Phát triển sản phẩm kem tươi không trứng/ bơ/ sữa từ dịch nấu đậu ván, gel nha đam và xanthangum :Báo cáo tổng kết đề tài Khoa học Cấp Trường

BỘ CÔNG THƢƠNG

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG

Tên đề tài: PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM KEM TƢƠI KHÔNG TRỨNG/BƠ/SỮA

TỪ DỊCH NẤU ĐẬU VÁN, GEL NHA ĐAM VÀ XANTHAN GUM

Mã số đề tài: 20/1.5SHTPSV05

Chủ nhiệm đề tài: Néang Rót Sa Thia

Đơn vị thực hiện: Nhóm sinh viên trƣờng đại học Công Nghiệp TP HCM

Tp. Hồ Chí Minh, 2020

1

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành đề tài này xin chân thành cảm ơn trƣờng Đại học Công Nghiệp Tp.

HCM đã cấp kính phí cho chúng em để chúng em có thể thuận lợi thực hiện nghiên

cứu.

Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Cô, nhân viên Phòng Thí nghiệm thuộc

Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, vì đã tạo cơ hội cho chúng em thực hiện

đề tài.

Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn PGS. TS Nguyễn Thị Minh Nguyệt đã

tận tình hƣớng dẫn, tƣ vấn khoa học và giúp đỡ chúng em trong thời gian thực hành

đề tài.

2

PHẦN I. THÔNG TIN CHUNG

I. Thông tin tổng quát

1.1. Tên đề tài: Phát triển sản phẩm kem tƣơi không trứng/bơ/sữa từ dịch nấu đậu

ván, gel nha đam và xanthan gum

1.2. Mã số: 20/1.5SHTPSV05

1.3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài

TT

Họ và tên

(học hàm, học vị)

Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài

1 Néang Rót Sa Thia Viện CN Sinh học và Thực phẩm Trƣởng nhóm

2 Phù Ái Vân Viện CN Sinh học và Thực phẩm Thành viên nhóm

3 Lƣơng Thanh Vy Viện CN Sinh học và Thực phẩm Thành viên nhóm

4 Lê Trần Khánh Hoa Viện CN Sinh học và Thực phẩm Thành viên nhóm

1.4. Đơn vị chủ trì:

1.5. Thời gian thực hiện:

1.5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 05 năm 2020 đến tháng 05 năm 2021

1.5.2. Gia hạn (nếu có): không có

1.5.3. Thực hiện thực tế: từ tháng 05 năm 2020 đến tháng 12 năm 2020

1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):

(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện;

Nguyên nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)

1.7. Tổng kinh phí đƣợc phê duyệt của đề tài: 5.000.000 (năm triệu đồng).

II. Kết quả nghiên cứu

1. Đặt vấn đề

Hiện nay toàn cầu đang tích cực bảo vệ môi trƣờng, trong đó các nhà khoa học đang

cố gắng tìm ra các giải pháp để giảm gánh nặng cho ngành chăn nuôi bằng việc

hƣớng đến sử dụng các nguồn protein có nguồn gốc thực vật. Việc nghiên cứu phát

3

triển các sản phẩm thực phẩm có khả năng thay thế trứng/ sữa đang là hƣớng đi cấp

thiết nhằm đáp ứng xu thế của hệ thống thực phẩm bền vững. Mục tiêu của nghiên

cứu này tập trung vào khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến cấu trúc bọt của nƣớc nấu

đậu ván (Lablab purpureus) để ứng dụng trong chế biến các sản phẩm tráng miệng

lạnh không trứng/ sữa/ chất béo cụ thể nhƣ bánh bông làn và kem lạnh. Các mục

tiêu cụ thể gồm: 1) Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến các tính chất cấu trúc của

kem bọt bao gồm biện pháp xử lý nguyên liệu đậu, tỷ lệ đậu: nƣớc, giá trị pH, hàm

lƣợng muối ăn. 2) Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất chất nhũ hóa của kem nhƣ

dầu, đƣờng, xanthan gum đến khả năng tạo nhũ và độ bền nhũ, khả năng kết hợp và

giữ khí; 3) Xây dựng quy trình chế biện kem và khảo sát các tính chất cấu trúc của

kem bọt. Xác định saponins tổng số bằng phƣơng pháp UV-Vis với chất chuẩn là

Oleanolic acid, xác định khả năng tạo bọt (FC) và bền bọt (FS) theo phƣơng pháp

của Rahmati N.F. và Tehrani M.M. (2014) có hiệu chỉnh; xác định khả năng tạo nhũ

(EC) và độ bền nhũ (ES) theo phƣơng pháp của Garcia-Vaquero và cs. (2017).

