bọt của đậu cao nhất ở pH =7, thấp hơn là pH=4 và thấp nhất ở pH=2 [44]. Hoặc nghiên cứu của Abdel Rahman S. M. Eltayeb và cộng sự (2011) thử nghiệm trên bột đậu bambara (Vigna subterranean), độ tăng thể tích bọt ở pH=6 (184%) cao hơn khi pH=4,5 (140%) và pH=3 (116%) [45]. Ngược lại, khi đo tính chất bọt bằng phương pháp TPA thì kết quả thể hiện rõ nét hơn đối với độ cứng 1, độ cứng 2, độ cố kết, độ dẻo, độ đàn hồi và độ dai của bọt ở các mẫu dịch đậu pH=5 có giá trị tốt nhất so với pH=4 và pH dịch đậu ban đầu. Cũng ở pH=5 này, độ cứng 1 (44,67g ± 1,61g và 43,83g ± 3,79g), độ cứng 2 (40,17g ± 1,89g và 40,83g ± 3,79g), độ dẻo (42,07N ± 1,12N và 40,10N ± 2,52N) của bọt cao nhất khi bổ sung 0% và 0,2% (w/w) muối. Khi có bổ sung thêm muối thì độ đàn hồi của bọt tốt hơn khi không bổ sung muối, đồng thời khi bổ sung lượng muối 0,2% w/w thì
độ dai của bọt tăng rõ nét (6,43mJ ± 0,35mJ). Riêng độ cố kết của bọt thì ở tất cả các mẫu khi pH=5 không có sự khác biệt với nhau.
Hình 3.3. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của nước cốt chanh và muối ăn đến độ tăng thể tích bọt và độ ổn định bọt của dịch đậu ngự
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0% 0,2% 0,3% 0,4% 0,5% Độ ổ n địn h bọ t (%)
Lượng muối bổ sung (% w/w) pH=4 pH=5 pH đối chứng 0 100 200 300 400 500 600 700 0% 0,2% 0,3% 0,4% 0,5% Độ t ăng t hể tích bọ t (%)
Lượng muối bổ sung (% w/w) pH=4 pH=5 pH đối chứng
Hình 3.4 Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của nước cốt chanh và muối ăn đến đặc tính cấu trúc bọt 0 10 20 30 40 50 0% 0,2% 0,3% 0,4% 0,5% Đ ộ cứ ng 2 ( g)
Lượng muối bổ sung (% w/w) pH=4 pH=5 pH đối chứng 0 10 20 30 40 50 60 0% 0,2% 0,3% 0,4% 0,5% Độ cứ ng 1 ( g)
Lượng muối bổ sung (% w/w) pH=4 pH=5 pH đối chứng 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0% 0,2% 0,3% 0,4% 0,5% Độ cố k ết
Lượng muối bổ sung (% w/w) pH=4 pH=5 pH đối chứng 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0% 0,2% 0,3% 0,4% 0,5% Độ đà n hồ i ( m m )
Lượng muối bổ sung (% w/w) pH=4 pH=5 pH đối chứng 0 10 20 30 40 50 0% 0,2% 0,3% 0,4% 0,5% Độ dẻo ( g)
Lượng muối bổ sung (% w/w) pH=4 pH=5 pH đối chứng 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0% 0,2% 0,3% 0,4% 0,5% Độ da i ( m J)
Lượng muối bổ sung (% w/w) pH=4 pH=5 pH đối chứng
Trong nghiên cứu của Abdel Rahman S. M. Eltayeb và cộng sự (2011), tác giả có thử nghiệm trên đậu bambara (Vigna subterranean) có protein đã tinh chế (bambara protein isolate), hàm lượng protein lên đến 85,97% (cao hơn nhiều so với 17,7% của bột đậu thông thường). Kết quả cho thấy, độ tăng thể tích bọt có giá trị cao nhất ở pH=3 (170%), thấp hơn là pH=4,5 (150%) và thấp nhất khi pH=6 (85%). Tương tự, nghiên cứu của Khalid and Elhardallou (2015), ngoài nghiên cứu trên bột đậu Cowpea thông thường, tác giả cũng nghiên cứu trên protein trích ly từ đậu cowpea (cowpea protein isolate). Kết quả cũng cho thấy độ tăng thể tích bọt đạt giá trị ở pH=2 và pH=4 cao hơn so với pH=7. Hầu hết các nghiên cứu về độ tăng thể tích bọt của protein thực vật đều thực hiện trên các nguồn protein trích ly (protein isolate, protein concentrate). Thêm một số nghiên cứu khác như E. T. Akintayo và cộng sự (1999) thử nghiệm trên protein trích ly (protein concentrate) từ đậu triều Pigeon Pea (Cajanus cajan), độ tăng thể tích bọt lên đến 140% khi pH=2, nhưng chỉ đạt 90% ở pH=4 và 80% ở pH=6 [13]. Nghiên cứu trên protein từ hạt đậu lupin (Lupinus mutabilis) cũng cho các kết quả tương tự [46]. Về mặt lý thuyết, độ tăng thể tích bọt sẽ tăng hơn trong vùng acid hoặc vùng kiềm. Trong vùng này, protein đậu sẽ có độ hòa tan cao hơn [47]. Khi đó, các tương tác kỵ nước sẽ bị suy yếu nhưng sẽ làm tăng tính linh hoạt của protein. Điều này cho phép protein khuếch tán nhanh hơn với các giao diện không khí-chất lỏng để bao bọc lại không khí bên trong và tăng cường sự hình thành bọt [44], [48].
