Đề tài Các nghiên cứu mới trong công nghệ sản xuất bánh mì

MỞ ĐẦU Lương thực - thực phẩm là vấn đề quan trọng đối với mỗi con người. Trước nhu cầu đòi hỏi lương thực ngày càng cao, cần phải có những sản phẩm chế biến từ các nguồn lương thực có giá trị dinh dưỡng cao là điều cần thiết. Hiện nay, bánh mì là thức ăn chính của các nước Châu Âu và một số nước Châu Á, Mỹ La Tinh. Khoảng một nửa số dân trên thế giới dùng bánh mì làm nguồn lương thực chính, chủ yếu là những người lao động. Thường thì mỗi người tiêu thụ trung bình 150-500g bánh mì mỗi ngày. Bánh mì là một loại thực phẩm được chế biến truyền thống chủ yếu từ bột mì, nấm men và muối. Trong thành phần bánh mì có glucid, protid, lipid, vitamin và các muối khoáng. Glucid chiếm 50%, lipid chiếm 1-8%, còn lại là protid và các chất khoáng. Hàm lượng acid amin gồm: tryptophan, leucin, valin là những thành phần cần thiết đối với cơ thể con người. Ở nước ta bánh mì được sử dụng phổ biến trong đời sống nhân dân trong những năm gần đây. Hiện nay bánh mì được coi là một trong những thực phẩm chính của nhân dân ta, đặc biệt là nhân dân ở thành thị và các khu công nghiệp. Tuy nhiên nước ta là một nước nông nghiệp, đa số cư dân tập trung ở nông thôn, vì thế mà khả năng tiêu thụ bánh mì có giới hạn. Nhìn chung, ngành sản xuất bánh mì của nước ta chưa phát triển trên qui mô công nghiệp, chỉ sản xuất thủ công là chính và đa số tập trung ở thành thị. Trong đời sống con người nhu cầu về cái ăn cái mặc rất quan trọng. Đặc biệt nhu cầu về thức ăn thì không thể thiếu. Khi xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu đó sẽ thay đổi, đòi hỏi sản phẩm phải ngày càng hoàn thiện không những cần phải đáp ứng được sự an toàn mà còn đảm bảo giá trị dinh dưỡng. Do đó, nâng cao chất lượng của bánh mì nói riêng và thực phẩm nói chung là một việc làm hết sức có ý nghĩa góp phần thoả mãn nhu cầu dinh dưỡng của con người. Vì thế, đề tài này chúng tôi muốn đề cập đến “Các nghiên cứu mới trong công nghệ sản xuất bánh mì”. Phần 1 SỬ DỤNG CHẤT OXY HÓA VÀ ENZYME Tài liệu tham khảo: Using enzymes to improve frozen-dough bread quality Tác giả: Hsing-I Lin, Kansas State University, Manhattan, Kansas, 2008. 1.1 Tổng quan Potassium bromate là một chất oxy hóa mạnh, được sử dụng phổ biến từ lâu trong ngành làm bánh mì trên thế giới. Kể từ khi potassium bromate bị cấm sử dụng tại nhiều quốc gia, nhiều nghiên cứu mới được tiến hành để tìm giải pháp thay thế phụ gia trên. Ascorbic acid vẫn thường được kết hợp với potassium bromate như là một loại phụ gia chống oxy hóa trong quá trình nhào. Có nhiều loại phụ gia trong quá trình nhào, ví dụ như những enzyme. Enzyme còn có vai trò trong cả quá trình nướng bánh. Mục đích của bài nghiên cứu này là khảo sát khả năng thay thế potassium bromate bằng cách kết hợp ascorbic acid và hemicellulase/endoxylanase. 1.2 Cơ sở nghiên cứu 1.2.1 Vai trò chất oxy hóa trong quá trình nhào trộn Như chúng ta đã biết, yếu tố quan trọng nhất trong quá trình nhào trộn là quá trình hình thành mạng gluten của khối bột nhào. Bổ sung chất oxy hóa trong quá trình nhào trộn sẽ tăng cường độ bền của mạng gluten, do các chất oxy hóa sẽ phản ứng với nhóm –SH trong phân tử Cystein tạo thành các liên kết -S-S- giúp làm bền khung mạng. Potassium bromate với tác dụng oxy hóa mạnh đã được sử dụng từ lâu trong quá trình nhào trộn. Tuy nhiên, potassium bromate là chất rất khó phân hủy, trong quá trình sản xuất bánh mì nếu nhiệt độ nướng thấp hoặc thời gian không đủ lâu, sản phẩm cuối còn chứa potassium bromate thì khi hấp thu vào cơ thể sẽ có ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe con người. Ứng dụng của potassium bromate hiện nay đã bị cấm sử dụng trong sản phẩm thực phẩm tại một số quốc gia như Anh, Canada, Trung Quốc.., sử dụng giới hạn (nhỏ hơn 75 ppm so với khối lượng bột) tại Mỹ. Nhiều phụ gia thực phẩm như amino acid và enzyme đã được sử dụng trong ngành làm bánh để thay thế cho potassium bromate. Trước đây ascorbic acid vẫn thường được sử dụng kết hợp với potassium bromate trong quá trình nhào. Ascorbic acid với tên thường gọi là vitamin C, có nhiều trong các sản phẩm rau trái. Cơ chế xúc tác của ascorbic acid diễn ra như sau : Hình 1.1 : Sự chuyển hóa của Ascorbic acid trong quá trình nhào Đầu tiên L-ascorbic acid dưới tác dụng của các enzyme oxidase (có trong bột mì) và oxy (trong không khí lẫn trong bột trong quá trình nhào) sẽ oxy hóa tọa thành dehydro-L-ascorbic acid (DHA) – nhân tố tham gia phản ứng tăng cường các liên kết -S-S- giúp làm bền mạng gulten. 