Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến tính chất bọt của dịch đậu ngự và ứng dụng vào chế biến bánh cupcake không trứng

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN THANH PHƯỢNG

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ
ĐẾN TÍNH CHẤT BỌT CỦA DỊCH ĐẬU NGỰ
VÀ ỨNG DỤNG VÀO CHẾ BIẾN BÁNH
CUPCAKE KHÔNG TRỨNG

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã chuyên ngành: 60540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019


TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngun liệu chính sử dụng trong nghiên cứu là hạt đậu ngự. Nội dung nghiên cứu
được phân thành hai phần chính là khảo sát ảnh hưởng của mợt số yếu tố đến tính
chất bọt của dịch đậu ngự, và ứng dụng dịch đậu ngự trong công thức bánh cupcake
không trứng. Nội dung thứ nhất thực nghiệm trên các phương pháp chế biến và thu
nhận dịch đậu (gồm đun sôi thông thường, đun kết hợp vi sóng, sử dụng nồi áp suất
và nồi ủ nóng), bổ sung muối ăn và nước cốt chanh. Hàm mục tiêu là tính chất bọt
của dịch đậu ngự, bao gồm các đặc tính cấu trúc (đợ cứng, đợ đàn hồi, đợ cố kết, đợ
dai, đợ dẻo), đợ tăng thể tích bọt và độ ổn định bọt. Nội dung thứ hai được khảo sát
bằng sự thay thế trứng bằng dịch đậu ngự với phần trăm lần lượt là thay thế 25%50%-75%-100% trứng bằng dịch đậu. Hàm mục tiêu là các thông số thể hiện đặc tính
cấu trúc bánh, bao gồm thể tích bánh, khối lượng riêng bánh, thể tích riêng bánh, đợ
giảm khối lượng bánh sau quá trình nướng và trong quá trình lưu trữ, đợ cứng, đợ đàn
hồi, đợ cố kết, độ dai, độ dẻo, độ màu.

Kết quả cho thấy các tính chất bọt tốt nhất khi đun đậu với nước theo tỷ lệ đậu: nước
là 1: 4 (w/w) với thời gian đun 60 phút, kết hợp bổ sung nước cốt chanh để dịch đậu
đạt pH=5, sau đó sử dụng dịch đậu đánh tạo bọt và ứng dụng trong chế biến bánh
cupcake. Dịch đậu hồn tồn có thể sử dụng để thay thế 100% trứng trong công thức
chế biến ra bánh cupcake nướng. Bánh cupcake khơng trứng có thành phần dinh
dưỡng, cấu trúc và mợt số đặc tính đặc trưng cho chất lượng bánh được xem là tương
đồng với bánh sử dụng trứng thông thường.

ii


ABSTRACT
The main material used in this research is lima bean (Phaseolus lunatus). The study
has two parts: investigate the effect of some factors on foaming properties, and the
application of this extract in eggless cupcake recipe. The first part is to consider the
influence on foam properties by different processing methods (boiling, boiling and
microwave combination, using pressure cooker and annealing pot), and by adding
lemon juice and NaCl to the extract. The objective is foam properties, including
structural properties (hardness, springiness, gumminess, cohessiveness, chewiness),
foam capacity and stability. The second part is to consider the replacing egg by lima
bean extract with the percentage of 25%-50%-75%-100%. The objective is
characteristics of cake structure, including the volume, cake density, specific volume,
the reduction of weight after baking process and during storage time, hardness,
springiness, gumminess, cohessiveness, chewiness, and index color.
The results shown that the best foam properties when using boiling method in 60
minutes, ratio of beans: water is 1: 4 (w/w), add lemon juice to adjust the extract reach
pH=5. Lima bean extract can be used to replace 100% egg. Eggless cupcakes have
nutritional ingredients, structure and some characteristics are considered similar to
the normal egg cupcake.

iii


MỤC LỤC
MỤC LỤC ...................................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ....................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................... viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................... ix
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề ........................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 3
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ......................................................... 3
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ................................................................................ 4
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN .................................................................................5

1.1 Tổng quan nguyên liệu đậu ngự ..................................................................... 5
1.2 Tổng quan bánh cupcake................................................................................ 6
1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .................................................... 7
1.4. Tổng quan hệ bọt............................................................................................ 8
1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính bọt ........................................................ 10
1.5.1

Nhiệt đợ, áp śt, vi sóng..............................................................10

1.5.2

pH và muối NaCl ..........................................................................11

CHƯƠNG 2

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................13

2.1 Vật liệu nghiên cứu ...................................................................................... 13
2.2 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 14
2.2.1

Phương pháp bố trí thí nghiệm .....................................................14

2.2.1.1

Quy trình chế biến ........................................................................14

2.2.1.2

Quy trình thí nghiệm .....................................................................15

2.2.2

Phương pháp phân tích .................................................................18

2.2.2.1 Phương pháp phân tích cơ bản ...........................................................18
2.2.2.2 Phương pháp đo các tính chất bọt ......................................................18
Đặc tính cấu trúc (đợ cứng, độ đàn hồi, độ cố kết, độ dai, độ dẻo) ...............18
Đợ tăng thế tích bọt và đợ ổn định bọt ...........................................................18

v

2.2.2.3 Phương pháp đo các đặc tính bánh .....................................................19
Xác định khối lượng riêng (Cake density, g/cm3) và thể tích riêng (Specific
Volume, cm3/g) ..............................................................................................19
Đợ giảm khối lượng bánh sau q trình nướng và trong quá trình lưu trữ ....20
Cấu trúc bánh (độ cứng, độ đàn hồi, độ cố kết, độ dai) .................................20
Đo màu bánh cupcake ....................................................................................21
2.2.2.4 Phương pháp chụp SEM.....................................................................21
2.2.2.5 Phương pháp thu thập và xử lý kết quả ..............................................21
CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.........................................................22

