Tài liệu ứng dụng enzyme thủy phân bã dứa để bổ sung vào sản phẩm bánh bích quy giàu xơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGÔ NGUYỄN NHẬT HÀ ỨNG DỤNG ENZYME THỦY PHÂN BÃ DỨA ĐỂ BỔ SUNG VÀO SẢN PHẨM BÁNH BÍCH QUY GIÀU XƠ Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 8540101 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 9 năm 2020 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Tôn Nữ Minh Nguyệt PGS.TS. Trần Thị Thu Trà Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Phan Nguyễn Đoan Duy Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Lê Minh Hùng Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG TpHCM ngày 04 tháng 9 năm 2020. Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. GS.TS Đống Thị Anh Đào - Chủ tịch 2. PGS.TS Phan Nguyễn Đoan Duy - Phản biện 1 3. TS. Lê Minh Hùng - Phản biện 2 4. PGS.TS Tôn Nữ Minh Nguyệt - Ủy viên 5. PGS.TS Phan Ngọc Hòa - Ủy viên, thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Ngô Nguyễn Nhật Hà MSHV: 1870454 Ngày, tháng, năm sinh: 24/10/1995 Nơi sinh: Đà Nẵng Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 8540101 I. TÊN ĐỀ TÀI Ứng dụng enzyme thủy phân bã dứa để bổ sung vào sản phẩm bánh bích quy giàu xơ II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Nhiệm vụ: Sử dụng bã dứa như là nguyên liệu giàu xơ bổ sung vào sản phẩm bánh quy. Nội dung: − Khảo sát thành phần hóa học của bã ép trái dứa: ẩm, protein, lipid, carbohydrate, tro, … Đặc biệt là thành phần xơ: xơ tổng, xơ tan, xơ không tan. − Tiến hành thủy phân bã dứa bằng enzyme cellulose, khảo sát và tìm ra điều kiện thủy phân thích hợp nhằm tăng hàm lượng xơ tan. − Sử dụng bột bã dứa sau thủy phân để thay thế một phần bột mì trong công thức làm bánh quy và tìm ra kích thước hạt bột và tỷ lệ thay thế phù hợp nhất cho sản phẩm bánh quy III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/2/2020 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/09/2020 V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Cán bộ hướng dẫn 1: PGS.TS. Tôn Nữ Minh Nguyệt Cán bộ hướng dẫn 2: PGS.TS. Trần Thị Thu Trà Tp. HCM, ngày CÁN BỘ HƯỚNG DẪN tháng năm 2020 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC LỜI CẢM ƠN Trong khoảng thời gian thực hiện luận văn, em đã gặp phải những khó khăn nhất định nhưng với sự quan tâm, giúp đỡ của thầy cô và bạn bè em đã hoàn thành luận văn. Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô PGS.TS. Tôn Nữ Minh Nguyệt và cô PGS.TS. Trần Thị Thu Trà. Cô đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, động viên, giúp đỡ em rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Kế đến, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình đã động viên, ủng hộ em, giúp em chinh phục những thử thách và hoàn thành ước mơ của mình. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm nói riêng và khoa Kỹ Thuật Hóa Học nói chung đã giảng dạy, hỗ trợ những kiến thức giúp em có thể hoàn thành luận văn này. Em cũng không quên gửi lời cảm ơn đến bạn Võ Tấn Phát và các anh chị, ban bè trong lớp CH2018 –2 đã đồng hành, giúp đỡ em trong học tập cũng như thực hiện luận văn. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2020 Ngô Nguyễn Nhật Hà TÓM TẮT LUẬN VĂN Bã dứa (chứa 55,5% chất xơ tổng) có thể được sử dụng để bổ sung vào công thức bánh quy để tăng chất xơ trong bánh quy. Trong nghiên cứu này, dứa đã được xay, nghiền để thu được bã dứa. Bã dứa được xác định thành phần hóa học, sau đó khảo sát các điều kiện thích hợp của quá trình thủy phân để thu được hàm lượng chất xơ hòa tan (SDF) cao nhất, ảnh hưởng của kích thước hạt của bột bã dứa sau thủy phân và ảnh hưởng của tỷ lệ thay thế bã dứa chưa qua thủy phân và bã dứa đã thủy phân đến thành phần hóa học, tính chất vật lý và mức độ yêu thích của bánh quy. Các yếu tố về điều kiện thủy phân đã được tiến hành khảo sát bao gồm độ ẩm của hỗn hợp bã dứa 82-86-90-94-98%; hoạt độ enzyme 2,5-5-7,5-10 U và thời gian 1-2-3-4 giờ. Hàm lượng SDF cao nhất được tìm thấy ở điều kiện thủy phân cụ thể như sau: độ ẩm, hoạt độ enzyme và thời gian ở lần lượt là 86%, 7,5 U và 3 giờ. Nghiên cứu này