Xác định thông số sản xuất bánh mì bột chua từ vi khuẩn lên men lactic kết hợp nấm men thay thế chất bảo quản hóa học

794 XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ SẢN XUẤT BÁNH MÌ BỘT CHUA TỪ VI KHUẨN LÊN MEN LACTIC KẾT HỢP NẤM MEN THAY THẾ CHẤT BẢO QUẢN HÓA HỌC Nguyễn Hoài Hƣơng, Huỳnh Phƣơng Quyên, Võ Ngọc Huyền, Hồ Lý Hải Vân, Nguyễn Thị Thúy Hằng Viện Khoa học Ứng dụng Hutech, trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh (HUTECH) TÓM TẮT Trong nghiên cứu này chủng Lactobacillus plantarum L5 phân lập từ nem chua được sử dụng đồng lên men với nấm men làm nổi bột nhằm kéo dài thời gian bảo quản mà không cần chất bảo quản hóa học. Dựa vào phân tích tính chất hóa lý, cảm quan bột nhào và bánh, với mật độ vi khuẩn lên men lactic 109 (cfu/g bột) đồng lên men với 107 (tế bào nấm men/g bột), thời gian lên men tối ưu được xác định là 40 phút ở 40 o C, nhiệt độ nướng tối ưu là 170oC trong 13 phút để bánh có thời gian bảo quản kéo dài như bánh mì bổ sung chất bảo quản hóa học Canxi propionate. Bánh mì bổ sung vi khuẩn lactic thể hiện đặc điểm vượt trội so với bánh mì bảo quản bằng canxi propionate ở mùi, vị và sự sống sót của vi khuẩn lactic trong sản phẩm. Từ khóa: Bột chua, chất bảo quản hóa học, lên men bánh mì, phép thử cho điểm thị hiếu. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong xu hướng tìm kiếm phương thức bảo quản bánh mì chống mốc thay thế chất bảo quản hóa học như natri benzoate (NaB) và canxi propionate (CaP), người ta quan tâm đến phương pháp sản xuất bánh mì bột chua (sour dough) có lâu đời ở châu Âu. Tác nhân kháng mốc trong bánh mì bột chua có nguồn gốc từ vi khuẩn lên men lactic đồng lên men với nấm men. Tuy nhiên, bánh mì bột chua truyền thống cũng có điểm hạn chế, đó là công việc chuẩn bị bột chua tự nhiên rất tốn thời gian và không kiểm soát được hệ vi sinh vật trong bột chua. Để khắc phục nhược điểm của bột chua, nhiều vi khuẩn lên men lactic đã được phân lập và bổ sung vào các công thức bánh mì để đồng lên men với nấm men (Muhialdin và cộng sự, 2011, Chavan và Chavan, 2011). Trong xu hướng đó nghiên cứu trước đó của chúng tôi đã phân lập một số chủng vi khuẩn lên men lactic từ thực phẩm truyền thống của Việt Nam, trong đó có Lactobacillus plantarum L5 (Nguyễn Hoài Hương, Huỳnh Phương Quyên, 2018). Chủng vi khuẩn này thể hiện hoạt tính protease và lên men lactic trung bình, khả năng kháng nấm in vitro và ngăn cản sự tăng trưởng nấm mốc trong bánh mì bột chua khi đồng lên men với nấm men. Tuy nhiên các thông số lên men bột nhào và nướng chưa được nghiên cứu. Đó là nội dung của nghiên cứu này. 