Nghiên ứu các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng gaba và amylase trong quá trình nảy mầm gạo lứt

H t thóc g m có ạ ồcác bộ phận chính như sau:Mày thóc: Tùy theo loại thóc và điều kiện canh tác mà mày thóc có độ dài ngắn khác nhau nhưng nói chung mày thóc không vượt quá 1/3 chi u dài

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGH SINH H C Ệ Ọ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướ ng d n khoa h ẫ ọ c:

TS Nguy ễn Trườ ng Giang

Hà N - 2018 ộ i

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204938701000000

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ ‘’Nghiên c u các y u t ứ ế ố ảnh hưởng đến hàm lượng GABA và amylase trong quá trình n y m m g o lả ầ ạ ứt’’ là do chính tôi

thực hi n Các s ệệ ố li u trong luận văn là trung thực và chưa được ai công b trong ố

b t kấ ỳ công trình nào khác T t c nh ng tham kh o và k ấ ả ữ ả ếthừa đều được trích d n ẫ

và tham chiếu đầy đủ

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Học viên

Nguy n Th Y n ễ ị ế

LỜ I CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin bày t s kính tr ng và lòng biỏ ự ọ ết ơn sâu sắc t i TS ớNguyễn Trường Giang, người thầy đã hướng dẫn, động viên giúp đỡem trong quá trình nghiên c u và vi t luứ ế ận văn này Những nhận xét, đánh giá của thầy, đặc biệt

là nh ng g i ý v ữ ợ ề hướng gi i quy t vả ế ấn đề trong su t th i gian nghiên c u, th c s ố ờ ứ ự ự

là nh ng bài hữ ọc quý giá đôi với em không ch trong quá trình vi t luỉ ế ận văn mà cảtrong quá trình công tác sau này

Em xin bày t l i biỏ ờ ết ơn chân thành đến PGS.TS.Nguy n Thanh H ng, ễ ằ NCS.Lưu Anh Văn cùng các th y cô giáo, các anh ch cán b ầ ị ộ đang làm việc và nghiên

c u t i các phòng thí nghi m trong Vi n Công Ngh Sinh H c và Công Ngh ứ ạ ệ ệ ệ ọ ệThực Phẩm đã tận tình ch d n, truyỉ ẫ ền đạt nh ng ý ki n chuyên môn và kinh nghi m quý ữ ế ệbáu trong su t quá trình thố ực hiện đề tài nghiên c u ứ

Em xin bày t l i biỏ ờ ết ơn sâu sắc đến gia đình và những người thân đã luôn

ủng hộ, động viên, t o m i đi u ki n cho em trong su t th i gian h c t p t i trư ng ạ ọ ề ệ ố ờ ọ ậ ạ ờ

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Học viên

Nguyễn Th Y n ị ế

1

MỤ C LỤ CDANH MỤC CÁC KÝ HI U, CÁC CH ẾT TẮT 4 Ệ ỮVIDANH MỤC BẢNG 5 DANH MỤC CÁC HÌNH V Ẽ VÀ ĐỒ TH .6 Ị

M Ở ĐẦU 8 CHƯƠNG 1 – Ổ T NG QUAN 10 1.1 T ng quan v nguyên li u 10 ổ ề ệ

1.2.1 Khái niệm về GABA 19 1.2.2 Các nghiên c u khoa h c trên th ứ ọ ếgiớ ề i v GABA trong g o 20ạ

1.2.3 Nghiên cứu trong nước v các y u t ề ế ố ảnh hưởng đến hàm lượng GABA trong gạ ứ o l t 23

1.3 T ng quan v enzym amylase 23 ổ ề1.3.1 Enzym α-amylase(E.C.3.2.1.1) 26

1.3.2 β-amylase (1,4- -glucan-maltohydrolase) (EC 3.2.1.2) 28 α

1.3.3 M t s nghiên c u v các y u t ộ ố ứ ề ế ố ảnh hưởng đến s hình thành enzym ự

amylase trong quá trình g o lạ ứt nảy mầ m 29 1.3.4 ng d ng c a amylase t g o lỨ ụ ủ ừ ạ ứt nả y m m trong công ngh ầ ệthực phẩ m 30

CHƯƠNG 2 – Ậ V T LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U 32 Ứ

2

2.1 Vật liệu 32

2.1.1 Nguyên li u 32ệ

2.1.2 Thiết bị 32 2.1.3 Hóa ch t 32ấ2.2 Phương pháp nghiên cứu 33 2.2.1 Phương pháp bố trí thí nghi m 33 ệ2.2.2 Phương pháp phân tích 36

CHƯƠNG 3 – Ế K T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N 41 Ả Ứ Ả Ậ3.1 Nghiên c u lứ ựa chọn loại gạ ứo l t 41 3.1.1 Đánh giá thành phần dinh dưỡng trong nguyên li u g o lệ ạ ứt ban đầu 41 3.1.2 Ảnh hưởng c a thủ ời gian ngâm đến thời gian hút nước bão hòa c a gủ ạo

lứt ở nhiệ ột đ phòng 30±2 o C 42 3.1.3 Kh ả năng nảy mầm củ a g o l t 44ạ ứ

3.1.4 Kh ả năng sinh tổng hợp α-amylase và GAD trong quá trình g o l t nạ ứ ảy

mầm 45

3.2 Nghiên c u ứ ảnh hưởng c a các y u t trong quủ ế ố á trình nảy mầm đến s thay ự

đổi ho t đ -ạ ộ α amylase và hàm lượng GABA trong h t g o lạ ạ ứt Anh Đào 47

3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưở ng c a pH dủ ịch ngâm đến s ự thay đổi hoạt độ α

-amylase, GAD và hàm lượng GABA trong quá trình g o lạ ứt Anh Đào nảy m m47 ầ

3.2.2 Nghiên c u ứ ảnh hưởng c a nhiủ ệt độ ủ đế n s ự thay đổi hoạ ột đ α -amylase,

GAD và hàm lượng GABA trong quá trình g o l t Anh Đào n y m m 51 ạ ứ ả ầ

3.2.3 Nghiên c u ứ ảnh hưởng c a th i gian n s ủ ờ ủ đế ự thay đổi hoạt độ α

-amylase, GAD và hàm lượng GABA trong quá trình g o lạ ứt Anh Đào nảy m m54 ầ3.2.4 Đánh giá thành phần nguyên li u g o l t Anh Đào sau n y m m 57 ệ ạ ứ ả ầ

KẾT LUẬN VÀ KI N NGH 60 Ế Ị

Kết luận 60

3

Kiến ngh .60 ịTÀI LIỆU THAM KH O 61 ẢPHỤ Ụ L C 69

4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

GBR: Germinated brown rice G o lạ ứt nảy m m ầ

GABA γ-aminobutiric acid

AIEW Alkaline electrolyzed water Nước kiềm điện phân

EOW Electrolyzed oxidizing water Nước oxy hóa điện phân

(Chu trình Krebs)

5

DANH MỤC BẢNG

B ng 1.1: Thành phả ần dinh dưỡng của gạ ứo l t 14

B ng 1.2 Mả ột số nghiên c u v g o lứ ề ạ ứt nảy m m 21 ầ

B ng 3.1: Thành phả ần dinh dưỡng ban đầu trong g o lạ ứt của một số giống lúa 41

Bảng 3.2: Đánh giá thành phần dinh dưỡng trong g o lạ ứt Anh Đào sau nảy m m 58 ầ

6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Cấ ạu t o h t thóc 11 ạHình 1.2: Thóc nếp Anh Đào 12 Hình 1.3: Gạ ứt Anh Đàoo l .12 Hình 1.4: Gạ ứo l t nảy m m 16 ầHình 1.5 Các giai đoạn c a quá trình n y m m 17 ủ ả ầHình 1.6: C u trúc c a GABA 19 ấ ủHình 1.7: Cơ chế hình thành GABA 20 Hình 1.8: Sơ đồ chuy n hóa tinh b t dư i tác d ng cể ộ ớ ụ ủa enzym α-amylase .27 Hình 1.9: Sơ đồ chuy n hóa tinh b t dư i tác d ng cể ộ ớ ụ ủa enzym β-amylase .28 Hình 2.1: Quy trình thí nghiệm t ng quát 34 ổHình 3.3: Ảnh hưởng c a nhiủ ệ ộ đết đ n kh ả năng nảy m m củ ạ ứầ a g o l t 45 Hình 3.4: Ảnh hưởng c a nhiủ ệ ộ đết đ n s ự thay đổi hoạ ột đ enzym α-amylase trong quá trình g o lạ ứt nảy m m 46 ầHình 3.5: Ảnh hưởng c a nhiệ ộ đế ự thay đổủ t đ n s i hoạ ột đ enzym GAD trong quá trình gạ ứo l t nảy m m 47 ầHình 3.6: Ảnh hưởng c a pH đ n s ủ ế ự thay đổi ho t đ ạ ộ enzym α-amylase trong quá trình gạ ứo l t nảy m m 48 ầHình 3.7: Ảnh hưởng c a pH đ n s ủ ế ự thay đổi ho t đ enzym GAD trong quá trình ạ ộ

g o lạ ứt nảy m m 49 ầHình 3.8: Ảnh hưởng c a pH đ n s ủ ế ự thay đổi hàm lượng GABA trong quá trình g o ạ

lứt nảy m m 50 ầHình 3.9: Các h t g o lạ ạ ứt Anh Đào nảy mầm ở điều ki n pH khác nhau 51 ệHình 3.10: Ảnh hưởng c a nhiệ ộ ủ đế ự thay đổủ t đ n s i hoạ ộ enzym αt đ -amylase trong quá trình gạ ứ ảo l t n y m m 52 ầ