cũng khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt đến các tính chất vật lý và mức độ yêu thích của bánh quy. Khi kích thước hạt giảm, đường kính của bánh quy thay đổi không đáng kể, trong khi độ cứng và độ dày của bánh tăng lên. Dựa vào điểm cảm quan đánh giá mức độ yêu thích chung của bánh, bã dứa được đưa qua sàng kích thước 40 mesh là nguồn chất xơ thích hợp để làm bánh quy giàu chất xơ. Khi tỷ lệ bột mì được thay thế bằng hai loại bã dứa thay đổi từ 0 đến 40% thì tổng hàm lượng chất xơ và chất xơ hòa tan tăng vọt. Mặt khác, tỷ lệ protein, lipid và tinh bột giảm đi. Việc tăng thêm bã dứa trong công thức bánh quy cũng làm tăng độ cứng, độ nở của bánh quy. Với mức độ chấp nhận được là 6,05, tỷ lệ thay thế một phần bột mì của bã dứa đã thủy phân là 20%, kích thước hạt của bã dứa thủy phân là 40 mesh là thích hợp để thay thế một phần bột mỳ trong sản xuất bánh quy giàu chất xơ. ABSTRACT Pineapple pomace (containing 55,5% total dietary fiber) can be added to increase dietary fiber of cookies. In this study, pineapple fruits were milled, pressed in order to obtain pineapple pomace. Pineapple pomace was determined by the proximate compounds, then investigating the favorable conditions of the hydrolysis process in order to obtain the highest soluble dietary fiber (SDF) contents, influencing of particle size of hydrolyzed pineapple pomace and influencing of replacement percentage of pineapple pomace and hydrolyzed pineapple pomace on chemical compositions, physical properties and sensory evaluation of cookies. The factors of hydrolysis conditions were conducted as specific activities of the enzyme at moisture 82-86-90-94-98%; 2.5-5-7.5-10 U and time 1-2-3-4 hour. The SDF contents were the highest under hydrolysis conditions namely specific activities, moisture, and time at 7.5 U, 86%, and 3 hours in turn. This study also investigated the effect of particle sizes on physical properties and sensory evaluation of biscuits. Decreasing particel sizes, the diameter of cookies remained unchanged, while the hardness and thickness of ones rised. With acceptability scores, the pineapple pomace passed through 40 mesh sieve was a suitable fiber sources in enriched-fiber cookie making. When the proportion of wheat flour replaced by two types of pineapple pomace varies from 0 to 40%, the total fiber and soluble fiber contents were soared. On the other hand, the percentage of protein, lipid, and starch was alleviated. Rising of pineapple pomace in the cookie formula also increased hardness, spread factor of biscuits. With the level of acceptability at 6.05, the replacement rate of hydrolyzed pineapple pomace being 20%, the particle size of hydrolyzed pineapple pomace being 40 mesh was a suitable rate for partial substitution of wheat flour in enriched-fiber cookie production. LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đây là nghiên cứu của tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn này là trung thực và không sao chép từ bất kỳ nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2020 Ngô Nguyễn Nhật Hà 1 MỤC LỤC MỤC LỤC .............................................................................................................. 1 DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ 4 DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... 5 MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 7 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................... 9 1.1. Bã dứa .......................................................................................................... 9 1.2. Chất xơ thực phẩm ...................................................................................... 13 1.2.1. Giới thiệu chất xơ thực phẩm ............................................................. 13 1.2.2. Chất xơ từ bã dứa............................................................................... 16 1.3. Quá trình thủy phân chất xơ thực phẩm bằng phương pháp enzyme ............ 17 1.3.1. Enzyme cellulase ............................................................................... 