Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.Trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm.
Tổng quan vềđậuxanh
1.1.1 Thành phần hoá học của đậuxanh Đậu xanh có tên khoa học làVigna radiata, loại cây đậu đỗ quan trọng cùng với đậu nành và đậu phộng Đây là loại cây rất phổ biến được trồng nhiều ở các nước châu Á như Ấn Độ, Pakistan, Thái Lan và Việt Nam. Đậu xanh có thành phần dinh dưỡng cân bằng, bao gồm protein, chất xơ, vitamin, chất khoángvàlượngđángkểcáchợpchấtcóhoạttínhsinhhọc.Hơnnữa,proteintrongđậu xanh dễ tiêu hóa hơn so với protein của các loại cây họ đậu khác(Yi-Shenet al., 2018) Thành phần dinh dưỡng trong hạt đậu xanh (Bảng 1.1) chứa protein, lipid, glucid, chấtxơ, tro. Ngoài ra, đậu xanh còn chứa các vitamin B1, B2, C và các muối khoáng nhưCa,Na, Fe,
Bảng 1.1Thành phần dinh dưỡng trong hạt đậu xanh
Thành phần hạt đậu xanh Hàm lượng (g/100g) Độ ẩm 9,8 (4,1 - 15,2)
Hàmlượngnàythayđổitùytheogiốngđậu,điềukiệnthổdưỡng,vùngđịalý dođócần chọnlựagiốngđậuphùhợpđểcáchàmlượngchấtdinhdưỡngcao.Proteinthựcvậtnói chung và protein đậu xanh nói riêng là nguồn cung cấp đạm dễ tiêu hoá cho con người. Trong hạt đậu xanh, protein được chia thành hai nhóm: nhóm đơn giản và nhóm phức tạp Trong nhóm protein đơn giản chủ yếu là globulin, chiếm từ 60 - 80%, còn lại là albuminvàmộtsốloạikhác.Chứcnăngchínhcủaproteindựtrữlàcungcấpaminoacid và nitơ cho quá trình nảy mầm của hạt Protein đậu xanh có chứa đầy đủ các tính chất chung nhất của protein Ngoài ra, protein đậu xanh còn có một số tính chất riêng biệt nhưkhảnănghútnướcvàdầutạonhũtương,khảnănghoàtantrongnước,làcácyếutố quan trọng trong nghiên cứu và công nghệ sản xuất các sản phẩm từ đậu xanh Hàm lượnglipidthayđổitùytheogiốngđậuvàphươngphápphântíchhàmlượnglipid.Hàm lượng lipid trong đậu thấp thích hợp với các đối tượng ăn kiêng và phòng trịbệnh.
Carbohydrate chủ yếu là tinh bột trong đậu xanh được quan tâm nghiên cứu và sử dụng để sản xuất mì trong các món ăn ở các nước phương Đông Trong đậu xanh chứa các monosaccharide (maltose, glucose, xylose), oligosaccharide (raffinose và stachyose), nhóm tinh bột tiêu hóa và tinh bột kháng, giàu vitamin (thiamin, riboflavin, niacin, acid pathothenic)vàkhoángchất(canxi,đồng,sắt,kẽmvàmagie).Đậuxanhgiàuchấtxơvà tập trung chủ yếu ở vỏ hạt so với phôi mầm.Tuynhiên, hạt đậu xanh cũng có các thành phần kháng dinh dưỡng như tannin, acid phytic, hemaglutinin, trypsin inhibitor, những thành phần này ảnh hưởng đến khả năng tiêu hóa hạt đậu xanh Vì thế, trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học mong muốn có lợi cho sức khoẻ con người cũng là giải pháp hữu ích giúp loại bỏ các thành phần kháng dinhdưỡng.
Ngoài các thành phần dinh dưỡng, các hợp chất có hoạt tính sinh học có trong hạt đậu xanh (GABA và polyphenol) góp phần nâng cao giá trị thực phẩm và giá trị y học Đậu xanh giàu polyphenol như acid phenolic (1,81-5,97 mg rutin tương đương/g), flavonoid (1,49-1,78 mg catechin tương đương/g) và tannin (1,00-5,75mg/g) Nội nhũ hạt và vỏ hạt chứa các phenolic nhưng phần lớn tập trung ở vỏ hạt Hơn nữa, thành phần và hàm lượng các hợp chất tự nhiên trong đậu xanh phụ thuộc nhiều yếu tố như điều kiện trồng trọt,màusắccủavỏhạt,điềukiệnkhíhậu,thổdưỡng,phươngpháptríchlyvàphântích.