2. Mục tiêu

Mục tiêu tổng quát.

 Thu nhận dịch nấu đậu ván có khả năng tạo bọt và độ bền bọt cao.

 Ứng dụng vào chế biến kem tƣơi (kem bánh) thuần chay không trứng/bơ/sữa.

Mục tiêu cụ thể.

 Khảo sát các tính chất lý hóa của nguyên liệu và các biện pháp xử lý nguyên

liệu đậu ván.

 Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình trích ly dịch đậu có khả năng

tạo bọt và độ bền bọt.

 Khảo sát khả năng nhũ hóa khi tạo kem từ dịch bọt, dầu, gel nha đam và

xanthangum để ổn định hệ nhũ của kem tƣơi không trứng/bơ/sữa.

3. Phƣơng pháp nghiên cứu

3.1Nội dung 1 : Khảo sát các tính chất của nguyên liệu đậu

4

Cách tiếp cận: Đo kích thƣớc hạt, đo khối lƣợng riêng của hạt, độ ẩm, cân khối

lƣợng hạt, đo hàm lƣợng tro.

Phƣơng pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: Đo khối lƣợng, đo kích thƣớc, đo độ

ẩm, đo khối lƣợng riêng, đo hàm lƣợng tro.

Kết quả dự kiến: có đƣợc thông tin về kích thƣớc hạt, độ ẩm của hạt cũng nhƣ khối

lƣợng riêng, khối lƣợng hạt, đo hàm lƣợng tro của nguyên liệu ban đầu.

3.2Nội dung 2 : Khảo sát tỷ lệ đậu nƣớc ảnh hƣởng đến khả năng tạo bọt

Cách tiếp cận: Thu nhận dịch đậu, khảo sát tỷ lệ đậu nƣớc, khảo sát thời gian nấu

và thời gian đánh bọt.

5

Quy trình thu nhận dịch đậu

Dịch đậu thu nhận đƣợc là phụ phẩm của quá trình sản xuất bột đậu ván, bột đậu

ván ứng dụng trong sản xuất bánh biscuit không chứa gluten ở nghiên cứu khác. Vì

thế nên không gây lãng phí phần đậu.

Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: đo khả năng tạo bọt (foaming capacity

– FC) độ bền bọt (foaming stability – FS) và đo độ cứng của bọt (Hardness)

Kết quả dự kiến:chọn đƣợc tỷ lệ đậu nƣớc cho FS FC và Hardness cao nhất

Hạt đậu ván

Ngâm trong nƣớc

Bóc vỏ

Nấu đậu

Lọc thô Bã Sấy Xay

Bột đậu

ván

Để nguội

Thu dịch đậu

Dịch đậu thành

phẩm

6

3.3Nội dung 3: Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng muối ăn bổ sung và pH đến khả

năng tạo bọt và độ bền bọt

Cách tiếp cận: Chức năng của protein trong dịch đậu có thể bị ảnh hƣởng bởi muối

ăn và độ pH do đó ảnh hƣởng đến khả năng tạo bọt và độ bền bọt của dịch đậu.

Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng:

+ Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng muối ăn bổ sung

+ Khảo sát pH ở giá trị: 2, 4, 6, 8 và pI đẳng điện (pI 4.3)

+ Xác định khả năng tạo bọt và độ bền bọt

Kết quả dự kiến: chọn đƣợc hàm lƣợng muối bổ sung và pH thích hợp để dịch đậu

thu đƣợc có khả năng tạo bọt và độ bền bọt cao. Thu nhận dữ liệu về hàm lƣợng

saponins và protein hòa tan trong dịch đậu để lý giải các kết quả thí nghiệm.

3.4Nội dung 4: Xác định hàm lƣợng saponins và protein có trong dịch đậu

Cách tiếp cận: Thực tế khả năng hòa tan của protein phụ thuộc vào pH và nồng độ

ion, các protein hòa tan hình cầu có trong dịch đậu và saponins là các nhóm chất

tăng khả năng tạo bọt và độ bền của bọt.

Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng:

+ Xác định hàm lƣợng saponins trong đậu: thực hiện phản ứng màu giữa saponin

với thuốc thử acid perchloric và vanillin trong acid acetic cho sản phẩm màu tím

hoa cà tại bƣớc sóng 550 nm (Han và cs, 2004).