17 1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân................................... 19 1.4. Bánh quy giàu xơ ........................................................................................ 19 1.5. Tình hình nghiên cứu bã dứa và ứng dụng bã dứa trong thực phẩm............. 21 1.5.1. Nghiên cứu cấu trúc, tính chất hóa học của bã dứa công nghiệp ......... 22 1.5.2. Ứng dụng bã dứa không thủy phân trong sản phẩm bánh quy ............ 22 1.5.3. Ứng dụng bã dứa trong các thực phẩm khác....................................... 25 1.6. Điểm mới của đề tài .................................................................................... 27 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................................................................................... 29 2.1. Nguyên liệu ................................................................................................ 29 2.1.1. Bã dứa tươi ........................................................................................ 29 2 2.1.2. Các nguyên liệu làm bánh .................................................................. 30 2.2. Hóa chất thiết bị và địa điểm thực hiện ....................................................... 31 2.2.1. Địa điểm thực hiện ............................................................................. 31 2.2.2. Hóa chất ............................................................................................ 31 2.2.3. Thiết bị .............................................................................................. 35 2.3. Sơ đồ nghiên cứu ........................................................................................ 36 2.4. Các quy trình thực hiện trong nghiên cứu.................................................... 36 2.4.1. Xử lý bã dứa tươi bằng phương pháp enzyme .................................... 36 2.4.2. Quy trình tạo bột bã dứa sau thủy phân .............................................. 37 2.4.3. Quy trình tạo sản phẩm bánh quy giàu xơ .......................................... 38 2.5. Hoạch định thí nghiệm ................................................................................ 41 2.5.1. Xác định thành phần hóa học bã dứa tươi........................................... 41 2.5.2. Thủy phân bã dứa tươi bằng phương pháp enzyme ............................ 41 2.5.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung và kích thước bột bã dứa sau thủy phân đến chất lượng bánh quy ............................................................... 42 2.6. Các phương pháp phân tích ......................................................................... 43 2.6.1. Độ ẩm ................................................................................................ 43 2.6.2. Protein ............................................................................................... 43 2.6.3. Lipid .................................................................................................. 44 2.6.4. Xơ tổng, xơ không hòa tan, xơ hòa tan............................................... 44 2.6.5. Tro ..................................................................................................... 44 2.6.6. Tinh bột ............................................................................................. 44 2.6.7. Carbohydrate tổng ............................................................................. 45 3 2.7. Phương pháp xử lý dữ liệu .......................................................................... 45 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ............................................................ 46 3.1. Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu ............................................. 46 3.2. Thủy phân bã dứa tươi bằng phương pháp enzyme ..................................... 47 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm bã dứa tươi ........................................ 48 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của hoạt độ enzyme ........................................... 