1.2.2 Vai trò của enzyme trong quá trình làm bánh mì Nhiều tác dụng tốt của enzyme đã được chứng minh trong ngành làm bánh: Hammond (1994) thấy rằng hemicellulase làm tăng thể tích của ổ bánh mì, Hille and Schooneveld-Bergmans (2004) chứng minh cả hemicellulase của vi khuẩn hay nấm mốc đều ảnh hưởng tốt đến chất lượng của bánh mì tươi về thể tích ổ bánh, độ mềm, cấu trúc mảnh vụn…, Hammond (1994) và Guy (2001) đều thấy rằng việc sử dụng hemicellulase kết hợp với amylase nấm mốc giúp tăng cảm quan cho cấu trúc của lớp vỏ bánh. Có thể giải thích hiệu quả của các enzyme trên theo cơ chế sau : Hemicellulase sẽ phá vỡ các sợi hemicellulose lớn tạo ra các mảnh vỡ cellulose có kích thước nhỏ hơn. Hệ amylase có sẵn trong nguyên liệu có thể cắt nhỏ hơn các phân tử cellulose này tạo ra các phân tử tan như dextrin, đường… Endoxylanase thủy phân các pentosans thuộc nhóm WU-AX ( các pentosan không tan trong nước ) tạo thành WE-AX (các pentosan tan trong nước) àQuá trình làm giảm kích thước các cấu tử lớn và chuyển các hợp chất từ không tan thành tan giúp làm cho cấu trúc của mạng gluten trở nên liên tục, không bị các vết khuyết, từ đó làm tăng khả năng giữ khí → tăng được thể tích bánh, các giá trị cấu trúc tốt hơn. Hình 1.2 : Cấu trúc khung mạng gluten trước và sau khi sử dụng enzyme 1.2.3 Sử dụng kết hợp chất oxy hóa và enzyme trong quá trình làm bánh mì Hiệu quả của việc sử dụng enzyme trong quá trình làm bánh mì đã được chứng minh từ lâu: quyển sách “Enzyme” ( Mathewwson 1998) đã mô tả về chức năng oxy hóa-cải thiên chất lượng bột của enzyme trong quá trình làm bánh. Từ đó, nhiều nghiên cứu được thực hiện để tìm ra một loại enzyme duy nhất có khả năng thay thế được bromate, nhưng kết quả thu được cho thấy “không có một loại enzyme đơn nào có thay thế khả năng của chất oxy hóa”. Một số công ty enzyme đã giới thiệu các chế phẩm enzyme chứa amylase, hemicellulase,… có kết hợp với ascorbic acid. 1.2.4 Thời gian sử dụng của bánh mì và hiên tượng staling Bánh mì có thời gian sử dụng rất ngắn, sau khi nướng nó nhanh chóng bị giảm độ tươi do một số biến đổi vật lý và hóa học. Sự thay đổi về cấu trúc và mùi vị trong quá trình bảo quản bánh mì gọi là staling : sự giảm độ tươi của bánh qua việc tăng độ cứng lớp vỏ và giảm mùi vị. Có 2 giả thuyết được đưa ra giải thích nguyên nhân của hiện tượng trên : Mất cân bằng ẩm giữa ruột bánh và lớp vỏ.Theo thời gian xảy ra sự dịch chuyển ẩm từ ruột ra lớp vỏ làm ruột bánh khô cứng lai không còn mềm mại nữa. Xảy ra sự thoái hóa của tinh bột, mạng tinh bột chuyển một phần từ dạng vô định hình sang dạng kết tinh. Điều kiện bảo quản bánh mì, trong đó nhiệt độ là quan trọng nhất, có ảnh hưởng đến quá trình staling. Theo Pyler (1988): quá trình staling diễn ra 50% ở nhiệt độ 400C, gần như staling tại 300C, staling hoàn toàn tại 170C, staling rất nhanh tại 00C. Bánh mì sẽ giữ nguyên độ tươi nếu bán quản ở nhiệt độ trên 600C hoặc từ -70C đến -1840C. Để hạn chế tốc độ staling, các loại phụ gia như enzyme được đề nghị bổ sung vào công thức bột. Fiszman và cộng sự (2005) đã chứng minh được: các emzyme từ nấm mốc với hoạt tính endoxylanase, β-xylosidase, và α-L-arabinosidase cao có thể trì hoãn được quá trình staling mà không ảnh hưởng đến độ xốp cũng như thể tích bánh. 1.3 Quy trình tiến hành thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành theo qui trình : frozen dough. Kỹ thuật bảo quản lạnh khối bột nhào chỉ mới được phát triển trong những năm gần đây. Kỹ thuật này giúp cho nhà sản xuất có thể cung cấp một cách nhanh chóng sản phẩm cho khách hàng, kết quả nó trở thành một khâu quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bánh mì hiện đại. Có nhiều nghiên cứu về bột đông lạnh được công bố, tuy nhiên công thức cho ra khối bột chất lượng cao nhất được giữ lại như một công nghệ độc quyền và không công bố công khai. Điều này phần nào cản trở cho quá trình hoàn thiện và phát triển kĩ thuật này. Hiện nay, bột đông lạnh đang được sử dụng ở nhiều nước, đem lại lợi nhuận cao cho nhà sản xuất và sự thuận tiện hơn cho người tiêu dùng. Ngoài những thuận tiện trên, bột đông lạnh cũng có những vấn đề nhỏ như: sản phẩm bánh mì làm ra bị giảm nhẹ về thể tích và độ ẩm sản phẩm cuối thấp hơn do thất thoát nước trong quá trình bảo quản lạnh... Hình 1.3 : Tóm tắt các qui trình công nghệ sản xuất bánh mì Qui trình tiến hành thí nghiệm được thực hiện theo sơ đồ sau : Thí nghiệm 1 : Đánh giá thể tích sản phẩm cuối thông qua chỉ số “Specific volume” : Specific Volume (SV) = Loaf weight và loaf volume là khối lượng và thể tích của ổ bánh mì được đo sau 60-70 phút sau khi nướng. Thí nghiệm 2 : Đánh giá quá trình staling hóa trên các mẫu bằng bài phân tích cấu trúc Voland-Stevens-LFRA. Các mẫu ở đây bao gồm các sản phẩm bánh mì làm từ khối bột được bảo quản lạnh ở 200C trong 1 ngày, 4 tuần, 8 tuần, và 12 tuần. Tiến hành đo độ cứng của lớp vỏ đối với mỗi mẫu sau 1 ngày, 2 ngày, và 3 ngày (sau thời gian nướng, bảo giản ở nhiệt độ thường 20-230C). 1.4 Kết quả và nhận xét Thí nghiệm 1: Hình 1.4 : Kết quả đo “Specific Volume” (SV) của các mẫu Dựa vào bảng kết quả, ta có nhận xét (với mức ý nghĩa α = 0,05) : Sử dụng một cách đơn lẻ Bromate, AA, Hemicellulase, Endoxylanase đều làm giảm thể tích sản phẩm cuối so với mẫu không dùng phụ gia. Sử dụng kết hợp Bromate + AA, Bromate + Hemicellulase, Bromate + Endoxylanase đều làm tăng thể tích sản phẩm cuối so với mẫu không dùng phụ gia. Sử dụng kết hợp AA + Hemicellulase, AA + Endoxylanase có hiệu quả làm tăng thể tích sản phẩm cuối kém hơn so với việc dùng Bromate, và có hiệu quả hơn so với mẫu không dùng phụ gia. Thí nghiệm 2 : Hình 1.4 : Kết quả đo độ cứng lớp vỏ của các mẫu Dựa vào bảng kết quả, ta có nhận xét (với mức ý nghĩa α = 0,05): Với các mẫu sản xuất từ khối bột được bảo quản lạnh 1 ngày: mẫu sử dụng AA Hemicellulase có độ cứng ngày thứ 3 = độ cứng của mẫu sử dụng Bromate + AA ngày thứ 1, có nghĩa là quá trình staling diễn ra chậm hơn 2 ngày, đồng nghĩa với thời gian sử dụng tăng thêm 2 ngày. Với các mẫu sản xuất từ khối bột được bảo quản lạnh 4, 8, và 12 tuần: tương tự ta rút ra được kết luận mẫu sử dụng AA + Hemicellulase có thời gian sử dụng tăng thêm 1 ngày so với mẫu sử dụng Bromate + AA. 1.5 Kết luận Trong nghiên cứu này, một số enzyme được sử dụng kết hợp với ascorbic acid để thay thế vai trò của bromate trong công nghệ sản xuất bánh mì với kĩ thuật bảo quản lạnh khối bột. Các kết quả thí nghiệm đã cho thấy : Việc sử dụng Bromate + AA, AA + Hemicellulase, AA + Endoxylanase đều có tác dụng làm tăng chất lượng của khối bột lạnh đông, giúp tăng thể tích sản phẩm cuối và hạn chế quá trình staling giúp kéo dài thời gian sử dụng của bánh mì sau khi nướng. Và có thể kết luận: có thể dùng AA + Enzyme để thay thế cho vai trò của Bromate trong qui trình sản xuất. Việc sử dụng enzyme một cách đơn lẻ có tác dụng xấu đến thể tích sản phẩm cuối. Vì thế các chế phẩm enzyme sử dụng trong công nghệ làm bánh mì khi thương mại hóa cần bổ sung thêm các chất oxy hóa (ví dụ như AA…). Thời gian bảo quản khối bột lạnh đông càng dài thì chất lượng của khối bột sẽ càng giảm, kèm theo một số biến đổi xấu như: cấu trúc ruột thô, lớp vỏ dày hơn, và sậm màu… Các kết quả thí nghiệm đã có thể ứng dụng vào sản xuất thực tế trong công nghệ sản xuất bánh mì với kĩ thuật bảo quản lạnh khối bột. Trong tương lai, cần có thêm những nghiên cứu mới về việc sử dụng AA + Enzyme, với nồng độ enzyme xác định để cho chất lượng khối bột tốt nhất. Phần 2 CHẤT NHŨ HOÁ 2.1 Tổng quan Chất nhũ hoá là những chất mà trong phân tử của chúng có hai phần : một phần của phân tử không có tính phí (không phân cực) tạo nên lực van der Waals và liên kết với các chất kỵ nước (lipid); một phần của phân tử có tính phí (phân cực) tạo liên kết hydro và liên kết với nước hoặc pha dung dịch nước trong hỗn hợp. Các phân tử này di chuyển đến các giao diện giữa hai thành phần, với mỗi đầu của các phân tử liên kết với các thành phần thích hợp giúp pha nước phân tán đều trong pha dầu, tạo cấu trúc nhũ tương dầu/nước đồng nhất và ổn định, tránh hiện tượng rỉ nước hay tách nước. Chất nhũ hoá chỉ cần sử dụng với hàm lượng rất nhỏ đã có tác dụng tích cực, thường dùng nhỏ hơn 2% so với tổng khối lượng. size; improved slicing characteristics of bread; crust thickness; emulsification of fats and2.2 Các chất nhũ hoá ứng dụng trong bánh mì Các chất nhũ hoá có khả năng tạo thành phức hợp với tinh bột và protein . Trong bánh nướng có pha trộn nấm men như bánh mì, việc bổ sung chất nhũ hoá nhằm tăng cường tính nhớt dẻo của khung liên kết gluten-tinh bột, hạn chế sự sắp xếp lại của tinh bột trong quá trình nướng, và để tương tác với các phân tử tinh bột để ức chế sự thoái hóa tinh bột và staling (hiện tượng làm cứng bánh mì trong quá trình bảo quản) : làm tăng thể tích; tạo cấu trúc đồng nhất và mềm cho ruột bánh và lớp vỏ… Trong sản xuất bánh mì, người ta thường bổ sung các chất nhũ hoá trong bảng 2.1 vào khối bột nhào trong quá trình nhào trộn bột : Bảng 2.1 : Các chất nhũ hoá thường được sử dụng trong bánh nướng 2.2.1 Ethoxylated mono-và diglycerides : bề mặt ưa nước với chức năng hình thành liên kết hydro vững chắc với các thành phần bột hạn chế sự thoái hóa tinh bột gây ra sự cứng bánh. 2.2.2 Diacetyl tartaric acid esters of fatty acids Diacetyl tartaric acid este của axit béo : đều ưa nước và ưa béo. Chúng hoạt động tốt trong hệ phân tán rút ngắn thời gian làm đều bột, qua đó cải thiện tính đàn hồi và cải thiện mạng gluten, tăng khả năng giữ khí cho thể tích bánh lớn hơn và cấu trúc ruột bánh mì tốt hơn sau khi nướng. 2.2.3 Glycerol mono-stearate (GMS) : là một trong những chất nhũ hoá đã được sử dụng rộng rãi trước đây. GMS có hiệu quả nhất chống lại hiện tượng staling bánh mì khi được sử dụng như là một chất hydrat ở dạng gel alpha. GMS có tác dụng trong một phạm vi giới hạn của nồng độ và nhiệt độ àcần tối ưu để đảm bảo sử dụng hiệu quả nhất chất nhũ hóa này. Chất nhũ hoá khác cũng có tính chất chống staling như DATA este, và CSL hoặc SSL. Những chất này có khả năng hình thành các phức với các thành phần bột và ảnh hưởng đến tốc độ thoái hóa tinh bột trong quá trình bảo quản và có thể có tác động vào việc giảm tỷ lệ staling. Việc sử dụng DATA este, CSL và GMS ở một mức độ thích hợp vào bánh mì có thể đóng một vai trò tương tự như một chất béo góp phần duy trì sự tươi ngon trong bánh mì. 2.2.4 Mono-và diglycerides : là những chất nhũ hoá được sử dụng rộng rãi nhất trong các sản phẩm bánh nướng. Chúng là este của glycerol và một hoặc hai loại axit béo được gọi tương ứng là alpha-và-monoglycerides beta. Các alpha-monoglycerides tương tác với amylose để ức chế sự tái kết tinh của tinh bột để mang lại một hiệu ứng làm mềm bánh mì. Trong sản xuất của mono-và diglycerides thương mại, sản phẩm thu hồi là một hỗn hip các chất gồm : khoảng 40-60% sản phẩm là monoglycerides, diglycerides 30-40% và số dư là một hỗn hợp của chất béo trung tính, glycerol và acid béo. 2.2.5 Lecithin Lecithin gồm một mạch chính là glycerol và hai axit béo, phosphoric acid và choline… Lecithin là một chất tự nhiên có trong tất cả các vật thể sống nhưng tồn tại nhiều nhất là trong lòng đỏ trứng (10%) và hạt đậu nành (2.5%), đó là nguồn chính của lecithin thực vật. Nó được trích ly từ hạt bằng dung môi, nhưng khác nhau về thành phần và luôn luôn chứa một lượng đáng kể dầu đậu nành. Nó có thể ở dạng lỏng hoặc dạng dẻo, nếu sử dụng quá mức, sẽ gây ra những mùi vị không ưa thích cho sản phẩm nướng. Tỷ lệ sử dụng thông thường là 0.5-1.0%, không sử dụng lượng lớn hơn 2%. Hòa tan lecithin vào chất béo trước khi cho vào khối bột. Dạng thương mại của Lecithin thường là một hỗn hợp 50% với sữa bột gầy hoặc lactose, dạng này có thể phân tán trong nước trực tiếp. Lecithin cũng có sẵn