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 TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HÀM LƯỢNGCÁC THÀNH PHẦN CHỨC NĂNG TRONGSẢN XUẤT GẠO NẢY MẦM VÀ CHẾ BIẾN

THỬ NGHIỆM BỘT DINH DƯỠNG

GẠO MẦM

LUẬN ÁN TIẾN SĨCHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MÃ SỐ 9 54 01 01

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

MÃ SỐ NCS: P1114003

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HÀM LƯỢNGCÁC THÀNH PHẦN CHỨC NĂNG TRONGSẢN XUẤT GẠO NẢY MẦM VÀ CHẾ BIẾN

THỬ NGHIỆM BỘT DINH DƯỠNG

GẠO MẦMLUẬN ÁN TIẾN SĨCHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MÃ SỐ 9 54 01 01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

2022

TÓM TẮT

Cho đến nay, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về sản xuất gạo mầm từlúa g ạ o có ch ứ a nhi ề u thành ph ầ n ch ức năng gia tăng đặ c bi ệt là hàm lượng γ -aminobutyric acid (GABA) r ất cao, ngoài ra còn có phytic acid, γ -oryzanol, acidferulic… Tuy nhiên, ở nước ta, g ạ o mầm chưa được phát tri ể n nhi ều cũng nhưviệ c nghiên c ứ u s ả n xu ấ t các s ả n ph ẩ m ch ế bi ế n t ừ gạ o m ầ m v ẫ n còn h ạ n ch ế Trong ch ế bi ế n g ạ o mầ m, quá trình ngâm và n ả y m ầm đượ c xem là bi ệ n pháp

phổ biến để tăng hàm lượng GABA, m ột ch ấ t ch ức năng đóng vai trò quan tr ọ ngđối v ới s ứ c kh ỏ e c ủa con người Các phương pháp nả y mầm được áp d ụng v ớimục đích làm tăng hàm lượng GABA trong g ạ o lứ c S ự gia tăng hàm lượngGABA b ị ảnh hưở ng b ởi các phương pháp nả y m ầ m khác nhau Bên c ạnh đó,rang là mộ t trong nh ững bước ch ế bi ế n h ạ t và qu ả h ạch ăn được ch ủ yếu để c ả ithiện mùi vị, màu sắc, kết cấu, hình thức và hương vị

Mặt khác, trong giai đoạn sản xuất gạo mầm, quá trình oxy hóa chất béovà một s ố thành ph ầ n có ho ạ t tính sinh h ọc trong g ạ o, g ạ o m ầ m c ần được c ả ithiệ n Nhi ề u công trình nghiên c ứ u g ần đây đã chứ ng minh r ằ ng các ch ấ t ch ố ngoxy hóa t ổng h ợp có kh ả năng gây bệnh cho người Vì v ậ y c ầ n tìm ki ế m ngu ồnchất chống oxy hóa tự nhiên, an toàn, hiệu quả kinh tế

Theo nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy, ergothioneine là một chất chốngoxy hóa tự nhiên hoạt động ổn định và mạnh mẽ chỉ được tổng hợp bởi một sốvi khuẩn và nấm Ergothioneine chi ế t xu ấ t t ừ n ấ m có ho ạt động ch ố ng oxy hóatiềm năng, có khả năng ổn định s ự oxy hóa màu và lipid trong quá trình b ả o

quản Vì vậy, nghiên cứu nâng cao hàm lượng các thành phần chức năng trongsản xuất gạo nảy mầm và chế biến thử nghiệm bột dinh dưỡng gạo mầm đã đượcthực hiện với bốn nội dung Nội dung 1, xác định một số giống lúa thích hợpdùng trong sản xuất gạo mầm có hàm lượng dinh dưỡng và giá trị chức năngcao Nội dung 2, xây dựng quy trình nâng cao khả năng sinh tổng hợp nhữngthành phần chức năng khác trong quá trình nảy mầm Nội dung 3, xây dựng quytrình chế biến và bảo quản sản phẩm bột gạo mầm uống liền thật sự có hiệu quảvề mặt dinh dưỡng và chức năng Nội dung 4, nghiên cứu thử nghiệm tác động

của sản phẩm bột gạo mầm chức năng (rang) in vitro (thử khả năng kháng tếbào ung thư gan HepG2 cell) và in vivo (trên chuột mắc bệnh đái tháo đường)

Sau quá trình thực hiện, nghiên cứu đã ghi nhận các kết quả như sau: Nộidung 1: IR 50404 là giống lúa được tuyển chọn Gạo lức được ngâm trong dungdịch acid glutamic 0,6% (ở giá trị pH bằng 3) trong 6 giờ được lựa chọn vớihàm lượng GABA đạt 141,94mg/kg chất khô Ngoài ra, CaCl2 không ảnh hưởngđến quá trình sinh GABA; (2) Nội dung 2: Gạo lức sau ngâm được ủ ở 37°C

trong 28 giờ với độ dày lớp hạt 0,9 cm và số vỉ là 30 cho kết quả phù hợp nhất,có hàm lượng GABA đạt 269,23 mg/kg Gạo mầm được sấy ở 65°C trong 3 giờvà được bảo quản bằng bao bì PA hút chân không cho chất lượng tốt nhất; (3)Nội dung 3: Nhiệt độ rang 200°C trong thời gian 30 phút là điều kiện rang tốtnhất với sản phẩm bột gạo mầm rang (xét về giá trị cảm quan và hàm lượngGABA) ở mẻ thí nghiệm 100 gram Gạo mầm được bổ sung 10% (w/w) dịchchiết nấm kim châm giúp duy trì chất lượng bột ổn định sau 4 tháng bảo quảnvà không có sự khác biệt về chất lượng ở bao bì PA và bao bì Nhôm (có hútchân không); (4) Nội dung 4: Bột gạo mầm rang được trích ly bằng nước cất vớitỷ lệ 1:7 (w/v), thời gian 10 phút và nhiệt độ 80°C được lựa chọn Vì vậy, khisử dụng sản phẩm cần được pha với nước ấm 70-80°C để đạt hiệu quả tốt nhất Kết quả cũng chỉ ra rằng bột gạo mầm rang có khả năng ức chế sự phát triển củatế bào ung thư gan đạt 31-38% Tuy nhiên, sản phẩm này chưa mang lại hiệuquả trong điều trị bệnh đái tháo đường Qua nghiên cứu cho thấy, gạo lức saukhi được nảy mầm ở điều kiện thích hợp giúp nâng cao hàm lượng các thànhphần chức năng, đồng thời gạo mầm sau khi chế biến thành bột rang, giúp tănggiá trị cảm quan và có khả năng ức chế tế bào ung thư gan đạt khoảng 38%nhưng chưa cho thấy hiệu quả trong điều trị bệnh đái tháo đường

Từ khóa: g ạ o mầ m, GABA, γ -oryzanol, acid ferulic, GAD, HepG2 cell, b ệ nh

đái tháo đườ ng, bột g ạ o mầ m rang, b ả o qu ả n b ột g ạ o mầ m rang, ergothioneine

Up to now, in the world, there have been many studies on the production ofgerm rice from rice containing many functional components, especially veryhigh γ -aminobutyric acid (GABA) content, in addition to phytic acid, γ -oryzanol, acid ferulic… However, i n our country, germ rice has not beendeveloped much as well as research and production of products processed fromgerm rice is still limited In the processing of sprouted rice, soaking and

sprouting is considered a common method to increase the content of GABA, afunctional substance that plays an important role in human health Germinationmethods 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 seedsand 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 tobe improved in order to make better quality germ rice flour later and longershelf life of the product Therefore, measures to limit fat oxydation such as lowtemperature storage or the use of antioxydants are necessary Many recentstudies have demonstrated that synthetic antioxydants have the potential tocause 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 andpowerful natural antioxydant that was synthesized only by certain bacteria andfungi Ergothioneine extracted from mushrooms had potential antioxydantactivity, capable of stabilizing color and lipid oxydation during storage Therefore, research on improving the content of functional ingredients in GBRproduction and experimental processing of GBR nutritional powder has beencarried out with four contents The content 1 which determined some ricevarieties suitable for the production of GBR with high nutritional content andfunctional value Nextly, The content 2 which contributed a process to improvethe biosynthesis of other functional components in germination process

Continuosly, the content 3 which contributed the process of processing andpreserving instant rice germ powder products that are really effective in termsof nutrition and function Finally, the content 4 which studied and tested the

effects of functional rice flour (roasted) product in vitro (testing against HepG2cell) and in vivo (on diabetic mice)

After the completed contents, the study has recorded the following results:Content 1: IR 50404 is selected rice variety The soaking brown rice in buffersolution added 0 6% glutamic acid (at pH value of 3) for 6 hours was selectedwith GABA content of 141 94 mg/kg dry matter In addition, CaCl2 did notaffect on GABA generation; Content 2: Brown rice after soaking was incubatedat 37°C for 28 hours with a grain thickness of 0 9 cm and number of blisters of30 giving the most suitable result, with GABA content of 269 23 mg/kg TheGBR was dried at 65°C for 3 hours and preserved with PA vacuum packagingfor the best quality; Content 3: Roasting temperature of 200°C in 30 minuteswas the best roasting condition for roasted germinated rice products (in termsof 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 4 months of storage and there is nodifference in quality between PA and Aluminum packaging (with vacuumpackaging); Content 4: The roasted GBR powder was extracted with distilledwater at the rate of 1:7 (w/v), in 10 minutes and temperature of 80°C wasselected Therefore, when using the product, it should be mixed with warmwater of 70-80°C for the best effect The results indicated that roastedgerminated brown rice flour has the ability to inhibit the growth of liver cancercells by 31-38% However, this product has not been effective in treatingdiabetes Through research shows that brown rice, after being sprouted in theright conditions, helps to increase the content of functional components, whilegerminated rice, after being processed into roasted flour, increases the sensoryvalue and is capable of The ability to inhibit liver cancer cells is about 38%, butit 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