49 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân ...................................... 52 3.2.4. Kết luận phần thủy phân .................................................................... 53 3.3. 3.Nghiên cứu bổ sung bột bã dứa sau thủy phân vào công thức làm bánh bích quy .................................................................................................................... 55 3.3.1. Các chỉ tiêu chất lượng của bánh quy khi thay đổi kích thước bột bã dứa sau thủy phân ......................................................................................... 55 3.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột bã dứa sau thủy phân đến tính chất cơ lý của bột nhào ........................................................................................................ 59 3.3.3. Thành phần hóa học và các chỉ tiêu chất lượng của bánh quy khi thay đổi tỷ lệ thay thế bột mì bằng bột bã dứa sau thủy phân ................................ 63 3.3.4. Kết luận phần nghiên cứu bổ sung bột bã dứa sau thủy phân vào công thức làm bánh bích quy ................................................................................. 69 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................... 70 4.1. Kết luận ...................................................................................................... 70 4.2. Kiến nghị .................................................................................................... 70 4 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Một số sản phẩm công nghiệp từ quả dứa .............................................. 11 Hình 1.2: Vỏ và bã dứa tươi .................................................................................. 12 Hình 1.3: Vai trò sinh lý của chất xơ đối với cơ thể người .................................... 16 Hình 1.4: Quá trình thủy phân cellulose bởi enzyme cellulase ............................... 18 Hình 2.1: Quy trình tạo bã dứa tươi ....................................................................... 29 Hình 2.2: Sơ đồ nội dung nghiên cứu..................................................................... 36 Hình 2.3: Sơ đồ quy trình xử lý bã dứa tươi với chế phẩm Cellulast 1.5L .............. 37 Hình 2.4: Quy trình tạo bột bã dứa sau thủy phân .................................................. 38 Hình 2.5: Quy trình tạo bánh quy giàu xơ .............................................................. 39 Hình 3.1: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi của các thành phần của quá trình thủy phân theo độ ẩm hỗn hợp dịch thủy phân ....................................................................... 48 Hình 3.2: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi của các thành phần của quá trình thủy phân theo hoạt độ enzyme thủy phân.............................................................................. 50 Hình 3.3: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi của các thành phần của quá trình thủy phân theo thời gian thủy phân ........................................................................................ 52 Hình 3.4: Ảnh hường của tỷ lệ bã dứa chưa qua và đã qua thủy phân đến độ cứng của bột nhào .......................................................................................................... 59 Hình 3.5: Ảnh hường của tỷ lệ bã dứa chưa qua và đã qua thủy phân đến độ phục hồi của bột nhào .................................................................................................... 61 Hình 3.6: Ảnh hưởng của tỷ lệ bột bã dứa sau thủy phân đến độ bám dính của bột nhào ...................................................................................................................... 62 5 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hóa học của 100 g quả dứa Cayenne ................................... 10 Bảng 1.2: Hàm lượng protein và hoạt tính của enzyme bromelain ở những bộ phận khác nhau của giống dứa Morris ............................................................................ 11 Bảng 1.3: Thành phần hóa học của bã dứa từ một số nghiên cứu ........................... 