Nghiên cứu nâng cao hàm lượng các thành phần chức năng trong sản xuất gạo nảy mầm và chế biến thử nghiệm bột dinh dưỡng gạo mầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HÀM LƯỢNG CÁC THÀNH PHẦN CHỨC NĂNG TRONG SẢN XUẤT GẠO NẢY MẦM VÀ CHẾ BIẾN THỬ NGHIỆM BỘT DINH DƯỠNG GẠO MẦM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÃ SỐ 54 01 01 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ MÃ SỐ NCS: P1114003 NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HÀM LƯỢNG CÁC THÀNH PHẦN CHỨC NĂNG TRONG SẢN XUẤT GẠO NẢY MẦM VÀ CHẾ BIẾN THỬ NGHIỆM BỘT DINH DƯỠNG GẠO MẦM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÃ SỐ 54 01 01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN 2022 TÓM TẮT Cho đến nay, giới có nhiều nghiên cứu sản xuất gạo mầm từ lúa g o có ch ứ a nhi ề u thành ph ầ n ch ức gia tăng đặ c bi ệt hàm lượng γ aminobutyric acid (GABA) r ất cao, cịn có phytic acid, γ -oryzanol, acid ferulic… Tuy nhiên, nước ta, g o mầm chưa phát tri ể n nhi ều việ c nghiên c ứ u s ả n xu ấ t s ả n ph ẩ m ch ế bi ế n t gạ o m ầ m v ẫ n h n ch ế Trong ch ế bi ế n g o mầ m, trình ngâm n ả y m ầm đượ c xem bi ệ n pháp phổ biến để tăng hàm lượng GABA, m ột ch ấ t ch ức đóng vai trị quan tr ọ ng đối v ới s ứ c kh ỏ e c người Các phương pháp nả y mầm áp d ụng v ới mục đích làm tăng hàm lượng GABA g o lứ c S ự gia tăng hàm lượng GABA b ị ảnh hưở ng b ởi phương pháp nả y m ầ m khác Bên c ạnh đó, rang mộ t nh ững bước ch ế bi ế n h t qu ả h ạch ăn ch ủ yếu để c ả i thiện mùi vị, màu sắc, kết cấu, hình thức hương vị Mặt khác, giai đoạn sản xuất gạo mầm, q trình oxy hóa chất béo s ố thành ph ầ n có ho t tính sinh h ọc g o, g o m ầ m c ần c ả i thiệ n Nhi ề u cơng trình nghiên c ứ u g ần ng minh r ằ ng ch ấ t ch ố ng oxy hóa t h ợp có kh ả gây bệnh cho người Vì v ậ y c ầ n tìm ki ế m ngu ồn chất chống oxy hóa tự nhiên, an tồn, hiệu kinh tế Theo nhiều nghiên cứu gần cho thấy, ergothioneine chất chống oxy hóa tự nhiên hoạt động ổn định mạnh mẽ tổng hợp số vi khuẩn nấm Ergothioneine chi ế t xu ấ t t n ấ m có ho ạt động ch ố ng oxy hóa tiềm năng, có khả ổn định s ự oxy hóa màu lipid trình b ả o quản Vì vậy, nghiên cứu nâng cao hàm lượng thành phần chức sản xuất gạo nảy mầm chế biến thử nghiệm bột dinh dưỡng gạo mầm thực với bốn nội dung Nội dung 1, xác định số giống lúa thích hợp dùng sản xuất gạo mầm có hàm lượng dinh dưỡng giá trị chức cao Nội dung 2, xây dựng quy trình nâng cao khả sinh tổng hợp thành phần chức khác trình nảy mầm Nội dung 3, xây dựng quy trình chế biến bảo quản sản phẩm bột gạo mầm uống liền thật có hiệu mặt dinh dưỡng chức Nội dung 4, nghiên cứu thử nghiệm tác động sản phẩm bột gạo mầm chức (rang) in vitro (thử khả kháng tế bào ung thư gan HepG2 cell) in vivo (trên chuột mắc bệnh đái tháo đường) Sau trình thực hiện, nghiên cứu ghi nhận kết sau: Nội dung 1: IR 50404 giống lúa tuyển chọn Gạo lức ngâm dung dịch acid glutamic 0,6% (ở giá trị pH 3) lựa chọn với hàm lượng GABA đạt 141,94mg/kg chất khơ Ngồi ra, CaCl2 khơng ảnh hưởng đến trình sinh GABA; (2) Nội dung 2: Gạo lức sau ngâm ủ 37°C i 28 với độ dày lớp hạt 0,9 cm số vỉ 30 cho kết phù hợp nhất, có hàm lượng GABA đạt 269,23 mg/kg Gạo mầm sấy 65°C bảo quản bao bì PA hút chân khơng cho chất lượng