LỜI CẢM ƠN

Luận án nghiên cứu được hoàn thành tại bộ môn Công nghệ thực phẩm,khoa Nông nghi ệp, trường Đạ i h ọc C ần Thơ Để hoàn thành được lu ậ n án nàynhờ vào s ự n ỗ lự c c ủa chính tác gi ả và s ự giúp đỡ vô cùng quý báu c ủ a giáoviên hướng d ẫ n, các th ầy cô, cơ quan công tác, các cơ quan ban ngành đã tài trợcho các đề tài để luận án được hoàn thành, gia đình và bạn bè

Tôi thật lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc đến:PGS TS Nguyễn Công Hà, PGS TS Lê Nguyễn Đoan Duy đã tận tìnhhướng dẫn, trao đổi, động viên và giúp đỡ tôi vượt qua khó khăn để hoàn thànhtốt luận án tốt nghiệp

Quý thầy, cô bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp, trườngĐại học Cần Thơ đã truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình học tập

Các cán bộ phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm và phòng thínghiệ m Sinh h ọc đấ t, b ộ môn Khoa h ọc đất đã tạo điề u kiệ n cho tôi hoàn thànhluận án

Bộ giáo dục và đào tạo đã tài trợ cho đề tài khoa học và công nghệ cấp bộ“Nghiên cứ u gi ả i pháp công ngh ệ nâng cao hàm lượng GABA (γ -aminobutyricacid) trong s ả n xu ấ t g ạ o n ả y mầm và đa dạ ng hóa các s ả n ph ẩ m th ự c ph ẩ m t ừgạo mầm”

Sở khoa học và công nghệ thành phố Cần Thơ đã tài trợ cho đề tài khoahọc và công ngh ệ c ấ p thành ph ố “Nghiên cứ u hoàn thi ệ n quy trình ch ế biế n vàbảo quản thực phẩm chức năng bột gạo mầm”

Cám ơn tất cả bạn bè, anh chị em lớp cao học Công nghệ thực phẩm khóa19, 20, 21, 25 các em sinh viên đạ i h ọc Công ngh ệ th ự c ph ẩ m khóa 36, 37, 38đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Đặc biệt, cám ơn gia đình và quý thầy cô đã ủng hộ, động viên, khích lệvà cũng là điểm tựa vững chắc cho tôi trong suốt thời gian học tập

Xin chân thành cám ơn!

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2022

Người thực hiện

CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG

Luận án này, với đề tựa là “Nghiên cứu nâng cao hàm lượng các thànhphần chức năng trong sản xuất gạo nảy mầm và chế biến thử nghiệm bột dinhdưỡng gạo mầm” do học viên thực hiện theo sự hướng dẫn

của PGS TS Nguyễn Công Hà và PGS TS Lê Nguyễn Đoan Duy Luận án đã

đã được chỉnh sửa theo góp ý và được Hội đồng chấm luận án xem lại

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là , là nghiên cứu sinh ngành Công nghệ thực phẩm,khóa 14 (đợt 1) Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứukhoa học thực sự của bản thân tôi được sự hướng dẫn của PGS TS NguyễnCông Hà và PGS TS Lê Nguyễn Đoan Duy

Các thông tin được sử dụng tham khảo trong đề tài luận án được thu thậptừ các nguồn đáng tin cậy, đã được kiểm chứng, được công bố rộng rãi và đượctôi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng ở phần Danh mục Tài liệu tham khảo Các kếtquả nghiên cứu được trình bày trong luận văn này được thực hiện một cáchnghiêm túc, trung thực và không trùng lắp với các đề tài khác đã được công bốtrước đây

Tôi xin lấy danh dự và uy tín của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan này

Cần Thơ, ngày …… tháng …… năm 2022

Người hướng dẫn

(ký tên)

Tác giả thực hiện

(ký tên)

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

1 1 Đặt vấn đề 1

1 2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1 3 Nội dung nghiên cứu 3

1 4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1 4 1 Đối tượng nghiên cứu 3

1 4 2 Phạm vi nghiên cứu 3

1 5 Ý nghĩa của luận án 4

1 5 1 Ý nghĩa khoa học 4

1 5 2 Ý nghĩa thực tiễn 4

1 6 Điểm mới của luận án 4

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

2 1 Sơ lược về cây lúa 5

2 2 2 Gạo nếp than 7

2 2 3 Gạo lức và các thành phần chức năng 8

2 3 Sơ lược về quá trình nảy mầm 14

2 4 Sơ lược về gạo mầm và một số hợp chất chức năng trong gạo lức nảymầm 16

2 5 Tinh bột 21

2 6 Sơ lược về hợp chất Ergothioneine 22

2 6 1 Sơ lược về nấm kim châm 22

2 6 2 Cấu trúc hóa học 24

2 6 3 Cơ chế chống oxy hóa của Ergothioneine 27

2 7 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài 28

2 7 1 Nghiên cứu chế biến nâng cao thành phần chức năng của gạo mầm 28

2 7 2 Nghiên cứu chế biến các sản phẩm từ gạo mầm 30

2 7 3 Nghiên cứu liên quan đến chất chống oxy hóa tự nhiên và ứng dụng tronglĩnh vực thực phẩm 31

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

3 1 Phương tiện nghiên cứu 32

3 1 1 Thời gian và địa điểm 32

3 1 2 Nguyên vật liệu 32

3 1 3 Dụng cụ và hóa chất 32

3 2 Phương pháp nghiên cứu 34

3 2 1 Phương pháp chuẩn bị dịch hành tím 34

3 2 2 Chuẩn bị dịch chiết ergothioneine trích ly từ nấm kim châm 34

3 2 3 Phạm vi nghiên cứu các thành phần chức năng 34

3 2 4 Phương pháp phân tích 35

3 2 5 Phương pháp đánh giá và xử lý số liệu 37

3 3 Nội dung thí nghiệm 38

3 3 1 Quy trình thí nghiệm tổng quát 38

3 3 2 Nội dung 1: Nghiên cứu quá trình ngâm và nảy mầm của một số giống lúatriển vọng trong việc sản xuất gạo mầm vùng ĐBSCL 38

3 3 3 Nội dung 2: Nghiên cứu xây dựng quy trình chế biến và bảo quản sảnphẩm gạo mầm ở quy mô xưởng thực nghiệm (20-30 kg/mẻ) 44

3 3 4 Nội dung 3: Nghiên cứu chế biến bột gạo mầm dinh dưỡng và chứcnăng 473 3 5 Nội dung 4: Nghiên cứu thử nghiệm tác động của sản phẩm bột gạo mầm

chức năng (rang) in vitro (thử khả năng kháng tế bào ung thư gan HepG2 cell)

và in vivo (trên chuột mắc bệnh đái tháo đường) 48

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 524 1 Nghiên cứu quá trình ngâm và nảy mầm của một số giống lúa triển vọngtrong việc sản xuất gạo mầm vùng ĐBSCL 52

4 1 1 Nghiên cứu quá trình nảy mầm trong 2 điều kiện hiếu khí (bao bì hở) vàyếm khí (bao bì kín) 524 1 2 Khảo sát hệ enzyme nội bào của quá trình nảy mầm gạo lức sinh tổng hợpGABA và các thành phần chức năng khác 69

4 2 Nghiên cứu xây dựng quy trình chế biến và bảo quản sản phẩm gạomầm 88

4 2 1 Ảnh hưởng của acid glutamic đến hàm lượng GABA sinh ra trong quátrình ngâm 884 2 2 Ảnh hưởng của CaCl2 đến hàm lượng GABA sinh ra trong quá trình ngâm 894 2 3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ dày lớp hạt đến sự hình thành GABA và tỷlệ nảy mầm của gạo lức 914 2 4 Ảnh hưởng của không gian tủ đến tỷ lệ nảy mầm và sự hình thành GABA 924 2 5 Sự thay đổi hàm lượng các hoạt chất sinh học trong quá trình sấy gạo mầm 934 2 6 Ảnh hưởng của thời gian và bao bì bảo quản đến chất lượng của sản phẩm 95

4 3 Nghiên cứu chế biến bột gạo mầm dinh dưỡng và chức năng 98

4 3 1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian rang hạt đến chất lượng và tính ổnđịnh một số thành phần dinh dưỡng và chức năng trong gạo mầm 984 3 2 Ảnh hưởng của chất chống oxy hóa tự nhiên bổ sung trong quá trình rangvà thời gian bảo quản đến chất lượng bột gạo mầm sấy phun trên bao bì PA vàbao bì nhôm 114

4 4 Nghiên cứu thử nghiệm tác động của sản phẩm bột gạo mầm chức năng

(rang) in vitro (thử khả năng kháng tế bào ung thư gan HepG2 cell) và invivo (trên chuột mắc bệnh đái tháo đường) 127

4 4 2 Thử nghiệm trên tế bào ung thư gan HepG2 in vitro 131

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 135

5 1 Kết luận 135

5 2 Đề xuất 135

TÀI LIỆU THAM KHẢO 136

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 153Phụ lục 1: Phương pháp phân tích PL-1Phụ lục 2: Hình ảnh một số thiết bị sử dụng PL-25Phụ lục 3: Kết quả thống kê PL-28

