Nghiên cứu khả năng bổ sung cám gạo trong sản xuất bánh mì

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ HƯỜNG VI

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG BỔ SUNG CÁM GẠO
TRONG SẢN XUẤT BÁNH MÌ

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
Mã Số: 60540101

LUẬN VÀN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2018


Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Hoàng Dũng
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1: PSG.TS. Hoàng Kim Anh
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS. Tôn Nữ Minh Nguyệt
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 17
tháng 7 năm 2018
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. GS.TS. Lê Vãn Việt Mẫn
2. PSG.TS. Hoàng Kim Anh
3. PGS.TS. Tôn Nữ Minh Nguyệt

4. TS. Nguyễn Thị Hiền
5. TS. Võ Đình Lệ Tâm
Xác nhận của Chủ tịch Hồi đồng đánh giá LV và Trường Khoa quản lý chuyến ngành
sau khi luận vãn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC


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: Võ Hường Vi

MSHV: 1670376

Ngày, tháng, năm sinh: 23/08/1993

Nơi sinh: Bình Định

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

Mã số: 60540101

I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu khả năng bổ sung cám gạo trong sản xuất bánh mì
(Using of rice bran as partial substitute of wheat flour in bread making)
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
(1) Khảo sát điều kiện xử lý thu hồi xơ thô cám gạo.
(2) Sử dụng nguyên liệu từ cám gạo thay thế một phần bột mì trong bột nhào làm
bánh mì, nhằm đánh giá khả năng bổ sung xơ vào bánh mì.
(3) Đánh giá mức độ ưa thích của người tiêu dùng đối với sản phẩm bánh mì có bổ
sung thành phần từ cám gạo.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/01/2018
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/06/2018
IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. Nguyễn Hoàng Dũng
Tp. HCM, ngày .... tháng .... năm 2018
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn trường Đại học Bách khoa TP.HCM, khoa Kỹ thuật Hóa
học, bộ môn Công nghệ Thực phẩm, cùng quý Thầy/Cô trong khoa đã tạo môi trường,
điều kiện cho tôi học tập, nghiên cứu và tận tình chỉ bảo, truyền đạt kiến thức cho tôi.
Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Hoàng Dũng, TS. Lại Quốc
Đạt đã tận tình hướng dẫn, đến bạn bè đã hỗ trợ hết lòng trong quá trình tôi thực hiện

và hoàn thành luận văn này.
Nội dung của luận văn không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong sự đóng góp
ý kiến của quý Thầy/Cô để luận văn của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cám ơn.
Tác giả luận văn

Võ Hường Vi


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Cám gạo là một sản phẩm phụ của quá trình chế biến gạo, được lấy từ lớp vỏ
ngoài của hạt gạo trong quá trình xay xát, chiếm khoảng 10 - 15% tổng khối lượng gạo
thô. Trong năm 2017, công nghiệp chế biến gạo cho ra khoảng 75,9 triệu tấn cám gạo
trên toàn thế giới, riêng ở Việt Nam là khoảng 4,4 triệu tấn. Cám gạo giàu vitamin,
khoáng chất, acid béo thiết yếu, chất xơ và các hợp chất chống oxy hoá như oryzanol,
polyphenol, tocotrienol và carotenoid. Tuy nhiên, phần lớn cám gạo được sử dụng làm
thức ăn cho gia súc, gia cầm và để khai thác dầu; làm giảm giá trị kinh tế/kỹ thuật của
cám gạo trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm.
Mặt khác, thị trường bánh mì Việt Nam đang có tiềm năng phát triển. Do tiêu
thụ bánh mì bình quân đầu người ở Việt Nam năm 2018 là 3,0 kg, thấp hơn nhiều so với
trung bình khu vực châu Á và thế giới. Hiện tại, công nghiệp sản xuất bánh mì gặp khó
khăn do phải nhập khẩu bột mì, không chủ động được nguồn nguyên liệu và giá nhập
khẩu cao. Việc tìm nguồn nguyên liệu rẻ, sẵn có trong nước, có thể thay thế bột mì là
điều cần thiết.
Các nghiên cứu trước cho thấy xơ thực phẩm có lợi đối với sức khỏe, giúp duy
trì chức năng đường tiêu hóa, làm giảm chỉ số đường huyết, giảm nguy cơ mắc bệnh tim
mạch và ung thư đại tràng. Lượng xơ khuyến cáo cần cung cấp đối với người lớn là 30
- 35g/ ngày. Việc bổ sung xơ vào các sản phẩm phổ biến như bánh mì có thể đáp ứng
xu hướng tiều dùng hiện tại, đa dạng hóa sản phẩm cho từng đối tượng tiêu dùng.
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu về khả năng sử dụng cám gạo và các thành

phần từ cám gạo thay thế một phần bột mì, bổ sung vào bột nhào làm bánh mì, để tạo
sản phẩm bánh mì có cấu trúc tương đương, cảm quan chấp nhận được và có hàm lượng
xơ cao hơn so với bánh mì truyền thống. Nội dung đề tài bao gồm hai phần chính: thứ
nhất là khảo sát các điều kiện trong quá trình xử lý xơ thô cám gạo bang enzyme, nhằm
cải thiện hàm lượng xơ hòa tan; thứ hai là khảo sát ảnh hưởng của các thành phần cám
gạo đến chất lượng bánh mì, thể hiện qua cấu trúc vật lý, tính chất cảm quan, thành phần
dinh dưỡng và những thay đổi trong quá trình bảo quản bánh mì.


