TRANG THÔNG TIN VỀ LUẬN ÁN
Tên luận án: KHẢO SÁT MƯỜI GIỐNG LÚA (Oryza sativa L.) ĐẶC SẢN DÙNG LÀM NGUYÊN LIỆU CHẾ BIẾN BÁNH MÌ KHÔNG GLUTEN
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã ngành: 62420201
Họ tên nghiên cứu sinh: Lê Thị Kim Loan
Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. NGUYỄN MINH THỦY
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Cần Thơ
1. Tóm tắt nội dung luận án
Sử dụng dấu phân tử kết hợp với các phương pháp hóa học để chọn giống lúa có hàm lượng amylose thấp, anthocyanin và protein cao để làm nguyên liệu thay thế bột mì trong sản xuất bánh mì không gluten. Mười giống lúa đặc sản được chọn để nghiên cứu bao gồm lúa Cẩm Cai Lậy, Jasmine 85, Nàng Thơm Chợ Đào, Huyết Rồng, Hồng Ngọc Óc Eo, Ngọc Đỏ Hương Dứa, ĐH6, VD20, Đại học Cần Thơ 1, D13. Các giống/dòng lúa được trồng khảo nghiệm trong nhà lưới cũng như ngoài đồng để xác định chỉ tiêu nông học, đánh giá chất lượng và mức độ phù hợp với các dấu phân tử. Kết quả cho thấy sử dụng RM190 đã phân biệt được các giống lúa có hàm lượng amylose cao và thấp hoặc rất thấp, RM21 có hiệu quả trong việc xác định hàm lượng protein cao hay thấp; CAPS-DFR có khả năng phân biệt gạo trắng với gạo màu, Indel-Rc và CAPS- OSB1 có thể xác định được màu đỏ và màu đen của hạt. Kết quả nghiên cứu đã chọn được giống lúa Cẩm Cai Lậy có hàm lượng protein, anthocyanin cao và amylose thấp, độ trở hồ cấp thấp, độ bền gel phù hợp để sản xuất bánh mì không gluten. Nguyên liệu lúa được bảo quản trong bao bì PA ở nhiệt độ 25oC đã duy trì hàm lượng protein, anthocyanin và amylose trong 6 tháng.
Phương pháp bề mặt đáp ứng được sử dụng để xác định điều kiện tối ưu của các nhân tố chính ảnh hưởng đến cấu trúc và giá trị cảm quan của bánh mì không gluten. Thí nghiệm được thiết kế theo mô hình Box –Behnken nhằm tối ưu hóa tỷ lệ phối trộn các nguyên liệu và thời gian lên men. Kết quả khẳng định tỷ lệ các nguyên liệu bột gạo, bột bắp, đậu nành và tinh bột khoai tây cần sử dụng lần lượt là 64,9%, 20,3%, 4,9% và 10,2%. Tỷ lệ HPMC, nấm men, nước, maltodextrin và thời gian lên men có giá trị tối ưu là 1,3%; 2,95%; 100,5%, 10,0% và 30 phút.
Cải tiến chất lượng của bánh mì không gluten bằng việc bổ sung enzyme, vi khuẩn lactic, gạo mầm, chiết xuất các hợp chất sinh học có trong cám gạo cẩm vào quy trình sản xuất. Kết quả xác định bánh mì có thể tích riêng cao nhất, cấu trúc tốt nhất và độ cứng thấp nhất khi sử dụng các enzyme β-amylase, protease, TGase ở tỷ lệ 0,11%; 0,16%; 0,21% so với tổng lượng bột sử dụng. Giá trị tối ưu của từng nhân tố pH, thời gian khuấy và nhiệt độ để trích ly protein trong cám gạo Cẩm là 9,02, 4,02 giờ, và 90,6oC. Bột thu được có hàm lượng protein đạt 43,0%, độ tạo bọt và nhũ tương tương đương tốt. Thông số tối ưu của thí nghiệm trích ly anthocyanin có hỗ trợ của sóng siêu âm là pH 1,9, nồng độ ethanol 44,1%, nhiệt độ 35,7ᵒC và thời gian chiết 56,0 phút. Bột protein chiết xuất được dùng thay thế protein của đậu nành đạt hiệu quả cao trong sản xuất bánh mì. Mặc khác, khi sử dụng dịch trích anthocyanin ở tỷ lệ 4% đã tạo ra bánh có cấu trúc tốt, màu sắc đẹp. Điều kiện tối ưu để gạo Cẩm nảy mầm đạt hàm lượng anthocyanin cao bao gồm ngâm 2,6 giờ ở pH 3,1; nảy mầm 15,5 giờ ở nhiệt độ 34,2oC. Gạo Cẩm nảy mầm thích hợp để làm bánh mì không gluten vì có hàm lượng enzyme amylase cao (64,2 UI/g), đường tổng cao (7%), protein tăng (10,4%), độ bền gel tăng và tinh bột giảm (69,3%). Sử dụng 20% bột chua có chủng 108 CFU/mL vi khuẩn lactic vào bột nhào đã cải thiện cấu trúc của bánh mì. Kết quả phân tích sắc ký trao đổi ion hiệu năng cao và sắc ký bản mỏng đã chứng minh sự kết hợp 10g bột khoai tây với 1g bột lá gai sấy thăng hoa đã làm thay đổi cấu trúc của tinh bột và tạo ra bánh có thể tích riêng lớn, độ cứng giảm và cấu trúc tốt. Kết quả thí nghiệm đã khẳng định sử dụng enzyme, protein, anthocyanin trích ly từ cám gạo, vi khuẩn lactic, gạo mầm đều cải thiện được chất lượng bánh mì không gluten. Trong đó, bánh mì làm từ gạo mầm có cấu trúc tốt, giá trị dinh dưỡng cao và được người tiêu dùng đánh giá ở mức tốt.