ThànhphầnpolyphenoltronghạtđậuxanhđãđượctổnghợpvàthểhiệnquaBảng1.2 và các hợp chất tự nhiên có tác dụng tốt đối với sức khỏe con người và thể hiện giá trị của chúng qua Bảng 1.3.
Bảng 1.2Thành phần polyphenol trong hạt đậu xanh
Lớp Phụ lớp Hợp chất Tài liệu tham khảo
Pelargonidin-3,6- malonylglucosidePelarg onidin-3-glucoside Quercetin
Meenu et al (2016) Pająk et al (2014) Prokudina et al (2012) Quercetin-3-O-glucoside Prokudina et al.
Flavanol Catechin Meenu et al (2016)
(2012)Naringenin7-glucoside Prokudina et al.(2012) Flavone
(2012) Isovitexin-6”-O-α-L-glucoside Bai et al (2016)
(2012)Isoflavonoid Dulcinoside Bai et al.(2016)
Acidp-Coumaric Meenu et al.(2016)
Acidt-ferulic Meenu et al.(2016)
Lớp Phụ lớp Hợp chất Tài liệu tham khảo
Acid Sinapic Pająk et al (2014)
Hydroxybenzoic Acid Gallic Meenu et al (2016)
Acid Syringic Yao et al (2013)
Acid Gentisic Prokudina et al (2012)
Bảng 1.3Hoạt tính sinh học của một số hợp chất tự nhiên có trong hạt đậu xanh
Hoạt tính sinh học Hợp chất Tài liệu tham khảo
Chống oxy hóa Vitexin, isovitexin, proteins, polypeptides, polysaccharide, polyphenol
Bai et al (2016); Li et al. (2012); Cao et al.(2011); Wongekalaket al.(2011)
Kháng khuẩn Enzyme, peptide, polyphenol, protein Yeap et al (2012)
Kháng viêm Acid gallic, vitexin, isovitexin, polyphenol
Randhir and Shetty (2007); Ali et al (2014); Peng et al. (2008)
Trị đái tháo đường Polyphenol, vitexin, isovitexin Amare et al (2022)
Tác dụng giảm mỡ máu Phytosterol; vitexin; isovitexin Hsu et al (2011); Kang et al (2015)
Chống tăng huyết áp Enzyme; peptide; polyphenol; protein Gupta et al (2018); Kim et al (2012)
Tác dụng chống ung thư Polyphenol, trypsin, protein Matousek et al (2009); Xu and Chang (2012); Zhao et al (2012)
Tác dụng sát trùng Acid chlorogenic, polyphenol, chiết xuất vỏ đậu xanh
Lee et al (2012); Yao et al (2016)
Khả năng miễn dịch Polysaccharide, vitexin, isovitexin, chiết xuất đậu xanh
Zhang et al (2013); Luo et al (2016); Lee et al (2011) Giảm hắc tố da Vitexin, isovitexin, chiết xuất đậu xanh Jeong et al (2016); Yao et al (2012); Yao et al (2011)
1.1.2 Lợi ích sức khỏe của hạt đậuxanh
Hạtđậuxanhchứahàmlượngdinhdưỡngcao,đóngvaitròquantrọngtrongchếđộdinh dưỡng của con người, đặc biệt đối với những người ănchay.Ngoài ra, loại ngũ cốc này còn được xem như thực phẩm chức năng với các công dụng hữu ích.Tinhbột đậu xanh vớihàmlượngamylosecao,cóđặctínhlàmgiảmchỉsốđườnghuyết(Tayetal.,2015) Nghiên cứu của Peng et al (2008) nhận thấy thành phần vitexin và isovitexin trong đậu xanh là thành phần hoạt động chính đóng vai trò then chốt trong điều khiển quá trình chuyểnhóaglucose.Dokhảnănggiảmchỉsốđườnghuyết,đậuxanhđượcsửdụngphổ biến để sản xuất các sản phẩm giúp phòng ngừa nguy cơ đái tháo đường (Hou et al., 2019) Tiêu thụ đậu xanh như nguồn thực phẩm có lợi cho những người bệnh đái tháo đường và béophì.