Kết quả nghiên cứu cho thấy xơ thô chiết tách từ cám gạo sau xử lý với
viscozymeL ở tỉ lệ 6% v/w trong 2 giờ có hàm lượng xơ tan cao nhất là 7,1% và xơ tổng
là 39,39%. Việc thay thế bột mì với 10, 15, 20, 25% cám gạo nguyên béo; 10, 20% cám
gạo tách béo; 2,5; 5% xơ thô cám gạo sẽ làm giảm thể tích riêng của ổ bánh và làm tăng
độ cứng bánh mì. Phân tích cấu trúc TPA cho thấy không có sự khác biệt đáng kể về
cấu trúc giữa mẫu bánh mì thay thế 10% bột mì bằng cám gạo nguyên béo/ cám gạo
tách béo và mẫu đối chứng. Đánh giá cảm quan cho thấy rằng bánh mì thay thế 10% bột
mì bằng cám gạo nguyên béo/ cám gạo tách béo đều có điểm ưa thích tương đương với
bánh mì nguyên cám bột mì thương mại, có thể chấp nhận được. Sau 3 ngày bảo quản,
bánh mì thay thế 10% bột mì bằng cám gạo nguyên béo có độ cứng tăng tương đương
với mẫu đối chứng (hầu như không thay đổi từ ngày thứ 2) và thấp hơn rõ rệt so với
mẫu bánh mì nguyên cám bột mì thương mại. Sản phẩm bánh mì thay thế 10% bột mì
bằng cám gạo nguyên béo có hàm lượng xơ được cải thiện (2,98%), giàu vitamin Bi
(0,36mg/100g), đồng thời cung cấp năng lượng cao hơn so với mẫu đối chứng. Điều này
khẳng định rằng việc thay thế cám gạo nguyên béo và tách béo có tiềm năng lớn trong
ứng dụng thực phẩm, đặc biệt là trong việc phát triển các sản phẩm bánh mì hàm lượng
xơ cao.
Từ khóa: cám gạo; cám gạo tách béo; xơ thực phẩm; viscozymeL; bánh mì hàm
lượng xơ cao

ABSTRACT

Rice bran is a by-product of rice processing industry, is obtained from outer layer
of the brown rice kernel during milling, constitutes around 10 - 15% of the total weight
of rough rice. In 2017, worldwide production of rice bran was reported to be about 75.9
million tonnes, this includes 4.4 million tonnes in Vietnam. Rice bran is a rich source of
vitamins, minerals, essential fatty acids, dietary fiber and antioxidant compounds like
oryzanol, polyphenols, tocotrienols và carotenoids. However, most of the rice bran
produced in the world is utilized cheaply as a feed stock for cattle and poultry and the
remainder is used for extraction of rice bran oil; which reduces the economic/technical
value of rice bran in food and pharmaceutical industries.
On the other hand, bakery market in Vietnam is potentially growing. The average
capita consumption of bread at 3.0 kg in 2018, lower than the average in Asia. Currently
the bakery industry is facing difficulties due to import of wheat flour with high price. It
is necessary to using cheap and available materials as partial substitute of wheat flour.
Previous studies have shown that dietary fiber provides beneficial effects on
maintaining the gastrointestinal function, lowering the postprandial glycemic index,
reducing the risks of cardiovascular diseases and colon cancer, with a recommended
dietary fiber intake of 30-35 g/day for adults. The addition of dietary fiber produced
bread in attempt to satisfy modem trends in food consumption, diversifying products for


each consumer.
The purpose of this research is to partially replace wheat flour in a standard bread
formulation with full-fat rice bran, defatted rice bran and rice bran fiber to improve fiber
content without affecting texture and overall acceptability. The first part of the paper is
devoted to investigating rice bran fiber in the enzymatic treatment. In the second part,
effect of the addition of different rice bran fractions on bread quality such as physical
structure, sensory quality, nutrient composition and staling of bread were evaluated.
The results showed that crude fiber extracted from rice bran after treatment with

viscozymeL at 6% v/w for 2 hours gave the highest fiber content of 7.1% and total fiber
was 39.39%. Replacement of 10, 15, 20 and 25% full-fat rice bran; 10 and 20% defatted
rice bran; 2.5 and 5% rice bran fiber reduced loaf volume and increased the firmness of
the breads. Texture profile analysis showed no significant differences in bread crumb
texture for 10% full-fat rice bran, 10% defatted rice bran bread and the control. Sensory
evaluations revealed that breads with 10% full-fat rice bran and 10% defatted rice bran
were overall acceptable. After 3 days of storage, bread with 10% full-fat rice bran
replacement had the same firmness as the control (no significant differences in firmness
from the second day) and significantly lower than whole wheat bread. The end product
received increased dietary fiber content (2.98%) and high vitamin Bl content
(0.36mg/100g) for the 10% full-fat rice bran bread. This confirms that full-fat and
defatted rice bran has great potential in food applications, especially in development of
functional foods including high-fiber bakery products.
Keywords: rice bran; defatted rice bran; dietary fiber; viscozymeL; high- fiber
bread


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong luận văn thạc sĩ là của
riêng tôi. Tôi xin cam đoan các nội dung được tham khảo trong luận văn đã được trích
dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định.

