Luận văn Khảo sát mối tương quan giữa phương pháp phân tích bằng thiết bị và phương pháp phân tích cảm quan trong phân tích độ cứng của sản phẩm bánh biscuit

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC KHẢO SÁT MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH BẰNG THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẢM QUAN TRONG PHÂN TÍCH ĐỘ CỨNG CỦA SẢN PHẨM BÁNH BISCUIT SVTH : HOÀNG THỊ HẢI YẾN MSSV : 60203360 GVHD : T.S. NGUYỄN HOÀNG DŨNG Th.S. NGUYỄN THANH KHƯƠNG Bộ môn : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN Đối với em, luận văn tốt nghiệp có thể được coi như một bài tập lớn trước khi ra trường để tổng hợp, kiểm tra, khẳng định những kiến thức mình đã học trong suốt bốn năm qua. Qua quá trình làm luận văn, em có cơ hội tổng hợp lại những kiến thức căn bản, rèn luyện các thao tác thực hành, hiểu biết thêm nhiều kiến thức chuyên sâu trong lĩnh vực mà mình lựa chọn và đặc biệt em đã học được cách phải giải quyết vấn đề như thế nào từ kiến thức đã có, phải sắp xếp, tổ chức công việc như thế nào cho có hiệu quả nhất, kết quả công việc là tốt nhất. Giờ đây khi em đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp, em không biết nói gì hơn ngoài lòng biết ơn sâu sắc của em đối với các thầy, cô của trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh, các thầy cô trong khoa Công nghệ Hóa học và đặc biệt các thầy cô thuộc bộ môn Công nghệ Thực phẩm. Em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo tận tình của thầy Nguyễn Hoàng Dũng và cô Nguyễn Thanh Khương, những người đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình làm luận văn. Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Bá Thanh giảng viên trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh, người đã hỗ trợ em rất nhiều trong kỹ thuật phân tích cấu trúc. Xin cảm ơn các bạn lớp HC02TP, các bạn đã tham gia hội đồng đánh giá cảm quan, các bạn đã luôn bên cạnh, giúp đỡ mình rất nhiều trong suốt những năm qua và đặc biệt là trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp. Lời cuối cùng và trên hết, con xin cảm ơn ba mẹ, mọi người trong gia đình, mọi người đã luôn quan tâm, khích lệ, động viên, tạo điều kiện để con có được những thành quả như ngày hôm nay. MỤC LỤC Mục lục i Danh mục bảng ii Danh mục hình iii Mở đầu iv Chương 1: Tổng quan Cấu trúc thực phẩm và phương pháp phân tích cấu trúc thực phẩm 1 Cấu trúc thực phẩm 1 Phương pháp phân tích cấu trúc thực phẩm 3 Tổng quan về bánh biscuit 10 Định nghĩa, phân loại bánh biscuit 10 Giới thiệu một số loại bánh biscuit 11 Một số yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc bánh 13 Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 2.1 Nguyên liệu 18 2.2 Phương pháp nghiên cứu 20 2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu 20 2.2.2 Phương pháp xác định thành phần nguyên liệu 20 2.2.3 Phương pháp thay đổi độ ẩm của bánh 26 2.2.4 Phương pháp đánh giá cảm quan xác định độ cứng của bánh 27 2.2.5 Phương pháp phân tích độ cứng bằng thiết bị 30 2.2.6 Phương pháp xử lý thống kê số liệu 31 Chương 3: Kết quả và bàn luận 3.1 Kết quả khảo sát nguyên liệu 32 3.2 Kết quả cân bằng ẩm 33 3.3 Kết quả phân tích và đánh giá độ cứng của từng loại bánh 34 3.3.1 Kết quả phân tích độ cứng của bánh bằng thiết bị 34 3.3.2 Kết quả đánh giá độ cứng của bánh bằng cảm quan 37 3.3.3 Kết quả phân tích đồng thời độ cứng của ba loại bánh 39 3.4 Kết quả phân tích tương quan giữa hai phương pháp 40 Kết luận 42 Tài liệu tham khảo 43 Phụ lục DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Bảng phân loại thuộc tính cấu trúc theo một số tác giả 2 Bảng 1.2 Bảng so sánh ưu và nhược điểm của hai phương pháp phân tích 9 Bảng 2.1 Độ ẩm do các dung dịch muối bão hòa tạo thành ở 25oC theo lý thuyết 26 Bảng 3.1 Hình dạng, kích thước, khối lượng của các loại bánh 32 Bảng 3.2 Kết quả phân tích thành phần bánh nguyên liệu 32 Bảng 3.3 Kết quả độ ẩm của bánh sau khi đã cân bằng 33 Bảng 3.4. Độ ẩm của bánh khi cân bằng trong nghiên cứu của Mandala 34 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Mô tả cách tác dụng lực của phương pháp ba điểm và phương pháp nén ép 7 Hình 1.2. Mặt cắt ngang thể hiện cấu trúc của bánh cream cracker 11 Hình 1.3. Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa độ ẩm và độ cứng của bánh đối với bánh Marie và bánh Petit Beurre 17 Hình 2.1. Bánh cream cracker Healthy của công ty Kinh Đô 18 Hình 2.2. Bánh semi-sweet Marie của công ty Kinh Đô 19 Hình 2.3. Bánh cookie bơ sữa Good choice của công ty Kinh Đô 19 Hình 2.4. Sơ đồ trình tự thực hiện nghiên cứu 20 Hình 2.5. Các bình đựng bánh để điều chỉnh độ ẩm 27 Hình 2.6. Máy đo đâm xuyên Instron và que đâm xuyên 31 Hình 3.1. Bình chứa dung dịch Mg(NO3)2 (dung dịch muối ở dưới màu vàng) và bình chứa một dung dịch muối khác 34 Hình 3.2. Đồ thị tương quan giữa độ cứng (N) và độ ẩm của bánh cookie 36 Hình 3.3. Đồ thị tương quan giữa độ cứng (N) và độ ẩm đối với bánh semi-sweet 36 Hình 3.4. Đồ thị tương quan giữa độ cứng (N) và độ ẩm đối với bánh cracker 36 Hình 3.5. Đồ thị tương quan giữa độ ẩm và độ cứng đánh giá bằng phương pháp cảm quan đối với bánh cookie 38 Hình 3.6. Đồ thị tương quan giữa độ ẩm và độ cứng đánh giá bằng phương pháp cảm quan đối với bánh semi-sweet 38 Hình 3.7. Đồ thị tương quan giữa độ ẩm và độ cứng đánh giá bằng phương pháp cảm quan đối với bánh cracker 38 Hình 3.8. Đồ thị quan hệ giữa độ ẩm và độ cứng (N) của cả ba loại bánh 39 Hình 3.9. Đồ thị tương quan giữa phương pháp cảm quan và phương pháp công cụ đối với độ cứng của bánh cookie 40 Hình 3.10. Đồ thị tương quan giữa phương pháp cảm quan và phương pháp công cụ đối với độ cứng của bánh semi-sweet 41 Hình 3.11. Đồ thị tương quan giữa phương pháp cảm quan và phương pháp công cụ đối với độ cứng của bánh cracker 41 Hình 3.12. Đồ thị tương quan giữa phương pháp phân tích cảm quan và phương pháp công cụ khi phân tích độ cứng của cả ba loại bánh 41 LỜI MỞ ĐẦU Đối với người tiêu dùng, chất lượng là một trong những nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến sự lựa chọn một sản phẩm. Cấu trúc cũng đóng một vai trò quan trọng đối với chất lượng thực phẩm, đặc biệt trong một số thực phẩm như các sản phẩm dạng gel, các thực phẩm chiên giòn, chip khoai tây, bánh kẹo nói chung…. Chính vì vậy, vấn đề đánh giá, phân tích cấu trúc thực phẩm ngày càng được quan tâm. Hai phương pháp chủ yếu để phân tích cấu trúc là phương pháp cảm quan và phương pháp công cụ (phân tích bằng thiết bị). Phương pháp công cụ có nhiều ưu điểm như dễ thực hiện, dễ tiêu chuẩn hóa, yêu cầu ít sự huấn luyện con người, cho kết quả nhanh chóng… Nhưng không có công cụ nào có thể mô tả được quá trình động học diễn ra trong suốt quá trình đánh giá cấu trúc của con người và một thiết bị không thể đo được nhiều thuộc tính vật lý. Mặt khác, việc kiểm tra thiết bị cuối cùng lại được thực hiện dựa vào giác quan của con người vì kết quả chỉ có ý nghĩa khi con người có thể thực sự cảm nhận, mô tả, định lượng được cấu trúc. Chính vì vậy, việc nghiên cứu mối tương quan giữa hai phương pháp này