Ngàynay,vấn đề máu nhiễm mỡ và xơ vữa động mạch là nguyên nhân chính dẫn đến suy tim và tử vong Các nghiên cứuYaoet al (2013) cho thấy tiêu thụ đậu xanh có ý nghĩa với đáp ứng quá trình biến dưỡng lipid, làm hạ lipid máu Vitexin, isovitexin và chiết xuất đậu xanh góp phần làm giảm lipid tích tụ ở chuột (Kang et al., 2015) Không những làm hạ lipid máu, hạt đậu xanh còn có tác dụng bảo vệ gan Gan là cơ quan kích ứngquantrọngliênquanđếnquátrìnhbiếndưỡng,dựtrữvàbàitiếtcủaquátrìnhchuyển hóa.Cáctổnthươnggandorượu,virusvàcơchếtựmiễndịch(Stickeletal.,2011).Hạt đậu xanh và đậu xanh nảy mầm có hiệu quả trong quá trình bảo vệ gan, làm giảm các enzyme hoạt động(Lopes et al., 2018) Trong quá trình nảy mầm, một lượng lớn các peptides và các chất chuyển hóa sinh ra (Gan et al., 2017) Các hợp chất này rất có ích cho quá trình kiểm soát huyết áp Protein thủy phân từ hạt đậu xanh và hạt nảy mầm có thể dùng như thực phẩm chức năng trong phòng ngừa và kiểm soát huyết áp (Hsu et al., 2011) Ngoài bệnh về tim mạch,ung thư được xã hội rất quan tâm bởi khả năng lây lan pháttriểnnhanhcủatếbàoungthư.Cácnghiêncứuvềcơchếcủahạtđậuxanhvớibệnh này còn chưa rõ ràng nhưng một chế độ dinh dưỡng kết hợp với hạt đậu xanh được khuyến cáo bởi các peptide,protein, polyphenol được tìm thấy trong hạt đậu xanh có hiệuquảgiảmnguycơcáctếbàoungthưvàchốnglạisựpháttriểnlớnlêncủatếbào ung thư (Gupta et al., 2018) Vì thế, các nhà khoa học đề xuất mối liên hệ giữa chế độ dinhdưỡnggiàuđậuvàkhảnănggiảmnguycơcủanhiềuloạiungthư(Messina,2014) Khả năng tự bảo vệ miễn dịch của cơ thể rất quan trọng đối với sức khỏe Đậu xanh và các hợp chất có hoạt tính sinh học của đậu xanh có ích trong đáp ứng miễn dịch (Dunkelberger and Song, 2010).Viêmlà dấu hiệu nhận biết cơ thể gặp những nguy cơ về sức khỏe Để kháng viêm hiệu quả, người ta cũng đã dùng đậu xanh từ rất lâu nhằm giải nhiệt, dị ứng và nóng sốt Zhang et al (2013) đã nghiên cứu chiết xuấtaceton-nước hạtđậuxanhchothấyvitexinvàisovitexingópphầnkhảnăngkhángviêmhiệuquảcủa hạt đậu xanh Nhưvậy,tác động kháng viêm của các hoạt chất trong hạt đậu xanh bao gồmpolyphenol,saponinđóngvaitròquantrọngtrongquátrìnhđiềutrịnhiềubệnhnhư tiểu đường, béo phì, ức chế tiến trình viêm nhiễm Đối với quá trình hình thành hắc tố da các nghiên cứu xác định thành phần vitexin, isovitexin, proanthocyanidin và tanin từ vỏ hạt đóng vai trò ức chế quá trình hình thành hắc tố do các hợp chất này ức chế khả năng hoạt động của enzyme tyrosinase, enzyme chính gây ra hình thành hắc tốda.
Với tốc độ công nghiệp hóa kéo theo ô nhiễm môi trường, con người đặc biệt quan tâm đến vấn đề sức khỏe thì việc giải độc cơ thể rất được chú ý Từ rất lâu người dân đã sử dụng đậu xanh như một thực phẩm chức năng có khả năng giải độc.Tuynhiên, cơ chế tácđộngđếnquátrìnhgiảiđộccònchưađượcgiảithíchrõràngnhưngcácnhàkhoahọc tiến hành thí nghiệm trên chuột với các khẩu phần ăn có đậu xanh qua nhiều ngày nhận thấy chiết xuất cồn hạt đậu xanh giúp phòng ngừa ruột hấp thu aconitine Vitexin và isovetexin cũng các tác dụng bảo vệ chống lạiisoproterenol.