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2 1: Thành phần hóa học trong các loại gạo 5

Bảng 2 2: Thành phần hóa học gạo nếp trắng 7

Bảng 2 3: Thành phần hóa học của gạo nếp than 8

Bảng 2 4: Thành phần các chất trong gạo lức và gạo đánh bóng 8

Bảng 2 5: Thành phần hóa học của gạo lức 9

Bảng 2 6: Các phương pháp làm tăng hàm lượng GABA trong gạo 11

Bảng 2 7: Hàm lượng γ-oryzanol trong một số nghiên cứu 13

Bảng 2 8: Thành phần hóa học của gạo lức và gạo mầm giống IR 50404 17

Bảng 2 9: Hàm lượng ergothioneine trong một số loại nấm 25

Bảng 2 10: Thành phần dinh dưỡng có trong 100 g nấm kim châm 25

Bảng 4 1: Hàm lượng các hợp chất chức năng ở hai giống nếp CLN và ĐH6 52Bảng 4 2: Ảnh hưởng pH đến hàm lượng acid glutamic và hoạt tính GAD trongquá trình ngâm ở nhiệt độ phòng (30±2ºC) của 2 giống nếp trắng (CK92) và nếpthan (ĐH6) 54

Bảng 4 3: Tỷ lệ nảy mầm (%) của các giống gạo lức theo thời gian và nhiệt độủ (trong điều kiện hiếu khí) 57

Bảng 4 4: Tỷ lệ nảy mầm (%) của các giống gạo lức theo thời gian trong điềukiện yếm khí (37ºC) 58

Bảng 4 5: Hàm lượng các thành phần dinh dưỡng trong nguyên liệu ban đầu 59Bảng 4 6: Thành phần hóa học ban đầu của giống IR 50404 và Một Bụi Đỏ 69Bảng 4 7: Ảnh hưởng của pH dịch ngâm đến hàm lượng acid glutamic và hoạttính enzyme GAD 70

Bảng 4 8: Ảnh hưởng của pH dịch ngâm đến hàm lượng phytate và hoạt tínhenzyme phytase 71

Bảng 4 9: Ảnh hưởng của pH dịch ngâm đến hàm lượng protein và hoạt tínhenzyme protease 72

Bảng 4 10: Ảnh hưởng của pH dịch ngâm đến sự biến đổi một số thành phầnhóa học và α-amylase 73

Bảng 4 11: Ảnh hưởng của acid glutamic bổ sung trong quá trình ngâm đến hàmlượng acid glutamic và hoạt tính enzyme GAD 75

Bảng 4 12: Ảnh hưởng của acid glutamic bổ sung trong quá trình ngâm đến hàm

lượng phytate và hoạt tính enzyme phytase 76

Bảng 4 13: Ảnh hưởng của acid glutamic bổ sung trong quá trình ngâm đến sựbiến đổi thành phần hóa học và enzyme amylase 76

Bảng 4 14: Ảnh hưởng của acid glutamic bổ sung trong quá trình ngâm đến hàmlượng protein và hoạt tính enzyme protease 78

Bảng 4 15: Ảnh hưởng của dịch cám bổ sung trong quá trình ngâm đến hàmlượng acid glutamic và hoạt tính enzyme GAD 78

Bảng 4 16: Ảnh hưởng của dịch cám trong quá trình ngâm đến hàm lượngphytate và hoạt tính enzyme phytase 79

Bảng 4 17: Ảnh hưởng của dịch cám bổ sung trong quá trình ngâm đến sự biếnđổi một số thành phần hóa học và α-amylase 80

Bảng 4 18: Ảnh hưởng của dịch cám bổ sung trong quá trình ngâm đến hàmlượng protein và hoạt tính enzyme protease 80

Bảng 4 19: Hàm lượng acid glutamic và hoạt tính GAD sau khi ủ yếm khí ở37ºC 82

Bảng 4 20: Hoạt tính enzyme α-amylase (UI/g), hàm lượng đường khử (mg/g),hàm lượng tinh bột (%) và hàm lượng amylose từ 20-24 giờ ủ 84

Bảng 4 21: Hoạt tính enzyme phytase và hàm lượng phytate của giống IR 50404và Một Bụi Đỏ sau khi ủ các mức thời gian khác nhau ở 37ºC, yếm khí 87

Bảng 4 22: Tỷ lệ nảy mầm khi ủ ở các nhiệt độ và độ dày khác nhau (%) 91

Bảng 4 23: Hàm lượng GABA khi ủ ở điều kiện nhiệt độ và độ dày khácnhau 91

Bảng 4 24: Thành phần chính của nguyên liệu gạo mầm 93

Bảng 4 25: Sự biến đổi các thành phần chức năng sau quá trình sấy 94

Bảng 4 26: Thành phần hoá học của sản phẩm 95

Bảng 4 27: Kết quả bảo quản nguyên liệu và sản phẩm 96

Bảng 4 28: Thành phần các hợp chất có hoạt tính sinh học của 3 giống trướccũng như sau khi sấy và bảo quản 97

Bảng 4 29: Danh mục và tần suất xuất hiện của các thuộc tính cảm quan của bộtgạo mầm rang 112Bảng 4 30: Ảnh hưởng của nồng độ dịch nấm kim châm đến chỉ số Peroxyde

Bảng 4 31: Sự thay đổi của các chỉ số sinh hóa máu trên chuột bệnh đái tháođường sau khi cho ăn bột gạo mầm rang 129Bảng 4 32: Sự thay đổi của hoạt động chống oxy hóa trên chuột bệnh đái tháođường sau khi cho ăn bột gạo mầm rang 129Bảng PL1 1: Thuộc tính cảm quan của bột gạo mầm rang PL-8

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2 1: Cấu trúc của hạt lúa 7

Hình 2 2: Sơ đồ chuyển hóa sinh tổng hợp GABA 11

Hình 2 3: Con đường sinh tổng hợp terpenoid trong thực vật 13

Hình 2 4: Cấu tạo phân tử acid ferulic 15

Hình 2 5: Các pha hấp thụ nước và các quá trình liên quan đến sự nảy mầm theothời gian 16

Hình 2 6: Hình ảnh gạo lức nảy mầm 18

Hình 2 7: Cấu trúc amylose và amylopectin 23

Hình 2 8: Nấm kim châm (Flammulina velutipes) 24

Hình 2 9: Cấu trúc phân tử thiol và thione của ergothioneine 26

Hình 2 10: Phản ứng tổng hợp Ergothioneine 28

Hình 3 1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 38

Hình 4 1: Sự thay đổi hàm lượng của các hợp chất chức năng khi ngâm ở cácpH khác nhau trong 6 giờ 52

Hình 4 2: Đồ thị thể hiện thời gian gạo lức hút ẩm đạt trạng thái bão hòa 56

Hình 4 3: Hàm lượng protein tổng sau quá trình nảy mầm (%) 60

Hình 4 4: Hàm lượng tinh bột sau quá trình nảy mầm (%) 62

Hình 4 5: Hàm lượng amylose sau quá trình nảy mầm (%) 63

Hình 4 6: Hàm lượng polyphenol tổng sau quá trình nảy mầm (mg/100g) 65

Hình 4 7: Hàm lượng GABA sau quá trình nảy mầm (mg/100g) 67

Hình 4 8: Giá trị EC50 sau quá trình nảy mầm (µg/mL) 68

Hình 4 9: Ảnh hưởng của acid glutamic trong quá trình ngâm đến hàm lượngGABA (mg/kg chất khô) 89

Hình 4 10: Ảnh hưởng của CaCl2 trong quá trình ngâm đến hàm lượng GABA(mg/kg chất khô) 90

Hình 4 11: Tỷ lệ nảy mầm khi ủ ở 15 vỉ và 30 vỉ 92

Hình 4 12: Đồ thị thể hiện hàm lượng GABA khỉ ủ ở 15 vỉ và 30 vỉ 92

Hình 4 13: Sự thay đổi độ ẩm theo thời gian sấy của IR 50404 ở các mức nhiệtđộ sấy khác nhau 94

Hình 4 14: Sản phẩm gạo mầm sau khi sấy 95

Hình 4 15: Hình ảnh bảo quản sản phẩm gạo mầm rang 97

Hình 4 16: Sự thay đổi độ ẩm theo các mức nhiệt độ và thời gian rang gạo mầmkhác nhau 98

Hình 4 17: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hàm lượng lipid tổngsố 99

Hình 4 18: Màu bột gạo mầm rang theo thời gian và nhiệt độ 100

Hình 4 19: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến độ sáng L* 101

Hình 4 20: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến giá trị a* 101

Hình 4 21: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến giá trị b* 102

Hình 4 22: Ảnh hưởng của nhiệt độ thời gian đến %DPPH 103

Hình 4 23: Ảnh hưởng của nhiệt độ thời gian đến IC50 104

Hình 4 24: Ảnh hưởng của nhiệt độ thời gian đến Peroxyde 105

Hình 4 25: Độ mịn của bột gạo mầm rang được tính dựa vào % bột còn trên râycó kích thước lỗ là 0,14 mm 106

Hình 4 26: Chỉ số hòa tan (WSI) (g/1g) của bột gạo mầm rang 107

Hình 4 34: Ảnh hưởng của nồng độ dịch nấm kim châm đến khả năng chốngoxy hóa khi bổ sung dịch nấm theo thời gian bảo quản của bột gạo mầmrang 116