3.1 Xác định thành phần dinh dưỡng của nguyên liệu đậu ngự......................... 22
3.2 Ảnh hưởng của các phương pháp chế biến để thu nhận dịch đậu đến tính
chất bọt của dịch đậu ngự ............................................................................ 24
3.3 Ảnh hưởng của nước cốt chanh và muối ăn đến tính chất bọt của dịch đậu
ngự................................................................................................................ 29
3.4 Ảnh hưởng của sự thay thế trứng bằng dịch đậu ngự đến một số đặc tính
chất lượng bánh cupcake .............................................................................. 35
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................43
1. Kết luận ............................................................................................................. 43
2. Kiến nghị........................................................................................................... 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................45
PHỤ LỤC ..................................................................................................................50
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN .........................................................82

vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Sự hình thành của lớp bọt trên màng chất lỏng ...........................................8
Hình 1.2 Cấu trúc bọt được quan sát dưới kính hiển vi quang học ............................9
Hình 1.3 Các bong bóng nhỏ sẽ vỡ ra để tạo thành bong bóng lớn hơn ...................10
Hình 2.1 Quy trình chế biến ......................................................................................14
Hình 2.2 Hình ảnh mơ tả bọt sau khi đánh và để ổn định 30 phút sau khi đánh ......19
Hình 2.3 Cách lấy mẫu bánh đo cấu trúc bánh .........................................................21
Hình 2.4 Hình ảnh mơ tả vị trí đo màu mẫu bánh cupcake.......................................21
Hình 3.1 Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của các phương pháp chế biến và thu nhận
dịch đậu đến tính chất bọt ..........................................................................25
Hình 3.2 Hình ảnh chụp SEM cấu trúc hạt đậu ngự .................................................28
Hình 3.3. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của nước cốt chanh và muối ăn đến đợ
tăng thể tích bọt và đợ ổn định bọt của dịch đậu ngự ................................30
Hình 3.4 Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của nước cốt chanh và muối ăn đến đặc
tính cấu trúc bọt .........................................................................................31
Hình 3.5 Hình chụp mặt trên và mặt cắt các mẫu bánh cupcake ..............................37
Hình 3.6 Biểu đồ giá trị các thơng số thể hiện đặc tính cấu trúc của các mẫu bánh .39
Hình 3.7 Biểu đồ thể hiện độ giảm khối lượng sau q trình nướng, thể tích, khối
lượng riêng và thể tích riêng của các mẫu bánh cupcake ..........................40
Hình 3.8 Biểu đồ thể hiện khối lượng các mẫu bánh cupcake sau khi nướng và lưu
trữ qua 5 ngày ............................................................................................41

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Tổng quan bố trí thí nghiệm thực hiện trong đề tài nghiên cứu ................ 15
Bảng 3.1 Thành phần dinh dưỡng của nguyên liệu đậu ngự .................................... 22
Bảng 3.2 Giá trị trung bình thơng số màu các mẫu bánh khi khảo sát sự ảnh hưởng
của việc thay thế trứng bằng dịch đậu ngự ................................................ 41

Bảng 3.3 Kết quả phân tích các chỉ tiêu dinh dưỡng của bánh cupcake ................... 42

viii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
FC

Foaming Capacity

FS

Foaming Stability

SEM

Scanning Electron Microscope

TPA

Texture Profile Analysis

ix


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngày nay, bánh là một sản phẩm thực phẩm rất đa dạng và phong phú với nhiều loại
hình khác nhau, được nhiều người tiêu dùng lựa chọn và mang tính cạnh tranh rất cao
trên thị trường. Nguyên liệu làm bánh cũng rất đa dạng, trứng gà là thành phần quan

trọng tạo cấu trúc đặc trưng cho nhiều sản phẩm bánh với đặc tính tạo được hệ bọt,
nhất là các loại bánh yêu cầu cấu trúc nở xốp.
Theo xu hướng tiêu dùng hiện nay và tương lai trên thế giới, người tiêu dùng đang
giảm tiêu thụ các sản phẩm đợng vật (trong đó có trứng gà) và tăng cao các thực phẩm
từ thực vật nhằm hướng đến một bữa ăn lý tưởng với 85% thực vật: 15% động vật
[1], hoặc một số đối tượng ăn chay không sử dụng trứng. Với xu thế toàn cầu hướng
đến phát triển bền vững, việc giải phóng khí methane, lãng phí đất đai, sử dụng phân
bón, thuốc kháng sinh hoặc nước q mức sẽ khơng cịn cho ngành chăn ni [1].
Bên cạnh đó, mợt số người bị dị ứng khi sử dụng trứng [2]. Dị ứng trứng do trong
trứng có chứa các thành phần Ovomucoid (Gal d1) [3], ovalbumin (Gal d2),
ovotransferrin (Gal d 3), lysozyme (Gal d4) và albumin (Gal d5),... Như vậy, vấn đề
đặt ra ở đây là làm cách nào để những đối tượng người tiêu dùng này có thể thưởng
thức những sản phẩm bánh đa dạng nhưng không sử dụng nguyên liệu trứng?
Thực tiễn hiện nay, con người đang đối mặt với “hiểm họa toàn cầu” về thực phẩm
khơng an tồn, người tiêu dùng khơng cịn cách nào khác là phải tìm cách tự bảo vệ
chính mình. “Hóa chất nhân tạo – kẻ thù hàng đầu của công chúng” và “Tìm lại hương
vị ẩm thực xưa” là hai trong số mười hai xu hướng phát triển của ngành Thực phẩm
và Đồ uống quốc tế [1]. Hướng đến phát triển bền vững trong tương lai, Việt Nam tất
yếu phải đi theo xu thế chung của toàn cầu. Người tiêu dùng Việt Nam ngày càng tích
cực lựa chọn và tiêu dùng thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên, an tồn, không bổ sung
phụ gia độc hại, chất lượng dinh dưỡng cao. Đặc biệt là thực vật, những dưỡng chất
thiết yếu tìm thấy tự nhiên trong các loại rau củ quả.