Ngoài ra trong hạt đậu xanh còn có một hợp chất rất có giá trị y học đó là gamma aminobutyric acid GABA là một amino acid phi protein với một số chức năng sinh lý vàlợiíchsứckhỏetiềmnăng.CónhiềubáocáovềlợiíchsứckhỏecủaGABAbaogồm giảm huyết áp, giảm bệnh mãn tính liên quan đến rượu và phòng ngừa tăng sinh tế bào ungthư.NgườitanhậnthấyrằngquátrìnhnảymầmGABAtrongđậuxanhtănglêncao hơn so với quá trình lên men (sử dụng chủngRhizopus sp.5351 trong trạng thái rắn ở
30 o Ctrong48giờ).Đâychínhlàhợpchấtcầnđượcquantâmtronghạtđậuxanhbởi trong số các loại đậu thì hàm lượng GABA trong hạt đậu xanh cao nhất so với các loại đậu khác Hàm lượng GABA có trong các loại đậu xanh, đậu nành, đậu đen và hạt mè lần lượt là 0,1325; 0,1222; 0,0438 và 0,0909 g/kg (Tiansawang et al., 2016).
Quá trình nảy mầm hạtđậu xanh
Nảy mầm là một quá trình cây con được phát triển từ hạt giống Quá trình nảy mầm, trước tiên hạt được chọn lựa, xử lý hạt sạch và tiến hành ngâm hạt trong nước và sau cùng là ủ để hạt tăng trưởng kéo dài chiều dài thân mầm (Hình 1.1) Quá trình này trải qua ba giai đoạn Trong giai đoạn đầu tiên, để ức chế sự phát triển của vi sinh vật, hạt cần được xử lý khử trùng sạch trước khi ngâm Giai đoạn ngâm, hạt giống hấp thụnước dođótăngkhốilượngvàhoạtđộngcủaenzymecũngnhưtăngcườnghoạtđộngtraođổi chất,tổnghợpproteinvàvậnchuyểnchấtdinhdưỡngđếntấtcảcácphầncủahạtgiống, trongkhiởgiaiđoạncuối,thânmầmkéodàiranổilêntừhạtgiống.Trongquátrìnhnày,các thành phần tế bào được chuyển đổi thành những hợp chất mới, ảnh hưởng đến các đặc tính sinh hóa Nó cải thiện chất lượng của các loại đậu khi kích hoạt enzyme hoạt độngcủahạtnảymầmvàchuyểnprotein,carbohydratevàlipidthànhcácdạngđơngiản hơn (Sattar et al., 2015) Đây là phương pháp đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả so vớingâm, nấu, luộc, hấp và nấu vi sóng để giảm các đặc tính kháng dinh dưỡng ở các cây họđậu.
Hình 1.1Các giai đoạn của quá trình nảy mầm hạt và phát triển thành cây con
(a) Hạt đậu xanh, (b) Hạt ngâm trong nước, (c) Hạt nảy mầm kéo dài chiều dài mầmhạt
Nảymầmlàmộtquátrìnhtựnhiênxảyratrongthờikỳtăngtrưởngcủahạtgiống,trong đó chúng được đáp ứng những điều kiện tối thiểu cho sự tăng trưởng và phát triển (Sangronis et al., 2006) Trong quá trình nảy mầm có sự gia tăng độ hấp thụ nước của hạttheothờigianlàdosựngậmnướccủacáctếbàotronghạtngàycàngtăng(Nonogaki et al., 2010). Đậu xanh nảy mầm làm giảm các thành phần không mong muốn như alkaloid,tanninvàphytate(HussainandUddin,2012),làmtăngcácchấtdinhdưỡngvà tăngkhảnăngtiêuhóaproteinđồngthờităngquátrìnhtíchlũycáchợpchấtcóhoạttính sinh học khác nhau như vitamin, GABA và polyphenol (Gan et al., 2017) Hàm lượng GABAvàpolyphenoltronghạtnguyênliệulạirấtthấp,dođóquátrìnhươmmầmnhằm hoạt hóa hoạt động của enzyme glutamic acid decacbonxylase (GAD) chuyển hóa acid glutamic thành GABA, đồng thời kích hoạt quá trình sản sinh các hợp chất có hoạt tính chốngoxyhóavàpolyphenollàmtăngđángkểcáchợpchấtnàysauquátrìnhnảymầm (Gan et al., 2017) Nhưvậy,nảy mầm có thể là phương pháp công nghệ xanh để tíchtrữ các hợp chất có hoạt tính sinh học tự nhiên và hạt nảy mầm giàu hợp chất có hoạt tính sinh học có thể dùng như thực phẩm chức năng phòng ngừa các bệnh mãntính.