7

Hình 3.12: Ảnh hưởng c a nhiệ ộ đế ự thay đổi hàm lượủ t đ n s ng GABA trong quá trình gạ ứo l t nảy m m 53 ầHình 3.13: Ảnh hưởng c a thờủ i gian n s thủ đế ự ay đổi hoạ ộ enzym αt đ -amylase trong quá trình gạ ứ ảo l t n y m m 54 ầHình 3.14: Ảnh hưởng c a thờủ i gian n s ủ đế ự thay đổi hoạ ột đ enzym GAD trong quá trình g o lạ ứt nảy m m 55 ầHình 3.15: Ảnh hưởng c a thờủ i gian n s ủ đế ự thay đổi hàm lượng GABA trong quá trình gạ ứo l t nảy m m 56 ầHình 3.16: Các hạ ạ ứt g o l t Anh Đào n y m m ởả ầ các th i gian khác nhau 57ờ

8

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, yêu cầu của con người v th c ph m ngày càng ề ự ẩcao, các lo i th c phạ ự ẩm đượ ử ục s d ng không ch ỉ đơn thuần là cung cấp năng lượng,

có giá trị dinh dưỡng mà còn có giá tr ị ngăn ngừa và hỗ ợ ề tr đi u tr các lo i bệnh Vì ị ạ

v y, th c ph m g o lậ ự ẩ ạ ứt đang dần tr nên ph bi n trong các bở ổ ế ữa ăn của nhiều người

hi n nay ệ

G o l t hay còn g i là g o l c, là lo i g o ch xay b l p v ạ ứ ọ ạ ứ ạ ạ ỉ ỏ ớ ỏ trấu, chưa được

b l p cám gỏ ớ ạo Đây là m t ngu n th c phộ ồ ự ẩm giàu dinh dưỡng hơn so vớ ại g o trắng

v ề chất xơ, các acid amin thiết y u, khoáng ch t, protein, vitamin B ế ấ và axit γaminobutyric (GABA) do s hi n di n c a l p v cám bên ngoài Tuy nhiên, gự ệ ệ ủ ớ ỏ ạo

-l t khó b o quứ ả ản và đòi hỏi th i gian ch biờ ế ến lâu hơn, cơm gạo l t có c u trúc ứ ấ

c ng và có v không h p dứ ị ấ ẫn như cơm gạo tr ng Vì vắ ậy, để ả c i thi n tình hình này ệnhi u s n ph m t g o l t n y mề ả ẩ ừ ạ ứ ả ầm đã được nghiên c u và phát tri n trên th ứ ể ịtrường trong và ngoài nước

G o l t n y mạ ứ ả ầm (GBR) được s n xu t b ng cách s d ng g o l t cho nả ấ ằ ử ụ ạ ứ ảy

mầm, quá trình n y m m giúp ả ầ GBR có hàm lượng dinh dưỡng cao, v ng t, d tiêu ị ọ ễhóa và h p th ấ ụ cao hơn gạ ứt chưa nảo l y m mầ , đặc biệt là hàm lượng GABA trong GBR cao g p 10 l n so v i g o trấ ầ ớ ạ ắng đã qua xay xát và gấp 4 l n g o l t Chính vì ầ ạ ứ

v y, g o mậ ạ ầm còn được gọi là gạo GABA

Ngoài ra, quá trình n y m m còn có vai trò quan tr ng trong vi c ho t hóa, ả ầ ọ ệ ạtích lũy về khối lượng và ho t l c c a h enzyme có trong h t g o l t, m t trong ạ ự ủ ệ ạ ạ ứ ộ

nh ng enzym ữ đó là α amylase đượ - c sinh t ng hổ ợp làm cơ sở để thủy phân tinh bột cung cấp năng lượng cho hàng loạt quá trình sinh hóa, trong đó có những chu trình sinh tổng h p các h p ch t chức năng như GABA ợ ợ ấ

Ở Việt Nam, đã có mộ ốt s nghiên c u c i thiứ ả ện hàm lượng GABA và amylase trong g o l t, tuy nhiên thông tin v các y u t ạ ứ ề ế ố ảnh hưởng đến hàm lượng GABA

và amylase v n còn h n ch Chính vì v y vi c nghiên c u các y u t ẫ ạ ế ậ ệ ứ ế ố ảnh hưởng đến hàm lượng GABA và amylase trong quá trình n y m m g o l t là rả ầ ạ ứ ất có ý nghĩa

và giá tr ng d ng thị ứ ụ ực tiễn cao Đây cũng là lý do chính để chúng tôi th c hiự ện đề

c hi c m trên, các n i dung chính c n th c hi tài

10

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về nguyên liệu

1.1.1 Nguyên liệu lúa

Theo phân loại học Th c vậ cây lúa thuự t, ộc: [63]

Loài: Oryza sativa L

Lúa có tên khoa h c là Ozyra sativa là các loài th c v t s ng mọ ự ậ ố ột năm, có thểcao tới 1-1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá m ng, h p b n (2-2,5 cm) và dài 50 100 ỏ ẹ ả –

cm Các hoa nhỏ ự thụt ph n m c thành các c m hoa phân nhánh cong hay r ấ ọ ụ ủ

xu ng, dài 30 50 cm H t là lo i qu thóc (h t nh , c ng c a các loố – ạ ạ ả ạ ỏ ứ ủ ại cây ngũ cốc) dài 5 12 mm và dày 2 3 mm [54 – – ]

C u t o gi i ph u c a hấ ạ ả ẫ ủ ạt thóc được th ể hiện trên hình 1.1 H t thóc g m có ạ ồcác bộ phận chính như sau:

Mày thóc: Tùy theo loại thóc và điều kiện canh tác mà mày thóc có độ dài ngắn khác nhau nhưng nói chung mày thóc không vượt quá 1/3 chi u dài v tr u ề ỏ ấTrong quá trình b o qu n, do s c sát gi a các h t thóc, ph n l n các mày r ng ra ả ả ự ọ ữ ạ ầ ớ ụlàm tăng lượng t p ch t trong khối thóc [35 ạ ấ ]

V u: Có tác d ng b o v h t thóc, ch ng các ỏtrấ ụ ả ệ ạ ố ảnh hưởng x u cấ ủa điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm,…) và sự phá ho i c a sinh v t h i (côn trùng, n m ạ ủ ậ ạ ấ

mốc, …) Trên bề ặ ỏ m t v trấu có các đường gân và nhi u lông ráp xù xì Trong quá ềtrình b o quả ản, lông thóc thường r ng ra do c sát v i nhau gi a các h t thóc, làm ụ ọ ớ ữ ạtăng lượng t p ch t trong thóc Tùy theo gi ng lúa mà v ạ ấ ố ỏ trấu có độ dày và chiếm

một tỷ ệ l khác nhau so v i toàn hớ ạt thóc Độ dày của vỏ trấu thường 0,12 0,15 mm –

và thường chi m 18 20% so v i khế – ớ ối lượng toàn h t thóc [35 ạ ]

V h t: Là l p v m ng bao b c nỏ ạ ớ ỏ ỏ ọ ội nhũ có màu trắng đục hoặc đỏ cua V ề

m t c u t o, t ngoài vào trong g m có: qu bì, ch ng bì và t ng aloron Tùy theo ặ ấ ạ ừ ồ ả ủ ầ

11

giống lúa và độ chín c a thóc mà l p v h t này dày hay m ng trung bình l p v ủ ớ ỏ ạ ỏ ớ ỏ

h t chi m 5,6 6,1% khạ ế – ối lượng h t l t (hạ ậ ạt thóc sau khi đã tách lớp v u Lỏtrấ ớp aloron có thành ph n ch y u là protid và lipit Khi xay xát l p v h t ch y u là ầ ủ ế ớ ỏ ạ ủ ếaloron bị ụ v n nát ra thành cám [35 ]