Hình 4 35: Ảnh hưởng của nồng độ dịch nấm kim châm đến hàm lượng GABAkhi bổ sung dịch nấm theo thời gian bảo quản bột gạo mầm rang 118

Hình 4 36: Ảnh hưởng của nồng độ dịch nấm kim châm đến hàm lượng acidferulic khi bổ sung dịch nấm theo thời gian bảo quản bột gạo mầm rang 119Hình 4 37: Ảnh hưởng của nồng độ dịch nấm kim châm đến hàm lượng γ-oryzanol khi bổ sung dịch nấm theo thời gian bảo quản bột gạo mầm rang 120Hình 4 38: Ảnh hưởng của nồng độ dịch nấm kim châm đến độ ẩm (%) khi bổsung dịch nấm theo thời gian bảo quản bột gạo mầm rang 122Hình 4 39: Ảnh hưởng của nồng độ dịch nấm kim châm đến hàm lượng

ergothioneine (mg/kg ck) khi bổ sung dịch nấm theo thời gian bảo quản bột gạomầm rang 124Hình 4 40: Ảnh hưởng của nồng độ dịch nấm kim châm đến hàm lượng acidbéo tự do (FFA) khi bổ sung dịch nấm theo thời gian bảo quản bột gạo mầmrang 126Hình 4 41: Chỉ số GI ở trên chuột thử nghiệm sau 4 tuần cho ăn các chế độ củabột gạo mầm rang 127Hình 4 42: Khả năng kháng tế bào ung thư gan HepG2 cells (% ức chế) của dịchchiết tách bột gạo mầm rang ở các chế độ khác nhau về tỷ lệ, thời gian và nhiệtđộ 131Hình 4 43: Quy trình sản xuất bột gạo mầm rang 133Hình 4 44: Sản phẩm bột gạo mầm rang 134Hình PL1 1: Quy trình chiết tách phân tích hàm lượng GABA PL-1Hình PL1 2: Quy trình chiết tách phân tích hàm lượng Ergothioneine PL-2Hình PL1 3: Quy trình phân tích hàm lượng peroxide PL-3Hình PL1 4: Quy trình xác định khả năng bẫy góc tự do (% DPPH) PL-4Hình PL1 5: Quy trình chuẩn bị dung dịch enzyme 1 PL-10Hình PL 1 6: Quy trình thực hiện thí nghiệm xác định G20, G120 và TG PL-12Hình PL 1 7: Quy trình thực hiện thí nghiệm xác định FSG PL-13Hình PL1 8: Quy trình chiết tách phân tích hàm lượng acid ferulic PL-19Hình PL1 9: Quy trình chiết tách phân tích hàm lượng γ-oryzanol PL-21Hình PL1 10: Đường chuẩn glucose PL-24Hình PL2 1: Tủ nảy mầm PL-25Hình PL2 2: Máy rang PL-25

Hình PL2 4: Máy nghiền PL-26Hình PL2 5: Máy đo màu PL-26Hình PL2 6: Máy HPLC PL-26Hình PL2 7: Máy lắc PL-26Hình PL2 8: Máy ly tâm PL-26Hình PL2 9: Máy đo quang PL-26Hình PL2 10: Máy ghép mí chân không PL-26Hình PL2 11: Máy cô quay chân không PL-27

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ALTASCASTBHABHTCCKCKCBKDNADPPHĐvtnĐBSCLERTFAOFERAFFA

F velutipes

GABAGADGBRGIGORYGSHHDL-cholesterolHPLC

KCKLDL-cholesterolMBĐ

Alanine transaminaseAcylated steryl glycosideAspartate aminotransferaseButylated hydroxyanisoleButylated hydroxytolueneCó hút chân không

Chất khôCăn bản khôDeoxyribonucleic acid1,1-diphenyl-2-picrylhydrazylĐơn vị thí nghiệm

Đồng bằng sông Cửu LongErgothioneine

Food and Agriculture OrganizationFerulic acid

Free fatty acids

Flammulina velutipes

γ-aminobutyric acidAcid glutamic decarboxylaseGerminated brown riceGlycemic index

γ-oryzanolGlutathioneHigh density lipoprotein cholesterolHigh Performance Liquyd ChromatographyKhông hút chân không

Low density lipoprotein cholesterolMột Bụi Đỏ

Malonic dealdehydePolyamide

Germinated brown rice powderGerminated brown rice powder-roastingRapidly digested starch

Resistant starchSlowly digested starchTiêu chuẩn Việt NamThiobarbituric acid reactive substanceTert Butylhydroquynone

Vietnam Association of Seafood Exporters and Producers

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU1 1 Đặt vấn đề

Cây lúa có vị trí đặc biệt quan trọng ở Đồng bằng Sông Cửu Long(ĐBSCL), đóng góp 50% sản lượng lúa cả nước và 80% sản lượng gạo xuấtkhẩu của cả nước Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu lớn nhất trênthế giới nhưng thị trường gạo Việt Nam đang đối mặt với những thách thức khókhăn, nông dân được mùa nhưng mất giá, đôi khi còn không tiêu thụ được, ảnhhưởng rất lớn đến thu nhập, mức sống và chất lượng sống của người dân nơiđây Vấn đề đặt ra là cần có những bước đột phá mới đối với mặt hàng lúa gạokhông chỉ gia tăng chất lượng hạt gạo, gia tăng sản lượng trên cơ sở phát triểnbền vững mà còn phải đột phá trong phát triển đa dạng hóa các sản phẩm từ lúagạo

Nhiều nghiên cứu cho thấy gạo lức có nhiều chất dinh dưỡng hơn gạotrắng, vì vậy việc sử dụng gạo lức sẽ mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe Tuynhiên, cơm gạo lức có cấu trúc cứng và có vị không hấp dẫn như cơm trắng Dovậy, trong quá trình chế biến gạo xuất khẩu, gạo lức thường được xát trắng đểloại bỏ lớp cám và phôi mầm vì lý do cảm quan và an toàn thực phẩm, tuy rằngcác chất có hoạt tính sinh học của hạt gạo chủ yếu tập trung ở đây Để cải thiệntình trạng trên cần phải có phương pháp chế biến gạo lức thích hợp nhằm đẩymạnh giá trị xuất khẩu cũng như tận dụng nguồn dinh dưỡng trong gạo lức Mộttrong những phương pháp hiệu quả là nảy mầm gạo lức, giúp cải thiện chấtlượng dinh dưỡng và cảm quan của gạo Đặc biệt, quá trình nảy mầm tạo nênnhững thay đổi quan trọng về dinh dưỡng như gia tăng hàm lượng GABA α-tocotrienols, γ-oryzanol, acid ferulic, … đóng vai trò quan trọng đối với sức

khỏe của con người Một nghiên cứu của Kim et al (2012), cho thấy hàm lượng

GABA tăng cao từ 15,34 đến 31,79 mg/100g sau quá trình nảy mầm Một sốnghiên cứu ban đầu đối với quy trình sản xuất gạo mầm đã ghi nhận kết quảbước đầu, tuy nhiên ở Việt Nam chưa có nhiều công trình nghiên cứu về sảnxuất gạo mầm cũng như xây dựng những thông số tối ưu cho quy trình sản xuấtgạo mầm hay sử dụng gạo mầm chế biến thành bột dinh dưỡng và thử nghiệm

trên in vitro, in vivo Mặc dù trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu tối ưu hóa quá

trình nảy mầm giúp tăng GABA Qua đó cho thấy tiềm năng của vùng ĐBSCLvới rất nhiều giống lúa khác nhau có thể là khu vực tiềm năng để phát triển sảnphẩm này Vì vậy, việc nghiên cứu về sản phẩm gạo mầm, phát triển một loạithực phẩm mới có giá trị trong lĩnh vực thực phẩm chức năng là vấn đề mangtính cấp thiết tại ĐBSCL và cả nước nói chung

Đặc biệt, gạo mầm có hàm lượng GABA cao cùng với những thành phầnchức năng khác như acid phytic, vitamine E, γ-oryzanol, acylated steryl

glycoside (ASC), đã được chứng minh có nhiều ưu điểm về mặt chức năng đối

với sức khỏe con người (Kayahara et al , 2000; Okada et al , 2000; Rasolt, 2008;Imam et al , 2013) Tuy nhiên, tác động thật sự của từng thành phần này đối với

cơ thể người khi ăn như thế nào mới là điểm cần được quan tâm Năm 2013,

công bố của Imam et al cho thấy, nếu trích ly hàm lượng GABA và các thành

phần chức năng khác một cách riêng rẽ như γ-oryzanol, acylated sterylglycoside (ASG), sẽ có tác động không tốt đến sức khỏe Đây là cơ sở để đánhgiá hàm lượng GABA và các thành phần chức năng khác ở tỷ lệ như thế nàomới có tác dụng đối với cơ thể làm cơ sở cho nghiên cứu phối chế, bổ sung cácsản phẩm thực phẩm sử dụng gạo mầm GABA

Bên cạnh đó, trong giai đoạn sản xuất gạo mầm, quá trình oxy hóa chấtbéo và một số thành phần có hoạt tính sinh học trong gạo, gạo mầm cần đượccải thiện nhằm nâng cao chất lượng và hoàn thiện sản phẩm sau cùng Mặt khác,xu hướng hiện nay trên thế giới là dùng các chất chống oxy hóa có nguồn gốctự nhiên, chủ yếu từ thực vật, để bảo quản sản phẩm chứa nhiều lipid Vì vậy,cần tìm kiếm nguồn chất chống oxy hóa tự nhiên, an toàn, hiệu quả kinh tế(Mathew & Abraham, 2006) Ergothioneine được biết đến là chất chống oxyhóa tự nhiên mạnh và ổn định, được tìm thấy trong các loại thực vật và được

tích lũy trong động vật (Akanmu et al , 1991; Aruoma et al , 1999) Một số

nghiên cứu cho thấy trong nấm kim châm có chứa nhiều ergothioneine

(Encarmacion et al , 2010)