Ngày 1 tháng 7 năm 2018


i

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ............................................................................
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ..............................................................................
ABSTRACT .................................................................................................................
LỜI CAM ĐOAN .........................................................................................................
MỤC LỤC ..................................................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG BIÊU ......................................................................................... V
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
CHUƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................ 3
1.1. Tổng quan về bánh mì ......................................................................................... 3
1.1.1. Giới thiệu về bánh mì .............................................................................. 3
1.1.2. Nguyên liệu cơ bản để sản xuất bánh mì ................................................. 3
1.1.3. Gluten bột nhào........................................................................................ 3
1.1.4. Nghiên cứu về việc thay thế bột mì bằng cám gạo và xơ cám gạo vào
bánh mì ..................................................................................................... 8
1.1.5. Thông tin thị trường bánh mì ................................................................. 10
1.2. Tổng quan về cám gạo ....................................................................................... 12
1.2.1. Giới thiệu ................................................................................................. 12
1.2.2. Thành phần cám gạo ................................................................................ 14
1.2.3. Tổng quan về xơ cám gạo ...................................................................... 20
1.2.4. Tình hình sản xuất, tiêu thụ ................................................................... 22
CHUƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHUƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 23
2.1. Nguyên liệu và quy trình chuẩn bị ...................................................................... 23
2.1.1. Cám gạo ................................................................................................. 23
2.1.2. Enzyme .................................................................................................. 23
2.1.3. Chuẩn bị cám gạo nguyên béo .............................................................. 23
2.1.4. Chuẩn bị cám gạo tách béo.................................................................... 24


ii
2.1.5. Chuẩn bị xơ thô cám gạo ....................................................................... 24

2.1.6. Quy trình chế biến bánh mì ................................................................... 24
2.2. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................... 26
2.3. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 27
2.3.1. Khảo sát quá trình xử lý enzyme đối với xơ thô cám gạo ..................... 27
2.3.2. Khảo sát khả năng bổ sung cám gạo nguyên béo, tách béo và xơ cám
gạo vào bột nhào làm bánh mì ................................................................ 28
2.3.3. Đánh giá chất lượng cảm quan bánh mì bổ sung thành phần cám gạo ..30
2.3.4. Khảo sát thay đổi cấu trúc bánh mì bổ sung thành phần cám gạo trong
quá trình bảo quản .................................................................................. 31
2.3.5. Đánh giá chất lượng sản phẩm bánh mì bổ sung thành phần cám gạo ..31
2.4. Phương pháp phân tích ......................................................................................31
2.4.1. Phương pháp đo hàm lượng xơ tổng, xơ tan và không tan .....................31
2.4.2. Phương pháp xác định độ ẩm ................................................................ 32
2.4.3. Phương pháp xác định hàm lượng tro tổng số....................................... 33
2.4.4. Xác định hàm lượng protein thô bằng phương pháp Kjeldahl .............. 33
2.4.5. Xác định hàm lượng carbohydrate tổng bằng phương pháp phenol sulphuric ................................................................................................. 33
2.4.6. Xác định hàm lượng lipid tổng bằng phương pháp Soxhlet.................. 33
2.4.7. Phương pháp phân tích cấu trúc bánh mì .............................................. 33
2.4.8. Phương pháp đo thể tích riềng bánh mì................................................. 35
2.4.9. Phương pháp đánh giá cảm quan sản phẩm bánh mì ............................ 35
2.4.10. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................... 36
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................................................ 37
3.1. Thành phần hóa học cám gạo nguyên liệu ........................................................ 37
3.2. Khảo sát quá trình xử lý enzyme đối với xơ thô cám gạo ................................. 38
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme trong quá trình xử lý xơ thô cám
gạo .......................................................................................................... 38
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý trong quá trình xử lý xơ thô cám
gạo .......................................................................................................... 40
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ thay thế bột mì bằng các loại cám gạo và xơ cám
gạo đến tính chất vật lý của bánh mì ..................................................................42

iii
3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ thay thế bột mì bằng cám gạo nguyên béo,
cám gạo tách béo và xơ thô cám gạo đến thể tích riêng bánh mì ........... 42
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ thay thế bột mì bằng cám gạo nguyên béo,
cám gạo tách béo và xơ thô cám gạo đến cấu trúc bánh mì ....................46
3.3.3. Đánh giá khả năng thay thế bột mì bằng cám gạo nguyên béo, cám gạo
tách béo và xơ thô cám gạo vào bánh mì dựa trên phân tích cấu trúc sản
phẩm ........................................................................................................50
3.4. Đánh giá chất lượng cảm quan bánh mì bổ sung thành phần cám gạo ..............51
3.5. Khảo sát thay đổi cấu trúc bánh mì bổ sung thành phần cám gạo trong quá trình
bảo quản ............................................................................................................. 54
3.6. Đánh giá chất lượng sản phẩm bánh mì bổ sung thành phần cám gạo ..............57
3.6.1. Chất lượng dinh dưỡng sản phẩm bánh mì bổ sung cám gạo .................57
3.6.2. Chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm ...................................................58
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN ...........................................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................................
PHỤ LỤC .......................................................................................................................