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu Chủng Lactobacillus plantarum L5 được phân lập từ nem chua. Nấm mốc Aspergillus niger được phân lập từ đậu nành nhiễm mốc. Nấm men Saccharomyces cerevisiae được mua của nhà sản xuất Saf-Instant, natri benzoate được mua từ nhà sản xuất Guangdong Guanghua Sci-tech Co., Ltd và canxi propionate từ nhà sản xuất Melbourne Food Ingredient Depot và bột mì số 11 là bột mì thông dụng. 795 2.2 Phƣơng pháp 2.2.1 Tăng sinh và chuẩn bị vi khuẩn lactic để bổ sung vào bột nhào Nuôi cấy L. plantarum L5 trong MRS Broth 370C, 24 giờ. Tế bào vi khuẩn sau tăng sinh được thu hồi bằng ly tâm 4000 v/p trong 15 phút và rửa 2 lần bằng nước muối sinh lý vô trùng. Mật độ L. plantarum L5 10 7 , 10 8 , 10 9 , 10 10 (cfu/g bột) được điều chỉnh để đồng lên men với nấm men 107 tế bào/ g. 2.2.2 Lên men bột nhào và nướng bánh Mỗi mẻ bột nhào được chuẩn bị từ 250 g bột mì số 11, 35 g sucrose, 2.5 g NaCl, 25g trứng, 135 ml sữa tươi, 15 g bơ động vật và 3g nấm men bánh mì (107 cfu/g bột). Bột nhào được khuấy trộn trong máy trộn bột vận tốc 1000 vòng/ phút trong 13phút, sau đó để bột nghỉ 30 phút ở nhiệt độ phòng, sau đó được chia thành từ phần khối lượng 50 g vào dạng hình cầu, lên men thời gian nhất định ở 40 oC. Nướng được thực hiện trong lò với nhiệt độ được điều chỉnh và kiểm soát trong 13 phút, sau đó bánh mì được làm nguội ở nhiệt độ phòng và đem phân tích. 2.2.3 Xác định thời gian lên men và mật độ vi khuẩn lactic bổ sung Chuẩn bị vi khuẩn lactic và bột nhào như trên, với mỗi mật độ vi khuẩn lactic L5 bổ sung, thời gian lên men 40 oC là 30, 40, 50 phút. Sau đó, bánh được nướng 170oC trong 15 phút trong lò, để nguội ở nhiệt độ phòng và phân tích các chỉ tiêu thể tích, độ acid (TA%), đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm thị hiếu. 2.2.4 Xác định nhiệt độ nướng bánh Chuẩn bị vi khuẩn lactic và bột nhào như trên, với mật độ vi khuẩn lactic L5 và thời gian lên men chọn được từ thí nghiệm trên, bánh được nướng 160, 170, 180oC trong 15 phút trong lò, để nguội ở nhiệt độ phòng và phân tích độ màu và mật độ vi khuẩn lactic. 2.2.5 So sánh cảm quan và thời gian bảo quản bánh mì bổ sung vi khuẩn lactic với bánh mì dùng chất bảo quản hóa học và bánh mì không chất bảo quản Chuẩn bị vi khuẩn lactic và bột nhào như trên, với mật độ vi khuẩn lactic L5 và thời gian lên men chọn được từ thí nghiệm 1, bánh được nướng ở nhiệt độ rút ra từ thí nghiệm 2 trong 15 phút trong lò, để nguội ở nhiệt độ phòng. Bánh mì đối chứng BM được lên men với cùng một lượng nấm men, thời gian lên men và nhiệt độ nướng như bánh mì lactic, tuy nhiên không bổ sung một tác nhân bảo quản nào. Bánh mì đối chứng BMCaP và BMNaB được làm giống BM, loại trừ có bổ sung 0,1% canxi propionate hoặc natri benzoate vào nguyên liệu nhào bột ban đầu. Các mẫu bánh mì được phân tích cảm quan cho điểm thị hiếu. Bánh mì được bảo quản trong bao PE khử trùng bằng cồn 70o ở nhiệt độ phòng, sau đó quan sát sự xuất hiện tơ nấm. Số ngày bảo quản tính từ ngày nướng đến ngày đầu tiên tơ nấm xuất hiện. Bánh mì sau nướng và sau 5 ngày bảo quản được phân tích tổng nấm men nấm mốc. 