Hình 1.1: Cấu tạo hạt thóc

Nội nhũ: Là thành phần chính và ch yủ ếu nh t c a h t thóc Thành ph n hóa ấ ủ ạ ầ

h c ch y u c a nọ ủ ế ủ ội nhũ là gluxit, chiếm t i 90%, trong kớ hi đó toàn hạ ạt g o nội nhũ

ch chiỉ ếm 75% Tùy theo giống lúa và điều ki n canh tác mà nệ ội nhũ có thể màu trắng trong ho c trặ ắng đục Các gi ng g o hố ạ ạt dài thường có màu tr ng trong, còn ắcác gi ng g o ng n nố ạ ắ ội nhũ thường trắng đục Các gi ng thóc nố ội nhũ trắng đục thường có v t tr ng gi a h t hay phía bên h t còn gệ ắ ở ữ ạ ạ ọi là ‘’bạc bụng’’, khi xay dễ gãy nát và lâu chín, khi n u ph m chấ ẩ ất cơm không ngon bằng g o có nạ ội nhũ trắng trong [34 ]

Phôi: Nằm ở góc dướ ủi c a nội nhũ thuộc loại đơn diệ ửp t (chỉ có 1 di p t ệ ửáp vào nội nhũ), đay là bộ ph n có nhi m v bi n các ch t d ậ ệ ụ ế ấ ự trữ trong nội nhũ thành chất dinh dưỡng nuôi m ng khi h t thóc n y m m Phôi ch a nhi u protid, lipit, ộ ạ ả ầ ứ ềvitamin (vitamin B1 trong phôi chiếm 66% lượng vitamin B1 trong toàn h t thóc) ạTùy theo giống và điều ki n canh tác mà phôi h t có th to nh ệ ạ ể ỏ khác nhau thường chiếm 2,2 3% kh– ối lượng toàn h t Phôi có c u t o x p nhiạ ấ ạ ố ều dinh dưỡng, ho t ạ

động sinh lý m nh, nên trong quá trình b o qu n d b côn trùng và vi sinh v t gây ạ ả ả ễ ị ậhại, khi xay xát phôi hạt thường v n nát ra thành cám [35 ụ ]

Theo nghiên c u c a Anuchita Moongngarm (2010) và Hyum Yong Kim ứ ủ(2012) đã phân tích thành phần hóa h c và chọ ức năng của h t lúa và g o l t nạ ạ ứ ảy

mầm, cũng như so sánh hàm lượng GABA trong quá trình n y m m c a gả ầ ủ ạo cũng

như của lúa K t qu cho thế ả ấy ở cùng một điều ki n ệ ủ như nhau, nếu so sánh qu ả

12

trình n y m m c a lúa và g o lả ầ ủ ạ ứt, hàm lượng GABA có trong s n ph m lúa nả ẩ ảy

mầm cao hơn so với g o m m m c dù thành ph n này trong c hai s n ph m là ạ ầ ặ ầ ả ả ẩtương đương nhau Tuy vậy, thời gian để ả s n xu t lúa n y mấ ả ầm dài hơn 2 lần so v i ớ

g o l t n y m m [35], [22] Chính vì v y chúng tôi l a ch n g o lạ ứ ả ầ ậ ự ọ ạ ứt để n hành tiếnghiên c u ứ

1.1.2 Giố ng lúa nếp Anh Đào

ng lúa n

Giố ếp Anh Đào do TS Đào Xuân Tân, nguyên Trưởng khoa Công nghệ sinh h ọc, Trường ĐH Sư phạm Hà Nội 2 và Công ty TNHH Khoa h c Kọ ỹ thuật Nông nghiệp VINABHTABA B c Ninh lai t o và chắ ạ ọn lọc Giống đã tham gia mạng lưới khảo nghiệm của Trung tâm Khảo Kiểm nghiệm giống S– ản phẩm cây trồng Quốc gia

từ năm 2014 Hiện được gieo trồng tại nhiều HTX các tở ỉnh B c Ninh, Bắ ắc Giang, Vĩnh Phúc, Thái Bình

Đặc tính:

Đây là giống lúa cảm ôn, cấy được cả hai vụ trong năm, thời gian sinh trưởng vụ xuân:

140 145 ngày, v mùa: 110 115 ngày Chi– ụ – ều cao cây 115 – 120 cm, c ng cây, ứchống đổ khá, thích hợp chân đất vàn và vàn thấp

Bông dài, hạt to, b u, vầ ỏ hạt màu vàng s m, khẫ ối lượng 28 30 gam/1000 h– ạt, năng suất trung bình 6 – 7 tấn/ha, thâm canh tốt có thể đạt 8 tấn/ha

Gạo đẹp xôi dẻo ngon, mùi rất thơm ngay cả khi để nguội

Khả năng chống chịu sâu bệnh t t Giố ống cho năng suất cao hơn các giống lúa nếp khác cấy cùng trà từ 10 - 15%

Hình 1.2: Thóc nếp Anh Đào Hình 1.3: Gạo lứt Anh Đào

13

1.1.3 Giố ng lúa Tám Xoan

Nguồn g c: Gi ng lúa Tám xoan (còn gố ố ọi là Tám thơm) là giống được tr ng ồ

t u d i t i các huyừ lâ ờ ạ ện Nghĩa Hưng, Hải H u, tậ ỉnh Nam Định Được nông dân t ựchọn và để ố gi ng

Được b ộ NN và CNTP cho phép đưa vào sản xu t t tháng 11 năm 1995 ấ ừ

Đặc tính:

Cây cao trung bình: 1,55 1,60 m Lá nh dài, phi n lá m ng và cong Lá – ỏ ế ỏđòng dài 41 cm ộ, r ng, 1,4 cm Phi n lá c ng màu xanh ế ứ

H t nh , dài 7,7 mm, v ạ ỏ ỏ chấu màu nâu s m, g o tr ng trong M i khóm có 9 ẫ ạ ắ ỗ

đến 10 bông, mỗi bông 180 đến 190 h t Trạ ọng lượng 1000 h t là 20g ạ

Thời gian sinh trưởng 155 đến 160 ngày

Năng suất 80 - 120kg/sào

Hạt gạo thon dài, thơm ngon, không bạc bụng

Là giống c m ôn, nên gieo trả ồng được c v mùa và v xuân ả ụ ụ

Thời gian sinh trưởng v Xuân t 140 143 ngày, v Mùa 105 110 ngày ụ ừ – ụ –Chiều cao cây t 90 95 cm, cừ – ứng cây, đẻ nhánh kho , g n ẻ ọ

Chiều dài bông t 25- 27 cm, h t b u, s h t ch c/bông từừ ạ ầ ố ạ ắ 110 120 h t – ạKhối lượng 1000 h t t 25- 26 gram, ph m ch t g o ngon, xôi d o (d o lâu ạ ừ ẩ ấ ạ ẻ ẻhơn nếp 352)

Năng suất trung bình đạt 55 60 t /ha, thâm canh t t có th t 65-70 t /ha – ạ ố ể đạ ạChịu rét trung bình, chống đổ ố t t, kháng bệnh đạo ôn, b c lá, khô v n TB ạ ằ

14

1.1.5 G o l t ạ ứ

G o l t là g o ch xát b l p v tr u bên ngoài, gi l i phôi và l p v cám ạ ứ ạ ỉ ỏ ớ ỏ ấ ữ ạ ớ ỏnên giá tr ị dinh dưỡng hầu như không bị m t H t g o l t g m 3 ph n chính: v , ấ ạ ạ ứ ồ ầ ỏphôi và nội nhũ L p v ớ ỏ thường có màu hơi mờ, hơi xám, dễ dàng b tách ra trong ịquá trình xát tr ng g o V ắ ạ ỏ được c u t o t nhi u l p t bào, l p ngoài cùng gấ ạ ừ ề ớ ế ớ ồm các t ế bào có kích thướ ớc l n x p x p theo chi u d c h t, l p gi a g m các t bào ắ ế ề ọ ạ ớ ữ ồ ếtương tự như lớp ngoài nhưng xắp x p theo chi u ngang h t L p v có ch a nhi u ế ề ạ ớ ỏ ứ ềchất béo và protein nhưng rất ít tinh b t Nộ găn cách gi a l p v h t và nội nhũ là ữ ớ ỏ ạ

l p aloron Trong l p aloron có ch a các h p ch t protein (35 - 45%), lipid (8 ớ ớ ứ ợ ấ –9%), vitamin và tro (11 – 14%), đường (6 8%), cellulose (7 10%), pentose (15 – – –17%) Màu sắc của g o lạ ứt thay đổi theo giống và điều ki n tr ng tr ệ ồ ọt