Do vậy, để tạo bước đi mới trong công nghệ chế biến các sản phẩm caocấp, chất lượng từ gạo, gạo mầm cần nghiên cứu chọn lựa giống lúa thích hợptừ nguồn lúa gạo dồi dào ở ĐBSCL cho việc sản xuất gạo mầm, nghiên cứu cácgiải pháp công nghệ nâng cao hàm lượng GABA và các thành phần chức năngkhác trong quá trình sản xuất gạo mầm cũng như các sản phẩm thực phẩm từgạo mầm cần được thực hiện

1 2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chung: chọn được giống lúa phù hợp và các thông số thích hợptrong chế biến gạo lức nảy mầm và hoàn thiện quy trình chế biến và bảo quảngạo mầm; hạn chế được quá trình oxy hóa chất béo trong chế biến bột gạo mầmrang duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm; đánh giá được

tính hiệu quả của bột gạo mầm rang in vitro và in vivo

Mục tiêu cụ thể:- Xác định được giống lúa thích hợp sản xuất gạo mầm

- Xác định được các điều điều kiện thích hợp để chế biến và bảo quảngạo mầm

- Xác định chế độ rang phù hợp và nồng độ dịch chiết nấm kim châm bổsung trong chế biến và bảo quản bột gạo mầm rang

- Đánh giá được tác động của bột gạo mầm rang in vitro và in vivo

1 3 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu đề ra, luận án nghiên cứu triển khai các nộidung cơ bản sau:

- Xác định giống lúa thích hợp dùng trong sản xuất gạo mầm có hàmlượng dinh dưỡng và giá trị chức năng cao

- Xây dựng quy trình sản xuất nâng cao khả năng sinh tổng hợp nhữngthành phần chức năng khác trong quá trình nảy mầm

- Xây dựng quy trình chế biến và bảo quản sản phẩm bột gạo mầm rangcó hiệu quả về mặt dinh dưỡng và chức năng

- Nghiên cứu tác động của sản phẩm bột gạo mầm rang in vitro (thử khảnăng kháng tế bào ung thư gan HepG2 cell) và in vivo (trên chuột mắc bệnh đái

c ứ u tuyể n ch ọn được gi ống lúa thích h ợp thông qua vi ệc xác định hàm lượngcác thành ph ầ n ch ức năng củ a gạ o mầ m T ừ gi ống lúa được ch ọ n, xây d ự ng quytrình s ả n xu ấ t g ạ o mầ m v ới các thông s ố và điề u ki ệ n thích h ợp đã được xácđịnh S ả n ph ẩ m g ạ o m ầm được ti ế p t ục s ử d ụng để tiế n hành nghiên c ứ u ch ếbiến và bảo quản bột gạo mầm rang

1 4 2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu thực hiện trên các giống lúa, nếp tại vùng ĐBSCL Tiến hànhxác định thành ph ầ n hóa h ọc cơ bả n c ủa gạ o lứ c, g ạ o mầ m và g ạ o mầ m rang,phân tích hàm lượng các ch ấ t ch ức năng (G ABA, γ -oryzanol, acid ferulic,

ergothioneine) trong gạ o mầ m và g ạ o m ầ m rang T ừ đó nghiên cứ u các yế u t ốảnh hưởng trong ch ế biế n g ạ o mầ m Sau đó tiế n hành kh ả o sát ch ất lượng b ộ t

gạ o mầ m rang bổ sung h ợp ch ấ t ch ống oxy hóa ergothioneine Trên cơ sở đó,hoàn thiệ n quy trình ch ế biế n và b ả o qu ả n gạ o mầ m, b ột g ạ o m ầm rang Và đánh

giá tính chức năng của bột gạo mầm rang ở mức độ in vitro và in vivo

1 5 Ý nghĩa của luận án1 5 1 Ý nghĩa khoa học

Nội dung luận án là cơ sở dữ liệu khoa học quan trọng trong việc đánhgiá tính phù hợp của giống lúa ở ĐBSCL cho sản xuất gạo mầm; tác động củacác yếu tố khảo sát đến khả năng sinh tổng hợp GABA và gia tăng các thànhphần chức năng khác trong gạo mầm Đặc biệt nghiên cứu cho thấy mối liênquan giữa những thành phần chức năng này trong quá trình tác động ở thử

nghiệm in vivo và in vitro và hiệu quả của việc sử dụng dịch chiết nấm kim

châm như một nguồn cung cấp chất chống oxy hóa tự nhiên để hạn chế sự oxyhóa lipid Đây sẽ là nguồn tham khảo tốt cho các nghiên cứu tiếp theo trên gạomầm cũng như sử dụng chất chống oxy hóa tự nhiên trong chế biến thực phẩm,

tác động của bột gạo mầm rang trên in vitro và in vivo

1 5 2 Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu đã xây dựng hoàn thiện quy trình công nghệ chế biến và bảoquản bột gạo mầm rang góp phần tạo ra thêm sản phẩm mới cho ngành sản xuấtthực phẩm có giá trị gia tăng, thực phẩm chức năng phục vụ nhu cầu phát triểnbền vững sản xuất nông nghiệp, có thể áp dụng ở quy mô hộ gia đình, doanhnghiệp vừa và nhỏ Kết quả này góp phần nâng cao giá trị của cây lúa (cụ thể làgiống IR 50404) thông qua sản phẩm giá trị gia tăng của nó

1 6 Điểm mới của luận án

Kết quả nghiên cứu của luận án cho thấy những điểm mới như sau:- Chọn được giống lúa thích hợp từ các giống phổ biến ở ĐBSCL để chếbiến gạo mầm

- Gạo mầm được sản xuất thử nghiệm và khảo sát ở quy mô pilot

- Sản phẩm bột gạo mầm rang được thực nghiệm in vitro và in vivo để

chỉ rõ khả năng dinh dưỡng và chức năng

- Sử dụng dịch trích nấm kim châm chứa chất chống oxy hóa tự nhiên(ergothioneine) hỗ tr ợ hiệ u qu ả cho vi ệ c hạ n ch ế oxy hóa lipid và duy trì chấ tlượng sản phẩm theo thời gian bảo quản

Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần quan trọng trong việc nâng caogiá trị kinh tế của lúa và đa dạng hóa sản phẩm từ lúa gạo

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU2 1 Sơ lược về cây lúa

Cây lúa có tên khoa học là Oryza sativa L thuộc họ cây một lá mầm,

thân cỏ, sống trong vùng đất ngập nước Hiện nay có hơn 120 000 giống lúa,được trồng khắp nơi trên thế giới Ở Việt Nam và các nước ở châu Á lúa được

trồng chủ yếu là Oryza sativa, đây là loại thích hợp với điều kiện khí hậu và thổ

nhưỡng nhiệt đới, nhiệt độ phát triển tối ưu từ 30oC đến 34oC Ở Việt Nam, lúađược trồng chủ yếu ở ĐBSCL, Đồng bằng sông Hồng và các đồng bằng venbiển

Lúa gạo là một một trong những loại ngũ cốc quan trọng nhất, nó lànguồn lương thực cho hơn một nửa dân số thế giới Ở châu Á, gạo thường đượcsử dụng để nấu cơm sử dụng dạng nguyên hạt, và nó đóng góp 40 đến 80% năng

lượng mà con người cung cấp hằng ngày (Singh et al , 2005; Hossain et al ,2009; Cai et al , 2011) Thành phần dinh dưỡng của các loại gạo được thể hiện

trong Bảng 2 1Bảng 2 1: Thành phần hóa học trong các loại gạo

GạoHạt lúaGạo lứcGạo trắngTrấu

Protein(%)6,7–8,38,3–9,67,3–8,32,3–3,2

Béo (%)2,1–2,72,1–3,30,4–0,60,4–0,7

Xơ thô(%)8,4–12,10,7–1,20,3–0,640,1–53,4

Tro (%)3,4–6,01,2–1,80,4–0,915,3–24,4

Tinh bột(%)62,177,290,21,8

Xơ hòatan (%)19,14,52,777,3Cám

PhôiGạo bóng

13,2–17,317,7–23,913,0–14,4

17,0–22,919,3–23,811,7–14,4

9,5–13,22,8–4,12,7–3,7

9,2–11,56,8–10,16,1–8,5

16,1 27,6–33,32,4

48,3–55,4

(Nguồn Champagne et al , 1985)

Cấu tạo chính của hạt lúa gồm 4 phần chính là vỏ trấu (hull), lớp vỏ cám(bran layer), nội nhũ (endosperm) và phôi (embryo)

Hình 2 1: Cấu trúc của hạt lúa

(Nguồn: m 2lua vn hinh-the-hoc-va-su-sinh-truong-cua-cay-lua-phan-2-)

2 1 1 Vỏ trấu

Vỏ trấu là lớp vỏ bao ngoài cùng của hạt lúa, nó có chức năng bảo vệchống lại sự phá hoại của côn trùng, giúp ổn định ẩm độ hạt khi độ ẩm môitrường thay đổi mạnh Vỏ trấu chiếm khoảng 18-20% khối lượng hạt lúa Thànhphần chủ yếu của vỏ trấu là cellulose, xơ thô, tro, rất ít protein và chất béo

2 1 2 Lớp cám gạo

Là lớp ngoài cùng của hạt gạo khi vừa tách vỏ trấu Lớp cám chiếmkhoảng 5-7% khối lượng hạt, ngăn cản quá trình trao đổi O2, CO2, nước giữamôi trường bên ngoài và bên trong hạt gạo Lớp cám gạo chứa rất nhiều protein,chất béo, chất khoáng và các vitamin Trong quá trình xay xát và xát trắng đểchế biến gạo trắng thì lớp cám này bị mất đi, do đó gạo trắng chứa ít thành phầndinh dưỡng hơn gạo lức và ngược lại gạo lức dễ hư hỏng hơn gạo trắng trongquá trình bảo quản do chứa nhiều các thành phần dinh dưỡng dễ hư hỏng

2 1 3 Nội nhũ

Đây là phần chủ yếu của hạt gạo, chiếm khoảng 90% khối lượng hạt,thành phần chủ yếu của nội nhũ là tinh bột, các protein thiết yếu và vitamin, rấtít chất béo Tùy thuộc vào từng giống lúa và điều kiện canh tác mà hình dạng,thành phần và màu sắc nội nhũ khác nhau Thông thường gạo hạt dài có phầnnội nhũ trắng, trong, còn gạo hạt tròn, ngắn có phần nội nhũ màu đục Tỷ lệ

thành phần amylose và amylosepectin trong tinh bột của nội nhũ quyết định rấtlớn đến chất lượng gạo

2 1 4 Phôi

Phôi là nơi dự trữ chất dinh dưỡng của hạt, nảy mầm tạo cây mới trongđiều kiện thích hợp Phôi nằm riêng biệt ở góc bên dưới của nội nhũ gần cuốnghạt, chiếm khoảng 1% khối lượng hạt, trong phôi chứa hàm lượng protein vàbéo cao

2 2 Một số loại gạo ở Đồng bằng Sông Cửu Long2 2 1 Gạo nếp trắng

Gạo nếp (hay còn gọi là gạo sáp) có tên khoa học là Oryza sativa var glutinosa hay Oryza glutinosa Lúa n ếp đươc trồng nhi ề u ở Bangladert, Trung

Quố c, Thái Lan, Lào và Vi ệ t Nam Ở Vi ệ t Nam g ạ o n ế p h ầu như được tr ồ ngkhắ p c ả nướ c, các vùng tr ồng nhi ề u n ếp như Long An, An Giang, Sóc Trăng Tuy nhiên so v ới lúa thường thì di ệ n tích tr ồng n ế p v ẫ n r ấ t ít H ạ t n ế p tròn, ng ắ nhơn hạ t g ạ o, có màu tr ắng đục Thành ph ần dinh dưỡng trong n ế p tr ắ ng th ể hiệ ntrong B ảng 2 2 Điể m phân bi ệ t g ạ o n ế p v ới các lo ạ i g ạ o khác là g ạ o n ế p ch ứ ahàm lượng amylosepectin r ấ t cao so v ới gạ o tr ắng thông thường, chính vì điề u

này làm nế p mang tính d ẻ o r ấ t cao khi ch ế biế n thành thự c ph ẩ m Bảng 2 2: Thành phần hóa học gạo nếp trắng

Thành phầnNướ cProteinLipidGlucidTro

Hàm lượ ng (%)

136,21,6740,28

Bảng 2 3: Thành ph ần hóa h ọc củ a gạo nếp thanThành phần

NướcProteinLipidGlucidAcid hữu cơTro

Hàm lượng (%)

148,21,574,90,60,8

(Nguồn: Champagne et al , 1985)

2 2 3 Gạo lức và các thành phần chức năng2 2 3 1 Gạo lức

Gạo lức là gạo được làm từ hạt lúa vừa mới được tách bỏ vỏ trấu, gạolức còn giữ nguyên lớp cám nên thành phần dinh dưỡng hầu như được giữnguyên vẹn và cao hơn rất nhiều so với gạo trắng và gạo đã được đánh bóng Sự khác biệt về thành phần các chất dinh dưỡng trong gạo lức và gạo sau laubóng thể hiện trong Bảng 2 4 Tuy nhiên, chính vì còn nguyên lớp vỏ cám bênngoài nên gạo lức có màu sậm, sần sùi, cho giá trị cảm quan rất thấp Bên cạnhđó, thành phần dinh dưỡng cao tập trung nhiều ở lớp vỏ cám bao bên ngoài hạt,sau khi tách trấu tiếp xúc trực tiếp với oxy không khí nên gạo lức dễ bị hư hỏng,ôi dầu hơn gạo trắng Khả năng bảo quản gạo lức gặp nhiều khó khăn hơn sovới gạo được xát trắng hoặc đánh bóng, thời gian bảo quản ngắn Chính vì điềunày trên thị trường có rất ít sản phẩm từ gạo lức

Bảng 2 4: Thành ph ần các chất trong gạo l ứ c và g ạo đánh bóngThành phần

Thiamine ( Vitamin B1)Riboflavin (Vitamin B2)Niacin ( Vitamin B3)Sắt

Magiê

Gạo lức (mg/100g)

0,340,054,71,9187,0

Gạo được đánh bóng (mg/100g)

0,070,031,60,513,0

(Nguồn: Babu et al , 2009)

Gạo lức là nguồn lương thực rất giàu dinh dưỡng Ngoài các thành phầnchính là tinh bột, protein, lipid, … trong gạo lức còn chứa rất nhiều vitamin, đặcbiệt là các vitamin nhóm B và các vi lượng khác So sánh với các loại ngũ cốckhác thì gạo lức chứa hàm lượng protein thấp, tuy nhiên trong gạo lức lại cóhàm lượng vitamin nhóm B cao nhất Các thành phần dinh dưỡng, hóa học củagạo lức được thể hiện trong Bảng 2 5

Bảng 2 5: Thành ph ần hóa h ọc của gạo lứcThành phần

Năng lượngCarbohyrateĐườngChất xơChất béoProteinNướcVitamin B1Vitamin B2Vitamin B3Vitamin B5Vitamin B6Vitamin B9CanxiSắtMagiêPhosphoKaliNatriKẽmĐồngManganSelenium

Đơn vị/100gKcal

ggggggmgmgmgmgmgµgmgmgmgmgmgmgmgmgmgµg

Số lượng37077,240,853,52,927,9410,370,4010,0935,0911,4930,50920231,4714333322372,020,2773,74323,4

(Nguồn: http://en wikipedia org/wiki/Brown_rice)

2 2 3 2 Thành phần chức năng trong gạo lức

Ngoài các thành phần dinh dưỡng thiết yếu, trong gạo lức còn chứa cácthành phần chức năng quan trọng với hàm lượng cao như GABA, γ-oryzanol,ferulic acid,

2 2 3 3 γ-aminobutyric acid (GABA)

γ-aminobutyric acid được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1883 và chỉđược biết như là một sản phẩm của quá trình trao đổi chất từ thực vật và vi sinhvật Tuy nhiên, vào năm 1950, GABA được phát hiện là một phần không thểthiếu của hệ thần kinh trung ương và võng mạc mắt của động vật có vú GABA

có công thức phân tử là C4H9NO2, phân tử khối trung bình là 103,12 g/mol,nhiệt độ nóng chảy ở 203,7°C, tan tốt trong nước, phân tử có cấu trúc linh động,bao gồm một cấu trúc vòng như proline GABA là một ion lưỡng cực ở giá trịpH sinh lý

GABA được chuyển hóa qua 3 con đường chính là: chu trình glutaminesynthetase/glutamate synthase (GS/GOGAT), chu trình glutamatedehydrogenase (GDH), chu trình tricarboxylic acid (TCA) Chu trìnhGS/GOGAT là con đường đồng hóa chính chuyển nitơ thành glutamate và acidamin ở thực vật Chu trình GDH hoạt động chủ yếu trong con đường dị hóaglutamate nhưng cũng có thể hoạt động theo hướng ngược lại Chuỗi sinh tổnghợp GABA gồm 3 enzyme glutamate decarboxylase, GABA transaminase vàsuccinic semialdehyde (Bouche & Fromm, 2004) GABA được hình thành chủyếu từ acid glutamic thông qua enzyme glutamate decarboxylase (GAD) (Voet& Voet, 2004)

Màng trong ty thể

Chuỗi hô hấp

Màng ngoài ty thể

Hình 2 2: Sơ đồ chuyển hóa sinh tổng hợp GABA

(Nguồn: Bouche & Fromm, 2004)

Hàm lượng GABA trong mô thực vật rất thấp (0,03-2,00 µmol/g)

(Rhodes et al , 1986) Các phương pháp làm tăng hàm lượng GABA trong thực

phẩm đã được nghiên cứu rất nhiều từ trước đến nay và mang lại một số kết quảrất khả quan như: khi ủ trà Gabaron trong điều kiện yếm khí thì hàm lượng

GABA tăng lên khá cao so với ban đầu (Sawai et al , 2001); mầm đậu được xử

lý với CO2 (Katagiri & Shimizu, 1989) Các nghiên cứu về phương pháp làmtăng hàm lượng GABA trong gạo cũng được thực hiện khá nhiều và được trìnhbày ở Bảng 2 6