2.2.6. Các phương pháp phân tích Thể t ch và độ nở Đo chiều cao H (cm) và đường kính D (cm) bột nhào trước lên men, sau lên men và sau khi nướng rồi tính thể tích bánh theo công thức hình chỏm cầu V (cm3) = ( ). Độ nở bột nhào là chênh lệch thể tích bột nhào sau lên men và trước lên men, độ nở bánh là thể tích bánh trừ đi thể tích bột nhào sau lên men. Độ acid hay TA%: 796 10g mẫu nghiền nhò được lắc 1 giờ trong nước cất ấm chuyển sang bình định mức 100 ml và thêm nước cất tới vạch, 25 ml dịch sau lọc được chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1N đến khi xuất hiện màu hồng nhạt bền sau 30 giây với chỉ thị Phenolphtalein 1%. Tính độ acid theo tỉ lệ % acid tạo thành quy ra acid lactic. hương pháp đo à ắc bánh mì: Sử dụng máy đo màu Konica Minolta CR-400 Xác định mật độ vi khuẩn lactic trong bánh mì 10 g bánh mì được đồng nhất trong 90 ml nước muối sinh lý, pha loãng theo dãy thập phân và cấy trang trên môi trường thạch MRS với 3 độ pha loãng liên tiếp, mỗi độ pha loãng lặp lại 3 đĩa, ủ 37oC trong 48 giờ, đếm khuẩn lạc trong các đĩa chứa 25-250 khuẩn lạc và tính mật độ khuẩn lactic trong bánh mì. Xác định tổng nấm men, nấm mốc trong bánh mì (theo TCVN 8275-1:2010) Mức độ ưa th ch về màu sắc, độ xốp, mùi vị của bánh mì bổ sung vi khuẩn lactic với bánh ì thường và bánh mì có chất bảo quản: Sử dụng phép thử Cho điểm thị hiếu để đánh giá mức độ ưa thích của các mẫu bánh mì. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định thời gian lên men bột nhào đồng lên men vi khuẩn lên men lactic với nấm men Bảng 1. Ảnh hưởng của mật độ vi khuẩn lactic L. plantarum L5 và thời gian lên men lên thể tích bột nhào và độ chua bột nhào Mật độ vi khuẩn lactic (cfu/g bột) Thời gian lên men (phút) Thể tích (cm3) Độ chua (% acid lactic) 10 7 30 106,13 fg 0,192 c 40 124,45 ef 0,180 c 50 175,82 ab 0,072 d 10 8 30 87,31 g 0,180 c 40 121,21 ef 0,186 c 50 155,02 bcd 0,198 c 10 9 30 127,86 ef 0,288 b 40 150,62 cd 0,324 ab 50 190,75 a 0,36 a 10 10 30 109,05 fg 0,288 b 40 135,36 de 0,30 ab 50 165,68 bc 0,294 ab Tại mỗi mật độ đồng lên men LAB L5 với nấm men, khi tăng thời gian lên men thì thể tích sau lên men tăng rõ rệt, giữa các thời gian lên men sự khác biệt có ý nghĩa thống kê. Tuy nhiên thời gian lên men 30 – 50 phút không ảnh hưởng nhiều lắm đến độ chua bột nhào. Hàm lượng acid lactic không tăng sau lên men có thể do acid lactic sinh ra kết hợp ethanol tạo ester thơm. Khi mật độ 107 và 108 cfu LAB/g bột, độ chua kém hơn hẳn so với khi sử dụng mật độ 109 và 1010 cfu/g. Thay đổi mật độ LAB đồng lên men nấm men chắc hẳn ảnh hưởng lên cảm quan theo phương pháp Cho điểm thị hiếu và kết quả thể hiện ở bảng 2: 797 Bảng 2. Ảnh hưởng của mật độ LAB L.plantarum L5 và thời gian lên men đến cảm quan bánh mì Mật độ vi khuẩn lactic (cfu/g bột) Thời gian lên men (phút) Màu sắc Độ xốp Mùi Vị Đánh giá chung 10 7 30 