Quá nh chuy n t g o l t sang g o tr ng làm mtrì ể ừ ạ ứ ạ ắ ất đi khoảng 67% vitamin B3, 80% vitamin B1, 90% vitamin B6, 50% mangan, phosphor và 60% s t, h u hắ ầ ết các chất xơ và acid béo cần thi t [51] L p cám c a g o l t ch a m t ch t dế ớ ủ ạ ứ ứ ộ ấ ầu đặc

bi t có tác dệ ụng điều hòa huyết áp, làm gi m cholesterol xả ấu, giúp ngăn ngừa các

b nh tim mệ ạch Đặc biệt, gạ ứo l t ch a mứ ột lượng l n chớ ất xơ Chất xơ trong gạ ứt o l

g m hai lo i: loồ ạ ại không tan trong nước gồm cellulose và hemicellulose,… loại hòa tan g m pectin, pentozan và ch t nh y có trong v cám Vì v y s d ng g o lồ ấ ầ ỏ ậ ử ụ ạ ứt trong bữa ăn, giúp phòng ngừa táo bón, bệnh ung thư, đặc biệt là ung thu đường tiêu hóa, gi m m máu, phòng ngả ỡ ừa điều tr b nh tiị ệ ểu đường Thành ph n các ch dinh ầ ất dưỡng c a g o l t đư c trình bày trong bảng 1.1 ủ ạ ứ ợ

xu t g o mấ ạ ầm là quá trình được th c hi n nhự ệ ằm tăng cường giá tr ị dinh dưỡng của

g o lạ ứt sau nảy mầm

Quá trình n y m m g o l t làm c i thi n chả ầ ạ ứ ả ệ ất lượng c a g o Quá trình nủ ạ ảy

m m b ầ ị ảnh hưởng b i các nhân t ở ố bên ngoài như: thời gian n y m m, s hi n diả ầ ự ệ ện

của ánh sáng, hàm lượng chất dinh dưỡng d ự trữ trong hạt,… Quá trình n y mả ầm

c a h t g o l t giúp các enzyme n i bào bên trong h t g o hoủ ạ ạ ứ ộ ạ ạ ạt động và phân cắt thành các ch t có khấ ối lượng phân t l n (protein, tinh bử ớ ột,…) và những ch t có ấ

khối lượng phân t nh Quá trình n y mử ỏ ả ầm làm thay đổi thành phần dinh dưỡng và

c u trúc c a hấ ủ ạt Hơn nữa, tinh b t trong h t sau khi n y m m s d dàng b ộ ạ ả ầ ẽ ễ ị thủy phân b i enzyme amylase tở ạo thành các đường đơn, giúp quá trình tiêu hóa tốt hơn Ngoài ra quá trình n y m m gây ra nhả ầ ững thay đổi quan tr ng v ọ ề dinh dưỡng như

16

tăng hàm lượng GABA (Gama Amynobutyric acid), hàm lượng chất xơ, tocotrienols và Gamma oryzanol [62]

Hình 1.4: Gạo lứt nảy mầm

1.1.6.1 Quá trình nảy mầm của gạo lứt

S n y m m là toàn b quá trình bự ả ầ ộ ắt đầ ừ ựu t s tái hấp thu nước củ ạa h t cho tới

s lú r m m ra kh i hự ễ ầ ỏ ạt Các đặc tính quan tr ng nh t c a s n y mọ ấ ủ ự ả ầm là h p thu ấnước m nh, ho t tính biạ ạ ến dưỡng m nh và phát sinh nhi t m nh [52 ạ ệ ạ ]

Khi g o bạ ắt đầu n y m m, các enzym trong g o bả ầ ạ ắt đầu hoạt động Theo Ashley Han, enzym α – amylase ch u trách nhi m chính trong chuy n hóa tinh b t, tr lên ị ệ ể ộ ở

hoạt động trong ngày đầu tiên c a quá trình n y m mủ ả ầ , nhưng hoạt độ ủ c a nó tăng lên theo c p s nhân vào ngày th ấ ố ứ tư Lớp aleurone có hoạt độ amylase cao nh t vấ ới

s hi n di n c a axit gibberellic, mự ệ ệ ủ ột hormone tăng trương thực v t C amylose và ậ ảamylopectin đều b phá h y bị ủ ởi α-amylase, và s n ph m chính t o thành là dextrins ả ẩ ạ

và oligosaccharides cùng với đường maltotriose c u thành h u h t các ấ ầ ếoligosaccharides Bởi vì đường kh ử tăng và hàm lượng tinh b t giộ ảm, độ nh t trong ớquá trình n y m m gi m, g o sau n y m m cho v ng t, mả ầ ả ạ ả ầ ị ọ ềm hơn khi nấu [54] Cũng nhờ enzym amylase mà s ự tăng hàm lượng các đường t do, giúp cung cự ấp

17

năng lượng cho hàng lo t các quá trình sinh hóa trong h t gạ ạ ạo, trong đó có chu trình sinh tổng h p các h p ch t chức năng như GABA [40 ợ ợ ấ ]

Hình 1.5 Các giai đoạ n của quá trình n y m m [14 ả ầ ]

Các giai đoạn c a quá trình n y m m: [8] ủ ả ầ

Giai đoạn I: S ho t hóa ự ạ

Quá trình h p th ấ ụ nước di n ra nhanh k t qu là có s xáo tr n v c u trúc xễ ế ả ự ộ ề ấ ảy

ra đặc bi t t i t ệ ạ ế bào, điều này làm cho quá trình hút nước và ho t hóa enzym có s n ạ ẵtrong hạt Quá trình hô h p và t ng h p protein b t đ u di n ra ấ ổ ợ ắ ầ ễ

Giai đoạn II: Phôi bắt đầu n y m m, dài ra ả ầ

Trong giai đoạn này quá trình t ng h p protein s d ng nh ng mRNA có s n, ổ ợ ử ụ ữ ẵ

t bào phân chia m nh m , nhu c u tiêu th oxy là r t lế ạ ẽ ầ ụ ấ ớn để thực hi n quá trình hô ệ

h p, hàng loấ ạt quá trình sinh năng lượng di n ra chu trình TCA, chu trình ễ ởglucolysis

Giai đoạn III: S ự tăng trưởng c a cây m m ủ ầ

Các mRNA và DNA đượ ổc t ng h p m i, m m phát triợ ớ ầ ển nhanh hơn ựS phân chia t bào xế ảy ra hai đầu c a tr c phôi Mủ ụ ột đầu phát tri n thành ch i m m, m t ể ồ ầ ộ

đầu phát tri n thành r m m trên tr c phôi có m t ho c hai lá mể ễ ầ ụ ộ ặ ầm được g i là t ọ ử

18

di p Khi m m bệ ầ ắt đầu tăng trưởng, trọng lượng tươi và khô của cây m m bầ ắt đầu tăng

1.1.6.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm

Các y u t ế ố ảnh hưởng đến quá trình n y mả ầm bao g m nhi u thông s , ch ng ồ ề ố ẳ

hạn như giống ho c nhi u lo i g o lặ ề ạ ạ ứt, quá trình xay xát, điều ki n b o quệ ả ản, cũng như các yế ốu t bên ngoài như nhiệ ộ, độ ẩt đ m, oxy hay khí, ánh sáng, pH [14 ]

Ả nh hư ởng của độ ẩ m

Thông s ố độ ẩ m là c n thi t cho n y m m c a g o l t Theo Hunter và ầ ế ả ầ ủ ạ ứYoshida độ ẩ m t i thi u cho s phát tri n c a g o m m là 26,ố ể ự ể ủ ạ ầ 5%, tuy nhiên độ ẩ m trung bình cho s n y m m là 30 40% tùy theo nhiự ả ầ – ệt độ [19], [49] Th i gian ờngâm quá dài, h t hút thiạ ếu nước, tinh b t trong h t phân giộ ạ ải thành đường và hòa tan trong nước làm tiêu hao ch t d tr trong h t và làm cho h t b chua, m m b nh ấ ự ữ ạ ạ ị ầ ệphát tri n, h t s b ể ạ ẽ ịthối ho c m m y u S ặ ầ ế ự hút nước c a h t còn ph ủ ạ ụthuộc vào loại

gi ng [23] Theo nghiên c u c a Banchuen và c ng s , gi ng g o Niaw Dam ố ứ ủ ộ ự ố ạPeuak Dam có hàm lượng amylose th p nhấ ất nhưng có khả năng hút ẩm cao nhất

đạt bão hòa m c 40%, còn gở ứ ạo Chiang Phatthalung có hàm lượng amylose cao

nh t có m c bão hòa th p nh t 30%, và nghiên cấ ứ ấ ấ ứu cũng chỉ ra r ng g o l t có hàm ằ ạ ứlượng amylose cao hay th p ch ấ ỉ ảnh hưởng n kh đế ả năng hút ẩm cao hay th p mà ấkhông liên quan đến kh ả năng sinh tổng h p GABA cao [22 ợ ]