Bảng 2 6: Các phương pháp làm tăng hàm lượng GABA trong gạoLoại gạo

Gạo Nhật

Gạo HànQuốc

Gạo Thái

Phương phápNgâm trong nước cất ở 25oC trong 18giờ và xử lý ở áp xuất cao 400MpaNgâm trong nước 32oC trong 72 giờNgâm trong nước cất trong 3 giờ và xửlý khí ở 35oC trong 21 giờ

Ngâm trong 50ppm chitosan, 5mM acidglutamic ở 25-26oC trong 72 giờ

Ngâm trong 0,1 mM CaCl2 , pH 5,0 ở40oC trong 24 giờ

Ngâm trong nước, pH 6,0 ở 35oC trong24 giờ

Ngâm trong pH 3,0 ở 48 giờNgâm trong dung dịch đệm với pH 3

Tài liệu tham khảo

Miwako et al , 1999Ohtsubo et al , 2005Komatsuzaki et al , 2007

Oh & Oh, 2004

Sunte et al , 2007Watchraparpaiboon et al ,

GABA rất cần thiết cho hoạt động sống của con người, nó làm giảm bớtsự căng thẳng của các neuron thần kinh, làm giảm sự lan truyền, ức chế các dẫn

truyền có hại, căng thẳng đến não bộ (Komatsuzaki et al , 2007) GABA được

xem là có chức năng chống lại tăng huyết áp, giúp lợi tiểu, có thể điều hòa huyết

áp, nhịp tim, làm giảm cảm giác đau đầu và lo lắng (Shimada et al , 2009), điềuchỉnh hàm lượng lipid trong máu (Miura et al , 2006) và trợ giúp quá trình tiếtinsulin để ngăn cản bệnh đái tháo đường (Huang et al , 2007) Một số nghiên

cứu gần đây cho thấy, GABA giúp ngăn chặn bệnh Alzheimer’s (Elliott &Hobbiger, 1959), ức chế sự gia tăng nhanh của các tế bào ung thư (Oh & Oh,2004) Nghiên cứu về các thực phẩm chức năng có chứa GABA, nó được coi là

chất chức năng có lợi cho sức khỏe con người (Palmer et al , 2012) Theo Abdouet al (2006), GABA có tác dụng thư giãn giảm căng thẳng ở người Ngoài ra,

nghiên cứu việc sử dụng GABA giúp cải thiện chức năng thị giác được thực

hiện trên khỉ và mèo (Leventhal et al , 2003, Hensch & Stryker, 2004 trích dẫn

Zhao, 2018) Mặt khác, dịch chiết GABA từ gạo lức nảy mầm ngăn chặn sự giatăng ethanol trong gan GABA có khả năng phòng ngừa các bệnh liên quan về

rượu được thực hiện trên chuột (Oh et al , 2003)

2 2 3 4 γ-oryzanol

Oryzanol là một hỗn hợp của acid ferulic ester hóa với các sterol thôngthường hoặc các triterpene alcohol được gọi là α, β hay γ-oryzanol, trong số đóthì γ-oryzanol được chú ý đến nhiều nhất Các hợp phần sterol của γ-oryzanolđầu tiên là campesterol và sitosterol, hợp phần triterpene alcohol là cycloartenolvà 24-methylene cycloartanol (Dey & Harborne, 1991)

Hình 2 3: Con đường sinh tổng hợp terpenoid trong thực vật

(Nguồn: Huang, 2003)

Trong dầu gạo, Xu & Godber (1999) đã xác định được các thành phầnquan trọng như: ∆7-stigmastenyl ferulate, stigmasteryl ferulate, cycloartenylferulate, 24-methylene cycloartanyl ferulate, ∆7-campestenyl ferulate,campesteryl ferulate, ∆7-sitostenyl ferulate, sitosteryl ferulate, campestanyl

cycloartenyl ferulate, 24-methylene cycloartanyl ferulate và campesterylferulate

Hàm lượng γ-oryzanol ở các loại gạo khác nhau do sự phân bố γ-oryzanoltrong hạt gạo không đồng đều

Bảng 2 7: Hàm lượng γ-oryzanol trong một số nghiên cứu

251,0-686,0 Bergman & Xu, 2003

278,8-284 0 Yu et al , 2007

310,1 Shin & Godber, 1996

440,0-474,0 Lloyd et al , 2000783,2 Devi et al , 2007

6,1 Ohtsubo et al , 20057,0-12,0 Khatoon et al , 200430,4-30,9 Boonsit et al , 2006

oryzanol tập trung chủ yếu trong phần vỏ cám, do đó hàm lượng oryzanol trong gạo lức cao hơn rất nhiều so với gạo trắng hay gạo được đánhbóng do gạo lức vẫn còn giữ lại lớp vỏ cám Trong một số nghiên cứu cho thấyngâm gạo lức trong nước và cho nảy mầm làm tăng hàm lượng các chất chốngoxy hóa trong đó có γ-oryzanol so với gạo lức thông thường

γ-γ-oryzanol có hoạt tính chống oxy hóa cao (Xu & Godber, 1999), làm

giảm cholesterol trong máu (Sasaki et al , 1990), làm giảm hấp thu cholesterolvà làm giảm xơ vữa động mạch sớm (Rong et al , 1997), ức chế tụ tiểu cầu(Seetharamaiah et al , 1990), ức chế tiến triển của các khối u bướu (Yasukawaet al , 1998)

2 2 3 5 Acid ferulic

Acid ferulic là một dẫn xuất của acid cinnamic với công thức phân tửC10H10O4 (Hình 2 4) Acid ferulic là một hợp phần phenolic phổ biến trong tếbào thực vật, nó là một trong những chất chuyển hóa của quá trình sinh tổnghợp lignin từ phenylalanine và tyrosine ở thực vật Trong tế bào thực vật, acidferulic được tìm thấy ở hai dạng: dạng tự do và dạng liên hợp Tổng của haidạng này cho biết hàm lượng tổng của acid ferulic (Clifford, 1999) Trong gạotrắng, gạo lức và gạo lức nảy mầm chứa hàm lượng lớn acid ferulic và phần lớnở dạng không hòa tan Hàm lượng acid ferulic ở gạo lức và gạo lức nảy mầmcao hơn ở gạo trắng Hàm lượng acid ferulic tổng tương ứng với gạo trắng, gạo

lức và gạo lức nảy mầm là: 5 13, 15 51 và 20 52 mg/100g (Tian et al , 2004)

Hình 2 4: Cấu tạo phân tử acid ferulic

(Nguồn: http://ricebranak com/product/natural-ferulic-acid)

Tính chất chống oxy hóa của acid ferulic có được là do các nguyên tửphenolic và một chuỗi bên khá dài Acid ferulic bảo vệ DNA và lipid chống lạiquá trình oxy hóa thông qua kiểu phản ứng oxy hóa Theo đó thì acid ferulic cólợi trong việc trì hoãn hoặc có thể điều trị chứng rối loạn liên quan đến việc cóquá nhiều nguyên tử oxy trong máu như các bệnh Alzheimer’s, đái tháo đường,cao huyết áp, xơ vữa động mạch Hơn nữa, cấu trúc đặc biệt của acid ferulicgiúp nó có khả năng hấp thụ mạnh tia UV do đó nó trở thành một tác nhân bảovệ cho da rất quan trọng (Kayahara, 2004)

2 3 Sơ lược về quá trình nảy mầm

Quá trình nảy mầm là sự phát triển của phôi bên trong hạt Đây là mộtquá trình phức tạp, bắt đầu từ sự hấp thu nước của hạt gạo khô và kết thúc làquá trình phát triển dài ra của trục phôi (Bewley & Black, 1994) Dấu hiệu nhậnbiết kết thúc quá trình nảy mầm có thể dễ dàng nhìn thấy đó là sự xuyên thủngcấu trúc bề mặt quanh vị trí của phôi trên hạt gạo của các rễ mầm, sau đó là cácquá trình chuyển hóa các chất dự trữ kết hợp cùng với quá trình phát triển củacây con (Bewley, 1997) Các pha hấp thụ nước và các giai đoạn liên quan đếnquá trình nảy mầm được thể hiện trong Hình 2 5

Quá trình hấp thụ nước của hạt khô thuần thục gồm có 3 giai đoạn:

Ở giai đoạn I, nước hấp thụ vào trong hạt khô làm xáo trộn tạm thời cấutrúc của hạt, lớp màng bao quanh hạt có tác dụng như một màng bán thấm chophép các chất tan và các chất có khối lượng phân tử thấp đi qua rất nhanh vàhòa tan vào trong dung dịch xung quanh Nhờ vào quá trình hấp thu nước, hạtbắt đầu hồi phục khả năng hoạt hóa các chất Các cấu trúc hạt và một số enzymecần thiết cho quá trình hồi phục ban đầu của hoạt động chuyển hóa có trong hạtkhô, chúng tồn tại rất lâu và được hồi phục hoạt động hô hấp thông qua quátrình hấp thụ nước (Bewley & Black, 1994) Cả hai con đường chuyển hóaglycolytic và oxydative pentose phosphate đều được khôi phục ở giai đoạn I,các enzyme ở chu trình Kreb cũng được kích hoạt Trong mô của hạt thuần thụccó các ty thể, chúng chứa đầy đủ các enzyme của chu trình Kreb và cuối cùngbị oxy hóa để cung cấp một lượng lớn ATP nhằm cung ứng năng lượng cho cácphản ứng chuyển hóa thực hiện trong suốt một vài giờ sau quá trình hấp thu

Phân chia tế bào và sinh tổng hợp DNATổng hợp protein bằng mRNAs mớiTổng hợp protein bằng mRNAs còn lại