Như vậy, kết quả của thí nghiệm khảo sát này khá tương đồng với các nghiên cứu của các tác giả khác, tức là tính chất bọt khi dịch đậu có pH=5 (pH có tính acid yếu) có giá trị tốt nhất. Sự khác biệt đó là tại pH acid yếu ở thí nghiệm và nguyên liệu này (pH=5) cao hơn so với các tác giả khác (pH=2, 3 hoặc 4). Nguyên nhân có thể lý giải bởi hàm lượng protein trong dịch đậu ngự chỉ trong khoảng 19% (tính trên chất khô), thấp hơn so với hàm lượng protein trích ly như các nghiên cứu khác. Với hàm lượng protein thấp như vậy, các tác nhân acid mạnh hay kiềm mạnh sẽ làm biến tính protein nhiều hơn, cấu hình bị biến đổi kèm theo các tính chất tự nhiên ban đầu cũng mất đi, dẫn đến một số trạng thái như độ hòa tan giảm do làm lộ các nhóm kỵ nước, khả năng giữ nước giảm. Và như đã lý giải, độ hòa tan giảm sẽ làm giảm đi tính linh hoạt của
protein, protein khuếch tán chậm với giao diện không khí-chất lỏng, dẫn đến độ tăng thể tích bọt sẽ giảm đi rất nhiều. Ở thí nghiệm này cho thấy, bắt đầu đến pH=4, tính chất bọt có giá trị thấp nhất với sự khác biệt có ý nghĩa thống kê, các kết nối của các phân tử protein bị lỏng lẻo tại các điểm đẳng điện, giảm lực đẩy tĩnh điện [44]. Giá trị pH của dung dịch ảnh hưởng đáng kể đến tính chất của bọt bằng cách ảnh hưởng đến các liên kết bên trong protein, sự hình thành màng và tính chất của màng [49]. Nhìn chung, các màng phim chắc chắn được hình thành ở các giá trị pH gần pI [50] [51]. Độ ổn định bọt của protein cũng tốt hơn rõ rệt trong vùng pI [52], [50]. Theo các tác giả có thể là do sự hình thành ổn định các lớp phân tử protein trong giao diện không khí-chất lỏng, ảnh hưởng đến kết cấu, độ ổn định và độ đàn hồi của bọt. Như vậy, độ hòa tan của protein có thể không phải là yếu tố thiết yếu ảnh hưởng đến độ ổn định bọt của protein, vì độ hòa tan của hầu hết các protein ở mức tối thiểu khi pH đạt giá trị bằng pI [50]. Lực đẩy tĩnh điện giảm đi cho phép khả năng hấp thụ protein lớn hơn ở giao diện và điều này làm tăng độ dày màng, và cải thiện tính chất cơ học lưu biến của màng [51] [53]. Tính chất nhớt và đàn hồi của màng đã làm giảm đáng kể sự thoát nước (drainage) theo thủy lực và lực hấp dẫn [54]. Như vậy, tính linh hoạt phân tử và độ cứng của màng có lẽ là các yếu tố quan trọng hơn ảnh hưởng đến tính chất tạo bọt và độ ổn định bọt của protein [50].