tốt nhất; (3) Nội dung 3: Nhiệt độ rang 200°C thời gian 30 phút điều kiện rang tốt với sản phẩm bột gạo mầm rang (xét giá trị cảm quan hàm lượng GABA) mẻ thí nghiệm 100 gram Gạo mầm bổ sung 10% (w/w) dịch chiết nấm kim châm giúp trì chất lượng bột ổn định sau tháng bảo quản khơng có khác biệt chất lượng bao bì PA bao bì Nhơm (có hút chân khơng); (4) Nội dung 4: Bột gạo mầm rang trích ly nước cất với tỷ lệ 1:7 (w/v), thời gian 10 phút nhiệt độ 80°C lựa chọn Vì vậy, sử dụng sản phẩm cần pha với nước ấm 70-80°C để đạt hiệu tốt Kết bột gạo mầm rang có khả ức chế phát triển tế bào ung thư gan đạt 31-38% Tuy nhiên, sản phẩm chưa mang lại hiệu điều trị bệnh đái tháo đường Qua nghiên cứu cho thấy, gạo lức sau nảy mầm điều kiện thích hợp giúp nâng cao hàm lượng thành phần chức năng, đồng thời gạo mầm sau chế biến thành bột rang, giúp tăng giá trị cảm quan có khả ức chế tế bào ung thư gan đạt khoảng 38% chưa cho thấy hiệu điều trị bệnh đái tháo đường Từ khóa: g o mầ m, GABA, γ -oryzanol, acid ferulic, GAD, HepG2 cell, b ệ nh đái tháo đườ ng, bột g o mầ m rang, b ả o qu ả n b ột g o mầ m rang, ergothioneine ii ABSTRACT Up to now, in the world, there have been many studies on the production of germ rice from rice containing many functional components, especially very high γ -aminobutyric acid (GABA) content, in addition to phytic acid, γ oryzanol, acid ferulic… However, i n our country, germ rice has not been developed much as well as research and production of products processed from germ rice is still limited In the processing of sprouted rice, soaking and sprouting is considered a common method to increase the content of GABA, a functional substance that plays an important role in human health Germination methods are applied with the aim of increasing the GABA content in brown rice The increasing in GABA content was influenced by different germination methods Besides, roasting was one of the main processing steps of edible seeds and nuts to improve taste, color, texture, appearance and flavor On the other hand, during the production stage of germinated brown rice (GBR), the oxydation of fats and some biologically active components in rice needed to be improved in order to make better quality germ rice flour later and longer shelf life of the product Therefore, measures to limit fat oxydation such as low temperature storage or the use of antioxydants are necessary Many recent studies have demonstrated that synthetic antioxydants have the potential to cause disease in humans Therefore it was necessary to search for natural, safe, and cost-effective sources of antioxydants According to many studies have be shown, ergothioneine was a stable and powerful natural antioxydant that was synthesized only by certain bacteria and fungi Ergothioneine extracted from mushrooms had potential antioxydant activity, capable of stabilizing color and lipid oxydation during storage Therefore, research on improving the content of functional ingredients in GBR production and experimental processing of GBR nutritional powder has been carried out with four contents The content which determined some rice varieties suitable for the production of GBR with high nutritional content and functional value Nextly, The