7,33 a 5,33 cde 5,92 a 5,67 bcd 6,58 abc 40 5,17 c 6,83 ab 5,50 a 7,00 ab 6,75 ab 50 7,17 ab 6,50 abcd 6,25 a 5,67 bcd 6,50 abc 10 8 30 6,75 abc 5,08 e 5,92 a 5,92 abcd 5,75 abc 40 6,33 abc 7,08 a 5,75 a 7,25 a 6,83 a 50 6,17 abc 6,67 abc 5,50 a 5,25 d 5,83 abc 10 9 30 6,75 abc 5,58 bcde 5,92 a 5,83 abcd 6,25 abc 40 6,67 abc 6,50 abcd 5,50 a 6,83 abc 6,50 abc 50 5,58 bc 4,92 e 5,00 a 5,33 cd 5,58 bc 10 10 30 7,25 ab 5,17 de 5,92 a 6,08 abcd 6,33 abc 40 6,58 abc 7,00 a 5,58 a 6,83 abc 6,75 ab 50 5,67 abc 6,00 abcde 5,83 a 4,83 d 5,50 c Dựa vào bảng 2 cho thấy điểm cảm quan về vị cao nhất khi thời gian lên men là 40 phút, kéo dài thời gian lên men 50 phút khi mật độ LAB cao có thể dẫn đến vị quá chua, ngược lại khi mật độ thấp (107 cfu/g), độ acid thấp, vị không chua nhưng các sản phẩm trao đổi chất khác của VSV (có thể do nhiễm từ không khí) có thể xem lẫn làm kém cảm quan. Vì vậy lên men 40 phút ở mật độ 109 cfu/g bột có thời gian lên men vừa đủ và mật độ LAB thích hợp nên giúp gluten trương nở tốt, bánh đạt cấu trúc, mùi vị hài hoà. Dựa vào nghiên cứu trước đó mật độ 109cfu/g bột cho khả năng kháng nấm tốt, kéo dài thời gian bảo quản bánh mì. 3.2. Xác định nhiệt độ nƣớng bánh Kết quả khảo sát nhiệt độ nướng của các mẫu bánh mì bổ sung vi khuẩn Lactic L5-109 thể hiện ở bảng 3. Bảng 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ nướng lên màu bánh mì lên men lactic Chỉ tiêu Nhiệt độ L* a* b* Log mật độ lactic (log(cfu/g)) 160 o C 81,07 a 12,61 a 31,78 a 8,57 a 170 o C 71,59 a 16,13 a 27,35 a 8,44 a 180 o C 56,38 b 14,72 a 17,65 b 8,51 a (L* = cường độ tối – sáng, a* = sắc độ của màu đỏ - xanh lá, b* = sắc độ của màu xanh dương – vàng) Trong quá trình nướng, vỏ bánh có màu vàng nâu do lượng lượng đường và acid amin trong bánh tham gia phản ứng Caramel và Maillard, nhiệt độ nướng cao thì vỏ bánh có màu đậm hơn so với nướng ở nhiệt độ thấp. Cho nên, nướng bánh mì ở nhiệt độ 160oC có thông số L* (81,07) và b* (31,78) cao nhất, điều này cho thấy màu vỏ bánh có màu vàng nâu rất nhạt hơn các bánh ở nhiệt độ nướng còn lại. Thông số L* và b* của bánh mì nướng ở nhiệt độ 180oC (L*= 56,38 và b*= 17,65) thấp hơn bánh mì nướng 170oC (L*= 71,59 và b*= 27,35), chứng tỏ bánh mì nướng 180oC có vỏ bánh màu nâu sậm, có vẻ khét, rất đậm. Còn 798 khi nướng 170oC cho ra vỏ bánh màu vàng nâu đặc trưng của bánh mì (Hình 3). Như vậy nướng bánh mì ở nhiệt độ 170oC trong thời gian 13 phút là thích hợp nhất. 3.3 So sánh bánh mì lên men lactic với nấm men so với bánh mì không bổ sung lactic và/hoặc bánh mì không bổ sung chất bảo quản hóa học 3.3.1 So sánh độ nở Bảng 4 trình bày thể tích bột nhào và bánh, từ đó đánh giá được độ nở bánh mì lactic đồng lên men nấm men, so sánh với bánh mì không chất bảo quản và bánh mì bảo quản bằng hóa chất benzoate natri (NaB) và canxi propionate (CaP). Bảng 4. Thể tích và độ nở của các