1


Tổ chức FAO đã phát động năm 2016 là “Năm quốc tế của các loại hạt” với khẩu
hiệu “Hạt dinh dưỡng vì tương lai bền vững” nhằm nâng cao nhận thức của mọi người
về giá trị dinh dưỡng và những lợi ích mà các loại hạt đem lại cho sức khỏe. Tuy
nhiên, chúng ta hiện nay vẫn chưa nhận thức đầy đủ về giá trị dinh dưỡng của các

loại hạt, đặc biệt là các loại đậu. Hàng trăm loại đậu có hàm lượng protein nhiều gấp
đơi lượng protein tìm được ở lúa mì và gấp ba lượng protein tìm thấy ở gạo, khơng ít
loại đậu rất giàu dinh dưỡng, axit amin và vitamin B. Cây họ đậu được các nghiên
cứu cho kết quả rằng thành phần có chứa đến 17,96-23,62% protein, 1,27-3,62% chất
béo, 2,86-5,00% tro và 56,53-61,56% carbohydrate, và có thành phần axit amin cân
bằng [4]. Cụ thể, đậu ngự có hàm lượng protein thơ đến 25,9±2,30%, và nhiều các
axit amin như lysine (5,13g/100g protein), valine (4,25g/100g protein), threonine
(2,35g/100g protein), leucine (6,17g/100g protein), phenylalanine (6,17g/100g
protein),… [5].
Nghiên cứu này với đề tài “Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến tính chất bọt
của dịch đậu ngự và ứng dụng vào chế biến bánh cupcake khơng trứng” được thực
hiện, góp một phần ý nghĩa trên con đường hướng đến xu hướng tiêu dùng mới cho
người tiêu dùng. Cách thức chế biến đậu ngự và thu nhận dịch đơn giản, hoàn tồn
khơng sử dụng hóa chất phụ gia mà chỉ xử lý nhiệt bằng cách phương thức đun thơng
thường, ủ nóng, sử dụng nồi áp suất hay vi sóng, kết hợp bổ sung nước cốt chanh và
muối ăn NaCl. Đã có những nghiên cứu cho thấy rằng đậu ngự khi chưa qua xử lý
nhiệt sẽ có các yếu tố chống dinh dưỡng cao như tannin, phytates, oxalates,…[6].
Việc sử dụng đậu một cách hiệu quả như là một nguồn thực phẩm an toàn, dinh dưỡng
cho con người là hướng đi đáp ứng xu thế toàn cầu và rất thiết yếu cho người Việt
Nam trong tương lai.
2. Mục tiêu nghiên cứu
a) Đánh giá ảnh hưởng của các phương pháp chế biến và thu nhận dịch đậu đến tính
chất hệ bọt của dịch đậu ngự.

2


b) Đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung nguyên liệu muối ăn và nước cốt chanh đến
tính chất hệ bọt của dịch đậu ngự.
c) Ứng dụng dịch đậu ngự trong công thức bánh cupcake không trứng và đánh giá

một số đặc tính chất lượng của bánh.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là đậu ngự dạng kẻ bạc truyền thống được trồng ở Quảng Nam,
Việt Nam.
Phạm vi nghiên cứu: tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của các phương pháp chế biến
đậu ngự và thu nhận dịch (gồm: đun, sử dụng nồi áp suất, ủ nóng, vi sóng), kết hợp
bổ sung muối ăn và nước cốt chanh đến tính chất bọt của dịch đậu ngự; Ứng dụng
trong chế biến bánh cupcake không trứng ở quy mô phịng thí nghiệm.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1

Cách tiếp cận

Hiện nay các nghiên cứu trên thế giới đã nghiên cứu về những vấn đề như các cách
thức thay thế nguồn nguyên liệu trứng trong các công thức bánh như sử dụng các
protein tinh chế, hay từ nguyên liệu có hàm lượng protein cao, so sánh các tính chất
ứng dụng giữa trứng và nguyên liệu thay thế, các yếu tố ảnh hưởng đến hệ bọt protein
trong thực phẩm… Cách tiếp cận của nghiên cứu này theo hướng các nghiên cứu
trước đây, nhằm khảo sát ảnh hưởng của các phương pháp chế biến và thu nhận dịch
đậu, thêm ảnh hưởng của pH bởi nước cốt chanh và muối ăn NaCl đến hệ bọt, qua đó
ứng dụng lên sản phẩm bánh cupcake nướng.
4.2

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp kế thừa, thu thập tài liệu: Các số liệu điều tra từ trước đến nay tại Việt
Nam và trên thế giới sẽ được thu thập kế thừa, thống kê, hệ thống hóa khai thác sử
dụng để giảm bớt khối lượng công tác điều tra trực tiếp.

3

Phương pháp thí nghiệm trong phịng thí nghiệm: Các thí nghiệm được thực hiện
trong phịng thí nghiệm để xác định các thông số và kết quả.
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Góp phần đa dạng các sản phẩm từ đậu, một nguyên liệu mang giá trị dinh dưỡng cao
nhưng chưa được sử dụng có ý nghĩa. Thiếu protein trong chế đợ ăn kiêng là mợt
trong những tình hình phổ biến đang gặp phải ở nhiều nước kém phát triển, do đó
việc sử dụng đậu ngự cung cấp protein như là một nguồn đáp ứng nhu cầu ăn uống
theo xu hướng mới của người tiêu dùng. Nguồn “thực phẩm cho tương lai” hướng
đến góp phần vào an ninh lương thực và cải thiện các chỉ số về sức khỏe cho người
Việt Nam.