4

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu tạo và cấu trúc disulphide của protein gluten ..................................... 7
Hình 1.2. Mô hình thể hiện cấu trúc liên kết disulphide của LMW-GS và HMWGS của các polymer gluten................................................................... 8
Hình 1.3. Doanh thu ngành bánh mì và các sản phẩm bánh qua các năm của Việt
Nam ...................................................................................................... 10
Hình 1.4. Tiêu thụ bình quân đầu người đối với bánh mì và các sản phẩm bánh
khác qua các năm ở Việt Nam............................................................... 11

Hình 1.5. Quy trình xay xát gạo ............................................................................... 13
Hình 1.6. Cấu trúc hạt lúa ........................................................................................ 13
Hình 2.1. Quy trình công nghệ chế biến bánh mì .................................................... 26
Hình 2.2. Sơ đồ nghiên cứu ..................................................................................... 27
Hình 2.3. Giản đồ đường cong lực theo thời gian trong phép đo TPA .................... 34
Hình 3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ viscozymeL đến hàm lượng xơ tan và xơ không
tan .......................................................................................................... 39
Hình 3.2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý với viscozymeL đến hàm lượng xơ tan và xơ
không tan ................................................................................................................. 41
Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ thay thế bột mì bằng cám gạo nguyên béo, cám gạo tách
béo và xơ thô cám gạo đến thể tích riêng của bánh mì thành phẩm ........................ 42
Hình 3.4. Mặt phân bố không gian của 8 mẫu và vòng tròn tương quan thuộc tính cấu
trúc của mẫu ............................................................................................................. 47
Hình 3.5. Mặt phân bố không gian của 11 sản phẩm và vòng tròn tương quan
thuộc tính cấu trúc của sản phẩm .......................................................... 50
Hình 3.6. Kết quả phân tích thành phần chính không gian 5 sản phẩm nghiên cứu
và vòng tròn tương quan các chỉ tiêu đánh giá của sản phẩm .............. 52
Hình 3.7. Kết quả phân nhóm người thử và vòng tròn tương quan sản phẩm.... 53
Hình 3.8. Sự thay đổi độ cứng của bánh mì theo thời gian..................................... 54
Hình 3.9. Sự thay đổi độ ẩm của bánh mì theo thời gian........................................ 56


V

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Đặc tính của các loại protein gluten ........................................................... 5
Bảng 1.2. Thống kê thị trường bánh mì ở các nước châu Á ..................................... 11
Bảng 1.3. Phân bố kích thước hạt của cám gạo và cám gạo xử lý nhiệt ................... 14
Bảng 1.4. Khoảng dao động của hàm lượng thành phần trong cám gạo .................. 14
Bảng 1.5. Thành phần cám gạo thay đổi theo mức độ xay xát ................................. 14

Bảng 1.6. Thành phần amino acid của protein cám gạo ........................................... 15
Bảng 1.7. Thành phần acid béo trong dầu cám gạo .................................................. 18
Bảng 1.8. Hàm lượng vitamin có trong cám gạo ...................................................... 19
Bảng 1.9. Thành phần khoáng trong cám gạo .......................................................... 19
Bảng 1.10. Thành phần hóa học và tính chất vật lý của xơ thô cám gạo .................. 21
Bảng 1.11. Sản lượng lúa cả năm phân theo địa phương.......................................... 22
Bảng 2.1. Thành phần bột mì .................................................................................... 24
Bảng 2.2. Công thức bột nhào .................................................................................. 25
Bảng 2.3. Tỉ lệ thay thế bột mì bằng cám gạo nguyên béo trong công thức bột nhào29
Bảng 2.4. Tỉ lệ thay thế bột mì bằng cám gạo tách béo trong công thức bột nhào 30
Bảng 2.5. Tỉ lệ thay thế bột mì bằng xơ thô cám gạo trong công thức bột nhào .. 30
Bảng 3.1. Thành phần hóa học cám gạo nguyên liệu ............................................... 37
Bảng 3.2. Sự thay đổi về các chỉ số cấu trúc của các mẫu bánh mì với tỉ lệ thay thế bột
mì khác nhau ............................................................................................................. 46
Bảng 3.3. Giá trị trung bình mức độ ưa thích của người thử đối với các mẫu bánh mì51
Bảng 3.4. Giá trị trung bình điểm ưa thích của 3 nhóm người thử đối với các mẫu bánh
mì .............................................................................................................................. 53
Bảng 3.5. Ket quả thử nghiệm phân tích chỉ tiêu dinh dưỡng mẫu bánh mì ........... 57
Bảng 3.6. Kết quả thử nghiệm phân tích chỉ tiêu vi sinh hên mẫu bánh mì 10%
cám gạo nguyên béo................................................................................. 58


MỞ ĐẦU
Cám gạo là một sản phẩm phụ của quá trình chế biến gạo, được lấy từ lớp vỏ ngoài
của hạt gạo trong quá trình xay xát, chiếm khoảng 10 - 15% trong tổng khối lượng gạo
thô. Cám gạo có hàm lượng chất xơ cao, giàu các hợp chất chống oxy hoá như oryzanol,
polyphenol, vitamin E, tocotrienol và carotenoid có lợi cho sức khỏe, do đó cám gạo có
tiềm năng trở thành một thành phần thực phẩm chức năng.
Tuy nhiên, hiện nay cám gạo được sử dụng chủ yếu làm thức ăn cho gia súc, gia
cầm và phần còn lại được sử dụng để khai thác dầu. Việc sử dụng phần lớn cám gạo làm