là cần thiết. Ở nước ta, chưa có nhiều nghiên cứu về lĩnh vực này, do đó chúng tôi đã đưa ra đề tài này để khảo nghiệm xem giữa hai phương pháp có thực sự có một mối tương quan chặt chẽ hay không. Trong luận văn này, chúng tôi lựa chọn nghiên cứu trên sản phẩm bánh biscuit, vì đối với bánh biscuit cấu trúc là một trong những yếu tố quyết định đến chất lượng của sản phẩm. Mục đích của nghiên cứu là khảo sát sự thay đổi độ cứng của bánh biscuit theo độ ẩm và khi phân tích chỉ tiêu độ cứng của bánh biscuit thì giữa hai phương pháp có một mối tương quan chặt chẽ hay không. Các loại bánh biscuit trên thị trường sẽ được bảo quản ở những môi trường có độ ẩm khác nhau nhằm thay đổi độ ẩm của bánh biscuit. Những mẫu bánh này sẽ được đưa đi phân tích chỉ tiêu độ cứng đồng thời bằng cả hai phương pháp, dữ liệu thu được từ hai phương pháp sẽ tiến hành xử lý thống kê để đưa ra kết luận. Do thời gian làm luận văn có hạn, điều kiện thí nghiệm không cho phép và bước đầu tiên nghiên cứu lĩnh vực này nên chúng tôi chỉ khảo sát trên độ cứng của sản phẩm bánh biscuit mặc dù đối với sản phẩm bánh biscuit còn rất nhiều đặc tính cấu trúc khác cần quan tâm như độ giòn, độ xốp… Chương 1 TỔNG QUAN CẤU TRÚC THỰC PHẨM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC THỰC PHẨM Cấu trúc thực phẩm Sự cảm nhận cấu trúc thực phẩm của con người Cấu trúc thực phẩm là tất cả các thuộc tính cơ học, hình học, bề mặt của sản phẩm được cảm nhận bởi cơ học, xúc giác, thị giác và các cơ quan cảm thụ khác của con người [ISO 5492 : 1992]. Sự cảm nhận cấu trúc thực phẩm bắt đầu với kết cấu của nguyên liệu thực phẩm (ví dụ các phân tử hoặc vi cấu trúc được sắp xếp theo kiểu hình học như thế nào). Khi kết cấu này được cho vào miệng hoặc cảm nhận bằng tay, nó sẽ thay đổi như: giảm kích thước, tăng ẩm do sự tiết nước bọt. Kết cấu của thực phẩm qua quá trình nhai sẽ tạo ra những kích thích được dây thần kinh truyền về não và hình thành sự nhận biết về cấu trúc. Những nhận biết này kết hợp sự ghi nhớ đã hình thành nên một ý niệm về cấu trúc thực phẩm đối với người tiêu dùng. Những nhận biết đó cũng có thể được chuyển thành sự đánh giá cường độ của một thuộc tính cấu trúc nào đó, thông thường được đánh giá bởi hội đồng cảm quan [3, 30]. Cấu trúc của thực phẩm được nhận biết đầu tiên qua thị giác. Ở những cái nhìn đầu tiên, con người đã hình thành một sự dự đoán về cảm nhận cấu trúc của thực phẩm khi nó ở trong miệng hoặc khi chạm tay. Việc đánh giá thuộc tính cấu trúc này thường phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm ăn uống. Nếu sự dự đoán này không đúng, thực phẩm có thể bị từ chối. Những thuộc tính cấu trúc có thể được đánh giá qua thị giác là: độ bóng, sự gồ ghề trên bề mặt… [30]. Việc đánh giá cấu trúc bằng xúc giác có thể thực hiện trực tiếp bằng việc tiếp xúc, thao tác trên thực phẩm với những ngón tay hoặc gián tiếp bằng cách chạm vào thực phẩm thông qua dao, nĩa… [7, 30]. Các thuộc tính cấu trúc có thể được đánh giá bằng tay gồm thuộc tính cơ học (ví dụ lực ép), thuộc tính hình học (sờn, có sạn) và thuộc tính ẩm (có dầu, ướt). Hầu hết những thuộc tính cấu trúc này được cảm nhận khi có sự tiếp xúc giữa da và bề mặt nguyên liệu. Sự di chuyển da qua bề mặt nguyên liệu (ví dụ da của quả cam) tạo ra rung động trong da, những rung động này được coi là cảm giác khi cảm nhận cấu trúc bằng xúc giác. Môi cũng đóng vai trò quan trọng trong cảm nhận cấu trúc bằng xúc giác. Chúng có cảm giác đặc biệt để đánh giá sự gồ ghề trên bề mặt và những thuộc tính cấu trúc khác