dưới dạng bột. Lecithin được sử dụng trong bột bánh mì khoảng 0,15-0,20% trọng lượng bột mì. Nó giúp phân tán chất béo trong bột nhào bánh và tăng cường khả năng nhũ hóa trong suốt quá trình tạo cream của bột nhào có mạng gluten yếu.có chức năng để giảm thời gian trộn, tăng độ hút nước, màu sắc lớp vỏ đồng đều hơn và mềm hơn, cho ruột bánh mềm hơn và giảm staling. Bảng 2.2 : Thành phần của lecithin thương mại lấy từ đậu nành 2.2.6 Natri và canxi stearoyl-2-lactylates : Nó là một sản phẩm thu được của 2 axit lactic và axit stearic liên kết và một phần vô hiệu hóa với canxi : Nó là một hỗn hợp bao gồm cả axit stearic chưa phản ứng và muối. Nó là một chất nhũ hóa anion có khả năng mạnh với protein liên kết và được sử dụng như là một sửa đổi đối với thực phẩm bột nhào bột như bánh mì. Natri và canxi stearoyl-2-lactylates là chất hoạt động bề mặt giữa protein gluten và một phần các amylose của tinh bột lúa mì để tăng sự hấp thụ bột, nâng cao độ đàn hồi khối bột, bánh mì tăng khối lượng, thể tích cải thiện kết cấu của ruột bánh, màu sắc lớp vỏ đều hơn và nâng cao thời hạn sử dụng. Cả hai điều được giới hạn ở mức độ sử dụng đến dưới 0,5% trọng lượng của bột được sử dụng. 2.3 Hiệu quả của chất nhũ hoá lên sản phẩm bánh mì Hình 2.1 : Thể tích bánh mì có và không sử dụng chất nhũ hoá Hình 2.2 : Tính đàn hồi của bánh mì có và không sử dụng chất nhũ hoá Hình 2.3 : Độ mềm mại của ruột bánh mì có và không sử dụng chất nhũ hoá Phần 3 BÁNH MÌ SANDWICH TRẮNG CÓ SỬ DỤNG LACTOSE Năm 1990, hai nhà nghiên cứu người Mỹ là Sylvester F. Zenner và Daniel C. Stanberry đã cải thiện đựơc độ tươi và kéo dài thời gian sử dụng, đồng thời gia tăng độ nở và tính chất cảm quan bề mặt của bánh mì sandwich trắng bằng cách thay thế hàm lượng đường sucrose trong công thức chuẩn bằng đường lactose. 3.1 Tổng quan Khoảng thời gian sử dụng bánh mì sandwich trắng được kéo dài đáng kể trong sản xuất bằng cách thay thế hàm lượng đường surose trong công thức chuẩn bởi lactose với một tỉ lệ thích hợp. Cụ thể, lactose được sử dụng để thay thế 10 – 50% hàm lượng đường ngô (surose, dextrose) hoặc thay đổi hàm lượng chất béo (shortening) hay thay đổi cả hai. Thời gian sử dụng (liên quan đến độ mềm và độ tươi của các sản phẩm bánh nướng) được kéo dài 50-100% hoặc lâu hơn so với thời gian sử dụng của bánh mì sandwich trắng xây dựng theo công thức tiêu chuẩn. Thể tích bánh cũng tăng đáng kể (độ nở tăng) và hình dáng bên ngoài của bánh sau nướng tốt hơn. 3.2 Cơ sở nghiên cứu - Nghiên cứu này thực hiện trên bánh mì sandwich trắng, bánh mì và các loại bánh dạng cuộn có thể tìm thấy tại các siêu thị và các cửa hàng bán bánh tại Hoa Kỳ. Các loại bánh được sản xuất tại Hoa Kỳ chủ yếu là bánh mì sandwich trắng (chiếm 79% ) được sản xuất theo công thức chuẩn quy định theo bảng sau : Bảng 3.1 : Công thức chuẩn sản xuất bánh mì sandwich trắng Trong đó : Tỷ lệ đường : 6-10% khối lượng bột mì, đường được sử dụng là sucrose hoặc dextrose và hoàn toàn không có hàm lượng đường lactose trong công thức chuẩn trên. Tỷ lệ béo (shortening) sử dụng : 2,5 – 3,5% khối lượng bột mì - Lactose thương phẩm hay đường sữa được sản xuất bằng phương pháp cô đặc nước sữa từ quy trình sản xuất phomat về 50% thể tích và sau đó làm lạnh để sản xuất tinh thể lactose. Các tinh thể được thu hồi, qua quá trình ly tâm, rửa nước, tái hoà tan trong nước và sau đó đem sấy khô hoặc kết tinh lại để đạt độ tinh khiết và khô. Đường lactose có độ hoà tan kém hơn đường sucrose, dextrose; không lên men (nấm men không sử dụng được đường lactose) và chỉ có độ ngọt bằng 15% độ ngọt sucrose. Vì vậy việc sử dụng lactose như một chất làm ngọt bổ sung vào trong bánh mì là rất hạn chế, tuy nhiên nó có tác dụng ở một phương diện khác. - Đường và chất béo đóng một vai trò quan trọng trong việc sản xuất các loại sản phẩm bánh. Như đã nói, hàm lượng đường trong bánh mì trắng và bánh thương mại từ  6% trong bánh mì và khoảng 13% ở dạng bánh cuộn (tính trên % trọng lượng của bột). Chất béo hoặc shortening từ 2,5 đến 3,5% trong  bánh mì trắng và 6 đến 8% ở bánh dạng cuộn (tính