+ Xác định hàm lƣợng Protein hòa tan theo phƣơng pháp Bradford: Phƣơng pháp

dựa trên sự thay đổi bƣớc sóng hấp thu cực đại của thuốc nhuộm Coomassie

Brilliant Blue khi tạo phức hợp với protein

Thuốc thử mang tính acid khi chƣa kết nối với protein: thuốc nhuộm ở dạng màu

đỏ, bƣớc sóng hấp thu cực đại: 465nm

Thuốc thử khi kết hợp với protein: chuyển sang màu xanh dƣơng và hấp thu cực đại

ở bƣớc sóng 595mm.

Kết quả dự kiến: Thu nhận dữ liệu về hàm lƣợng saponins và protein hòa tan trong

dịch đậu để lý giải các kết quả thí nghiệm.

3.5Nội dung 4: Xây dựng quy trình và công thức phối trộn của kem lạnh không

trứng/sữa và bơ sát các tính chất của nguyên liệu đậu ván

7

Cách tiếp cận: nghiên cứu tài liệu cho thấy khả năng nhũ hóa của kem lạnh chịu ảnh

hƣởng bởi hàm lƣợng đƣờng, dầu, gel nha đam và xanthan gum.

Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: đo độ nhũ hóa và độ bền nhũ.

+ Độ nhũ hóa xác định theo phƣơng pháp của Garcia-Vaquero et al. (2017), đƣợc

tính theo công thức:

EC =

× 100

+ Độ ổn định hệ nhũ xác định theo phƣơng pháp của Garcia-Vaquero et al. (2017),

đƣợc tính theo công thức:

ES =

×100

Kết quả dự kiến: chọn đƣợc hàm lƣợng dầu, loại dầu, gel nha đam và xathangum

cho vào kem có độ bền nhũ tốt cho cấu trúc của kem thành phẩm. Đặc biệt xác định

đƣợc trình tự phối trộn các nguyên liệu dầu, xanthan gum, đƣờng, gel nha đam

trong quy trình chế biến kem lạnh không bơ/trứng/sữa.

4.Tổng kết về kết quả nghiên cứu

Nội

dung

Công việc thực hiện Kết quả phải đạt Kết quả đạt đƣợc

1

Khảo sát các tính chất

của nguyên liệu đậu

Đo kích thƣớc hạt, đo

khối lƣợng riêng của hạt.

đo độ ẩm, cân khối

lƣợng hạt. đo hàm lƣợng

tro, …

Thu nhận đƣợc số liệu

về kích thƣớc hạt, khối

lƣợng riêng của hạt, độ

ẩm, khối lƣợng hạt

cũng nhƣ hàm lƣợng

tro

2

Khảo sát tỷ lệ đậu nƣớc

ảnh hƣởng đến khả

năng tạo bọt.

Chọn đƣợc tỷ lệ đậu

nƣớc cho khả năng tạo

bọt và độ bền bọt cao

nhất.

Đã chọn đƣợc tỷ lệ đậu

nƣớc cho khả năng tạo

bọt và độ bền bọt cao.

8

3

Khảo sát ảnh hƣởng của

NaCl và pH đến FC,

FS, Saponin, Protein và

Hasdness.

Chọn đƣợc pH và hàm

lƣợng muối cho khả

năng tạo bọt và độ bền

bọt.

Saponin và Hardness

caonhất.

Đã chọn đƣợc pH cũng

nhƣ hàm lƣợng muối

cho khả năng tạo bọt và

độ bền bọt cũng nhƣ

hàm lƣợng Saponin và

Hardness cao nhất.

4

Ứng dụng vào sản xuất

kem dạng nhũ tƣơng.

Đo độ tạo nhũ độ bền

nhũ.

Chọn đƣợc hàm lƣợng

xathangum. Gel nha đam

và lƣợng dầu thích hợp

để tạo kem.

Đã tìm ra đƣợc hàm

lƣợng xanthan gum và

gel nha đam, lƣợng dầu

thích hợp để tạo kem.

5 Tổng kết số liệu, viết

báo cáo thuyết minh đề

tài.

Hoàn thành báo cáo nộp Đã hoàn thành báo cáo

và đƣợc công bố tại hội

nghị khoa học trẻ lần 4,

2020.