của thực phẩm. Tuy nhiên, khi đánh giá mức độ của một thuộc tính cấu trúc nào đó, việc đánh giá được thực hiện trong miệng thì chính xác hơn thực hiện bằng tay [30]. Quá trình cảm nhận cấu trúc thực phẩm trong miệng gồm 3 gian đoạn. Ban đầu là cảm nhận độ cứng, khả năng để phá vỡ thực phẩm trong lần cắn đầu tiên. Tiếp theo là sự cảm nhận độ nhai (chewiness), độ dính nhớt trong quá trình nhai, sự ẩm ướt và béo ngậy của thực phẩm, cùng với sự cảm nhận kích thước và thuộc tính hình học của những mẫu thực phẩm riêng lẻ. Cuối cùng là sự cảm nhận tốc độ phá vỡ thực phẩm trong quá trình nhai, sự giải phóng, hấp thu ẩm hay bất kì sự bao phủ của thực phẩm lên miệng hoặc lưỡi [3]. Ngoài việc cảm nhận cấu trúc bằng cách nhai hay nhìn, tiếp xúc với thực phẩm thì nghe cũng đóng vai trò rất quan trọng [7, 30]. Một thuộc tính vốn có của quá trình phá vỡ các thực phẩm giòn là tạo ra âm thanh. Khi cắn các thực phẩm khác nhau thì âm thanh phát ra cũng khác nhau. Hai tiêu chuẩn cảm quan cơ bản để phân biệt những âm thanh phát ra từ thực phẩm là độ lớn và tính liên tục hay gián đoạn của âm thanh. Người thử có thể phân biệt được giữa giòn “crisp” và giòn “crunch” bằng việc đánh giá âm thanh phát ra. [13, 19, 30]. Phân loại thuộc tính cấu trúc Thuộc tính cấu trúc có thể được chia nhỏ hơn thành nhiều loại khác nhau. Những phân loại này thể hiện trong bảng 1.1. Ngày nay, những phân loại này vẫn được sử dụng mặc dù chúng đã phát triển qua nhiều thập kỉ [30]. Bảng 1.1: Bảng phân loại thuộc tính cấu trúc theo một số tác giả [30] Tác giả Phân loại Định nghĩa Ví dụ Szczemiak, 1963 Thuộc tính cơ học Sự biến đổi của nguyên liệu dưới tác dụng của sức căng và ứng suất Loại 1: cứng, cố kết. Loại 2: giòn, mức độ nhai (chewiness). Thuộc tính hình học 1) Những thuộc tính hình dạng và kích thước. 2) Những thuộc tính hình dạng và định hướng. Trơn, nhẵn hay cứng, có sạn. Mềm nhão, dễ tách thành từng mảnh, tinh thể. Những thuộc tính khác Những cảm giác trong miệng đặc trưng liên quan đến sự cảm nhận hàm ẩm và béo. Trơn như có dầu, béo ngậy. Shermann, 1969 Loại 1 1) Những thuộc tính dùng phép phân tích. 2) Hình dạng, kích thước của hạt, sự phân bố các hạt. 3) Thể tích khí, vị trí lỗ khí, sự phân bố lỗ khí Loại 2 Sự kết hợp của hai thuộc tính cấu trúc cơ bản (loại 1). Độ đàn hồi, độ nhớt, độ dính. Loại 3 Sự kết hợp của hai hay nhiều thuộc tính loại 2. Độ sánh, độ cứng, độ giòn, lổn nhổn. Jowitt, 1974 Thuộc tính cấu trúc chung Kết cấu, cấu trúc, sự cố kết Sự biến đổi của nguyên liệu dưới tác dụng của sức căng, ứng suất Độ cứng, chắc, mềm Kết cấu của nguyên liệu 1) Hình dạng, kích thước của hạt 2) Hình dạng và sự sắp xếp của các yếu tố thuộc kết cấu Mịn, nhiều nước Dễ tách thành từng mảnh, xơ Cảm giác miệng Nhiều nước, mềm xốp Phương pháp phân tích cấu trúc thực phẩm Phương pháp phân tích cảm quan Phân tích cảm quan là kỹ thuật sử dụng các cơ quan cảm giác của con người để tìm hiểu, mô tả và định lượng các tính chất cảm giác của một sản phẩm thực phẩm như màu sắc, hình thái, mùi, vị và cấu trúc [1]. Trong phân tích cảm quan các giác quan của người thử được sử dụng như một dụng cụ đo. Các giác quan làm nhiệm vụ nhận thông tin như là màu sắc, mùi, vị, qua phân tích, xử lý và đưa ra kết quả dưới dạng các giá trị ước lượng, so sánh và mô tả [1]. Đánh giá một chỉ tiêu chất lượng nào đó có nghĩa là ước lượng giá trị của chỉ tiêu đó khi nó có nhiều trạng thái phân biệt. Người ta có thể gắn cho các trạng thái này một giá trị và như thế chúng trở thành đại lượng đo được [1]. Việc đánh