Ả nh hư ởng c a nhiủ ệt độ

Các yế ốu t quan tr ng bên cọ ạnh hàm lượng độ ẩm liên quan đến s n y mầm ự ả

c a g o l t còn có s ủ ạ ứ ự ảnh hưởng c a nhiủ ệt độ Các h t khác nhau có d i nhiạ ả ệt độ

n y m m khác nhau, nhiả ầ ở ệt độ quá th p hay nhiấ ệt độ quá cao s c ch quá trình ẽ ứ ế

n y m m c a h t Trong quá trình n y m m có nhi u biả ầ ủ ạ ả ầ ề ến đổi x y ra gi a các ả ữ

giống, nhưng nhiệt độ ối ưu cho sự ả t n y mầm ch kho ng 30-35ỉ ả oC, giá tr nhiị ệt độthấp nh t là kho ng 10ấ ả oC và cao nh t là 40-ấ 45oC [33] Trong quá trình , b n thân ủ ả

kh i h t hô hố ạ ấp cũng tạo ra nhiệt lượng để xúc ti n n y m m Ngâm v i khế ả ầ ủ ớ ối lượng h t giốạ ng ít, d b thi u nhi t nên hạ ảễ ị ế ệ t n y m m ch m [4 ầ ậ ]

Ả nh hư ởng c a oxi ủ

19

Hô h p là m t quá trình oxi hóa c n thi t và ph i có s cung cấ ộ ầ ế ả ự ấp oxi đầy đủcho quá trình này, nếu hàm lượng oxi th p s làm ch m quá trình n y m m c a hấ ẽ ậ ả ầ ủ ầu

h t các lo i h t Oxy r t c n thi t cho quá trình hô h p c a phôi h t, m m non lúc ế ạ ạ ấ ầ ế ấ ủ ạ ầ

n y m m H t lúa có th n y mả ầ ạ ể ả ầm trong đ ềi u kiện hoàn toàn không có oxy nhưng

m m y u và phát triầ ế ển không bình thường, m m lúa phát tri n t t nh t khi hàm ầ ể ố ấlượng oxy trong môi trường nước đạt 0,2% [4 ]

Ả nh hư ởng c a ánh sáng ủ

Điều ki n sáng ho c t i ệ ặ ố ảnh hưởng đến quá trình n y m m S n y m m tronả ầ ự ả ầ g điều ki n t i s làm phá h y nệ ố ẽ ủ ội nhũ tinh bột và protein nhanh hơn điều ki n nhi u ệ ềánh sáng [11 ]

1.2 Tổng quan về GABA

1.2.1 Khái niệm về GABA

γ-amynobutiric acid (GABA) là m t axit amin phi protein b n cacbon (Hình ộ ố1.6) C u trúc phân t linh hoấ ử ạt có th phể ỏng đoán một vài c u trúc trong dung d ch, ấ ịbao g m cồ ấu trúc vòng tương tự như proline Nó đượ ổc t ng h p ch y u trong t ợ ủ ế ếbào cây thông qua xúc tác của enzym glutamat decacboxylase (GAD) [4 ]

d ng trong vi c d n truy n th n kinh, v n chuyụ ệ ẫ ề ầ ậ ển oxy, giúp đẩy nhanh quá trình lưu thông máu trong não Bên cạnh đó, thực ph m giàu GABA còn có th ẩ ể đượ ử ục s d ng như một thành phần dinh dưỡng b sung vào ch ổ ế độ ăn uống hằng ngày giúp điều

trị ch ng m t ng , ứ ấ ủ suy nhược cơ thể và r i lo n t ịố ạ ự tr, các tri u tr ng có liên quan ệ ứ

đến b nh kinh niên và kích thích s mi n d ch t bào, [24 43 ệ ự ễ ị ế ], [ ]

1.2 .2 Các nghiên cứu khoa học trên thế giới về GABA trong gạo

S ự tích lũy GABA dựa trên nhi u y u t kích thích khác nhau, ví d ề ế ố ụ như điều

ki n ngâm, pH, nhiệ ệt độ thay đổi hay áp suất cơ học Trong BR, vài nghiên c u ứtrước đã chỉ ra rằng hàm lượng GABA tăng có th ể đạt được bằng cách điều ch nh ỉ

GRR 28 oC, 48 h 28 oC, 48 h 115.0 Oryza sativa L.,

cultivar

Komatsuzaki et

al (2007)GBR 35 oC, 3 h 35 oC, 21 h 9.3

Oryza sativa L.,

cultivar

GBR 35 oC, 3 h 35 oC, 21 h 10.9 Oryza sativa L.,

Tác giả

GBR 18 oC, 20 h 30 oC, 24 h 25.8 An et al (2010) Oryza sativa L

GBR 18 oC, 20 h 30 oC, 24 h 22.7 Oryza sativa L

GBR 18 oC, 20 h 30 oC, 24 h 29.4 Oryza sativa L

GBR 18 oC, 20 h 30 oC, 24 h 25.3 Oryza sativa L.,

cultivar

Ohtsubo et al (2005)

T b ng 1.2 ta th y, g o lừ ả ấ ạ ứt nảy mầm cho hàm lượng GABA cao hơn rất nhiều

so v i g o lớ ạ ứt chưa nảy m m Tùy t ng gi ng g o lầ ừ ố ạ ứt khác nhau mà có hàm lượng GABA khác nhau và điều ki n n y m m khác nhau Chính vì v y vi c nghiên c u ệ ả ầ ậ ệ ứ

23

các yế ố ảnh hưởng đếu t n hàm lư ng GABA là r t c n thiợ ấ ầ ết, để ự l a chọn được ch ế

độ ả n y m m g o l t thích h p nhầ ạ ứ ợ ằm thu hàm lượng GABA cao

1.2.3 Nghiên cứu trong nước về các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng GABA

trong gạo lứt

Theo nghiên c u cứ ủa tác giả Cung Tố Quỳnh và c ng s (2013), ộ ự hàm lượng GABA đạt được cao nhất đối với g o l t Huyạ ứ ết R ng và Jasmine khi ngâm pH 6, ồ ởnhiệt độ 30oC trong thời gian 20 giờ Kết thúc quá trình ngâm, gạo được đem ủ ơ 35oC trong thời gian 36 giờ đối với gạo Jasmine và 48 giờ v i g o Huyớ ạ ết R ng G o thu ồ ạđược sẽ đem sấ ởy nhiệt độ 60oC trong 18 giờ để thu được gạo có độ ẩ m thích hợp cho quá trình bảo quản tiếp theo Hàm lượng GABA trong gạo mầm thành phẩm tăng gấp 5 lần so với gạo lứt nguyên liệu [53]

Theo nghiên c u c a tác gi Lê Nguyứ ủ ả ễn Duy Đoan và Nguyễn Công Hà (2014), hàm lượng GABA thu được cao nh t khi ngâm g o l t trong 6 gi , pH d ch ấ ạ ứ ờ ịngâm thích hợp ở pH 3 đối với gi ng IR 50404 và pH 2 vố ới Jasmine 85 Sau đó, gạo

lứt được đem nảy mầm dưới điều ki n y m khí (nệ ế ồng độ CO2 10%), s cho ra gẽ ạo thành phẩm có hàm lượng GABA cao nhất là 88,88 mg/100 g đố ới v i IR 50404 và 104,80mg/ 100 g đố ới v i Jasmine 85 sau khi 30 gi [29] ủ ờ

Trong nghiên c u c a Nguy n Hoàng Khang và c ng s ứ ủ ễ ộ ự (2016), đã nghiên

c u khi ngâm g o l t IR 50404 v i axit glutamic 0,6%, pH 3, saứ ạ ứ ớ u đó đem ủ ở nhiệt

độ 36 oC, độ dày l p h t 0,9 cm, th i gian 24 giớ ạ ờ ủ ờ hàm lượng GABA được sinh ra

đến 269,23 mg/kg chất khô (tăng 1,9 lần so với hàm lượng GABA khi ngâm đi u ở ề

ki n ch có pH ngâm tệ ỉ ối ưu) [58]

1.3 Tổng quan về enzym amylase

Enzym là ch t xúc tác sinh h c, có b n chấ ọ ả ất là protein Enzym được c u t o t ấ ạ ừ

L – – α axitamin k t h p v i nhau qua liên kế ợ ớ ết peptit Dưới tác d ng c a các peptit ụ ủhydrolase, axit, ho c ki m các enzym b ặ ề ị thủy phân hoàn toàn thành các L – α –axitamin Trong nhiều trường h p ngoài axitamin còn nhợ ận được các ch t khác ấTrong trường h p th nh t enzym là mợ ứ ấ ột protein đơn giản g i là enzym m t c u t ọ ộ ấ ử

24

trường h p th hai enzim là m t protein ph c t p g i là enzym hai c u t (hai thành ợ ứ ộ ứ ạ ọ ấ ử

ph n) Trong phân t enzim hai c u t , protein có tên gầ ử ấ ử ọi là ‘’feron’’ hoặc’’ apoenzym’’ được k t h p v i m t ph n không ph i protein g i là nhóm ngo i agon ế ợ ớ ộ ầ ả ọ ạTrường h p khi nhóm ngo i tách kh i phợ ạ ỏ ần ‘’apoenzim’’ (khi cho thẩm tích qua màng bán th m) và có th t n tấ ể ồ ại độ ậc l p thì những agon đó còn có tên riêng là coenzym [55]