content which contributed a process to improve the biosynthesis of other functional components in germination process Continuosly, the content which contributed the process of processing and preserving instant rice germ powder products that are really effective in terms of nutrition and function Finally, the content which studied and tested the effects of functional rice flour (roasted) product in vitro (testing against HepG2 cell) and in vivo (on diabetic mice) iii After the completed contents, the study has recorded the following results: Content 1: IR 50404 is selected rice variety The soaking brown rice in buffer solution added 6% glutamic acid (at pH value of 3) for hours was selected with GABA content of 141 94 mg/kg dry matter In addition, CaCl2 did not affect on GABA generation; Content 2: Brown rice after soaking was incubated at 37°C for 28 hours with a grain thickness of cm and number of blisters of 30 giving the most suitable result, with GABA content of 269 23 mg/kg The GBR was dried at 65°C for hours and preserved with PA vacuum packaging for the best quality; Content 3: Roasting temperature of 200°C in 30 minutes was the best roasting condition for roasted germinated rice products (in terms of sensory value and GABA content) in the 100 gram test batch The GBR is supplemented with 10% (w/w) of Flammulina velutipes extract helped to maintain a stable quality of powder after months of storage and there is no difference in quality between PA and Aluminum packaging (with vacuum packaging); Content 4: The roasted GBR powder was extracted with distilled water at the rate of 1:7 (w/v), in 10 minutes and temperature of 80°C was selected Therefore, when using the product, it should be mixed with warm water of 70-80°C for the best effect The results indicated that roasted germinated brown rice flour has the ability to inhibit the growth of liver cancer cells by 31-38% However, this product has not been effective in treating diabetes Through research shows that brown rice, after being sprouted in the right conditions, helps to increase the content of functional components, while germinated rice, after being processed into roasted flour, increases the sensory value and is capable of The ability to inhibit liver cancer cells is about 38%, but it has not been shown to be effective in diabetes treatment Key words: germinated brown rice, GABA, γ-oryzanol, ferulic acid, GAD, ergothioneine, HepG2 cells, diabetes, roasted germinated brown rice iv LỜI CẢM ƠN Luận án nghiên cứu hồn thành mơn Cơng nghệ thực phẩm, khoa Nông nghi ệp, trường Đạ i h ọc C ần Thơ Để hoàn thành lu ậ n án nhờ vào s ự n ỗ lự c c tác gi ả s ự giúp đỡ vô quý báu c ủ a giáo viên hướng d ẫ n, th ầy cô, quan công tác, quan ban ngành tài trợ cho đề tài để luận án hồn thành, gia đình bạn bè Tơi thật lịng cảm ơn chân thành sâu sắc đến: PGS TS Nguyễn Công Hà, PGS TS Lê Nguyễn Đoan Duy tận tình hướng dẫn, trao đổi, động viên giúp đỡ tơi vượt qua khó khăn để hồn thành tốt luận án tốt nghiệp Quý thầy, cô môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp, trường Đại học Cần Thơ truyền đạt kiến thức suốt trình học tập Các cán phịng thí nghiệm mơn Cơng nghệ thực phẩm phịng thí nghiệ m Sinh h ọc đấ t, b ộ môn Khoa h ọc đất tạo điề u kiệ n cho tơi hồn thành luận án Bộ giáo dục đào tạo tài trợ cho đề tài khoa học công nghệ cấp “Nghiên u gi ả i pháp công ngh ệ nâng cao hàm lượng GABA (γ -aminobutyric acid) s ả n xu ấ t g o n ả y mầm đa ng hóa s ả n ph ẩ m th ự c ph ẩ m t gạo mầm” Sở khoa học công nghệ thành phố Cần Thơ tài trợ cho đề tài khoa học công ngh ệ c ấ p thành ph ố “Nghiên u hoàn thi ệ n quy trình ch ế biế n bảo quản thực phẩm chức bột gạo mầm” Cám ơn tất bạn bè, anh chị em lớp cao học Công nghệ thực phẩm khóa 19, 20, 21, 25 em sinh viên đạ i h ọc Công ngh ệ th ự c ph ẩ m khóa 36, 37, 38 giúp đỡ tơi q trình thực đề tài Đặc biệt, cám ơn gia đình q thầy ủng hộ, động viên, khích lệ điểm tựa vững cho suốt thời gian học tập Xin chân thành cám ơn! Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2022 Người thực v CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG Luận án này, với đề tựa “Nghiên cứu nâng cao hàm lượng thành phần chức sản xuất gạo nảy mầm chế biến thử nghiệm bột dinh dưỡng gạo mầm” học viên thực theo hướng dẫn PGS TS Nguyễn Công Hà PGS TS Lê Nguyễn Đoan Duy Luận án báo cáo hội đồng chấm luận văn thông qua ngày / / Luận án chỉnh sửa theo góp ý Hội đồng chấm luận án xem lại Thư ký (ký tên) Ủy viên (ký tên) Ủy viên Phản biện (ký tên) (ký tên) Phản biện (ký tên) Phản biện (ký tên) Người hướng dẫn (ký tên) Chủ tịch hội đồng (ký tên) vi LỜI CAM ĐOAN Tôi tên , nghiên cứu sinh ngành Công nghệ thực phẩm, khóa 14 (đợt 1) Tơi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu khoa học thực thân hướng dẫn PGS TS Nguyễn Công Hà PGS TS Lê Nguyễn Đoan Duy Các thông tin sử dụng tham khảo đề tài luận án thu thập từ nguồn đáng tin cậy, kiểm chứng, công bố rộng rãi tơi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng phần Danh mục Tài liệu tham khảo Các kết nghiên cứu trình bày luận văn thực cách nghiêm túc, trung thực không trùng lắp với đề tài khác công bố trước Tôi xin lấy danh dự uy tín thân để đảm bảo cho lời cam đoan Cần Thơ, ngày …… tháng …… năm 2022 Người hướng dẫn (ký tên) Tác giả thực (ký tên) vii MỤC LỤC TÓM TẮT i ABSTRACT ii LỜI CẢM ƠN v CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG vi LỜI CAM ĐOAN vii MỤC LỤC viivi DANH SÁCH BẢNG xii DANH SÁCH HÌNH xv DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT xix CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1 Đặt vấn đề 1 Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa luận án Ý nghĩa khoa học Ý nghĩa thực tiễn Điểm luận án CHƯƠNG : TỔNG QUAN TÀI LIỆU Sơ lược lúa 1 Vỏ trấu 2 Lớp cám gạo Nội nhũ Phôi 2 Một số loại gạo ĐBSCL 2 Gạo nếp trắng viii ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ MÃ SỐ NCS: P1114003 NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HÀM LƯỢNG CÁC THÀNH PHẦN CHỨC NĂNG TRONG SẢN XUẤT GẠO NẢY MẦM VÀ CHẾ BIẾN THỬ NGHIỆM BỘT DINH DƯỠNG GẠO MẦM LUẬN... nghiên cứu nâng cao hàm lượng thành phần chức sản xuất gạo nảy mầm chế biến thử nghiệm bột dinh dưỡng gạo mầm thực với bốn nội dung Nội dung 1, xác định số giống lúa thích hợp dùng sản xuất gạo. .. lúa gạo dồi ĐBSCL cho việc sản xuất gạo mầm, nghiên cứu giải pháp công nghệ nâng cao hàm lượng GABA thành phần chức khác trình sản xuất gạo mầm sản phẩm thực phẩm từ gạo mầm cần thực Mục tiêu nghiên