12 Bảng 1.4: Thành phần chất xơ của bã dứa từ một số nghiên cứu ............................ 17 Bảng 1.5: Thành phần hóa học của bánh quy từ bột mì .......................................... 20 Bảng 2.1: Chỉ tiêu chất lượng của bột mì ............................................................... 30 Bảng 2.2: Chỉ tiêu chất lượng của isomalt(*) ......................................................... 30 Bảng 2.3: Chỉ tiêu chất lượng của muối ăn (*) ....................................................... 31 Bảng 2.4: Một số đặc tính của chế phẩm Cellulast 1.5L (*) ................................... 32 Bảng 2.5: Một số đặc tính của chế phẩm Termamyl ®SC (*) .................................. 33 Bảng 2.6: Một số đặc tính của chế phẩm SEBrew – GL (*) ................................... 33 Bảng 2.7: Một số đặc tính của chế phẩm Alcalase®2.5 L (*) ................................. 34 Bảng 2.8: Danh sách hóa chất dùng cho phân tích ................................................. 35 Bảng 2.9: Các thiết bị phân tích thành phần bã dứa và bánh quy ............................ 35 Bảng 2.10: Công thức tạo bánh quy trong nghiên cứu............................................ 40 Bảng 2.11: Tỷ lệ thay thế bột mì bằng bột bã dứa .................................................. 40 Bảng 2.12: Điều kiện thủy phân bã dứa tươi bằng chế phẩm enzyme..................... 42 Bảng 2.13: Hoạch định thí nghiệm tạo bánh bích quy giàu xơ từ bột bã dứa sau thủy phân ...................................................................................................................... 43 Bảng 3.1: Bảng thành phần hóa học của nguyên liệu ............................................. 46 Bảng 3.2: Bảng thành phần hóa học của nguyên liệu ............................................. 54 6 Bảng 3.3: Ảnh hưởng của kích thước bột bã dứa sau thủy phân đến màu sắc của bánh quy ................................................................................................................ 56 Bảng 3.4: Ảnh hưởng của kích thước bột bã dứa sau thủy phân đến đường kính, độ dày, chỉ số SF, độ cứng và chất lượng cảm quan của bánh quy .............................. 57 Bảng 3.5: Thành phần hóa học của bánh quy giàu xơ khi thay đổi tỷ lệ thay thế bột mì bằng bột bã dứa sau thủy phân .......................................................................... 63 Bảng 3.6: Ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung bã dứa đến màu sắc của bánh quy ............ 65 Bảng 3.7: Ảnh hưởng của tỷ lệ bã dứa đến đường kính, độ dày, chỉ số SF, độ cứng và chất lượng cảm quan của bánh quy ................................................................... 68 7 MỞ ĐẦU Thừa cân béo phì là một yếu tố nguy cơ chính đối với các bệnh không truyền nhiễm như bệnh tim mạch – nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trong năm 2012, bệnh tiểu đường, rối loạn cơ xương khớp và một số bệnh ung thư [3]... Theo thống kê của Tổ chức Y tế thế giới (WHO), chỉ trong vòng 40 năm từ 1975 đến 2016, tỷ lệ bệnh nhân béo phì trên thế giới tăng lên gấp 3 lần [4]. Năm 2016, Thế Giới có 1,9 tỷ người trưởng thành từ 18 tuổi trở lên, chiếm 39% dân số thế giới trong tình trạng thừa cân, 650 triệu người trưởng thành, chiếm 13% dân số người trưởng thành trên thế giới bị béo phì. Tỷ lệ thừa cân béo phì ở trẻ em và thanh thiếu niên từ 5-18 tuổi cũng tăng đáng kể từ 4% vào năm 1975 lên hơn 18% vào năm 2016. Nếu tình hình không được cải thiện, tới năm 2045, sẽ có khoảng 22% dân số thế giới mắc chứng béo phì. Nguyên nhân là sự mất cân bằng năng lượng giữa lượng calo tiêu thụ và lượng calo tiêu hao do sự gia tăng việc thiếu hoạt động thể chất và đặc biệt là tiêu thụ các loại thực phẩm giàu năng lượng [4]. Ở thị trường Việt Nam, bánh quy là sản phẩm tiện dụng phổ biến. Sản lượng tiêu thụ bánh quy tăng nhanh ổn định qua các năm bởi sản phẩm chứa tương đối đầy đủ dinh dưỡng, giá cả hợp lý, đa dạng các dòng sản phẩm [5]. Do đó, tỷ trọng sản lượng bánh quy chiếm đến 54% trong các loại bánh kẹo nói chung [6]. Bánh quy là sản phẩm có dinh dưỡng tốt, bao gồm 20-30% là chất