2. Những kết quả mới của luận án
Nghiên cứu đã đánh giá được đặc điểm nông học và chất lượng của 10 giống/dòng lúa đặc sản được trồng tại tỉnh Tiền Giang. Trong đó, giống lúa cẩm Cai Lậy và dòng D13 có hàm lượng amylose thấp, cơm mềm, hàm lượng các chất có giá trị dinh dưỡng như anthocyanin, protein, sắt, chất xơ hòa tan cao.
Luận án xác định được các dấu chỉ thị phân tử để sử dụng trong chọn giống lúa có hàm lượng protein cao và amylose thấp phù hợp cho sản xuất bánh mì không gluten. Đồng thời, luận án cũng cung cấp các thông tin về phương pháp bảo quản lúa thích hợp nhằm duy trì hàm lượng anthocyanin, protein, amylose trong hạt.
Xác định được các thông số tối ưu để chế biến bánh mì không gluten thích hợp cho mọi người, đặc biệt là cho người bị bệnh celiac.
Xác định các thông số tối ưu trong quy trình trích ly protein và anthocyanin trong cám gạo cẩm bằng sóng siêu âm, sản xuất gạo mầm có hàm lượng anthocyanin cao để làm nguyên liệu trong sản xuất bánh mì không gluten.
Kết quả nghiên cứu xác định được 04 công thức chế biến bánh mì không gluten với các thông số tối ưu từ việc kết hợp các loại enzyme, vi khuẩn lactic, gạo mầm, các chất trích ly từ cám gạo cẩm nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng cao.
Khai thác các enzyme có sẵn trong thực vật (củ khoai tây, lá gai) trong công thức làm bánh mì không gluten vừa tận dụng được nguồn nguyên liệu phổ biến, rẻ tiền vừa đảm bảo môi trường, sức khỏe của người tiêu dùng.
Sử dụng các phương pháp hiện đại để phân tích, đánh giá chất lượng của nguyên liệu và sản phẩm như diện di, sắc ký lỏng hiệu năng cao, sắc ký trao đổi ion hiệu năng cao, sắc ký bản mỏng.
3. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu được công bố từ luận án đã cung cấp thông tin về khả năng sử dụng dấu phân tử để đánh giá giống lúa có chứa hàm lượng protein cao, amylose thấp;
Áp dụng mô hình tối ưu hóa để xác định các thông số trong quy trình sản xuất gạo cẩm nảy mầm, đây là nguồn nguyên liệu giàu các hợp chất sinh học như anthocyanin, protein, GABA để chế biến bánh mì không gluten;
Kết quả thu nhận cho thấy sản phẩm đạt chất lượng cao khi sử dụng các loại enzyme, vi khuẩn lactic, chiết xuất các hợp chất sinh học trong cám gạo cẩm nhằm tạo ra hướng đi mới cho ngành công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm;
Đây cũng là nguồn tài liệu quý phục vụ cho công tác nghiên cứu, học tập và giảng dạy.
Ý nghĩa thực tế
Kết quả nghiên cứu đã xác định được dấu phân tử để chọn giống lúa có chứa hàm lượng protein cao, amylose thấp và loại bao bì thích hợp để bảo quản lúa.
Ngoài ra, các quy trình sản xuất bánh mì không gluten đơn giản, dễ thực hiện ở quy mô hộ gia đình hay công nghiệp. Đồng thời, sử dụng nguồn enzyme sẵn có trong bột khoai tây, bột lá gai sấy thăng hoa để tạo ra sản phẩm bánh mì không gluten có chất lượng cao, an toàn cho người sử dụng.
Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
Sản phẩm bánh mì không gluten đã được đánh giá về mặt dinh dưỡng, giá trị cảm quan và an toàn vệ sinh thực phẩm. Đồng thời, sản phẩm cũng đã được khảo sát thị hiếu của người tiêu dùng. Do vậy, để quy trình có thể đưa vào áp dụng thực tế cần tiếp tục sản xuất sản phẩm ở quy mô pilot lớn hơn cũng như tính toán hiệu quả kinh tế để sớm đưa sản phẩm ra thị trường.