mẫu bánh mì Mẫu Vtrƣớc lên men (cm 3 ) Vsau lên men (cm 3 ) Vsau lên men (cm 3 ) Vsau nƣớng (cm 3 ) Vsau nƣớng (cm 3 ) BML5_9 30,82 ab 150,62 a 123,42 a 179,85 a 29,23 a BM 40,90 a 137,76 ab 96,86 b 180,67 a 42,91 a BMCaP 41,28 a 136,03 ab 94,75 b 180,87 a 44,84 a BMNaB 40,94 a 110,51 c 69,57 c 160,37 b 49,86 a BML5_9: bánh mì chủng L. plantarum L5 109 cfu/g bột đồng lên men nấm men, BMNaB: bánh mì bổ sung Natri benzoat – BMCaP: bánh mì bổ sung Canxi propionate – BM: bánh mì không chất bảo quản BM là mẫu bánh mì không bị ức chế bởi một chất nào nên nấm men hoạt động tốt giúp sinh CO2 làm tăng thể tích bánh. BML5_9 làm giảm pH bột nhào không những không làm giảm lên men mà còn tăng hoạt động của nấm men do hoạt tính protease sản sinh amino acid tự do giúp nấm men hoạt động tốt hơn dẫn đến thể tích bột nhào sau lên men lớn hơn các mẫu khác. Kết quả khảo sát này cho thấy bổ sung vi khuẩn lactic có độ nở tương đương với mẫu bổ sung Canxi propionate là chất bảo quản được sử dụng phổ biến. 3.3.2. So sánh cảm quan Bảng 5. Đánh giá cảm quan các loại bánh mì thí nghiệm Mẫu Mức độ ƣa thích (điểm 1-9) Màu sắc Độ xốp Mùi Vị Đánh giá chung BML5_9 7,20 a 7,17 a 6,93 a 7,07 a 7,07 a BM 7,20 a 7,13 a 5,93 b 7,27 a 6,30 b BMCaP 7,23 a 6,67 ab 5,67 b 6,20 b 7,10 a BMNaB 7,10 a 6,23 b 5,47 b 5,37 c 5,20 c BML5_9: bánh mì chủng L. plantarum L5 109 cfu/g bột đồng lên men nấm men, BMNaB: bánh mì bổ sung Natri benzoat – BMCaP: bánh mì bổ sung Canxi propionate – BM: bánh mì không chất bảo quản Bảng 5 cho thấy về màu sắc, khi so sánh các mẫu bánh mì BML5_9, BM, BMCaP và BMNaB thì các mẫu có mức độ ưa thích không có khác biệt có ý nghĩa ở mức ý nghĩa 5%. Về độ xốp, các mẫu BML5_9, BMCaP và BM có mức độ ưa thích như nhau và không có sự khác biệt có ý nghĩa. So sánh về mùi giữa 799 các mẫu BML5_9, BMCaP, BMNaB, BM thì BML5 có sự ưa thích (6,93 điểm) vượt trội hơn so với các mẫu bánh mì còn lại (5,47 - 5,93 điểm) và có sự khác biệt ở mức ý nghĩa 5%. Xét về vị, mẫu BM (7,27 điểm) và BML5_9 (7,07 điểm) có mức độ ưa thích cao nhất, kế đến là mẫu BMCaP (6,20 điểm). Mẫu có điểm về vị thấp nhất là BMNaB (5,37 điểm) và các mẫu có sự khác biệt ở mức ý nghĩa 5%. Do mẫu BML5 có bổ sung vi khuẩn lactic nên sinh ra lượng acid làm bánh mì có vị chua nhẹ, điểm gần bằng bánh mì không chất bảo quản, khác biệt không có ý nghĩa thống kê. Điều này khẳng định vai trò của việc bổ sung vi khuẩn lactic trong lên men bánh mì đối với cảm quan sản phẩm. 3.3.3 So sánh thời gian bảo quản các loại bánh mì Thời gian bảo quản được tính từ thời gian nướng xong đến thời gian xuất hiện dấu hiệu hư hỏng do vi sinh vật, chủ yếu là nấm mốc. Kết quả trình bày trên bảng 6: Bảng 6. Thời gian bảo quản các loại bánh mì thí nghiệm Mẫu Thời gian bảo quản (ngày) Phát sinh nấm men nấm mốc sau 5 ngày bảo quản (log (cfu/g)) BML5_9 7,83 a 0,13 b BM 6,17 b 0,27 a BMCa 8,83 