thức ăn chăn nuôi không khai thác hết giá trị kinh tế/kỹ thuật của cám gạo trong các
ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm.
Bên cạnh đó, công nghiệp sản xuất bánh mì luôn phải nhập khẩu bột mì. Nếu có
thể thay thế một phần bột mì bằng nguyên liệu khác sẵn có trong nước, chẳng hạn như
cám gạo, hi vọng có thể giảm sự lệ thuộc vào bột mì nhập khẩu. Hơn nữa, về mặt dinh
dưỡng, việc sử dụng bánh mì nguyên cám luôn được khuyến khích vì thành phần giàu
xơ của cám có tác động tốt đến sức khỏe, hỗ trợ điều trị bệnh.
Xuất phát từ những lý do trên, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng
bổ sung cám gạo trong sản xuất bánh mì” nhằm mục đích sử dụng và nâng cao giá trị
sử dụng của cám gạo, làm giảm giá thành sản phẩm bánh mì, góp phần giảm chi ngoại
tệ cho nền kinh tế.
Nội dung của đề tài:
1. Nghiên cứu khảo sát các điều kiện xử lý với enzyme (tỉ lệ, thời gian) và thu hồi xơ
thô từ cám gạo tách béo cho hàm lượng xơ tan là cao nhất.
2. Khảo sát khả năng thay thế bột mì bằng cám gạo nguyên béo, cám gạo tách béo
và xơ thô cám gạo trong công thức bột nhào làm bánh mì, xác định tỉ lệ thay thế
cao nhất có thể mà sản phẩm vẫn giữ các đặc tính tương đương như bánh mì truyền
thống (không bổ sung thành phần cám gạo).
3. Đánh giá cảm quan về thị hiếu của người tiêu dùng đối với sản phẩm bánh mì sử
dụng cám gạo nguyên béo, cám gạo tách béo hoặc xơ thô cám gạo thay thế một


phần bột mì với tỉ lệ thích hợp đã xác định.


2
4. Đánh giá chất lượng sản phẩm bánh mì có thành phần cám gạo nguyên béo, cám
gạo tách béo hoặc xơ thô cám gạo, nhằm xây dựng chỉ tiêu chất lượng cho sản
phẩm bánh mì bổ sung thành phần cám gạo.

Những đóng góp của luận văn:
1. Xác định điều kiện thích hợp khi xử lý xơ thô cám gạo bằng enzyme nhằm thu hồi
xơ thô cám gạo hiệu suất cao.
2. Chứng minh được khả năng thay thế một phần bột mì của cám gạo vào bột nhào
làm bánh mì với tỉ lệ nhất định và được sự chấp nhận của người tiêu dùng.
3. Từ các kết quả đạt được ở quy mô phòng thí nghiệm có thể cho thấy tiềm năng khi
nghiên cứu triển khai ở quy mô công nghiệp.


3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về bánh mì
1.1.1. Giói thiệu về bánh mì
Bánh mì là loại sản phẩm thực phẩm sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae
để lên men đường có trong bột nhào. Đường được giải phóng từ tinh bột nhờ vào hoạt động
của các enzyme tự nhiên có sẵn trong bột mì. Trong quá trình lên men, đường được chuyển
thành H2O và co2, cố định trong mạng gluten. Trong quá trình nướng, hơi nước và co2 dãn
nở do nhiệt độ cao, tạo nên các lỗ khí đặc trưng trong ruột bánh mì. Bánh mì thường có lớp
vỏ màu nâu, mùi thơm, mặt cắt có nhiều lỗ khí nhỏ đều, kết cấu ruột mềm, đàn hồi và ẩm
(Giannou, Kessoglou & Tzia, 2003).
1.1.2. Nguyên liệu cơ bản để sản xuất bánh mì
Nước và bột mì là thành phần quan trọng nhất trong công thức bánh mì vì có ảnh
hưởng đến kết cấu ruột bánh mì nhiều nhất. Đường được bổ sung vào để làm cơ chất ban
đầu cho nấm men, bắt đầu quá trình lên men. Muối có tác dụng làm chắc gluten và tác động
đến hoạt động của nấm men nhằm kiểm soát quá trình nở của bột nhào. Chất béo được bổ
sung vào để tăng khả năng cơ giới hóa sản phẩm, đặc biệt là khả năng cắt lát. Phụ gia thực
phẩm như chất nhũ hóa và chất bảo quản được bổ sung để tăng thời hạn sử dụng cho sản
phẩm bánh mì. Việc bổ sung chất nhũ hóa đặc biệt quan họng đối với sản xuất quy mô lớn,
do cần có độ bền bột lớn hơn để chịu được xử lý bằng máy, cải thiện tốc độ hydrat hóa, cấu

trúc ruột, đặc tính cắt và khả năng giữ khí (Stampfli & Nersten, 1995).
1.1.3. Gluten bột nhào
❖

Gluten
Gluten chứa khoảng 75 - 85% protein theo khối lượng khô (đa so protein là

prolamin) và 5 - 10% chất béo; phần còn lại là tinh bột và carbohydrate không tinh bột.
Prolamin là một nhóm các protein được phân loại theo độ tan của chúng trong dung dịch
nước - rượu (ví dụ: 60% ethanol): các gliadin hòa tan và các glutenin không hòa tan (Wieser,
2007).
Gluten gồm hàng trăm thành phần protein, hiện diện dưới dạng monomer hoặc