4


CHƯƠNG 1
1.1

TỔNG QUAN

Tổng quan nguyên liệu đậu ngự

Hạt Đậu ngự (Phaseolus lunatus) là mợt cây họ đậu có nguồn gốc từ Peru. Đậu ngự
là loại có giá trị quan trọng về kinh tế và là một trong mười hai loại cây họ đậu chính
được biết đến trên thế giới [7]. Đậu ngự đóng vai trị quan trọng trong việc tìm kiếm
nguồn protein thực vật thay thế protein động vật.
Đậu ngự là một nguồn protein thực vật quan trọng và giàu chất chống oxy hoá,
vitamin, khoáng chất như vitamin B phức tạp, đặc biệt là vitamin B6 (pyridoxine),
thiamine (vitamin B1), pantothenic acid, riboflavin và niacin. Hầu hết các vitamin

này hoạt động như là đồng enzyme trong quá trình trao đổi chất của carbohydrate,
protein và chất béo trong cơ thể. Đậu ngự cũng là mợt trong những nguồn dồi dào các
khống chất như molybden, sắt, đồng, mangan, canxi, magiê. Chúng khá giàu kali
(1724mg) so với đậu đỏ (1359mg), và đậu đen (1483mg) [6]. Hàm lượng protein thơ
của đậu ngự trung bình gấp hai lần so với ngũ cốc, lên đến đến 25,9 ± 2,30%, và nhiều
các axit amin như lysine (5,13g/100g protein), valine (4,25g/100g protein), threonine
(2,35g/100g protein), leucine (6,17g/100g protein), phenylalanine (6,17g/100g
protein),… [5]. Như thông tin từ nghiên cứu của M. O. Aremu và cộng sự năm 2010,
các thơng số hóa lý của đậu ngự được phân tích như: đợ ẩm khoảng 3,8 ± 2,1%, tro
tổng chiếm 4,0 ± 1,5%, protein thô chiếm 25,9 ± 2,30%, xơ thô 2,5 ± 0,05%,
carbohydrate tổng khoảng 60,6%, và các acid béo chiếm khoảng 2,56% [5].
Globulins là protein chiếm tỷ lệ cao nhất 70%, 30% còn lại gồm glutelins khoảng 1020% và albumin 10-20%. Thực tế cho thấy đậu ngự có lượng globulins khoảng 54,6355,16%. Loại globulin trong hầu hết các loại hạt là 7S vicilin và 11S legumin. Nhiều
nghiên cứu cơ bản cho thấy rằng, vicilins (7S) thường có khả năng hoạt đợng bề mặt
tốt, do đó có khả năng tạo hệ nhũ tương và các đặc tính tạo bọt cũng rất tốt. Albumins
là nhóm protein mang lại tính chất tạo bọt rất quan trọng của lòng trắng trứng.

5


Albumins đậu là nhóm protein tan trong nước, có khả năng tạo bọt cao gấp 2 lần
globulins, và khả năng ổn định bọt tương đương với lòng trắng trứng.
Theo khuyến nghị từ Cục An tồn thực phẩm-Bợ Y Tế, đậu ngự là mợt trong chín
loại đậu giàu dinh dưỡng nên ăn mỗi ngày. Mợt cốc đậu ngự có 15 gram protein và
13 gram chất xơ, là thực phẩm giàu đạm, ít béo, nhiều chất xơ, tốt cho hệ tim mạch.
Ngoài ra, đậu ngự cịn có nhiều vitamin nhóm B, sắt, potasium và calories. Vitamin
B trong đậu ngự cần thiết cho các chức năng của não. Đậu ngự còn giàu inositol, mợt
chất giúp cải thiện triệu chứng suy giảm trí nhớ. Ngoài ra, đậu ngự cũng nằm trong
top mười các loại đậu có hàm lượng protein cao nhất theo thơng tin từ USDA cập
nhật mới nhất tháng 4 năm 2019.
Các nước đang phát triển ngày càng chú ý đến việc sử dụng tốt hơn các cây họ đậu

trong việc giải quyết vấn đề suy dinh dưỡng và an ninh lương thực.
1.2

Tổng quan bánh cupcake

Bánh Cupcake xuất hiện trong những năm đầu thế kỷ XIX, bánh cupcake phát triển
mạnh ở Hoa Kỳ. Chưa ai chính thức xác định nguồn gốc tên của cupcake, nhưng có
hai lý thuyết hay được sử dụng là bánh được nướng trong cốc (cup) hoặc các thành
phần được sử dụng để làm cupcake được đo bằng cup.
Thành phần bánh bao gồm: bơ, đường, bợt mì, trứng, sữa, mợt số phụ gia khác và
thường được trang trí bằng kem tươi, bơ, đường, kẹo và hoa quả…Trong đó, trứng,
bợt mì, đường và chất béo là những thành phần chính. Trong số các thành phần khác
nhau được sử dụng trong sản xuất bánh, trứng là thành phần tốn kém nhất và có nguồn
cholesterol đáng kể [8] nhưng nó có giá trị dinh dưỡng cao và tính chất đa chức năng,
bao gồm nhũ tương hóa, tạo bọt và tạo hương vị [9]. Do vai trò chức năng của trứng
trong sản xuất bánh, việc giảm hoặc thay thế trứng hoàn toàn trong bánh là một vấn
đề cần phải được nghiên cứu tường tận. Do đó, việc sử dụng protein thực vật để thay
thế mợt phần hoặc tồn bợ trứng trong cơng thức bánh dường như là một hướng
nghiên cứu mới khá hấp dẫn và có nhiều triển vọng tương lai. Các loại bánh chất
lượng cao có các tḥc tính khác nhau, bao gồm khối lượng riêng, thể tích riêng, đợ

6


nở, độ giảm khối lượng bánh trong và sau quá trình nướng, cấu trúc bánh (đợ cứng,
đợ đàn hồi, đợ cố kết, đợ dai).
1.3

Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước

Đậu nói chung và đậu ngự nói riêng đã được nghiên cứu nhiều về các phương pháp
xử lý ảnh hưởng đến thành phần hóa học và thành phần chất kháng dinh dưỡng như
nghiên cứu “Ảnh hưởng của các phương pháp xử lý truyền thống đến thành phần dinh
dưỡng trong đậu” của Myrene R. D’souza năm 2013 [10]; hay “Ảnh hưởng của các
phương pháp xử lý nhiệt khác nhau đến thành phần hóa học và tính chất ứng dụng
của đậu ngự” bởi tác giả Oraka và cộng sự năm 2017 [6], “Ảnh hưởng của các phương
pháp chế biến đến thành phần dinh dưỡng và kháng dinh dưỡng của bột đậu ngự” của
E. O. Adeparusi năm 2001; “Ảnh hưởng của các phương pháp xử lý khác nhau đến
thành phần, chất khoáng và thành phần kháng dinh dưỡng của đậu ngự” của Baddi
Jayalaxmi và cộng sự năm 2016 [11].
Bên cạnh đó đã có một số nghiên cứu về ảnh hưởng của NaCl và pH đến hệ bọt như
“Ảnh hưởng của muối ăn và nước cốt chanh đến sự bền bợt của lịng trắng trứng và
ứng dụng trong bánh không dùng bột nổi” của tác giả Nguyễn Thị Minh Nguyệt và
Dương Văn Trường năm 2014 [12]; “Ảnh hưởng của NaCl, ion strength và pH đến
khả năng tạo bọt và tạo gel của protein đậu pigeon (Cajanus cajan)” của E.T. Akintayo
và cộng sự năm 1998 [13]; “Nghiên cứu so sánh các tính chất chức năng của protein
một số loại đậu với protein trứng và ứng dụng vào thay thế trứng đối với thực phẩm
chay” của Sưderberg và Johanna năm 2013 [14].
Ngồi ra, mợt số tác giả cũng có nghiên cứu về vấn đề sử dụng nguyên liệu thực vật
để ứng dụng trong sản xuất bánh không trứng như nghiên cứu “Sử dụng sữa đậu nành
thay thế trứng để sản xuất bánh không trứng” của Nazanin fa Temeh Rahmati và Most
Afa Mazaheri Tehrani năm 2014 [15]; hay “Cải thiện cấu trúc của bánh không trứng
bằng phương pháp siêu âm whey protein” của M. C. Tan và cộng sự năm, 2015; “Phát
triển bánh không trứng bằng việc sử dụng protein đậu tinh chế sử dụng cho những
đối tượng ăn chay” của Muyang Lin và cộng sự năm 2017 [16].

7


Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiếp tục kế thừa các thành quả của các nghiên cứu

đã được các nhà khoa học công bố, nhưng phát triển nghiên cứu theo một hướng đi
riêng bằng cách kết hợp phương pháp xử lý nhiệt truyền thống gồm đun nấu, sử dụng
nồi áp suất, ủ nóng, vi sóng để xử lý nguyên liệu đậu, bổ sung các nguyên liệu tự
nhiên an toàn như muối ăn NaCl và nước cốt chanh nhằm cải thiện đặc tính tạo bọt
của protein đậu ngự và ứng dụng trong sản xuất bánh nướng.
1.4.

Tổng quan hệ bọt

Bọt là hệ phân tán khí trong mơi trường phân tán lỏng. Bọt khí được bao quanh bởi
các phân tử hoạt đợng bề mặt. Các bọt khí thường chứa khơng khí hoặc CO2 mà áp
suất lớn hơn áp suất ngoài nhưng ép sát vào nhau nên các bóng bọt có hình đa diện
[17]. Pha liên tục (lỏng), pha phân tán (khí), chất hoạt động bề mặt và năng lượng
thường là các yêu cầu cơ bản cho sự hình thành bọt [18]. Do sự không ổn định về
nhiệt động lực học giữa pha liên tục và pha phân tán, chất hoạt động bề mặt hoạt động
như một cầu nối giữa hai pha để giảm sức căng giao thoa [19].
Mợt bọt khí do có tỉ trọng nhỏ hơn chất lỏng, nó bay lên mặt thống, tới bề mặt thống
nó đợi mợt lớp chất lỏng có dạng hình vịm. Nếu bọt khí là rất nhỏ, lực đẩy Archimede
vào nó nhỏ, nó khơng thể phá vỡ màng nước vì thế bọt khí nằm n ở dưới lớp chất
lỏng. Tập hợp của một số lớn các bọt nhỏ như vậy tạo thành một lớp bọt nổi trên mặt
nước. Nếu bọt khí là lớn, lực đẩy Archimede lớn làm bọt khí vỡ ra. Sự tạo bọt kèm
theo sự tăng bề mặt phân chia lỏng – khí rất mạnh, vì sự tạo bọt chỉ có thể xảy ra khi
sức căng bề mặt nhỏ [20].

Hình 1.1 Sự hình thành của lớp bọt trên màng chất lỏng [20]

8


Các giai đoạn chính của sự hình thành bọt có thể được thực hiện thông qua quan sát

trạng thái khi tăng số lượng bong bóng. Khi bong bóng được hình thành hoặc được
tạo ra trong một dung dịch chất hoạt động bề mặt, một sự hấp thụ của chất hoạt đợng
bề mặt bắt đầu từ giao diện sau đó tiếp cận bề mặt chất lỏng mỗi bong bóng và tạo
thành mợt màng phim bán cầu chất lỏng. Trong đó bao gồm bề mặt hấp phụ và lớp
chất lỏng giữa chúng, lớp hấp phụ bề mặt đảm bảo cho sự tồn tại của lớp bọt. Màng
bọt có cấu trúc màng mỏng (lamella) tức là dạng có nhiều lớp micell keo xếp chồng
lên nhau.