Amylase là m t loộ ại enzym có ý nghĩa về ặt sinh lý, thương mạ m i và l ch s ị ửcòn g i là diastase Enzym này có c ọ ả ởthực v t lậ ẫn động v t Amylase thu c nhóm ậ ộenzym th y phân, xúc tác s phân gi i các liên k t glicoside n i phân t trong các ủ ự ả ế ộ ửpolysacharide v i s tham gia cớ ự ủa nước Amylase th y phân tinh b t, glycogen và ủ ộdextrin thành glucose, maltose và dextrin h n ch [57] ạ ế

Hiện nay, người ta bi t có sáu loế ại amylase, trong đó α amylase, β- -amylase và

γ-glucosidase th y phân liên kủ ết α-1,4-glucoside c a tinh b t, glycogen và các ủ ộpolysaccharide đồng lo i Các amylase còn l i: dextrin-6-glucanhydrolase, ạ ạamylopectin-6-glucanhydrolase và oligodextrin-6-glucanhydrolase (hay dextrinase) thủy phân các liên kết α-1,6-glucoside Sáu lo i aạ mylase này được x p thành hai ếnhóm: endoamylase và exoamylase

Endoamylase: gồn có α-amylase và nhóm enzym kh nhánh Nhóm enzym ử

kh ử nhánh này được chia thành hai lo i: kh c ti p là pullulanase , kh gián tiạ ửtrự ế ử ếp

là transglucosylase và amylo-1,6-glucosidase Các enzym này th y phân các liên ủ

kết bên trong của chu i polysaccharide ỗ

Exonuclease: gồm có , β amylase và γ –glucosidase Đây là nhữ- ng enzym thủy phân tinh b t t u không kh c a chuỗi polysaccharide ộ ừ đầ ử ủ

Các d ng amylase không ch khác nhau c tính mà còn khác nhau pH ạ ỉ ở đặ ở

hoạt động và tính ổn định v i nhi t Tớ ệ ốc độ ph n ng c a amylase ph ả ứ ủ ụ thuộc vào

pH, nhiệt độ, mức độ polymer hóa của cơ chất các enzym amylase t các nguừ ồn khác nhau s có tính chẽ ất, cơ chế tác d ng và s n ph m cu i cùng c a quá trình ụ ả ẩ ố ủ thủy phân khác nhau [57]

25

Enzym amylase trong g o l ạ ứt:

Theo Dong-Hwa Cho và Seung-Taik Lim, những thay đổi trao đổi chất của hạt khô đòi hỏi phải có đủ năng lượng, mà ch y u là do s giủ ế ự ảm hàm lượng tinh b t ộtrong g o l t -ạ ứ α amylase được coi là enzym chính đểthủy phân tinh b t Tuy nhiên, ộtrong giai đoạn đầu c a s n y m m, s n ph m glucose t o ra t saccarose và ủ ự ả ầ ả ẩ ạ ừmaltose do s ựthủy phân tinh b t bộ ởi β-amylase là nguồn năng lượng ch yủ ếu, vì α – amylase hoạt động mạnh hơn ở giai đoạ n cu i Có nghiên c u cho rố ứ ằng, α –amylase đượ ạc t o ra trong quá trình t ng h p protein vào cuổ ợ ối giai đoạn (s phát ựtriể ủa cây con) hơn là tồ ại trướn c n t c trong h t, m c dù trong h t khô có t n t i m t ạ ặ ạ ồ ạ ộlượng nh enzym ỏ Ngượ ại, βc l -amylase theo trình t phá v tinh b t thành maltose, ự ỡ ộ

một lượng l n xu t hi n trong nớ ấ ệ ội nhũ gạ ứo l t và tr lên hoở ạt động khi bắt đầu hấp thụ nước [14]

Theo Helland, tinh b t là thành ph n chính trong các hộ ầ ạt ngũ cốc chín, khi các

hạt được ngâm trong nước enzym trong h t khô bạ ắt đầu hoạt động Có 3 loại enzym chính trong nhóm amylase thủy phân tinh bột là α amylase, β- -amylase và limit dextrinases -amylase là enzym ch yα ủ ếu đượ ổc t ng h p trong quá trình nợ ảy

mầm và đảm nhiệm để chuy n tinh b t d ể ộ ựtrữ trong nội nhũ α-amylase hoạt động

b ng cách cằ ắt ẫng u nhiên liên kết α-1,4-glucoside trong tinh b t (amylose và ộamylopectin) Cu i cùng, t t c ố ấ ả amylose được chuy n hóa h t thành maltose Còn ể ếamylopectin, s n phả ẩm được gi i phóng ra bao gả ồm glucose, maltose và α-limit dextrins -amylase là m t exoenzym t n công tinh b t t u không kh c a các β ộ ấ ộ ừ đầ ử ủ

s n phả ẩm dextrin được sinh ra bởi α-amylase và limit dextrinase Nó t n công liên ấ

kết α-1,4-glucoside theo đôi một để ải phóng ra maltose, nhưng không thể gi phá v ỡliên kết α-1,6-glucoside, nên k t qu tế ả ạo ra các β-limit dextrin S k t h p giự ế ợ ữa α-amylase và β-amylase giúp gi m tinh bả ột nhanh hơn và hoàn toàn hơn khi hoạt

động một mình Enzym limit dextrinase ít được biết đến hơn, nhưng nó hoạt động

d dàng thễ ủy phân amylopectin hơn so với polymer t nhiên và nó c n ự ầ thời gian nảy

mầm tương đối dài để hoạ ột đ ng [21 ]

26

Theo Sadia Galani , trong quá trình n y m m enzym chính chuy n hóa tinh ả ầ ể

bột thành các đường đơn giản cho h t m m phát triạ ầ ển là α-amylase Amylase ch ủ

y u th c hiế ự ện quá trình này cho đến khi cây m m tr lêầ ở n độ ập đểc l quang h p Kh ợ ảnăng nảy m m c a hầ ủ ạt ngũ cốc có th ph ể ụ thuộc vào mức độ hoạt động của α-amylase, b ng cách n y m m hoằ ả ầ ạt độ α amylase đượ - c c i thiả ện làm tăng mức đường hòa tan, giúp kích thích h t m m xu t hiạ ầ ấ ện nhanh hơn và đồng nh t [17 ấ ]

1.3 .1 Enzym α -amylase (E.C.3.2.1.1)

α-amylase có kh ả năng phân cắt các liên kết α-1,4-glucoside của cơ chất m t ộcách ng u nhiên và là enzym nẫ ội bào α-amylase không ch có kh ỉ ả năng phân hủy

h ồtinh bột mà còn có kh ả năng phân hủy c hả ạt tinh bột nguyên v n ẹ

C ơ chế tác d ụ ng của α -amylase

S ựthủy phân tinh bột của α-amylase tr i qua nhiả ều giai đoạn:

Trước tiên enzym phân c t m t s liên k t trong tinh b t t o ra mắ ộ ố ế ộ ạ ột lượng l n ớdextrin phân t ửthấp, sau đó các dextrin này bị thủy phân ti p tế ục để ạ t o ra maltose

Các giai đoạ n c a quá trình th y phân tinh b t c ủ ủ ộ ủa α -amylase:

Giai đoạn dextrin hóa:

• Tinh b t ộ Dextrin phân tử ợ lư ng th p ấ

α-amylase

27

Giai đoạn đường hóa:

monosaccharide

Hình 1.8: Sơ đồ chuyển hóa tinh bột dưới tác dụng của enzym α-amylase Khả năng dextrin hóa củ αa -amylase rất cao do đó người ta còn g i là amylase ọdextrin hóa hay amylase dịch hóa

Đặc tính: α -amylase t các ngu n khác nhau có thành ph n amino acid khác, ừ ồ ầ

m i loỗ ại α -amylase có m t t hộ ổ ợp amino acid đặc hiệu riêng α -amylase là một protein giàu tyrosine, tryptophan, acid glutamic và aspartic Các glutamic acid và aspartic acid chiếm kho ng 1/4 tả ổng lượng amino acid c u thành phân t ấ ử enzyme α -amylase có ít methionine và có kho ng 7-10 g c cysteine [57 ả ố ]

Amylase d ễ tan trong nước, trong các dung dịch muối và rượu loãng

Protein c a các amylase có tính acid y u và có tính chủ ế ất của globuline

pH t i thích cho hoố ạt động của α -amylase t i m ch n y mừ đạ ạ ả ầm và thóc n y ả

mầm là 5,3 (có thể hoạt động t t trong kho ng pH 4,7 - 5,4 [57 ố ả ]