1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình nảymầm
Sựnảymầmcũngchịunhiềuảnhhưởngcủacácyếutốngoạicảnhvànộitạinhưngyếu tố bên ngoài là quan trọng nhất, bao gồm nước, nhiệt độ, oxy và đôi khi là môi trường nảy mầm sáng hoặc tối Những hạt giống khác nhau thì có mức độ nảy mầm khácnhau.
Nước là yếu tố cần thiết cho quá trình nảy mầm giúp tăng độ ẩm hạt, kích hoạt các enzyme, quá trình này phụ thuộc vào các thành phần có trong hạt đậu xanh (Shah et al., 2011) Thành phần cơ bản tạo ra sự hút nước của hạt là do protein có tính hút nước, do đó sau khi ngâm hạt có sự trương nở Nước cần thiết cho các enzyme hoạt động, phávỡ các mô dự trữ, vỏ hạt và vận chuyển các chất dinh dưỡng từ vùng dự trữ đến lá mầm hoặctừnộinhũđếnđỉnhsinhtrưởngvàkhởiphátcácphảnứnghóahọc,phávỡcácsản phẩm dự trữ để tổng hợp chất mới Khi độ ẩm tăng thì cường độ hô hấp sẽ tăng lên,t ạo điều kiện thuận lợi cho sự nảy mầm Trong giai đoạn bảo quản, hạt đậu xanh có độ ẩm trungbìnhtừ7-13,7%,dođóhầunhưkhôngcócáchoạtđộngtraođổichất.Độẩmthích hợp cho hạt đậu xanh nảy mầm là từ 50% Hạt đậu xanh được ngâm trong nước cất(1:5 w/v)trongthờigian10giờởnhiệtđộphòng(30±2 o C)đảmbảođộẩmtốiưuchohạtnảy mầm (Hussain and Uddin, 2012) Hàm ẩm trong hạt tăng nhanh trong thời gian ủ và đạt giá trị cao nhất 89.5% sau 96 giờ ươm mầm (Shah et al.,2011).
Oxy cần thiết cho sự chuyển hóa trong quá trình nảy mầm, được sử dụng trong hô hấp hiếukhíđểtạoranănglượngcầnthiếtchosựpháttriểncủacâytrồng.Nhiềunghiêncứucho rằng nếu hàm lượng CO2tăng lên 0,03% thì sẽ làm chậm quá trình nảy mầm, khihàm lượng tăng lên 37% thì hạt sẽ chết Vìvậy,trong quá trình nảy mầm cần phải đảokhốihạtđểcungcấpnhiềuO 2v à tránhtíchtụCO2gâyhôhấpyếmkhí,gâyđộcchohạt.
Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng của thực vật nói chung và quá trình nảy mầm nói riêng Ảnh hưởng của nhiệt độ được biểu thị bằng một giới hạn từ điểm tối thiểu đến điểm tối ưu để quá trình nảy mầm có thể xảy ra Nhiệt độ tối ưu là nhiệt độ mà tại đó tỉ lệ hạt nảy mầm là cao nhất trong thời gian ngắn nhất, nếu nhiệt độ dưới mức tối ưu sẽ dẫn đến tỉ lệ nảy mầm thấp và thời gian nảy mầm cũng kéo dài hơn (Kumar and Singhal, 2009).