trên % trọng lượng của bột). Đường (sucrose) và đường ngô (dextrose) là chất tạo ngọt và mùi hương, nguồn carbohydrate cho hoạt động lên men của nấm men sinh khí carbon dioxide,làm cho nở bột. Sucrose thu được từ cây mía hoặc củ cải đường,và đến nay là loại đường quan trọng được thương mại thông dụng nhất, đang được sử dụng trong công thức sản xuất bánh mì trắng tiêu chuẩn ở các cấp độ khác nhau, từ 6 -10%, hàm lượng này đạt được tỷ lệ lên men thích hợp nhất cũng như cho đặc tính sản phẩm :cấu trúc lớp vỏ,ruột bánh,độ nở, hương vị …mong muốn. Việc sử dụng các chất béo hoặc rút shortening trong công thức chuẩn không chỉ hỗ trợ trong khâu nhào trộn trộn bột mà còn  giúp cải thiện độ nở và giữ được chất lượng bánh. Trong bánh mì và bánh cuộn lên men thương mại thì shortening đóng góp vào sự dẻo,khả năng bôi trơn của bột nhào để đảm bảo bộ khung bột nhào hình thành tốt,giữ được khí và sự mềm mại của sản phẩm cuối cùng. Theo nghiên cứu này, lactose được đưa vào công thức tiêu chuẩn cho bột bánh mì trắng hay bánh cuộn với hàm lượng thay thế 10-50%đường sucrose. Lợi ích và hiệu quả của việc thay thế lactose được chỉ định cho công thức chuẩn của bánh mì như đã nói ở trên. Việc thay thế lactose chỉ có hiệu quả với công thức chuẩn này được sử dụng trong “Straight dough, sponge-dough, continuous and “no-time” dough procedures”. Công thức tổng quát điển hình được quy định trong bảng 2 về tỷ lệ tiêu chuẩn của các thành phần thiết yếu và về hàm lượng tối ưu của đường lactose và chất béo thay thế. Trong bảng, các tỷ lệ của tất cả các thành phần được thể hiện bằng tỷ lệ phần trăm theo khối lượng bột nhào : Bảng 3.2 : Hàm lượng đường lactose và chất béo thay thế tối ưu cho bánh mì và bánh cuộn Hình 3.1 : Bánh mì sandwich và bánh mì dạng cuộn 3.3 Kết quả và nhận xét Robyn Noble và Anne Bovey đã tiến hành 3 thí nghiệm để chứng minh tác dụng của đường lactose lên bánh mì sandwich trắng : 3.3.1 Thí nghiệm 1- nghiên cứu độ tươi và thời gian sử dụng của bánh mì Hai mẫu bánh mì được chuẩn bị theo công thức ở bảng 3. Trong đó, một mẫu bánh được chuẩn bị theo công thức chuẩn sử dụng 6% sucrose và 3% shortening. Mẫu bánh còn lại được chuẩn bị theo quy trình có bổ sung lactose với việc cắt giảm ¼ hàm lượng sucrose và 1/3 hàm lượng shortening : 4.5% sucrose, 3% lactose và 2% shortening : Bảng 3.3 : Thành phần bánh mì sandwich theo công thức chuẩn và có bổ sung lactose Thành phần (%) Công thức chuẩn Công thức lactose Bột mì 100 100 Nươc 65 65 Nấm men 3 3 Cơ chất nấm men 0.5 0.5 Chất nhũ hoa 0.5 0.5 Muôi 2 2 Chất khô không béo 3 3 Đường sucrose 6-10 3-9 Shortening 3 1.5-2.7 Đường lactose 0 1.1-6.6 Kết quả được thể hiện trong đồ thị hình 3.2 : Hình 3.2 : Đồ thị biểu diễn độ mềm theo thời gian của bánh mì Hình 1 chỉ ra rằng trong ngày đầu tiên, độ mềm của bánh mì có sử dụng lactose chỉ bằng ½ độ mềm của bánh theo công thức chuẩn. Ngày thứ 2 thì độ mềm của bánh chỉ ngang bằng với chuẩn ở ngày thứ nhất. Như vậy, qua 2 ngày bảo quản cho thấy thời gian sử dụng của bánh mì có sử dụng lactose được kéo dài thêm 1 ngày so với bánh chuẩn (thời hạn sử dụng tăng 100%). Tương tự cho các ngày 3,4…thời gian sử dụng vẫn cao hơn so với bánh chuẩn. 3.3.2 Thí nghiệm 2 : nghiên cứu độ nở và tính chất cảm quan bề mặt – hình dáng bên ngoài với công thức thay thế lactose và không thay đổi lượng béo Ba mẫu bánh được chuẩn bị và được đánh số theo bảng 4 tương ứng với hàm lượng lactose thay thế 10, 25 và 50% so với đường sucrose (hàm lượng sucrose là 6% theo công thức chuẩn), không thay đổi hàm lượng shortening (vẫn giữ lượng 3% trong công thức cho mỗi mẫu bánh) : Bảng 3.4 : Hàm lượng đường lactose thay thế sucrose Ký hiệu mẫu Lượng đường thay thế (%) Lượng béo thay thế (%) Lượng đường hiện có (%) Béo hiện có (%) Lactose hiện có (%) 3 10 0 5.4 3 1.2 4 25 0 4.5 3 3 5 50 0 3 3 6 Kết quả về độ nở của bánh mì được máy tính ghi nhận dưới dạng biểu đồ như ở hình 3.3 : Hình 3.3 : Đồ thị thể hiện độ nở của bánh mì sandwich Bánh mì 3 được tìm thấy ở điểm 10 trên đồ thị với độ nở tăng 2% so với công thức chuẩn (2580 cm so với 2540 