5. Đánh giá các kết quả đã đạt đƣợc và kết luận

Trong thời gian thực hiện đề tài, nhóm chúng em đã tiến hành nghiên cứu và thu

đƣợc kết quả chứng minh rằng dịch nấu đậu ván là nguyên liệu tiềm năng trong việc

thay thế trứng và sữa trong sản xuất kem lạnh có nguồn gốc thực vật.

Kết quả của nghiên cứu này có thể xem là nghiên cứu tiền đề để phát triển các sản

phẩm chế biến có sử dụng bọt từ dịch đậu để thay thế trứng và bơ đang là thách

thức lớn của ngành công nghệ thực phẩm. Tuy nhiên để các sản phẩm thay thế có

tính chất cấu trúc, cảm quan cũng nhƣ giá trị dinh dƣỡng có thể chấp nhận đƣợc là

một thách thức của ngành công nghệ thực phẩm.

Tỷ lệ nguyên liệu đậu nƣớc có ảnh hƣởng đến tính chất của bọt thu đƣợc và tỉ lệ đậu

nƣớc thích hợp là 1:6 (w/w). Tại giá trị pH = 5 (điều chỉnh bằng dung dịch acid

citric 6,5M) bọt thu đƣợc cải thiện đáng kể có cấu trúc bọt, khả năng tạo bọt FC (%)

(682,66c

±39,10), độ bền bọt FS (%) (94,42c

±1,27) cao so với mẫu đối chứng (mẫu

không điều chỉnh pH), giá trị Hardness cao nhất (0,26b

±0,04) so với trƣờng hợp

9

mẫu điều chỉnh pH và bổ sung muối và mẫu chỉ bổ sung muối lần lƣợt là

(0,21a

±0,01), (0,22ab±0). Dịch bọt thu đƣợc với các tính chất đã khảo sát từ nghiên

cứu này có thể tiếp tuc triển khai vào khảo sát các tính chất nhũ hóa để ứng dụng

vào phát triển các sản phẩm kem lạnh, bánh nƣớng thuần chay không sử dụng trứng.

Hiện nay, chƣa có các công bố về ảnh hƣởng của dầu và pH lên khả năng tạo nhũ

đƣợc hình thành bởi dịch đậu - dầu để đối sánh. Kết quả thu đƣợc nhƣ sau, dịch đậu

ván có bổ sung các thành phần (% theo V dịch đậu) gồm Gum 0,5%, Đƣờng 20%,

Tinh bột sắn 0,6%, Gel nha đam 5%, điều chỉnh pH 5, dầu 4% sẽ tạo đƣợc hỗn hợp

có các tính chất nhũ nhƣ khả năng tạo nhũ, độ bền nhũ, mức độ giữ khi và tạo kem

tốt có khả năng ứng dụng vào chế biến sản phẩm kem lạnh không sữa, trứng. Kết

quả của nghiên cứu này có thể xem là nghiên cứu tiền đề để phát triển các sản phẩm

chế biến có sử dụng bọt từ dịch đậu để thay thế trứng.

6. Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)

Tiếng Việt

Dịch nấu đậu đƣợc gọi là aquafaba và việc tận dụng nguồn aquafaba vào chế biến

các sản phẩm có cấu trúc bọt xốp nhƣ bánh nƣớng, kem lanh, kem bánh, .v.v. để

thay thế khả năng tạo bọt của trứng/ sữa là hƣớng nghiên cứu đang đƣợc các nhà

khoa học nổ lực quan tâm. Mục tiêu của nghiên cứu là xây dựng công thức kem bọt￾nhũ tƣơng bền từ dịch nấu đậu ván phối hợp với gel nha đam và xanthan gum để

thay thế trứng, sữa trong các sản phẩm tráng miệng lạnh. Dịch nấu đậu thu đƣợc

bằng cách đun đậu: nƣớc = 1:6 (theo % khối lƣợng), lọc thu dịch nấu đậu. Dịch này

đƣợc làm lạnh ở nhiệt độ 4

C để thực hiện các khảo sát. Tiến hành xử lý dịch đậu

bằng muối ăn (NaCl) và pH (acid citric) để khảo sát các tính chất nhƣ khả năng tạo

bọt, độ bền của bọt, độ cứng của bọt. Hệ bọt hình thành tiếp tục kết hợp với đƣờng,

gel nha đam, xanthan gum để nhũ hóa tạo nên kem bọt thông qua các thông số khảo

sát nhƣ khả năng nhũ hóa, độ bền của nhũ cũng nhƣ độ cứng của kem bọt. Công

thức đề xuất để phối trộn kem bọt thay thế trứng/sữa nhƣ sau: chỉnh pH dịch đậu về

pH 5 bằng acid citric, bổ sung các thành phần theo tỷ lệ sau: xantham gum 0,5%,

đƣờng 20%, tinh bột bắp 0,6%, gel nha đam 5% và dầu cải 4% (% thể tích dịch

10

đậu). Nghiên cứu đã chứng minh rằng nguồn nƣớc nấu đậu ván có thể thay thế

trứng/sữa trong chế biến các sản phẩm tráng miệng lạnh thuần thực vật, góp phần

giảm gánh nặng cho ngành chăn nuôi và tình hình an ninh lƣơng thực của toàn cầu.