1.2.2.4 Ánhsáng Ánh sáng có ảnh hưởng đến sự ra hoa, kéo dài thân và hình thành sắc tố ở quả và lá, cườngđộlẫnchấtlượngánhsángđềucóảnhhưởngđếnqúatrìnhnảymầm.Tuynhiên, không phải bất kỳ loại hạt nào trong quá trình nảy mầm cũng cần có ánh sáng Một số loại hạt cần bóng tối để nảy mầm như các loại cây họ hành hay hạt của cây họđậu.
Các kiểu chiếu sáng trong thời gian nảy mầm đóng một vai trò quan trọng đối với một số nhóm chất chuyển hóa Cùng loại cây trồng nảy mẩm trong bóng tối hoặc dưới ánh sángthìkhácnhauvềthànhphầnsinhhóa.Mộtsốnghiêncứuđãchứngminhảnhhưởng của các thông số quang phổ ánh sáng (bước sóng), các kiểu chiếu sáng khác nhau và sự kết hợp của chúng (ví dụ: đèn LED và tia cực tím) về sự tổng hợp và tích lũy tổng số hợp chất phenolic (PC) trong mầm cây họ đậu hoặc các acid phenolic, flavonoid Ánh sáng cũng ảnh hưởng đến sự tích tụ hoạt tính sinh học các hợp chất như acid amin, vitamin C, vitamin E, carotenoids và sắc tố quang hợp (Perchuk et al.,2023).
Do hạt đậu xanh có giá trị dinh dưỡng cao cùng với các hợp chất có hoạt tính sinh học có giá trị, các nhà khoa học tìm phương pháp nhằm nâng cao hàm lượng các chấtnày.Hai phương pháp lên men và nảy mầm được sử dụng nhằm tăng hàm lượng dinhdưỡng và giá trị các hợp chất tự nhiên ỞViệtNam, sản phẩm giá đậu xanh, sản xuất từ quá trìnhnảymầmhạt,đượcdùngrấtphổbiếnvàhiệndiệntrongcácbữaăncủagiađìnhvà trong các món ăn truyền thống lẫn hiện đại Quá trình nảy mầm hạt này đơn giản, thân thiện môi trường, thuận lợi trong điền kiện sản xuất ở các quy mô nhỏ, vừa vàlớn.
1.2.3 Các biến đổi của hạt đậu xanh trong quá trình nảymầm
Protein đậu xanh được đánh giá là có chất lượng tốt do có chứa đầy đủ các amino acid thiết yếu và hàm lượng của chúng tương đối phù hợp với tiêu chuẩn dinh dưỡng dành chotrẻemdotổchứclươngnôngthếgiới(FAO)vàtổchứcytếthếgiới(WHO)khuyến nghị Đậu xanh chứa nhiều amino acid thiết yếu và hàm lượng này tăng lên đáng kể sau khihạtnảymầmdoquátrìnhthuỷphânprotein(Tiansawangetal.,2016).Hạtnảymầm được biết đến như là nguồn GABA mang lại những tác dụng có lợi cho sức khỏe con người.Trongsuốtquátrìnhnảymầm,hàmlượngcáchợpchấtcóhoạttínhsinhhọcnhư GABA, polyphenol và các hợp chất khác như vitamin, acid hữu cơ và đường khử có khuynh hướng tăng và thay đổi tuỳ theo điều kiện và thời gian của quá trình nảy mầm(Tanget al., 2014) Vì thế, nghiên cứu tối ưu thời gian và điều kiện nảy mầm hạt đậu xanh nhằm thu được các hợp chất cao nhất sinh học này là cầnthiết.