a 0,01 c BMNa 8,17 a 0,23 a BML5_9: bánh mì chủng L. plantarum L5 109 cfu/g bột đồng lên men nấm men, BMNaB: bánh mì bổ sung Natri benzoat – BMCaP: bánh mì bổ sung Canxi propionate – BM: bánh mì không chất bảo quản Như vậy sau 5 ngày, bánh mì trong mẫu bảo quản bằng CaP tăng nấm mốc không đáng kể, còn bánh mì lactic BML5_9 thì nấm mốc tăng 100,13 lần là 1,34 lần, nằm trong ngưỡng cho phép của Bộ Y tế (Quyết định 46-QĐ/2007, Bộ Y Tế -Tổng số nấm men nấm mốc nằm trong giới hạn 102 cfu/g). Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu khác được trình bày trong tổng quan của Chavan RS và Chan SR, 2011. Kết quả nghiên cứu của Saikia D và Sit N, 2014 chỉ ra rõ rằng thời gian bảo quản bánh mì bột chua tăng thời gian bảo quản từ 5 ngày lên tối đa 9 ngày. Trong khi đó theo Denkova và cộng sự, 2014 thì bổ sung vi khuẩn lên men lactic kéo dài thời gian không mọc nấm từ 72 giờ đến 120 giờ khi bảo quản ở 30oC. Kết quả nghiên cứu này cũng trùng lắp với kết quả của Nguyễn Hoài Hương và Huỳnh Phương Quyên, 2018. Sự sống sót của vi khuẩn lactic sau nướng với mật độ khá cao có thể chính là nguyên nhân giúp kéo dài thời gian bảo quản bánh mì mà không cần bổ sung chất bảo quản hóa học. 4. KẾT LUẬN Qua quá trình nghiên cứu, thu được một số kết quả như sau: bổ sung chủng vi khuẩn lactic lên men 40 phút ở mật độ 109 cfu/g bột có thời gian lên men vừa đủ và mật độ LAB thích hợp nên giúp gluten trương nở tốt, bánh đạt cấu trúc, mùi vị hài hoà, nhiệt độ nướng bánh mì là 170oC trong thời gian 13 phút đạt giá trị cảm quan cao. Bánh mì chủng L. plantarum L5 109 cfu/g bột đồng lên men nấm men có thời gian bảo quản tương đương bánh mì bổ sung Canxi propionate và natri benzoat, có khả năng kháng nấm men, nấm mốc và có mùi vị được ưa thích hơn. 800 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chaven R.S., Chavan S.R. (2011). Sourdough Technology—A Traditional Way for Wholesome Foods: A Review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 10: 170-183. DOI: 10.1111/j.1541-4337.2011.00148.x [2] Denkova, R., Ilieva, S., Denkova, Z., Georgieva, L., Yordanova, M., Nikolova, D., & Evstatieva, Y. (2014). Production of wheat bread without preservatives using sourdough starters. Biotechnology, biotechnological equipment, 28(5), 889–898. doi:10.1080/13102818.2014.965057 [3] Muhialdin B.J, Hassan Z., Saari N. (2015). Lactic Acid Bacteria in Biopreservation and the Enhancement of the Functional Quality of Bread. [4] Nguyễn Hoài Hương, Huỳnh Phương Quyên (2018). Phân lập vi khuẩn lên men lactic từ thực phẩm lên men truyền thống để thay thế chất bảo quản hóa học trong lên men bánh mì. Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Công nghệ Hutech 2018 [5] Saikia D., Sit N. (2014). Effect of using sourdough for preparation of bread on quality, shelf life and staling. American Journal of Food technology, 9: 223-230.