Điểm khác biệt rõ nét cần ghi nhận ở khảo sát của nghiên cứu này là dịch đậu được điều chỉnh bằng nước cốt chanh, không điều chỉnh bằng các sản phẩm hóa học như acid vô cơ HCl, H2SO4 hay acid hữu cơ như acid citric. Do đó, phần chất lỏng đánh tạo bọt bao gồm cả dịch đậu và nước cốt chanh. Để dịch đậu đạt pH=5 thì chỉ cần thêm khoảng 8-12% (v/v) nước cốt chanh, để dịch đậu đạt pH=4 cần phải thêm đến 18-22% (v/v). Như vậy, lượng nước cốt chanh thêm vào là quá lớn, dẫn đến hàm lượng protein trong dịch đậu càng giảm đi nhiều, các tính chất bọt theo đó cũng giảm đi đáng kể. Ngoài ra, lượng nước cốt chanh nhiều sẽ khiến bọt không ổn định và dễ vỡ. Như đã lý giải về ba cơ chế bọt bị vỡ, cơ chế thứ ba là do sự thoát nước (drainage), nước xung quanh các bong bóng sẽ chảy xuống một cách tự nhiên vào lớp chất lỏng,
loại bỏ các protein từ màng xung quanh bóng khí, và cuối cùng là màng này trở nên quá mỏng để bọc quanh bóng khí, dẫn đến vỡ ra [22].
Đối với sự ảnh hưởng muối ăn NaCl đến độ tăng thể tích bọt của dịch đậu ngự, kết quả thí nghiệm cho thấy giá trị độ cứng 1, độ cứng 2 và độ dẻo của bọt cao hơn khi bổ sung 0% và 0,2% (w/w) muối. Độ cứng 1 (28,33g ± 2,08g và 24,17g ± 2,25g ở pH=4; 44,67g ± 1,61g và 43,83g ± 3,79g ở pH=5), độ cứng 2 (25,67g ± 1,44g và 22,50g ± 2,78g ở pH=4; 40,17g ± 1,89g và 40,83g ± 3,79g ở pH=5), độ dẻo (32,47N ± 4,24N và 26,60N ± 2,86N ở pH=4; 42,07N ± 1,12N và 40,10N ± 2,52N ở pH=5). Khi dịch đậu có pH=5, có bổ sung thêm muối thì độ đàn hồi của bọt (15,70mm đến 16,36mm) tốt hơn khi không bổ sung muối (10,59mm). Khi dịch đậu có bổ sung nước cốt chanh, các giá trị tính chất bọt càng thấp dần nếu lượng muối bổ sung từ 0,3% (w/w) lên đến 0,5% (w/w), trừ độ cố kết, độ tăng thể tích bọt và độ ổn định bọt không có sự khác biệt khi không bổ sung muối và lượng muối dần đến 0,5% (w/w). Như vậy, nhìn chung việc bổ sung thêm muối không cải thiện được tính chất bọt của dịch đậu ngự. Thậm chí nếu lượng bổ sung càng lớn thì càng làm giảm giá trị của các tính chất bọt.
Theo Berhanu Andualem and Amare Gessesse (2013), độ tăng thể tích bọt của đậu brebra (Millettia ferruginea) trong dung dịch 5% và 10% NaCl tăng tốt hơn so với trong dung dịch 0-2% [55]. Trong khi E. T. Akintayo và cộng sự (1999) thử nghiệm trên protein trích ly (protein concentrate) từ đậu triều Pigeon Pea (Cajanus cajan), độ tăng thể tích bọt lại đạt giá trị 110% khi dung dịch NaCl 0,25% (w/v), nhưng chỉ đạt 80% khi không bổ sung muối, 60% với dung dịch NaCl 0,5% (w/v) và 40% với dung dịch NaCl 1% (w/v). Như vậy độ tăng thể tích bọt sẽ tăng lên đến một mức độ nhất định và sau đó giảm dần [13]. Trong hầu hết các công bố được ghi nhận là việc bổ sung muối NaCl ở mức vừa phải đều làm cải thiện đặc tính tạo bọt của protein. Đây chính là điểm khác biệt rõ nét so với các nghiên cứu hiện tại đã được công bố. Khi bổ sung muối NaCl, protein sẽ có khả năng hòa tan cao hơn trong dung dịch [13]. Như đã lý giải, khi độ hòa tan của protein cao, các tương tác kỵ nước sẽ bị suy yếu
nhưng sẽ làm tăng tính linh hoạt của protein. Điều này cho phép protein khuếch tán nhanh hơn với các giao diện không khí-chất lỏng để bao bọc lại không khí bên trong và tăng cường sự hình thành bọt [44], [48]. Đây là cơ sở khoa học cho rằng muối ăn NaCl có làmcải thiện đặc tính tạo bọt của protein. Với nghiên cứu này, dịch đậu được thu nhận từ quá trình đun nấu đậu với nước, tức các protein hiện hữu trong dịch đậu hầu hết là các protein hòa tan rất tốt trong nước. Như vậy, việc bổ sung muối có thể không làm cải thiện độ hòa tan của protein thêm nữa, dẫn đến kết quả việc bổ sung muối không làm cải thiện tính chất bọt của protein.