giá cảm quan cấu trúc sẽ cung cấp những thông tin về sự tiếp nhận và phản ứng của con người đối với cấu trúc như thế nào khi họ sử dụng sản phẩm. Để thu được kết quả đo khách quan và đáng tin cậy, cần sử dụng một hội đồng cảm quan đã được huấn luyện đánh giá cấu trúc. Khi không được huấn luyện thích hợp, người thử sẽ sử dụng chính những hiểu biết của mình trong việc đánh giá. Những hiểu biết này của người thử là khác nhau bởi vì mỗi người đều có kinh nghiệm cảm quan, nền văn hóa, môi trường sống và một tiểu sử riêng. Khi qua huấn luyện, ta có thể phát triển một hệ thống kiến thức chung để sử dụng trong suốt quá trình đánh giá. Như vậy, một hội đồng có thể cung cấp những trả lời định tính và định lượng tương đồng. Một yêu cầu cơ bản để việc đánh giá cảm quan cấu trúc được thành công là những thuộc tính cấu trúc phải được định nghĩa theo cùng một cách để mỗi người trong hội đồng đánh giá hiểu giống nhau về những thuộc tính đó. Chính vì vậy, những thuật ngữ cấu trúc đưa ra những định nghĩa chi tiết về thuộc tính của thực phẩm là một công cụ hữu ích. Để có được một phép phân tích cảm quan các thuộc tính cấu trúc chính xác và đáng tin cậy, cũng như để phát triển một hệ thống kiến thức chung, những hệ thống tiêu chuẩn đánh giá đã được đưa ra, ví dụ hệ thống tiêu chuẩn của Szczesniak về độ cứng, độ giòn, độ nhớt, độ dính, mức độ nhai; hay hệ thống tiêu chuẩn ISO 5492:1992 về độ cứng, độ gãy vỡ, độ nhai, độ chắc, độ dính, độ nhớt… Các tiêu chuẩn tham khảo giúp cho hội đồng cảm quan phát triển thuật ngữ chính xác, quyết định đáng tin cậy và nhận ra hầu hết các đặc tính quan trọng của sản phẩm. Những tiêu chuẩn tham khảo này cũng rất hữu ích trong việc giải thích những ảnh hưởng của các thành phần lên những mẫu nguyên liệu thực tế; hội đồng chỉ cần huấn luyện trong thời gian ngắn, có khả năng đưa ra hệ thống tài liệu thuật ngữ và cung cấp những công cụ phong phú cho buổi thảo luận [30]. Các phép thử phân biệt thì rất có ích khi cần xác định có tồn tại sự khác nhau giữa các sản phẩm hay không. Còn nếu mục đích nghiên cứu vừa định tính vừa định lượng những khác nhau của sản phẩm thì phép phân tích mô tả là cần thiết. Một phương pháp phổ biến để nghiên cứu định tính và định lượng sự khác nhau của cấu trúc thực phẩm là phương pháp Texture profile analysis (TPA – tạm dịch là phân tích mô tả cấu trúc, trong một số tài liệu còn gọi phương pháp này là STPA – sensory texture profile analysis – để phân biệt với phương pháp TPA trong phân tích công cụ) [7, 23, 30]. Phương pháp TPA đưa vào tính toán bản chất động học của sự cảm nhận cấu trúc. Do đó, phương pháp này đánh giá thuộc tính cấu trúc theo trình tự: đầu tiên là các thuộc tính bề mặt (nhìn trước khi nhai), tiếp đến sự nén ép ban đầu (cảm nhận dựa trên lần cắn đầu tiên), cảm nhận trong suốt quá trình nhai, phần còn lại (sự thay đổi tạo ra trong suốt quá trình nhai và thường cảm nhận sau khi nuốt). Trong quá trình đánh giá, ngoài các thuộc tính cơ học và hình học, âm thanh phát ra cũng được cảm nhận [7, 30]. Trong đa số các nghiên cứu về cấu trúc thực phẩm đều dùng phương pháp TPA, đặc biệt khi cần đưa ra các mô tả về thuộc tính cấu trúc của sản phẩm, phương pháp TPA xác định sự khác nhau giữa các đặc tính riêng biệt. Chẳng hạn, khi nghiên cứu về sản phẩm phô mai, Pereira đã dùng phương pháp này, một số thuật ngữ như độ chắc, độ dai, độ béo, độ dính… đã được hội đồng đưa ra. Và khi hội đồng đưa ra thuật ngữ sẽ đi kèm với định nghĩa thuật ngữ, các thuật ngữ được lựa chọn qua sự thống nhất của hội đo