4
dạng oligo- và polymer, liên kết với nhau bằng liên kết disulphide. Gluten có thành phần
acid amin đặc trưng bởi hàm lượng glutamine và proline cao (Wieser, 2007). Mặc dù
thuộc nhóm các acid amin chiếm hàm lượng nhỏ trong protein gluten (~ 2%), cysteine
đóng vai trò cực kỳ quan trọng đối với cấu trúc và chức năng của gluten (Grosch &
Wieser, 1999). Hầu hết cysteine tồn tại ở trạng thái oxy hóa và tạo thành liên kết
disulphide trong cùng một protein và giữa các protein với nhau (Wieser, 2003). Các liên
kết cộng hóa trị khác cũng được hình thành trong quá trình quá trình nhào bột và nướng
bánh.
Ngoài ra, các protein gluten được xếp chồng lên nhau nhờ các liên kết không
cộng hóa trị (liên kết hydro, liên kết ion, liên kết kỵ nước). Các liên kết hóa học này ít
năng lượng hơn so với liên kết cộng hóa trị nhưng có tác dụng làm tăng khối lượng phân
tử protein gluten, ảnh hưởng đến cấu trúc bột nhào (Wieser et al., 2006). Các tác nhân
phá vỡ liên kết hydro (ví dụ như urê) sẽ làm yếu bột nhào. Việc bổ sung NaCl hoặc các
ion lưỡng cực như acid amin hoặc acid dicarboxylic sẽ làm bền cấu trúc bột nhào do tạo
được liên kết ion. Liên kết kỵ nước đóng góp đáng kể vào sự ổn định cấu trúc gluten,

bởi vì năng lượng của liên kết tăng lên khi nhiệt độ tăng, điều này góp phần ổn định
khối bột trong quá trình nướng bánh (Wieser, 2007).
❖

Gliadin
Hầu hết các gliadin hiện diện dưới dạng monomer, được phân loại thành bốn

nhóm dựa trên khả năng di động ở pH thấp trong điện di gel (a-, 0-, y-, G)-gliadin theo
thứ tự giảm khả năng di động). Tuy nhiên, các nghiên cứu sau này về chuỗi amino acid
đã chỉ ra rằng tính di động điện di không phải lúc nào cũng phản ánh đặc điểm chung
của các protein. Dựa trên phân tích chuỗi amino acid hoàn chỉnh hoặc một phần, thành
phần acid amin và khối lượng phân tử (MW), các gliadin có thể phân thành bốn loại
khác nhau: 0)5-, 0)1,2-, a/0- và y-gliadin (Bảng 1.1) (Wieser, 1996).
Bảng 1,1, Đặc tính của câc loại protein gluten


5

a

dựa trên tổng protein gluten

Giữa các nhóm có sự khác biệt nhỏ về cấu trúc. (D-gliadin đặc trưng bởi hàm
lượng glutamine, proline và phenylalanine cao nhất, chiếm khoảng 80% tổng thành
phần. G)5-gliadin có MW cao hơn (~ 50.000) so với (01,2-glíadin (~ 40.000). Hầu hết
các o-gliadin đều thiếu cysteine, do đỏ không cỏ khả năng hình thành liên kết disulphide,
a/p- và Ỵ-gliadin có MW như nhau (~ 28.000 - 35.000) và hàm lượng glutamine và
proline thấp hơn nhiều so với các o-gliadin (Bảng 1.1).
Sự khác nhau về hàm lượng các loại gỉiadin phụ thuộc nhiều vào giống lúa mì
(kiểu gen) và điều kiện sinh trưởng (đất, khí hậu, phân bón); có thể khái quát rằng a/P"

và Ỵ-gliadin là thành phần chính, co-gliadin có mặt với tỷ lệ thấp hơn nhiều (Wieser &
Kieffer, 2001).
Một phần nhỏ gliadin có chứa cysteine do đột biến điểm và được liên kết với
nhau hoặc với glutenin. Dạng gliadỉn này hoạt động như là điểm đầu quá tành trùng hợp
glutenin. Phần oligome này được gọi là gliadin khối lượng phan tử cao (HMW gliadỉn),
gliadỉn tổng hợp hoặc glutenin tan trong ethanol (Shewry et al., 1983). HMW gliadin
gồm o/p-, Ỵ-gliadin và các tiểu đơn vị khối lượng phân tử thấp (LMW), gắn với nhau
bằng liên kết disulphide, MW dao động từ 100.000 đến 500.000.
❖

Glutenin
Glutenin bao gồm các protein gắn vód nhau bằng liên kết disulphide, có kích

thước khác nhau, dao động từ 500.000 đến hơn 10 triệu (Wieser et al., 2006). Khối lượng
phân tử glutenin được công nhận là một trong những yếu tố quyết định chính đến tính
chất bột nhào và bánh mì thành phẩm. Các polymer lớn nhất được gọi là glutenin cao
phân tử (GMP) đóng góp quan trọng tạo nên tính chất bột nhào; hàm lượng GMP có
trong bột mì (- 20 - 40 mg/g) tương quan chặt chẽ với độ bền bột và thể tích ổ bánh.
Sau khi cắt đứt các liên kết disulphide, các tiểu đơn vị glutenin có khả năng hòa
tan trong dung dịch nước-rượu tương tự như gliadin. Loại protein chủ yếu là tiểu đơn vị
glutenin khối lượng phân tử thấp (LMW-GS), tỷ lệ tương ứng với ~ 20% trên tổng số
protein gluten (Wieser & Kieffer, 2001). LMW-GS tương đồng với a/0- và y-gliadin về
khối lượng phân tử và thành phần acid amin (Bảng 1.1). LMW- GS chứa tám cysteine


6
(Grosch & Wieser, 1999), sáu nhánh ở các vị trí tương đồng với a/0- và y-gliadin. Do
đó, có thể hình thành liên kết disulphide giữa các glutenin với nhau và giữa glutenin với
các protein gluten khác.
Tiểu đơn vị glutenin khối lượng phân tử cao (HMW-GS) chiếm tỉ lệ nhỏ trong

protein gluten (~ 10%). Mỗi giống lúa mì chứa từ 3 - 5 HMW-GS có thể được phân
thành hai loại X và y, với MW từ 83.000 - 88.000 và 67.000 - 74.000 (Bảng 1.1). Các
vùng giống nhau trên chuỗi HMW-GS xếp chồng lên nhau và tạo thành một xoắn ốc,
được coi là đóng góp quyết định cho độ đàn hồi của gluten. Nhiều nghiên cứu đã chứng
minh rằng tính chất bột nhào bị ảnh hưởng lớn bởi số lượng HMW-GS. Trong số HMWGS, sự đóng góp của loại X vào tính chất bột nhào được cho là quan trọng hơn so với
loại y (Wieser & Kieffer, 2001).
❖

Liên kết disulphide
Liên kết disulphide đóng vai trò quan trọng trong việc định hình cấu trúc và tính

chất của protein gluten. Monomer a/0- và y-gliadin chỉ có 3, 4 liên kết disulphide, trong
khi polymer LMW- và HMW-GS có cả liên kết trong và liên kết ngoài với nhau (Shewry
& Tatham, 1997) (Hình 1.1). cấu trúc disulphide của glutenin ban đầu không ổn định,
nhưng dần ổn định qua quá trình nhào, ủ, nướng (Wieser, 2003; Wieser et al., 2006).
C*

c'


7

Hình 1.1. Cấu tạo và cấu trúc disulphide của protein gluten (Grosch á Wieser,
1999)
Tỉ lệ các glutenin cố khối lượng phân tử khác nhau được công nhận là một trong
những yếu tố chính quyết định chất lượng bột nhào. Ngoài ra chất lượng bột nhào còn
bị ảnh hưởng bởi trạng thái cáu trúc disulphide - phụ thuộc vào các yếu tố di truyền (ví
dụ: sự có mặt của tiểu đơn vị Dx5, tỷ lệ HMW-GS đối với LMW-GS), các yếu tố môi
trường (ví dụ như lưu huỳnh, nhiệt hoặc nước), và trạng thái oxy hóa khử (ví dụ như sự
hiện diện của các tác nhân oxy hóa hoặc khử) (Wieser et al., 2006).

Việc bổ sung các chất khử sẽ làm yếu cấu trúc bột nhào, trong khi các chất oxy
hóa sẽ làm bền bột nhào (Wieser, 2003). Trong quá trình chế biến bánh mì, ửạng thái
của glutenin cao phân tử được đặc trưng bởi ba phản ứng khử oxy hóa cạnh tranh: (1)
các nhóm SH tự do bị oxy hóa, hỗ trợ trùng hợp; (2) sự hiện diện của điềm dừng trùng
hợp và (3) phản ứng chuyển đổi S-H thành S-S giữa glutenin và thỉoỉ (ví dụ như
glutathione). Oxy là cần thiết cho sự hình thành các glutenin cao phân tử trong quá trình
nhào bột. Cảc tác nhân oxy hỏa như kali bromate, kali iodate và acid L-ascorbic (sau
khi oxy hóa thành acid dehydrascorbic) cho tác dụng tương tự như oxy không khí. Quá


8
trình nướng tạo ra những thay đổi đáng kề ừong cấu trúc và chức năng của glutenin. Ví
dụ, hầu hết cysteine có ở cc/p- và Ỵ-gliadin được liên kết cộng hốa trị với các polymer
glutenin. Các phản ứng liên kết disulphide giữa gliadin và glutenin được cho là do tác
động của nhiệt (Wieser, 1998).

+
Hình 1.2. Mô hình thể hiện cấu trúc liên kết disulphide của LMW-GS (chấm đen) và
HMW-GS (ô trắng) của các polymer gluten (Wieser et al., 2006)
1.1.4. Nghiên cứu về việc thay thế bột mì bằng cám gạo và xơ cám gạo vào bánh
mì
Các thành phần cám gạo cố thể được sử dụng để sản xuất sản phẩm bánh nướng
có hàm lượng chất béo thấp và xơ cao chấp nhận được (Kennedy et al., 1996). Torticas
de Moron, một sản phẩm bánh truyền thống của Cuba, được sản xuất với 0, 20, 25 hoặc
30% bột mì trắng thay thế bằng cám gạo. Protein, chất béo, chất xơ thô và tro có trong
Torticas cám gạo cao hơn trong mẫu đối chứng. Việc thay thế 25% bột mì bằng cám
gạo đã cho ra sản phẩm cỏ đặc tính cảm quan chấp nhận được (Zumbado et al., 1997).
Trong một nghiên cứu khác, cám gạo đã xử lý được bổ sung thành công lên đến 20% để
sản xuất bánh mì. Tính ưa nước của cám gạo cải thiện khả năng giữ ẩm ừong các sản
phẩm nướng trong khi khả năng tạo bọt cải thiện hàm lượng khí và độ nở (Carroll, 1990).