Hình 1.2 Cấu trúc bọt được quan sát dưới kính hiển vi quang học [21]
Tạo bọt là mợt trong những tính chất quan trọng của protein khi bị biến tính. Các
protein khác nhau có các khả năng hình thành và ổn định bọt khác nhau. Đối với mợt
protein có đặc tính tạo bọt cao hơn thì phải có đợ hịa tan cao trong pha lỏng, cũng
như khả năng hình thành nhanh mợt màng xung quanh bong bóng khí.
Các phân tử protein hoạt đợng như các nhóm ưa nước và kỵ nước. Các nhóm ưa nước
hướng về pha nước và các nhóm kỵ nước hướng về phía pha khơng khí. Phương pháp
khuấy hay đánh (whipping) dựa trên năng lượng cơ học để đưa khơng khí vào dung
dịch. Bong bóng khí ban đầu lớn và sau đó thành các bong bóng nhỏ hơn bởi lực cắt
của lưỡi dao [19]. Trong quá trình đánh hay khuấy, các khu vực kỵ nước tạo điều kiện
hấp phụ tại giao diện, dẫn đến một quá trình tiếp theo là biến tính bề mặt mợt phần
(partial unfolding). Sự thay đổi này trong cấu hình phân tử dẫn đến một số protein tại
nơi tiếp xúc hai pha khơng khí - lỏng bị mất khả năng hịa tan hoặc kết tủa, sẽ liên kết

9


với nhau để tạo thành một màng ổn định xung quanh các bóng bọt, đó là điều cần
thiết cho sự ổn định của bọt [22].
Bọt bị vỡ bởi ba cơ chế chính. Đầu tiên là các bong bóng giảm kích thước theo thời
gian do khuếch tán khơng khí từ bên trong là mợt vùng có áp śt cao hơn. Thứ hai
là vỡ màng bọt, các bong bóng kết hợp lại với nhau nhanh chóng do lực đẩy và kéo

gây ra sự hình thành lỗ giữa hai bong bóng. Và thứ ba là sự thoát nước (drainage),
nước xung quanh các bong bóng sẽ chảy xuống mợt cách tự nhiên vào lớp chất lỏng,
loại bỏ các protein từ màng xung quanh bong bóng, và cuối cùng là màng xung quanh
bong bóng này trở nên q mỏng để bọc quanh bong bóng [22].

Hình 1.3 Các bong bóng nhỏ sẽ vỡ ra để tạo thành bong bóng lớn hơn [22]
1.5

Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính bọt

1.5.1 Nhiệt độ, áp suất, vi sóng
Tạo bọt là mợt trong những tính chất quan trọng của protein khi bị biến tính. Các
protein khác nhau có các khả năng hình thành và ổn định bọt khác nhau. Do đó, các
yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến các tính chất bọt phải kể đến là các yếu tố ảnh hưởng
và gây biến tính protein. Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý hay hóa học, protein
bị biến đổi các cấu hình hai, ba và bốn, khơng phá hủy cấu trúc bậc nhất, kèm theo
các tính chất tự nhiên ban đầu cũng mất đi. Hiện tượng đó gọi là sự biến tính protein.
Protein sau khi bị biến tính sẽ có các tính chất như giảm đợ hịa tan do làm lợ các
nhóm kỵ nước, khả năng giữ nước giảm, mất hoạt tính sinh học, tăng đợ nhớt nợi tại,
mất khả năng kết tinh,…
Nhiệt độ là tác nhân biến tính protein thường gặp nhất. Sự biến tính protein do nhiệt
thường phụ thuộc vào bản chất và nồng độ protein, hoạt độ nước, pH, lực ion cũng
như bản chất các ion có mặt. Xử lý nhiệt nhẹ sẽ hình thành nhiều các nhóm ưa nước

10


và kỵ nước hơn, tăng khả năng kết nối hai pha và do đó tăng cường tính chất tạo bọt
[23], [24]. Tuy nhiên, việc xử lý nhiệt cũng dẫn đến sự hình thành các tập hợp protein,
có tỷ lệ hấp thụ và tính di đợng đến giao diện thấp hơn, do đó làm giảm tính chất tạo

bọt [25]. Sự đun nóng bằng vi sóng là mợt tiến trình làm tăng nhiệt độ của vật chất
một cách đặc biệt và một trong các phương pháp phá vỡ tế bào để trích ly protein có
thể nói đến là sử dụng vi sóng. Vi sóng là sóng cực ngắn hay cịn gọi là sóng siêu tần,
sóng UHF (Ultra High Frequence wave). Trong phổ điện từ, từ tần số 0,3GHz đến
300 GHz, tương ứng với đợ dài của sóng trong khoảng 100cm đến 1cm, do đó vi sóng
cịn gọi là sóng cm. Trong các lĩnh vực công nghiệp và nghiên cứu, tần số 2450 MHz
được sử dụng rộng rãi nhất. Tần số này cũng được sử dụng trong công nghệ nông sản
và thực phẩm. Năng lượng của vi sóng là năng lượng điện từ. Năng lượng photon của
vi sóng rất thấp. Tại 2450 MHz, năng lượng photon của vi sóng khoảng 0,0016 eV.
Do đó vi sóng khơng ảnh hưởng đến cơ cấu phân tử hợp chất hữu cơ, sự kích thích
phân tử của vi sóng đơn thuần là về đợng học.
Áp śt cũng là một trong các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến tính protein. Mặc dù các
liên kết cợng hóa trị khơng bị ảnh hưởng nhưng liên kết hydro, liên kết kỵ nước và
tương tác bên trong phân tử có thể bị biến đổi hoặc bị phá hủy. Ảnh hưởng của áp
suất lên nước chủ yếu bao gồm sự giảm nhiệt độ nóng chảy và gia tăng sự ion hóa
dẫn đến sự giảm pH. Những biến đổi này là thuận nghịch theo áp śt. Áp śt cao
có thể biến đổi hoạt tính của một vài enzyme và cấu trúc của một số protein ở cấu
trúc bậc ba và bốn [26].
1.5.2 pH và muối NaCl
Các yếu tố như pH, chất điện ly và xử lý nhiệt sẽ làm ảnh hưởng đến cấu trúc protein
và các đặc tính giao thoa của nó, do đó tác đợng đến tính chất tạo bọt của protein [24]
[27] [28].
pH thay đổi có thể ảnh hưởng đến tính chất tạo bọt của protein. Có các nghiên cứu
chỉ ra rằng độ ổn định bọt tốt hơn khi pH đạt được gần với pI do sự hình thành màng
giao thoa dày và đàn hồi hơn trong điều kiện này [29] [23].