cm của chuẩn), tính chất cảm quan bề mặt cũng tăng đáng kể. Bánh mì 4 tương ứng với điểm 12 trên đồ thị có độ nở tăng 4% so với chuẩn (2650cm so với 2540 cm của chuẩn), tính chất cảm quan bề mặt tăng rất cao (33 so với 30.8 của chuẩn). Bánh mì 5 tương ứng với điểm 14 trên đồ thị, độ nở tăng 2% và tính chất cảm quan bề mặt không có gì thay đổi so với cộng thức chuẩn. Vậy việc bổ sung lactose với hàm lượng béo không đổi có ảnh hưởng đến độ nở và tính chất cảm quan bề mặt của bánh mì. Hàm lượng lactose thay thế thích hip là 10-50%. Tuy nhiên, nếu hàm lượng này vượt quá 50% thì cho tác dụng ngược lại (có thể kiểm tra trên đồ thị hình 2). 3.3.2 Thí nghiệm 3 : nghiên cứu độ nở và tính chất cảm quan bề mặt – hình dáng bên ngoài với công thức thay thế lactose và giảm 1/3 hàm lượng béo Như thí nghiệm 2, ở thí nghiệm 3 này chỉ cắt giảm hàm lượng béo 33,3% (giảm 1/3 so với thí nghiệm 2 và chuẩn) như theo bảng 3.5 : Bảng 3.5 : Hàm lượng đường lactose thay thế sucrose và béo thay đổi Ký hiệu mẫu Lượng đường thay thế (%) Lượng béo thay thế (%) Lượng đường hiện có (%) Béo hiện có (%) Lactose hiện có (%) 6 10 33.3 5.4 2 1.2 7 25 33.3 4.5 2 3 8 50 33.3 3 2 6 Kết quả thí nghiệm được máy tính ghi nhận dưới dạng đồ thị như hình 3.4 : b) Hình 3.4 : Đồ thị thể hiện độ nở a) và tính chất cảm quan bề mặt b) của bánh mì Bánh mì 6,7 và 8 được tìm thấy trên đồ thị a) ở các điểm tương ứng 16,18 và 20, được so sánh tương ứng với bánh mì 3 ,4và 5 ở thí nghiệm 2 thì độ nở cũng như tính chất cảm quan bề mặt,hình dạng bên ngoài cũng tăng cao hơn. Hai ông nhận thấy rằng khi hàm lượng lactose thay thế từ 10-50% thì độ nở của bánh tăng lên và tối ưu ở hàm lượng thay thế 16-25% với lượng béo cắt giảm 1/3. Đồ thị hình 3b) miêu tả tính chất bề mặt bên ngoài của bánh mì 6,7 và 8 tương ứng với các điểm 22,24 và 26. Nhận thấy rằng tính chất bề mặt của bánh tăng lên ngay cả khi hàm lượng béo bị cắt giảm 1/3 so với thí nghiệm 2 và đạt giá trị cao nhất với hàm lượng lactose thay thế tối ưu 16-25%. Nếu lượng béo (shortening) giảm hơn 50% thì cho kết quả giảm, cả về độ nở lẫn tính chất bề mặt (chẳng hạn cắt giảm 66% và có thể kiểm tra trên đồ thị). 3.4 Kết luận Việc sử dụng một phần đường lactose thay thế cho đường sucroce hoặc thay đổi hàm lượng shortening hay kết hợp cả hai cho tác dụng tích cực nâng cao độ tươi, thời gian sử dụng được kéo dài thêm và cải thiện tính chất cảm quan bề mặt đáng kể.Nghiên cứu này góp phần làm gia tăng chất lượng sản phẩm bánh mì sandwich. Lactose được xem là một chất hấp thu tốt, chất mang vị và mang màu rất tốt cho công nghệ thực phẩm. Phần 4 CRUSTLESS BREAD - BÁNH MÌ KHÔNG VỎ Tên tài liệu : Two-dimensional CFD modeling and simulation of crustless bread baking process Arpita Mondal 1, A.K. Datta. Tác giả : Agricultural and Food Engineering Department, Indian Institute of Technology, Kharagpur, West Bengal 721 302, India. Website : www.elsevier.com/locate/jfoodeng 4.1 Giới thiệu Sara Lee Bakery Group khảo sát tại Mỹ cho thấy rằng 35% những bà mẹ sẽ cắt phần vỏ đi khi làm sandwiches cho đám trẻ, điều này dẫn ra đến lãng phí 45% ổ bánh mì. Do đó, bánh mì không có vỏ có tác dụng làm giảm đáng kể phần bỏ phí này. Ngoài ra, Ahrne et al., 2007; Brathen and Knutsen, 2005; Granda and Moreira, 2005 chỉ ra rằng : vỏ bánh mì chứa chất acryamide, là chất gây ung thư cho người. Bánh mì không có vỏ đã xuất hiện ở một số nước như Mỹ, Ý và Tây Ban Nha nhưng nó chỉ đơn giản là bánh mì sau khi nướng xong rồi cắt đi phần vỏ. Kỹ thuật mới để tạo ra bánh mì không có vỏ là khi nướng bánh, nước được phun nhẹ nhàng gián đoạn lên mặt bánh để giảm nhiệt độ của mặt bánh, làm giảm hiện tượng hình thành vỏ bánh. 4.2 Phương pháp nghiên cứu Bài nghiên cứu sử dụng những khuôn bánh chứa 30g bột. sau quá trình ủ lên men, nhũng hộp đó đặt dưới vòi nước trong lò nướng đã được làm nóng đến 1680C. Thời gian nướng lần lượt là 7, 14, 21, 25, 30 phút. Trong quá trình nướng, cứ khoảng 8.6 phút thì phun 2ml nước lên khối bột nhào. Ba cặp nhiệt được đặt ở mặt trên, trung tâm và đánh của khối bột để ghi lại nhiệt độ của bánh. Chờ tới thời gian lấy bành ra, phải lấy ngay và phân tích độ ẩm ngay, cửa lò phải đóng lại ngay để tránh mất ẩm. độ ẩm được phân tích bằng máy phân tích độ ẩm hồng ngoại (Mettler LJ16). Khoảng 1g mẫu bánh ở phần tâm được tách ra, dùng máy phân tích trên với nhiệt độ trong máy 1050C. Thể tích và tổng khối lượng của bánh mì không vỏ cứng cũng được xác định ở lần lượt là 0, 7, 14, 21, 25, 30 phút nướng. Những chỉ số này được xác định ngay sau khi lấy bánh ra khỏi lò. Khối lượng riêng biểu kiến được xác định bằng công thức: Hình 4.1 : Các kích thước chi tiết mặt cắt lát bánh mì Thể tích bánh được xác định theo những thông số ở hình trên, công thức: Để hạn chế sai số thì thường mỗi khoảng thời gian làm khoảng 3 mẫu. Hình 4.2 : Mô hình bánh được biển diễn trên đồ thị 4.3 Kết quả và nhận xét 4.3.1 Nhiệt độ ở những phần khác nhau trong bánh trong quá trình nướng Hình 4.3 : Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ bên trong ruột bánh theo thời gian Từ biểu đồ, thấy rằng thời gian để phần ruột bánh đạt đến nhiệt độ 900C (nhiệt độ cần để quá trình nướng bánh hoàn tất là 90 – 950C) là 1650s. Nhiệt độ trong ruột bánh tăng chậm tuyến tính theo thời gian từ 30 lên 900C. Nhiệt độ ở mặt trên của bánh đạt đến nhiệt độ 900C cần 1140s, diễn biến được biểu diễn ở hình dưới 4.4 : Hình 4.4 : Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ trên bề mặt bánh theo thời gian Ở cuối quá trình nướng bánh, nhiệt độ của phần trên bánh không vượt mức 1100C, điều này quan trọng vì nó chứng tỏ không đạt đến nhiệt độ hình thành vỏ bánh. Phần đáy của khối bột đạt đến 900C cần 1140s và đạt 1020C ở cuối quá trình nướng như thể hiện ở hình dưới 4.5 : Hình 4.5 : Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ ở đáy bánh theo thời gian àĐiều này cũng cho thấy không có sự hình thành vỏ vì nhiệt độ thấp hơn 1100C. a) b) c) Hình 4.6 : Mô phỏng diễn biến nhiệt độ nướng theo thời gian àNhiệt độ của lớp vỏ bánh luôn cao hơn trong ruột bánh. Khi nhiệt độ lớp vỏ là 750C (7 phút) thì nhiệt độ ruột bánh 410C, khi nhiệt độ vỏ là khoảng 105 – 1150C (30 phút) thì nhiệt độ ruột bánh là 900C. Nó cho thấy nhiệt độ của vỏ bánh cũng như toàn bộ bánh không vượt quá nhiệt độ 1120C, do đó lớp vỏ không hình thành. 4.3.2 Biểu đồ độ ẩm của bánh trong quá trình nướng 7 phút a) 14 phút b) 21 phút c) d) Hình 4.7 : Mô phỏng biểu đồ ẩm bên trong bánh mì 30 phút àTrong thời gian nướng, độ ẩm lớp ngoài cùng của bánh giảm từ 218.26 xuống còn 210.27 kg/m3 (độ ẩm thực nghiệm giảm từ 218.26 xuống còn 204.73 kg/m3). Nhiệt độ và độ ẩm của thực nghiệm và mô phỏng cũng gần giống nhau nên có thể xác định. 4.4 Kết luận Mục đích của bài thí nghiệm này là sử dụng phương pháp mô phỏng để đánh giá quá trình nướng bánh, và đây là quá trình nướng bánh không vỏ. Dựa vào kết quả bài thí nghiệm, so sánh giữa kết quả thực nghiệm và kết quả mô phỏng truyền nhiệt và truyền khối, ta thấy sự sai khác là rất ít, nghĩa là độ tin cậy của phương pháp này khá cao. Từ đó ta có thể tối ưu hóa quá trình nướng bánh, nhất là quá trình nướng bánh không vỏ, một nghiên cứu mới. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Charlec. A.Stear, Handbook of Bread making Techonology, Elsevier Sciene Publisheer ltd, Crown House, Linton road, Barking Essex IG 118JO, England, 1990. [2]. Sylvester F. Zenner & Daniel C. Stanberry, White Pan Bread and Roll Process and Product, 1990. [3]. Robyn Noble & Anne Bovey, Resolution of Lactose Intolerance and Colic in Breastfed Babies, The ALCA Vic (Melbourne) Conference on the 1st November, 1997. [4]. Hsing-I Lin, Using enzymes to improve frozen-dough bread quality, Kansas State University, Manhattan, Kansas, 2008. [5]. Tạp chí Journal of Food Engineering, Two-dimensional CFD modeling and simulation of crustless bread baking process Arpita Mondal, A.K. Datta, Agricultural and Food Engineering Department, Indian Institute of Technology, Kharagpur, West Bengal 721 302, India, 2010. [6]. Mauri Yeast Australia, Bread and bread making, 11th edition - Electronic version. [7]. www.elsevier.com/locate/jfoodeng