Trong suốt quá trình nảy mầm, các enzyme nội bào được hoạt hoá và các hợp chất dự trữnhưproteinvàcarbohydrateđượcphâncắtthànhcácphântửnhỏ,đồngthờicáchợp chấtm ớ i đ ư ợ c h ì n h t h à n h C ụ t h ể , q u á t r ì n h n à y đ ã n â n g c a o h à m l ư ợ n g G A B A và polyphenol trong cỏc hạt ngũ cốc (Paucar-Menacho, Peủas, et al., 2017) Cỏc mầm cú lợi ích dinh dưỡng đáng kể cho cơ thể con người vì nồng độ chất dinh dưỡng cao có thể được cơ thể sử dụng dễ dàng (Randhir et al., 2004).VitaminC là một chất chống oxy hóa tự nhiên giúp duy trì trạng thái hoạt động cho nhiều hợp chất hoạt tính sinh học, chẳng hạn như vitamin E, flavonoid và phenolics.VitaminE có thể bảo vệ các acid béo khôngbãohòađachốnglạisựpháhủyoxyhóatrongmàngtếbào.Proteinhòatantrong nước là một yếu tố quan trọng của chất lượng thực phẩm Trong quá trình nảy mầm hạt giống, các protein lưu trữ được huy động để cung cấp chất dinh dưỡng cho sự pháttriển củacâycon.Phenolicnằmmạnglướilipid-nướccủamàng,vìvậychúngcóthểgomcác gốctựdobêntrongvàbênngoàitếbào.Cácflavonoidtìmthấytrongđậuđãđượcnghiên cứurộngrãidovaitròbảovệcủachúngchốnglạicácbệnhtimmạchvàungthư.Trong thập kỷ qua, một số nghiên cứu đã tập trung chủ yếu vào những thay đổi của các hợp chất hoạt tính sinh học trong đậu, khi nảy mầm tăng hàm lượng các vitamin, hàm lượng proteintantrongnước,hàmlượngtổngphenolicvàhoạttínhchốngoxyhóa.Tuynhiên, hàm lượng các hợp chất này phụ thuộc rất lớn vào điều kiện xử lý hạt (thời gian ngâm hạt trước nảy mầm) và chế độ nảy mầm (nhiệt độ và thời gian), độ ẩm hạt, môi trường nảy mầm sáng hay tối, độ ẩm tương đối của môitrường.
Trong quá trình nảy mầm của hạt đậu xanh, các protein phân tử lượng lớn và các hợp chất sơ cấp như acid glutamic, glutamine bị thủy phân thành các peptide và các amino acidđơngiảnnhờcácenzymenộisinhtrongtếbàochất,chuyểnhóathànhcáchợpchất thứ cấp và tham gia vào chu trình chuyển hóa để cung cấp năng lượng và oxy để hình thành cây con hợp chất phenolic, các chất chống oxy hóa, các amino acid dễ tiêu hóa (Mubarak,2005).TheoTiansawangetal.(2016)vàMubarak(2005),quátrìnhnảymầm của hạt đậu xanh làm giảm đi hàm lượng carbohydrate và tăng hàm lượng các đường đơn Quá trình nảy mầm làm giảm hàm lượng acid phytic đi nhiều lần so với hạt tươi, nghiên cứu cho thấy hạt nảy mầm ở 72 giờ định lượng được 0,41g/100g chất khô sovới hạttươilà0,83g/100gchấtkhômặcdùquátrìnhngâmcólàmtănghàmlượngnàynhưng khôngnhiều(0,89g/100gchấtkhô).Hiệntượnggiảmphyticacidlàdolámầmcủahạt đậuxanhsauquátrìnhnảymầm,hạthútnướcđãtrươngnở,làmpháhủytếbàovàphytic acid di chuyển ra ngoài môitrường.
Cácnghiêncứuchothấycáchợpchấttựnhiêntrongcáccâyhọđậutănglênvàđặcbiệt cácyếutốứcchếdinhdưỡngvàkhôngtiêuhoá(trypsininhibitor,phyticacidvàtannins) giảmđỏngkểtrongsuốtquỏtrỡnhnảymầm(Dueủasetal.,2016;Tangetal.,2014).Cỏc sảnphẩmnảymầmtừcâyhọđậucònđượcđềnghịlàchiếnlượchiệuquảnhằmchếbiến thành các sản phẩm có hoạt tính chống oxy hoá Các hợp chất polyphenol có trong hạt đậunảymầmcúvaitrũquantrọngđúnggúpvàohoạttớnhnày(Dueủasetal.,2016).Dovậy,xỏc định điều kiện tiền xử lý và chế độ nảy mầm tối ưu là cần thiết nhằm thu được hợp chất có hoạt tính sinh học caonhất.