-amylase t i m ch n y m m và thóc hoα ừ đạ ạ ả ầ ạt động t t nhố ất ở nhiệt độ

58-60oC Ho t tính cạ ủa enzyme α-amylase s ẽ thay đổi trong su t quá trình n y m m cố ả ầ ủa

h t g o, hoạ ạ ạt tính enzyme α-amylase c a h t gủ ạ ạo chưa nảy m m là r t th p vì hầ ấ ấ ạt đang ở ạ tr ng thái ng vì vủ ậy enzyme không được kích ho t Trong quá trình n y ạ ả

mầm từ 0 gi n 96 gi ờ đế ờthì hoạt tính của α amylase ngày càng tăng [63 - ]

Tuy nhiên, theo nghiên c u cứ ủa Palmiano và Juliano (1972), ho t tính cạ ủa enzyme α amylase tăng sau 5 ngày nả- y m m ngoài sáng và 4 ngày trong t i khi ầ ở ố

α - am ylase

28

kiểm soát được s phát tri n c a vi sinh v t Vì v y ho t tính c a enzyme có th ự ể ủ ậ ậ ạ ủ ểtăng trong suốt quá trình n y m m, tuy nhiên không th kiả ầ ể ểm soát được s phát ựtriển c a vi sinh v t nên sau 36 gi thì ho t tính c a enzyme giủ ậ ờ ạ ủ ảm [15 ]

1.3.2 -amylase (1,4- -glucan-maltohydrolase) (EC 3.2.1.2) β α

β-amylase hi n di n ph bi n th c vệ ệ ổ ế ở ự ật, đặc bi t là h t n y mầệ ạ ả m Trong h t ạngũ cốc n y mả ầm, β -amylase xúc tác s ự thủy phân các liên kết α -1,4-glucan trong tinh b t, glycogen và polysaccharide, phân c t t ng nhóm maltose t u không ộ ắ ừ ừ đầ

kh c a mử ủ ạch

Ở lúa, β amylase đượ ổ- c t ng h p trong su t quá trình c a h t và hợ ố ủ ạ ầu như không đượ ổc t ng h p h t khô ợ ở ạ

Cơ chế tác d ng c a β-Amylase: ụ ủ

β-amylase là m t enzyme ngo i bào (exoenzyme) Ti n trình phân gi i bộ ạ ế ả ắt đầu

t u không kh cừ đầ ử ủa các nhánh ngoài cùng cơ chất β-amylase phân c t các liên ắ

kết α-1,4-glucoside nhưng khi gặp liên kết α-1,4-glucoside đứng c nh liên kạ ết α1,6-glucoside thì nó s ng ng tác d ng Ph n polysaccharide còn l i là dextrin phân ẽ ừ ụ ầ ạ

-t l n có chử ớ ứa rất nhi u lề iên kết α-1,6-glucoside và được gọi là β-dextrin

β-amylase

Hình 1.9: Sơ đồ chuyển hóa tinh bột dưới tác dụng của enzym β-amylase

Lượng tinh b t b thộ ị ủy phân đồng th i b i c ờ ở ả α và β-amylase lên t i 95% ớ

29

β-amylase ch u nhi t ị ệ kém hơn α –amylase nhưng bền hơn với acid β-amylase

b b t hoị ấ ạt ở nhiệt độ 70oC Nhiệt độ ố t i thích của β-amylase là 55oC, pH t i thích ốtrong khoảng 5,1 5,5 –

1.3.3 Một số nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành enzym

amylase trong quá trì nh gạo lứt nảy mầm

Theo nghiên c u c a Moongngarm (2010) khi ngâm g o lứ ủ ạ ứt trong các điều

ki n th i gian khác nhau t 24, 48, 72 giệ ờ ừ ờ, sau đó đem ủ trong m t l p vộ ớ ải đựng trong h p plastic kín, n y m m kho ng 24, 36, 48, 72 và 96 giộ ả ầ ả ờ, độ ẩ m duy trì 90 –95% K t qu cho th y hoế ả ấ ạt độ enzym amylase các th i gian ngâm và th i gian ở ờ ờ ủkhác nhau là không giống nhau, tăng nhanh chóng từ ngày th hai c a quá trình nứ ủ ảy

mầm và giảm nhẹ ở ngày th ứ tư [1]

Theo nghiên c u c a Tr n Huứ ủ ầ ỳnh Như An và cộng s (2016) khi ngâm g o l t ự ạ ứ

ở các điều ki n khác nhau pH 3 6, pH d ch cám 3 7% hay acid glutamic 0,2 ệ – ị – –0.6%, n y mả ầm ở 37oC, y m khí trong 20 28 gi K t qu cho th y pH thích hế – ờ ế ả ấ ợp

c a g o l t M t Bủ ạ ứ ộ ụi Đỏ (MBĐ) khi ngâm trong 6 giờ là 4, IR50404 là 3 α-amylase

ở MBĐ cao nh t là 60.42 (UI/g) và IR50404 cao nh t là 58.38 (UI/g) Còn khi ấ ở ấ

m i gi ng lúa có pH ngâm thích h p, b sung d ch cám và acid glutamic thì ỗ ố ợ ổ ịamylase không có s khác bi t so v i nguyên li u g o lự ệ ớ ệ ạ ứt ban đầu [61]

Theo Jacobsen và cs., 1995 Gibberellin t phôi cừ ảm ứng s t ng hự ổ ợp αamylase ( cở ấp độ phiên mã) trong các l p aleurone c a hớ ủ ạt ngũ cốc Gibberellin g ỡ

-b s ng ỏ ự ủ và thúc đẩy s n y m m c a các h t gi ng ng [28 30 ự ả ầ ủ ạ ố ủ ], [ ]

Theo Subajiny Veluppillai và c ng s , (2009) khi ngâm g o l t ộ ự ạ ứ trong nước cất kho ng 12 gi 30ả ờ ở oC, để ả n y m m trong bóng t i, 30ầ ố oC kho ng 5 ngày K t qu ả ế ảđạt được hoạt độ amylase tăng từ ngày th nhứ ất đến ngày th ứ năm là 1,1 đến 190 U/g DM nguyên li u khô [46] ệ

Theo nghiên c u c a Savitha Gujjaiah và Chandra Kumari (2013) trên các ứ ủ loại ngũ cốc, hoạt độ enzym α amylase và β- -amylase trong quá trình ngâm và ủ tăng đáng kế trong quá trình n y m m Hoả ầ ạt độ enzym α amylase đạ- t cực đại sau khi ngâm và 6 ngày (236.50 maltose/mg/phút/g), hoủ ạt độ β amylase đạt lớ - n nh t sau 4 ấ

30

ngày (364.40 maltose/mg/phút/g) N y m m g o l t là mủ ả ầ ạ ứ ột phương pháp giúp tăng hoạt độ enzym trong các hạt ngũ cốc, đồng thời cũng làm tăng giá trị dinh dưỡng trong ngũ cốc [ ] 20

Trong nghiên c u c a Hitoshi Ogiwara và Kazuo Terashima (2010) v hoứ ủ ề ạt độenzym α-amylase trong nội nhũ của 6 lo i g o Arroz da Terra, Calrose, Haenuki, ạ ạFukuhibik, S-201và Blue Bonnet được th c hi n ự ệ ở các điều ki n nhiệ ệt độ thấp (16

và 26oC), hoạt độ enzym trong s phát tri n c a các h t mự ể ủ ạ ầm ở 16oC cao hơn đáng

k khi h t phát triể ạ ển ở 26oC 7] [3

Theo nghiên c u c a Reihaneh Ahmadzadeh Ghavidel (2011) th c hi n trên 4 ứ ủ ự ệ

giống đậu, khi tiến hành ngâm đậu trong nước c t kho ng 12 gi , 22 25ấ ả ờ – oC, kết

qu cho th y hoả ấ ạt độ enzym amylase trong 4 loại đậu này tăng nhiều so v i nguyên ớliệu đậu ban đầu Khi ti p t c k t h p v i quá trình , hoế ụ ế ợ ớ ủ ạt độ enzym ti p tế ục tăng cao hơn từ ngày th nhứ ấ ết đ n ngày th 3 [41] ứ

1.3 4 Ứng dụng của amylase từ gạo lứt nảy mầm trong công nghệ thực phẩm

Trong th c t ự ế người ta đã sử ụ d ng enzyme -amylase t các ngu n vi sinh v t, α ừ ồ ậ

thực vật, động v cho rấật t nhiều ngành s n xuả ất thực phẩm [59 ]:

Trong công ngh tinh bệ ột, α amylase đượ- c dùng cho d ch hoá liên t c tinh b t ị ụ ộtrong nồi hơi hoặc trong nh ng thi t b ữ ế ị tương tự hoạt động nhiở ệt độ 105-110°C

và vì v y lậ ợi dụng được tính ổ địn nh nhiệt cực cao của enzyme

Trong công ngh n u c n, -amylase ệ ấ ồ α được s dử ụng để phân tán tinh b t trong ộnghiền và chưng cất Và ở giai đoạn này cũng lợi dụng được độ ổn định nhi t ệ

của enzyme Hơn nữa, r t có th ấ ể thực hiện chưng cất không cần điều ch nh pH ỉ

và thêm Ca mặc dù điều kiện có hơi khác điều ki n tệ ối ưu Điều này là do ph m ạ

vi pH tương đố ới l n và việc đòi hỏi calci của enzyme tương đối th p Nó làm ấcho quy định s n xuả ất được đơn giản và mức độ ủ r i ro c a củ ặn calci được gi m ảthiểu trong cột chưng cất