Trong một nghiên cứu tương tự, thể tích bánh mì giảm khi bổ sung các loại cám gạo
khác nhau; tuy nhiên, sự giảm này rõ ràng hơn đối với cám tách béo (Singh et al., 1995).
Trong sản xuất công nghiệp bánh mì gối, nghiên cứu bổ sung cám gạo từ 15 đến


9
30% cho thấy có thể bổ sung với mức thay thế 15% mà không ảnh hưởng đến khối
lượng, chiều cao và thể tích của bánh (Sharp & Kitchen, 1990). Cám gạo tách béo làm
tăng năng suất bột nhào, góp phần tạo thành lớp vỏ và ruột bánh màu sẫm hấp dẫn, khiến
cho các sản phẩm nướng ẩm hơn (Lynn, 1969). Việc thay thế cám làm lượng gluten
giảm đi. Kết luận rằng có thể bổ sung cám tối đa 15%, trong các sản phẩm sử dụng bột
mì hàm lượng gluten thấp (Chumachenko et al., 1987).
Xơ thô từ cám gạo được báo cáo là có chứa một lượng lớn protein chức năng và
chất béo cùng với các chất chống oxy hoá, vitamin và khoáng chất, được bổ sung vào
sản phẩm với vai trò là nguồn chất xơ. Sự có mặt của các chất dinh dưỡng này cho phép
sử dụng chất xơ cám gạo làm thành phần dinh dưỡng và chức năng (Hammond, 1994).
Theo nghiên cứu sử dụng hemicellulose từ cám gạo tách béo, và xơ không tan bổ sung
vào sản phẩm bánh mì (Hu et al., 2009): hemicellulose từ cám gạo tách béo có khả năng
giữ nước và trương nở cao; có khả năng liên kết với chất béo cao. Bổ sung 1%, 2% và
3% hemicellulose làm giảm khối lượng và tăng độ cứng của ổ bánh. Đánh giá cảm quan
cho thấy rằng bánh mì với 1%, 2%, 3% hemicellulose và 2%, 4% xơ không tan đều có
thể chấp nhận được.
Tuy nhiên do những đặc tính cảm quan không tốt mà xơ không tan gây ra, nhiều
nghiên cứu đã được thực hiện nhằm cải thiện tính chất hóa lý và chức năng công nghệ
của xơ cám gạo. Năm 2015, nghiên cứu báo cáo rang acid sulfuric ở nồng độ thấp (26g/L) làm tăng khả năng giữ nước và khả năng trương nở của xơ không tan do loại bỏ
tinh bột và protein, và nhờ đó có thể làm tăng thời gian di chuyển của thực phẩm trong
ruột, làm giảm lượng cholesterol sẵn có trong ruột non (Qi, Li, et al., 2015; Qi,
Yokoyama, et al., 2015).
Các phương pháp xử lý bang enzyme đã được chứng minh là có hiệu quả trong
việc cải thiện chất lượng xơ thực phẩm bằng cách thay đổi cấu trúc hoặc phân bố lại

thành phần. Việc sử dụng xylanase sẽ làm tăng hàm lượng xơ tan trong cám lúa mạch,
và giảm khả năng giữ nước (Lebesi & Tzia, 2012). Laccase và cellulase dưới sự hỗ trợ
của áp suất cao có thể làm tăng hàm lượng xơ tan, thay đổi cấu trúc tổ ong của xơ và tạo
ra các polysaccharide mới (Ma & Mu, 2016). Sự thủy phân bởi hỗn hợp enzyme bao
gồm a-amylase, glucoamylase, protease và cellulase làm tăng đáng kể các chất phenol,


10
flavonoid, chất chống oxi hóa và khả năng bắt gốc oxy của cám gạo (Liu & FergusonPell, 2017). Cellulase và xylanase làm tăng độ kết tinh của xơ cám gạo do thủy phân
hemicellulose và phần vô định hình trong cellulose; làm giảm khả năng giữ nước và
dầu, nhưng làm tăng khả năng trương nở, khả năng hấp thụ cholesterol và natri
taurocholate của xơ cám gạo (Wen et al., 2017).
1.1.5. Thông tin thị trường bánh mì
Thông kê nhóm ngành sản phẩm bảnh mì và bánh nướng bao gầm bánh mì, bánh
ngọt và các loại bánh khác (không bao gồm bánh cookie, bánh cracker). Đứng đầu thị
trường thế giới là Mỹ, với doanh thu là 67.987 triệu USD vào năm 2018,
trong đỏ riêng bánh mì là 26.301 triệu USD.

733

Tờíỹ ■ Hanh DŨI

Hình 1.3. Doanh thu ngành bánh mì và các sản phẩm bảnh qua các năm của Việt
Nam (Statista, 4/2018)
Đối với Việt Nam, doanh thu lên tới 555 triệu USD vào năm 2018, trong đổ riêng
bánh mì là 427 triệu USD (Hình 1.3). Thị trường dự kiến tăng trưởng hàng năm 12,9%
(CAGR 2018 - 2021).