Sự tương đồng của thí nghiệm so với các nghiên cứu khác ở chỗ là khi bổ sung đến một lượng muối nhất định, các đặc tính bọt sẽ bắt đầu giảm dần. Nguyên nhân lý giải bởi việc thêm NaCl ở nồng độ cao làm cho ion clorua tích điện âm tương tác với các protein tích điện dương, do đó làm giảm các xung tĩnh điện và tăng cường các tương tác kỵ nước. Sự gia tăng tương tác kỵ nước sẽ dẫn đến việc giảm độ hòa tan [56]. Lực đẩy tĩnh điện giảm đi sẽ cho phép khả năng hấp thụ protein lớn hơn ở bề mặt và điều này làm tăng độ dày màng, và cải thiện tính chất cơ học lưu biến của màng [53] [51]. Tuy nhiên, khi lực đẩy tĩnh điện dư thừa tại bề mặt thì sẽ làm ức chế khả năng tạo bọt và ổn định bọt của protein [50]. Protein từ các nguồn gốc khác nhau, trải qua các điều kiện chế biến khác nhau, thì tính chất tạo bọt sẽ rất khác nhau, phản ánh sự khác biệt về trình tự và sắp xếp các axit amin, kích thước phân tử, hình dạng, cấu tạo và tính linh hoạt; bề mặt phân cực; liên kết kỵ nước [50].
Tóm lại, bổ sung lượng nước cốt chanh đến pH =5 sẽ làm cải thiện cấu trúc bọt, độ tăng thể tích và độ ổn định bọt. Trong nghiên cứu này, muối ăn không làm cải thiện tính chất bọt nên không cần thiết phải bổ sung muối ăn vào dịch đậu ngự.
3.4 Ảnh hưởng của sự thay thế trứng bằng dịch đậu ngự đến một số đặc tính chất lượng bánh cupcake
Hình ảnh bề mặt và mặt cắt của các mẫu bánh được mô tả ở hình 3.5. Lượng dịch đậu sử dụng càng nhiều càng cho thấy bánh có các lỗ khí bên trong lớn và nhiều hơn, nhất là bánh sử dụng 100% dịch đậu ngự (A). Các lỗ khí bên trong bánh càng lớn và đều nhau cho thấy độ xốp tốt hơn của bánh. Đối với mẫu bánh sử dụng 100% trứng (E),
vỏ bánh xung quanh dày và cứng khô hơn. Độ nhớt của lòng trắng trứng cao hơn dịch đậu, khả năng hấp thụ và giữ nước của dịch đậu tốt hơn. Ngoài ra, vì không có sự kết hợp của bơ và sữa động vật như các công thức thương mại thông thường nên protein trứng bị biến tính khá nhiều trong quá trình nướng, đặc biệt lớp vỏ bên ngoài là lớp tiếp xúc với nguồn nhiệt gần hơn phần tâm bánh.
Đối với các mẫu bánh sử dụng kết hợp giữa dịch đậu và trứng (B, C, D), một số lỗ khí nở lớn hơn đáng kể so với các lỗ khí còn lại. Nguyên nhân có thể giải thích bới trứng và đậu ngự có các thành phần khác nhau, hệ bọt được tạo thành từ hai nguyên liệu này là khác nhau. Khi phối chung hệ bọt của trứng và dịch đậu ngự cùng các nguyên liệu làm bánh khác thì bột bánh sẽ không đồng nhất, đặc biệt là sự không đồng đều về yếu tố độ nhớt. Khi nướng bánh ở nhiệt độ cao, các bọt khí nở nâng bánh lên, nhưng ở những phần độ nhớt cao thì bọt khí chưa kịp nở mà đã bị nhốt cứng lại bởi các phần bánh xung quanh.