Trong công ngh n u bia, -amylase ệ ấ α được dùng để ph giúp cho vi c d ch hoá ụ ệ ịđược d ễ dàng Do độ ổn định nhiở ệt độ cao c a enzyme quy trình n u có th ủ ấ ểđược đơn giản hoá Nh v y, viờ ậ ệc gia tăng tỷ ệ l ph ụ cũng có thểthực hiện được

31

Trong công ngh ệ đường, -α amylase được s dử ụng để phá lượng tinh b t hi n ộ ệ

diện trong nước mía Vì vậy, hàm lượng tinh bột trong đường thô được gi m và ả

việc lọc đường t i nhà máy tinh luyạ ện được d ễ dàng hơn

Tuy nhiên, ng d ng c a enzym -amylase t ngu n th c vứ ụ ủ α ừ ồ ự ật, đặc bi t là ệtrong hạ ảt n y m m v n còn h n ch Mà hoầ ẫ ạ ế ạt độ ủa α c -amylase sau qu nh mátrì ủ ầm tăng lên ấ r t nhi u, c th ề ó ể đem lại tri n v ng s dể ọ ử ụng để ch bi n dế ế ịch đường và các

s n ph m có tính prebiotic t g o lả ẩ ừ ạ ứt nảy m m ầ

T các nghiên c u ong m c 1.3 trên, ta th y trong h t mừ ứ tr ụ ấ ạ ầm enzym amylase trong h ệ enzym amylase đóng vai trò quan trọng và có nhi u ng d ng ề ứ ụtrong th c t , nên chúng tôi ch n hành nghiên c u s ự ế ỉ tiế ứ ự thay đổi của enzym α-amylase trong quá trình g o lạ ứt nảy mầm

2.1.2 Thiết bị

- Nồi hấp ti t trùng (Liên Xô) ệ

- T c y vô trùng (Hàn Qu c) ủ ấ ố

- B n nhi t (Trung Quể ổ ệ ốc)

- Máy lắc ổn nhiệt (Memmert - Đức)

- Thiết bị ly tâm (Hettich, Đức)

33

- GABA chu n (Merck) ẩ

- I2 (Trung Quốc)

- KI (Trung Quốc)

- Ethanol (Việt Nam)

- DNS (dinitro salicilic acid)

- Tinh bột

Và một số thiết bị, hóa chất khác

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm

Các nghiên c u s ứ ẽ được tiến hành theo quy trình t ng quát: ổ

Thóc (Anh Đào, N97, Tám Xoan)

Xay

Lựa chọn và phân lo i ạ

G o l t ạ ứ

X ửlý sơ bộ (Ngâm v i NaCl 0,9%, 30 phút) ớ

Ngâm (Thời gian, pH thích h p nhi t đ phòng 30±2ợ ở ệ ộ oC)

Làm ráo nước

34

Ủ ế y m khí không hoàn toàn

G o lạ ứt nảy m m ầ

B o qu n ( 20°C) và ti n hành phân tích ả ả – ế

Hình 2.1: Quy trình thí nghiệm tổng quát

Thóc (Anh Đào, N97, Tám Xoan) được đem xay bằng máy Satake Sau khi xay ta thu được m t h n h p g m nhi u thành ph n: g o l t (h t nguyên, h t gãy) , ộ ỗ ợ ồ ề ầ ạ ứ ạ ạthóc, tr u, các t p chấ ạ ất để thu được g o l t thì ta c n lo i b các thành ph n không ạ ứ ầ ạ ỏ ầliên quan G o lạ ứt thu được có th s d ng ngay sau khi xay xong hoể ử ụ ặc được bảo

qu n trong bao bì plastic nhiả ở ệt độ 8 - 10oC trong t l nh không quá 7 ngày ủ ạ ở ngăn mát

G o lạ ứt được đem rửa qua với nước cất để loạ ỏ ụ ẩi b b i b n bám ngoài h t g o ạ ạthì được ngâm v i dung d ch NaCl có nớ ị ồng độ 0,9% trong 30 phút để sát trùng Tiếp theo kh o sát quá trình ngâm g o, k t thúc quá trình ngâm cho gả ạ ế ạo vào khăn

ẩm đã tiệt trùng và đặt trong h p kín Kh o sát quá trình g o ộ ả ủ ạ ở các điều ki n khác ệnhau (nhiệt độ, th i gian) thu g o l t n y m m G o l t mờ ạ ứ ả ầ ạ ứ ầm đem b o qu n 20ả ả ở oC

và ti n hành phân tích.ế

2.2.1.1 Nghiên cứu lựa chọn loại gạo lứt

Thí nghiệm 1: Đánh giá thành phần dinh dưỡ ng trong nguyên li u g o l t ệ ạ ứban đầu

Ba gi ng ố lúa ếp Anh Đào, N97 và Tám Xoan sau khi mua về được đem xay nxát, lo i b t p chạ ỏ ạ ất để thu được g o l t ạ ứ Sau đó ấ, l y 3 g gạo được nghi n m n ề ị đểxác định các thành phần dinh dưỡng: hàm lượng tinh bột, protein, lipit, đường

kh ,tro.ử

Thí nghiệm 2: Ảnh hưở ng c a thủ ời gian ngâm đến thời gian hút nước bão hòa

c a g o lủ ạ ứt ở nhiệ ột đ phòng (30±2°C)

35

L y m i lo i 50 g g o l t, x lý ngâm v i dung dấ ỗ ạ ạ ứ ử ớ ịch NaCl 0.9% kho ng 30 ảphút Sau đó ngâm trong 100 ml nước c t pH 7.0 (t l gấ ỷ ệ ạo : nước ngâm là 1:2 (w/v)) 30ở oC, l y m u sau các kho ng th i gian khác nhau là 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ấ ẫ ả ờ

8, 9, 10 gi ờ Xác định độ ẩ m c a m u t i các kho ng th i gian trên b ng cách ủ ẫ ạ ả ờ ằnghi n m n, cân, r i mang sề ị ồ ấy đến khối lượng không đổ ởi 105oC, để chọn được

thời gian gạo hút nước đạt trạng thái bão hòa

Thí nghiệm 3: Kh ả năng nảy mầ m c a g o l ủ ạ ứt.

G o l sau thí nghiạ ứt ệm 2 được vớt ra, cho vào khăn ẩm đã được ti t trùng rệ ồi cho vào h p kín có nộ ắp, đem ủ ở các điề u ki n nhiệ ệt độ khác nhau: 25, 30, 35, 37oC trong 24 giờ ấ L y gạo ra xác định t l n y m m ỷ ệ ả ầ

Thí nghiệ m 4: Nghiên c u ứ ảnh hưởng c a nhi t đ n s ủ ệ ộ ủ đế ự thay đổi ho t đ ạ ộ

enzym α-amylase và GAD trong quá trình g o l t nảạ ứ y mầm

G o l t sau thí nghiạ ứ ệm 2 được vớt ra, cho vào khăn ẩm đã được ti t trùng rệ ồi cho vào h p kín có nộ ắp, đem ủ ở các điề u ki n nhiệ ệt độ khác nhau: 25, 30, 35, 37oC trong 24 gi ờ Sau đó ấl y g o l t m m ra nghi n m n rạ ứ ầ ề ị ồi xác định hoạt độ α -amylase

và hoạ ột đ GAD tại các nhiệ ột đ ủ

2.2.1.2 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi hàm lượng GABA

và α -amylase trong quá trình nảy mầm gạo lứt Anh Đào

Thí nghi m 5: Nghiên c u ệ ứ ảnh hưởng c a pH dủ ịch ngâm đến s ự thay đổi hoạt

độ α -amylase, GAD và hàm lượng GABA trong quá trình g o l t ạ ứ Anh Đào ả n y

mầm.

Cân 50g g o lạ ứt Anh Đào sau khi được x lý s ch sử ạ ẽ, đem ngâm trong đệm citrat v i các pH khác nhau: pH 2, 3, 4, 5, 6; t l gớ ỷ ệ ạo : nước là 1:2 (w/v) ạ ể ổn t i b nhiệt ở 30°C±2 trong th i gian là 6 gi ờ ờ Sau đó, vớ ạo ra đểt g vào gi y lấ ọc đến khi ráo nước Cho g o vào ạ khăn ẩm đã được ti t trùng r i đ t vào h p kín có n pệ ồ ặ ộ ắ , đem ủ

ở 30oC trong 24 gi L y g o l t n y m m ờ ấ ạ ứ ả ầ ra đem nghiền m n rị ồi xác định hoạt độ

α amylase, GAD và hàm lượ- ng GABA