Ty thể tái tổ hợp

Ty thể sinh tổng hợpRò rỉ chất tan

Thời gian

Hình 2 5: Các pha hấp thụ nước và các quá trình liên quan đến sự nảy mầm

theo thời gian

(Nguồn: Bewley, 1997)

Quá trình nảy mầm của hạt phụ thuộc vào điều kiện bên trong và bênngoài Hạt của những cây khác nhau cần có sự thay đổi phù hợp mới có thể nảymầm tốt Thông thường phụ thuộc chủ yếu vào khả năng nảy mầm và tuổi thọcủa hạt Thời gian mà hạt giống có thể sống sót rất khác nhau và phụ thuộc vào

giữ tốt nhất ở điều kiện khả năng trao đổi chất trong hạt được hạn chế thấp nhất,nhiệt độ thấp và nồng độ CO2 cao (Mayer & Poljakoff-Mayber, 1975)

Nước rất cần thiết cho sự nảy mầm của hạt Hạt giống thuần thục rất khô,cần hấp thụ nước để tiếp tục sinh trưởng và hoạt hóa các thành phần chức năngtrong hạt Sự hấp thụ nước làm cho hạt trở nên trương nở và phá vỡ lớp vỏ hạt Mức độ hấp thụ nước phụ thuộc thành phần của hạt, tính thấm của vỏ hạt đốivới nước và dạng môi trường cung cấp nước là lỏng hay khí Ở cây trồng lấyhạt, các chất dinh dưỡng như tinh bột, protein, chất béo,… tập trung chủ yếutrong hạt Trong quá trình nảy mầm, phôi sử dụng nguồn dinh dưỡng trên đểphát triển Khi hạt hút nước, các enzyme thủy phân được kích hoạt sẽ phá vỡnhững thành phần dự trữ tạo thành những hợp chất có lợi cho quá trình trao đổichất

Các hạt khác nhau có nhiệt độ tối thích cho quá trình nảy mầm khác nhau Nhiệt độ quá thấp hay quá cao đều làm cho tất cả các hạt không thể nảy mầm Thông thường hạt nảy mầm tốt ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phòng vài oC

2 4 Sơ lược về gạo mầm và một số hợp chất chức năng trong gạo lứcnảy mầm

Gạo là thực phẩm chính đối với hơn một nửa dân số thế giới Tuy nhiên,thành phần dinh dưỡng của gạo lại không còn nhiều do đã bị loại đi lớp cám đểhạn chế sự hư hỏng trong quá trình bảo quản

Gạo lức (gạo lức, gạo rằn hay gạo lật) là một loại gạo chỉ xay bỏ trấu chứkhông bỏ mầm và cám của hạt gạo bên trong Gạo lức thuộc nhóm hạt nguyênchất (whole grains), là một loại thực phẩm rất giàu dinh dưỡng (chất xơ, acidphytic, vitamin E và B, GABA) nhiều hơn so với hạt gạo xay xát thông thường

(Ito & Ishikawa, 2004) Năm 2006, Bahadur et al cho rằng cần phải ăn gạo lức

vì nó có nhiều chất xơ, khoáng đặc biệt là sắt, vitamin

Tuy nhiên, gạo lức đòi hỏi thời gian chế biến lâu hơn; cơm gạo lức cócấu trúc cứng và có vị không hấp dẫn như cơm gạo trắng Điều này làm cho gạolức không được sử dụng thường xuyên trong cuộc sống hằng ngày Mặt khác,gạo lức không được coi là phù hợp do có kết cấu kém, mang mùi cám, độ tiêu

hóa thấp và đặc tính không dễ nấu (Komatsuzaki et al , 2007) Esa et al (2013)

đã so sánh hoạt tính chống oxy hóa của gạo trắng, gạo lức và gạo lức nảy mầm

(In Vivo và In Vitro) Kết quả đã chỉ ra rằng gạo mầm có hoạt tính chống oxy

hóa cao nhất Nảy mầm chính là sự phát triển của phôi chứa trong hạt Khi cấutrúc rễ nhỏ mọc xung quanh phôi cho thấy sự nảy mầm hoàn toàn Chất dinhdưỡng dự trữ trong hạt được sử dụng để phôi phát triển thành cây con (Bewley,1997)

Gạo mầm được làm từ gạo lức phải qua công đoạn ngâm trong nước vớikhoảng thời gian nhất định (3-10 giờ), tiếp theo được ủ cho nảy mầm ở điềukiện nhiệt độ khoảng 30-35oC trong 20-24 giờ tùy từng loại giống sẽ tạo thànhmột loại gạo với nhiều thành phần chức năng được gia tăng đặc biệt là hàmlượng γ-aminobutyric acid (GABA) rất cao từ 100-200 mg/kg (Swati & Khalid,2011) Quá trình nảy mầm làm gia tăng các yếu tố dinh dưỡng đã có trong gạolức như lysine, vitamin E, vitamin B1, vitamin B6, magie, canxi, sắt và đặc biệtlà γ-amino butyric acid (GABA) tăng gấp 10 lần so với gạo trắng đã qua xay

xát và gấp 4 lần gạo lức (Maneesilp, 2007; Shu et al , 2008)

Bảng 2 8: Thành ph ần hóa h ọc củ a gạo lức và gạo m ầm gi ống IR 50404Thành phần (%)

ẨmProteinLipidHydratcacbonĐường khửTro

Vitamin B1 (mg/100g)GABA (mg/100g)Hợp chất fenola tổng số (mg/100g)

Gạo lức13,14±0,57,01±0,151,95±0,0779,45±0,150,20±0,051,98±0,120,25±0,026,98±0,4574,5±4,41

Gạo mầm13,25±0,448,25±0,201,87±0,1578,25±0,350,95±0,082,05±0,080,12±0,0144,50±0,685,4±5,45Gạo lức nảy mầm được phát triển đầu tiên tại thị trường Nhật Bản vàonăm 1995 Các sản phẩm gạo mầm được phát triển và đưa ra thị trường bởi côngty Domer (thành phố Ueda, Nagano) (Patil & Khan, 2011) Gạo mầm có chứacác lớp cám và phôi, nơi có nhiều thành phần dinh dưỡng và các chất có hoạttính sinh học khác nhau chẳng hạn như các chất xơ, γ-oryzanol, vitamin vàkhoáng chất (Cho & Lim, 2016) Quá trình nảy mầm không chỉ cải thiện về cấutrúc của hạt gạo mà còn cải thiện chất lượng dinh dưỡng trong hạt Nhiều nghiêncứu đã chứng minh lợi ích về sức khỏe của gạo lức nảy mầm (Wu, 2013) Gạolức nảy mầm được sản xuất bằng cách ngâm gạo tách vỏ trấu trong nước và ủ ởnhiệt độ thích hợp để mầm phát triển Quá trình nảy mầm làm tăng một số hợpchất có hoạt tính sinh học như-aminobutyric acid,-oryzanol, ferulic acid,

vitamin E, …(Kim et al , 2012; Komatsuzaki et al , 2007)

Hình 2 6: Hình ảnh gạo lức nảy mầmNhiều nghiên cứu báo cáo quá trình nảy mầm làm tăng hàm lượng GABAtrong hạt gạo GABA có công thức phân tử C4H9NO2 là một acid amin có bốn

carbon, không phải là protein và được tổng hợp từ L-glutamate (Shelp et al ,

1999) Các nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nảy mầmkhác nhau làm sinh ra hàm lượng GABA khác nhau Quá trình ngâm nước cũng

ảnh hưởng đến hàm lượng GABA Theo Komatsuzaki et al (2007), quá trình

ngâm 3 giờ và ủ 21 giờ tại nhiệt độ 35C làm tổng hàm lượng GABA trong gạocó xử lý cao hơn gạo chỉ ngâm theo phương pháp thông thường Nghiên cứu

của Choi et al (2004), cũng đã khảo sát sự ảnh hưởng của pH, nhiệt độ đến quá

trình ngâm gạo lức Hàm lượng GABA tăng ở nhiệt độ 40C Tuy nhiên, nhiệtđộ ngâm 50C tổng hàm lượng GABA giảm sau 2 giờ ngâm Giá trị pH gầntrung tính (pH=6) hàm lượng GABA đạt cao nhất Hàm lượng GABA tăngthông qua quá trình ngâm có liên quan đến việc kích hoạt hoạt tính các enzymenội tại trong hạt

Bên cạnh đó, quá trình nảy mầm gây ra những thay đổi quan trọng về

dinh dưỡng khác như hàm lượng-oryzanol -oryzanol là một hỗn hợp của acid

ferulic đã ester hóa với các sterol thông thường hoặc các triterpene alcohol đượcgọi là α, β hay γ-oryzanol, trong số đó thì γ-oryzanol được chú ý đến nhiều nhất Mặc dù, hàm lượng-oryzanol tăng không đáng kể sau quá trình nảy mầm, mộtsố nghiên cứu đã báo cáo những thay đổi về hàm lượng-oryzanol sau nảy mầm

(Cho & Lim, 2016) Kim et al (2012), hàm lượng-oryzanol tăng sau quá trình

nảy mầm Hàm lượng-oryzanol tăng khoảng 1,13 đến 1,2 lần so với nguyênliệu gạo thô ban đầu Nghiên cứu trên 30 mẫu gạo lức ở Đức cho kết quả hàmlượng-oryzanol tăng từ 26 mg/100g lên 63 mg/100g chất khô (Miller, 2006)