béo, 4-8% protein và 60-70% carbohydrate [7]. Tuy nhiên, bánh quy cũng là một sản phẩm giàu năng lượng. Số liệu của bánh quy Danisa cho thấy, tiêu thụ 100g bánh quy đã cung cấp 508 cal, chiếm khoảng 25% nhu cầu năng lượng hằng ngày của một người trưởng thành. Chất xơ thực phẩm có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người. Năm 1993, Ủy ban Châu Âu đưa ra mức tiêu thụ chất xơ thực phẩm cho các nước thành viên trong khối cộng đồng chung Châu Âu là từ 21- 25,3 g/ngày [1]. Tuy nhiên, báo cáo của một số quốc gia cho thấy, mức tiêu thụ chất xơ của hầu hết dân số ở các nước phát triển chỉ vào khoảng 11 g/ngày [8]. 8 Khi mức sống tăng cao, nhu cầu sử dụng các sản phẩm có lợi cho sức khỏe cũng tăng lên. Để tăng lượng chất xơ tiêu thụ hàng ngày, những năm gần đây các nhà sản xuất đã phát triển các loại thực phẩm bổ sung thành phần giàu chất xơ [8]. Sản phẩm bánh quy giàu xơ nổi lên như một xu hướng vì sử dụng các sản phẩm nghèo năng lượng, ít đường, giàu chất xơ. Bên cạnh đó, thành phần phần trăm xơ thay đổi theo từng loại nguyên liệu, rau chiếm khoảng 30% – 40% và trái cây chiếm 16% lượng tiêu thụ chất xơ [9]. Vì vậy, tìm kiếm một nguồn nguyên liệu tiềm năng giàu xơ bổ sung vào bánh quy là một nhu cầu hết sức cần thiết. Dứa là loại trái cây phổ biến ở Việt Nam. Trong nước, sản lượng dứa cũng có xu hướng tăng liên tục. Theo báo cáo ngành trồng trọt Việt Nam 2017 của bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn từ 2015 đến 2018, cây dứa có diện tích trồng trọt và sản lượng đều tăng, đến năm 2018 diện tích đạt 42.000 ha và sản lượng 610.000 tấn [10]. Trong 6 tháng đầu năm 2019, sản lượng dứa tăng 2,3 % so với cùng kì năm 2018. Trong quá trình sản xuất nước ép dứa, lượng lớn bã dứa được thải ra, chiếm khoảng 25-35% khối lượng dứa [11]. Vì vậy, bên cạnh sự phát triển về mặt kinh tế, phụ phẩm do ngành này sản xuất ra như bã trái cây cũng ngày càng tăng nhanh. Và vì hầu hết các sản phụ phẩm này không có hướng xử lý cụ thể, chúng có thể được xử lý không phù hợp gây ra các vấn đề môi trường. Do đó, điều quan trọng là sử dụng lại các sản phẩm phụ công nghiệp để cải thiện nền kinh tế và tính bền vững cho ngành công nghiệp sản xuất. Dựa vào nhu cầu thực tế của sản phẩm bánh quy, cùng với nguồn nguyên liệu dồi dào như bã dứa, em quyết định thực hiện đề tài: “Ứng dụng enzyme thủy phân bã dứa để bổ sung vào sản phẩm bánh bích quy giàu xơ”. Mục đích của nghiên cứu là thay thế một phần nguyên liệu chính bằng phụ phẩm công nghiệp, tận dụng phụ phẩm từ công nghệ chế biến rau quả và tăng lượng chất xơ bổ sung vào bánh, giảm năng lượng cho sản phẩm bánh bích quy, phát triển sản phẩm tốt cho sức khỏe. 9 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Bã dứa Cây dứa thuộc họ Bromeliaceae [12]. Cấu tạo cơ bản của một quả dứa gồm: chồi ngọn, vỏ, thịt quả và phần lõi. Quả dứa là loại quả kép, nhiều quả nhỏ gắn trên một trục là lõi quả chạy dọc theo thân. Dứa chiếm 20 % tổng sản lượng trái cây nhiệt đới được tiêu thụ trên toàn thế giới, đứng thứ 3 sau chuối và các loại trái cây có múi. Sở dĩ, dứa được tiêu thụ với số lượng lớn là do loại trái cây này có giá trị cảm quan tốt như: Màu sắc đẹp, hương thơm đặc trưng, sự hài hoài tốt giữa vị ngọt và vị chua; giá trị dinh dưỡng cao, giàu đường, acid hữu cơ, khoáng, xơ và các loại vitamin cần thiết cho con người [13]. Hàm lượng protein và lipid trong dứa khá thấp. Bảng 1.1 thể hiện thành phần hóa học của 100 g dứa Cayene. Cứ trong 100 g dứa sẽ chứa khoảng 0,55 g protein và 0,13 g chất béo. Carbohydrate chiếm khoảng 13,82%, một trong những nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho cơ thể. Carbohydrate trong dứa tồn tại chủ yếu ở 2 dạng: đường và xơ thực phẩm. Các loại đường có trong quả dứa bao gồm: sucrose, fructose và glucose; trong đó, hàm lượng sucrose chiếm tỉ lệ lớn nhất. Dứa cayenne có hàm lượng đường tổng là 10,29 %, thì sucrose chiếm 5,59 %, glucose chiếm 2,26 % và fructose chiếm 2,44 %. Thành phần xơ trong dứa gồm: hemicellulose (41,8 %), cellulose (33,6 %), pectin (21,2 %) và lignin (0,05 %) [14]. Tinh bột tồn tại trong quả dứa với hàm lượng khá