11


Chất điện ly (NaCl) đóng mợt vai trị quan trọng ảnh hưởng đến tính chất tạo bọt

thơng qua ảnh hưởng đến đợ hịa tan protein và tính chất tĩnh điện. Khả năng tạo bọt
có mối quan hệ tỷ lệ thuận với nồng độ NaCl (từ 0 đến 1M), và với sự gia tăng của
cường độ ion, sự ổn định bọt sẽ tăng dần đến mợt mức đợ và sau đó giảm.

12


CHƯƠNG 2
2.1

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Vật liệu nghiên cứu

Nguyên liệu sử dụng:
- Nguyên liệu đậu ngự khô chứa trong túi hút chân không (độ ẩm <16%) và chanh
giống chanh giấy Limca không hạt, mua ở cửa hàng Organic Food (93 Trần Não,
Quận 2, Hồ Chí Minh).
- Muối ăn tinh mua từ Công ty Cổ phần Muối Bạc Liêu.
- Các ngun liệu khác: Bợt mì High Wheat Flour – Bợt mì đa dụng từ Cơng ty DP
Flour Milling Co., Ltd; Đường bột làm bánh từ Công ty Đường Biên Hòa Đồng Nai;
Dầu mè Tường An; Hương vanilla dạng lỏng mua từ Siêu Thị Ngành Bánh Bakers’
Mart Nhất Hương; Trứng gà Ba Huân size L.
Dụng cụ và thiết bị sử dụng:
- Thiết bị đo cơ lý tại F4 Trường Đại học Công Nghiệp Tp. HCM, Model CT3 4500
của hãng BROOKFIELD, 90-265V ~ 50/60Hz, Power 150VA.
- Lị vi sóng dạng gia dụng 23 lít, Model EMM2308X của Electrolux, 220V-50Hz1250W, Magnetron 2450 MHz.
- Máy đánh trứng để bàn, Model HR1559 PHILIPS, 220-240V~50-60Hz,/55/A.
- Lò nướng 25L của SANAKY, Model VH-258N, 220V, 50Hz, 1500W.
- Bếp điện từ Model KIC-20PR của KOREA KING, 220V/50Hz.2000W.

- Nồi áp suất điện tử gia dụng của Tiger, Model JPB-G10S, 1 lít.
- Nồi ủ gia dụng của của Tiger, Model NFI-A800.
- Nồi đun inox 3 đáy 20cm của DMX NI001.
- Máy đo màu CHROMA METER CR-400 của KONICA MINOLTA, INC.

13


2.2

Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm
2.2.1.1 Quy trình chế biến
Hạt đậu ngự khơ

Ngâm đậu trong nước
Vớt đậu, bóc vỏ và để ráo tự nhiên

Đun sơi

Đun trong nồi áp śt

Ủ nóng

Đun sơi kết hợp vi sóng

Lọc tách đậu và dịch đậu

Muối ăn,

nước cốt
chanh

Thu hạt đậu

Thu dịch đậu
Đánh dịch đậu lên bọt

Sấy khơ

Dầu,
đường,
vanilla và
bợt mì

Xay thành bợt

Bợt đậu
ngự

Trợn fold
Cho bợt vào cup giấy
Nướng

Bánh
cupcake

Hình 2.1 Quy trình chế biến

14

2.2.1.2 Quy trình thí nghiệm
Nợi dung nghiên cứu gồm hai nợi dung chính là khảo sát ảnh hưởng của mợt số yếu
tố đến tính chất bọt, và ứng dụng dịch đậu ngự trong công thức bánh cupcake không
trứng. Tổng quan các thực nghiệm như trình bày trong bảng 3.1.
Bảng 2.1 Tổng quan bố trí thí nghiệm thực hiện trong đề tài nghiên cứu
NỘI DUNG 1:
KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN TÍNH CHẤT BỌT
Thơng số thay đổi: Phương pháp chế biến để thu
Thí nghiệm 1:
Khảo sát ảnh hưởng của nhận dịch đậu, gồm có:
các phương pháp chế biến - Đun sôi trong nồi áp suất.
để thu nhận dịch đậu đến - Đun sôi trong nồi áp suất và ủ 1 giờ.
mợt số tính chất bọt
- Đun sơi trong nồi ủ và ủ 12 giờ.
- Đun sôi trong 30 phút.
- Đun sôi trong 15 phút, kết hợp vi sóng 15 phút.
- Đun sơi trong 45 phút.
- Đun sơi trong 30 phút, kết hợp vi sóng 15 phút.
- Đun sôi trong 60 phút.
- Đun sôi trong 45 phút, kết hợp vi sóng 15 phút.
Thơng số cố định:
- Tỷ lệ đậu: nước là 1: 4 (w/w).
- Thời gian đánh bọt: 20 phút.
Thông số theo dõi:
- Độ cứng, độ đàn hồi, độ cố kết, độ dai, độ dẻo của
hệ bọt.
- Độ tăng thể tích bọt và đợ ổn định bọt.
Thí nghiệm 2:

Thông số thay đổi:
Khảo sát ảnh hưởng của - pH dịch đậu ở mức pH=4, pH=5. Mẫu đối chứng là
nước cốt chanh và muối mẫu dịch đậu không bổ sung nước cốt chanh.
ăn đến mợt số tính chất - Lượng muối ăn bổ sung: 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5%
bọt
(w/w). Mẫu đối chứng là mẫu dịch đậu không bổ sung
muối ăn.
Thông số cố định:
- Tỷ lệ đậu: nước là 1: 4 (w/w).
- Thời gian đánh bọt: 20 phút.
- Phương pháp chế biến để thu nhận dịch đậu theo kết
quả ghi nhận ở Thí nghiệm 1.
Thơng số theo dõi:

15


- Độ cứng, độ đàn hồi, độ cố kết, độ dai, đợ dẻo của
hệ bọt.
- Đợ tăng thể tích bọt và độ ổn định bọt.
NỘI DUNG 2:
ỨNG DỤNG DỊCH ĐẬU NGỰ TRONG CƠNG THỨC BÁNH CUPCAKE
Thơng số thay đổi: Sự thay thế trứng bằng dịch đậu
Thí nghiệm 3:
Khảo sát ảnh hưởng của ngự trong công thức bánh:
sự thay thế trứng bằng - Thay thế 25% trứng bằng dịch đậu ngự (67,5g trứng
dịch đậu ngự đến một số kết hợp 22,5g dịch đậu).
đặc tính chất lượng bánh - Thay thế 50% trứng bằng dịch đậu (45g trứng kết hợp
cupcake
45g dịch đậu).

- Thay thế 75% trứng bằng dịch đậu (22,5g trứng kết
hợp 67,5g dịch đậu).
- Thay thế 100% trứng bằng dịch đậu (90g dịch đậu).
Thông số cố định:
- Tỷ lệ đậu: nước là 1: 4 (w/w).
- Thời gian đánh bọt: 20 phút.
- Phương pháp chế biến để thu nhận dịch đậu theo kết
quả ghi nhận ở Thí nghiệm 1.
- Bổ sung nước cốt chanh và muối ăn theo kết quả ghi
nhận ở Thí nghiệm 2.
- Thời gian nướng bánh 25 phút, nhiệt đợ nướng
1500C.
Thơng số theo dõi:
- Thể tích bánh, khối lượng riêng bánh, thể tích riêng
bánh.
- Đợ giảm khối lượng bánh sau q trình nướng và
trong q trình lưu trữ.
- Đợ cứng, độ đàn hồi, độ cố kết, độ dai, độ dẻo, đợ
màu của bánh.
Cụ thể, các thí nghiệm được mơ tả như sau: Trước tiên, mẫu hạ đậu ngự khô ban đầu
được phân tích các thành phần dinh dưỡng gồm độ ẩm, hàm lượng protein, hàm lượng
béo, tro tổng, hàm lượng xơ, hàm lượng carbohydrate, và năng lượng.
500g hạt đậu ngự khơ được ngâm trong 2 lít nước với thời gian ngâm 12 giờ tại nhiệt
đợ phịng (30±20C). Sau đó, đậu được bóc bỏ vỏ, hạt thu được để ráo tự nhiên [6].
Hạt đậu sau khi để ráo được đun với nước theo các phương pháp chế biến khác nhau.
- Khi sử dụng nồi áp suất, có hai phương pháp bao gồm đun đậu trong nồi áp suất với
mức độ bếp điện từ cao nhất, sau khi sôi tắt bếp, chờ van xả áp hạ xuống đến vị trí

16

có thể mở nắp và thu nhận dịch; thứ hai là thực hiện tương tự như phương pháp thứ
nhất, tuy nhiên không mở nắp sau khi đã xả hết áp mà ủ giữ thêm trong nồi thêm 1
giờ, sau đó mới mở nắp và thu nhận dịch.
- Đối với phương pháp sử dụng nồi ủ, đậu cũng được đun trong nồi ủ với mức độ bếp
điện từ cao nhất, sau khi sôi tắt bếp. Giữ nguyên nồi ủ trong 12 giờ và sau đó mở
nồi thu nhận dịch.
- Đối với phương pháp đun sơi và đun kết hợp vi sóng, đậu ngự được đun trong nồi
đun inox 20cm với mức độ bếp điện từ cao nhất. Thời gian bắt đầu được tính từ khi
dịch đậu đạt nhiệt đợ 100 đợ C. Sau đó giữ nồi sơi trong các khoảng thời gian khảo
sát với mức độ bếp điện từ số 3. Sau cơng đoạn đun hồn tất, cả dịch và đậu được
chuyển sang tơ chứa thủy tinh có nắp dung tích 1 lít và đưa vào trong lị vi sóng với
mức đợ trung bình (medium) cùng các khoảng thời gian khảo sát, và thu nhận dịch
đậu.
Sau khi thực hiện các phương pháp chế biến trên, phần hạt được tách riêng và thu
nhận dịch đậu sử dụng cho các bước tiếp theo. Phần hạt đậu được sấy khô tại nhiệt
độ 350C trong 48 giờ [30]. Sau đó, xay hạt khơ thành bợt và bảo quản trong túi hút
chân không tại nhiệt độ phịng để tiến hành chụp hình SEM cấu trúc hạt. Dịch đậu
được bổ sung nước cốt chanh nhằm điều chỉnh pH và bổ sung muối NaCl, từ đó xem
xét sự ảnh hưởng của hai nguyên liệu.
Bọt sau khi đánh được trợn fold với đường, dầu ăn, vanilla và bợt mì thành hỗn hợp
bột nhào đều, rồi cho vào các cup giấy, sau đó nướng trong lị với thời gian 25 phút
ở nhiệt độ nướng 150 độ C. Công thức bánh cupcake được tham khảo theo Majzoobi
và cợng sự (2014) có điều chỉnh [31]: 160g bợt mì, 120g đường bợt, 90g trứng hoặc
dịch đậu (phần trăm theo các khảo sát), 50g dầu thực vật, 0,5g vanilla.

17