Từ khóa: aquafaba, nguyên liệu thay thế trứng, tính chất của bọt, tính chất hệ nhũ,

công thức nhũ tƣơng

Abstract

The liquid obtained from cooking beans called “aquafaba”. Utilizing aquafaba as an

egg/ milk replacement in processing foam – structured products such as baked

goods, ice cream, whipping cream is now a current studying trend of many food

scientists. The aim of this study is to establish a foam – emulsion cream formula

from lablab bean aquafaba combining with aloe vera gel, xanthan gum to replace

eggs/milk in making cold deserts. The aquafaba was obtained by boiling beans with

water with the 1:6 (w/w) ratio then filtering to collect the liquid. After that, it was

cooled at 40C to carry out further investigations. This solution was treated with pH

(acid citric) and table salt (NaCl) to examine properties such as foaming ability,

foam stability, foam hardness. The foam system then was continuously combined

with sugar, aloe vera gel, and xanthan gum to form an emulsion. Properties of

emulsion such as emulsifying ability, emulsion stability, emulsion hardness then

were measured. After investigation, we suggest the following formula to be the

replacement for eggs/ milk: pH of aquafaba was adjusted to 5 using acid citric,

adding these following ingredients such as: xanthan gum 0.5%, sugar 20%, corn

starch 0.6%, aloe vera gel 5% and canola oil 4% (% volume of aquafaba). This

research has shown that the lablab bean auqafaba could be used to replace eggs/milk

in making plant – based cold desserts, contributing to reduce the burden of livestock

industry and the global food security condition.

Keywords: aquafaba, eggs replacer, emulsion properties, emulsion formula.

11

III. Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo

3.1. Kết quả nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3)

TT Tên sản phẩm

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu

kinh tế - kỹ thuật

Đăng ký Đạt đƣợc

1 Mẫu kem tƣơi từ đậu

ván

500ml 500ml

2 Bài báo khoa học Đã đăng ký Đã đạt đƣợc

Ghi chú:

- Các ấn phẩm khoa học (bài báo, báo cáo KH, sách chuyên khảo…) chỉ đƣợc

chấp nhận nếu có ghi nhận địa chỉ và cảm ơn trƣờng ĐH Công Nghiệp Tp. HCM đã

cấp kính phí thực hiện nghiên cứu theo đúng quy định.

- Các ấn phẩm (bản photo) đính kèm trong phần phụ lục minh chứng ở cuối

báo cáo. (đối với ấn phẩm là sách, giáo trình cần có bản photo trang bìa, trang chính

và trang cuối kèm thông tin quyết định và số hiệu xuất bản).

IV. Tình hình sử dụng kinh phí

TT Nội dung chi

Kinh phí

đƣợc duyệt

(triệu đồng)

Kinh phí

thực hiện

(triệu đồng)

Ghi

chú

A Chi phí trực tiếp

1 Thuê khoán chuyên môn

2 Nguyên, nhiên vật liệu, cây

con..

5.000.000

3 Thiết bị, dụng cụ

4 Công tác phí

12

5 Dịch vụ thuê ngoài

6 Hội nghị, hội thảo,thù lao

nghiệm thu giữa kỳ

7 In ấn, Văn phòng phẩm

8 Chi phí khác

B Chi phí gián tiếp

1 Quản lý phí

2 Chi phí điện, nƣớc

Tổng số 5.000.000 5.000.000

V. Kiến nghị ( về phát triển các kết quả nghiên cứu của đề tài)

Đề tài có thể phát triển ở mô hình thực dƣỡng, đồ chay làm một số sản phẩm kem

tƣơi.

VI. Phụ lục sản phẩm ( liệt kê minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III)

Tp. HCM, ngày ........ tháng........ năm .......

Chủ nhiệm đề tài Phòng QLKH&HTQT Viện CNSH&TP