thấp, dưới 0,1%. Hàm lượng tinh bột sẽ giảm dần do sự chuyển hóa thành đường và gần như bằng không ở giai đoạn quả chín [15]. Ngoài ra, dứa còn là loại trái cây giàu khoáng, đặc biệt là Potassium (K), Calcium (Ca) và Sodium (Na). Dứa cũng chứa nhiều loại vitamin khác nhau như: C, A, D, K,… mà trong đó, hàm lượng vitamin C chiếm tỉ lệ áp đảo. Các hợp chất vi lượng này đóng vai trò quan trọng trọng trong quá trình trao đổi chất của cơ thể con người và mang tính kháng oxi hóa cao. 10 Bảng 1.1: Thành phần hóa học của 100 g quả dứa Cayenne (Nguồn: USDA, 2018) Thành phần Thành phần chính Nước Năng lượng Protein Lipid tổng Carbohydrate tổng Xơ Đường tổng Sucrose Glucose Fructose Khoáng Ca Fe Mg P K Na Zn Cu Mn Vitamins Vitamin C Thiamin Riboflavin Niacin Vitamin B6 Vitamin A Vitamin D Vitamin K Đơn vị Hàm lượng g kcal g g g g g g g g 85.24 45 0.55 0.13 13.82 1.4 10.29 5.59 2.26 2.44 mg mg mg mg mg mg mg mg mg 13 0.25 12 9 125 1 0.08 0.081 1.593 mg mg mg mg mg IU IU µg 16.9 0.078 0.029 0.106 0.106 3 0 0.7 Ngoài xơ, khoáng và các vitamin có mang hoạt tính sinh học, dứa còn chứa một số các hợp chất có hoạt tính kháng oxi hóa quan trọng khác như enzyme bromelain, phenolic, carotenoid, và flavanoid. Dứa là nguồn dồi giàu enzyme bromelain, một phức chất của các enzyme protease và các hợp chất khác, tồn tại hầu hết trong tất cả các bộ phận của cây dứa. Theo nghiên cứu của Effaliza Misran năm 2019 [6], thịt quả chiếm tỉ lệ về khối lượng lớn nhất trong các bộ phận khác nhau của quả dứa, có hàm lượng protein cao nhất, tuy nhiên, hoạt tính enzyme đứng hai sau vỏ quả. Hàm lượng protein và hoạt tính của enzyme bromelain ở những bộ phận khác nhau của giống dứa Morris được thể hiện trong bảng 1.2. 11 Bảng 1.2: Hàm lượng protein và hoạt tính của enzyme bromelain ở những bộ phận khác nhau của giống dứa Morris [6] Bộ phận Hàm lượng protein (mg/mL dịch trích) Hoạt tính enzyme bromelain (CDU/mL) Thịt quả 92.63 ± 3.71 219.46 ± 0.46 Vỏ quả 83.33 ± 0.80 229.64 ± 0.54 Lõi quả 45.00 ± 5.01 186.22 ± 0.47 Chồi ngọn 36.32 ± 0.69 154.31 ± 0.20 Cuống quả 23.30 ± 1.06 131.42 ± 0.20 Ở Việt Nam, dứa được tiêu thụ chủ yếu ở dạng dứa tươi và các sản phẩm chế biến xuất khẩu, chủ yếu là nước dứa ép, dứa đóng hộp,... Ngành hàng sản xuất dứa tươi và các sản phẩm chế biến từ dứa phát triển ngày càng mạnh, minh chứng là sự tăng trưởng quy mô trồng trọt, cải thiện kĩ thuật canh tác, hình thành và phát triển ngày càng nhiều các doanh nghiệp sản xuất để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ lớn của thị trường. Một số sản phẩm công nghiệp từ quả dứa được thể hiện trên hình 1.1. Hình 1.1: Một số sản phẩm công nghiệp từ quả dứa Trong quy trình sản xuất nước ép dứa đóng chai, dứa sau khi rửa, phân loại được đưa vào quá trình ép, lắng lọc để thu được nước ép dứa, phần được thải bỏ bao gồm vỏ dứa và bã dứa [12] như hình 1.2. 12 Hình 1.2: Vỏ và bã dứa tươi Khi các sản phẩm chế biến từ dứa tăng, thì các phụ phẩm thải ra trong quá trình chế biến cũng tăng theo. Với tỷ lệ phụ phẩm dứa trong công nghiệp nước ép dứa là khoảng 25-35% khối lượng dứa thì hằng năm, khối lượng phụ phẩm thải ra vào khoảng 50.000 tấn tính trên toàn thế giới [11]. Một số phụ phẩm có nhiều tiềm năng, thay vì trở thành thức ăn cho gia súc hoặc thải bỏ, chúng cần được tận dụng để làm gia tăng giá trị, mang lại lợi ích kinh tế và góp phần cải thiện các vấn đề về môi trường. Loại phụ phẩm tiềm năng được nói đến ở đây chính là bã dứa, được thải ra sau quá trình ép dứa thu dịch ép. Thành phần hóa học của bã dứa từ một số nghiên cứu được trình bày trong bảng 1.3. Bảng 1.3: Thành phần hóa học của bã dứa từ một số nghiên cứu (tính trên % nguyên liệu) Một số nghiên cứu Martínez và cộng sự (2012) [16] Devi và cộng sự (2016) [17] Selani và cộng sự (2014) [18] Phantipha Chareonthaikij và cộng sự (2016) [13] 9,3 % 3,77% 3,77 % 3,9% Protein 4,0 % 4,71 % 4,71 % 5,9% Lipid 1,3 % 0,61 % 0,61 % 1,8% Carbohydrate 34,4 % 43,46 % 43,46% -- Xơ tổng Xơ không hòa tan Xơ hòa tan 75,8% -- 45,22 % 70,2% 75,2% -- 44,44 % 66,8% 0,6% -- 0,78 % 3,4% -- -- 2,24 % 2,9% Các chỉ tiêu Độ ẩm Tro Ghi chú: (--): không xác định