GABA là amino acid có bốn carbon phi protein được biết đến như một chất dẫn truyền thần kinh ức chế trong não và tủy sống của các loại động vật có vú GABA được sản xuấtchủyếutừmột-decarboxylhóaglutamateđượcxúctácbởiglutamatedecarboxylase
(GAD)vàlàchấtlàmgiảmhộichứngmãnkinh,tăngcườngmiễndịch,điềutrịungthư, ngăn ngừa các triệu chứng liên quan đến rượu mãn tính và chống béo phì GABA có nhiều tác dụng với cơ thể con người, đặc biệt lên hệ thần kinh, đảm bảo duy trì sự hoạt động bình thường của não bộ Quá trình nảy mầm làm gia tăng đáng kể GABA và chất xơ trong chế độ ăn đậu xanh Trong khi đó, đã giảm hàm lượng tro và carbohydrate, nhưng các hoạt tính chống oxy hóa và hàm lượng hợp chất phenolics đã được tìm thấy có thay đổi ít Vì thế, có thể thấy đậu xanh nảy mầm là nguồn giàu GABA và chất xơ dinh dưỡng (Bảng1.4).
Bảng 1.4Các nghiên cứu về quá trình nảy mầm sinh hàm lượng GABA
Hàm lượng GABA sau nảy mầm (mg/100g)
Thời gian và nhiệt độ ngâm tối ưu
Thời gian và nhiệt độ ủ tối ưu
Tài liệu tham khảo Đậu xanh 13,25 80,68 6 giờ 24 giờ/ nhiệt độ môi trường Đậu nành 12,12 49,77 6 giờ 6 giờ/ nhiệt độ môi trường
Tiansawang et al (2016) Đậu đen 4,38 74,30 6 giờ 6 giờ/ nhiệt độ môi trường Đậu xanh 5,92 163,87 pH 5,83, 8 giờ
36,6 o C Trung et al (2017) Đậu nành 0,48 2,24 4 giờ/ 30 o C 24 giờ Guo et al (2011)
8-16 giờ/ nhiệt độ môi trường
Hạt bắp tím 15,27 53,17 24 giờ/ nhiệt độ môi trường 63 giờ/ 26 o C
Trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học với sự hỗ trợcủaenzyme
1.3.1 So sánh các phương pháp tríchly
Nhưđãđềcậpởtrên,hàmlượngcaocáchợpchấtcóhoạttínhsinhhọcsinhhọc(GABA và polyphenol) của hạt đậu xanh nảy mầm và có lợi ích cho sức khoẻ con người Dođó, lựa chọn phương pháp trích ly phù hợp và tối ưu hóa điều kiện trích ly là những bước quan trọng Gầnđây,quá trình trích ly truyền thống sử dụng dung môi công nghiệp đã hạn chế do lo ngại về sức khỏe, gia tăng các quy định về môi trường và suy giảm chất lượng Dư lượng dung môi độc hại trong các sản phẩm thực phẩm ngày càng được coi là không phù hợp và không được chấp nhận bởi người tiêu dùng lo ngại về tác động có thểcócủanhữngdungmôiđốivớisứckhỏecủaconngười(Shietal.,2005).Điềuquan trọng là phải tìm ra một phương pháp trích ly hợp chất có hoạt tính sinh học phù hợp bằng cách sử dụng dung môi thân thiện môitrường.
Về việc lựa chọn dung môi, nước là dung môi ưu tiên được lựa chọn hàng đầu để trích ly các hợp chất hoạt tính sinh học từ nguyên liệu thực vật Điều này là do nước luônsẵn có, tương đối rẻ, thân thiện với môi trường, khôngcháy,không độc hại và an toàn cho người lao động.Tuynhiên, nước thường kém hiệu quả hơn để trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học do hiệu suất trích ly thấp so với các dung môi hóa học công nghiệp nhưhexan,methanolvàcloroform.Dođó,cầnphảiápdụngcácphươngpháphỗtrợnhư vi ba và siêu âm để khắc phục hiệu suất trích ly thấp ở mức tương đương với dung môi công nghiệp trong khi vẫn duy trì được ưu điểm của nước dùng làm dung môi tríchly.
Mỗi kỹ thuật trích ly khác nhau có những ưu điểm và nhược điểm được trình bày qua Bảng1.5.Tùythuộcvàosựsẵncócủathiếtbị,cáchợpchấtcóhoạttínhsinhhọcvàchi phí chế biến, có thể lựa chọn kỹ thuật trích ly thích hợp hoặc kết hợp các phương pháp trích ly khácnhau.
Qua Bảng 1.5, có thể thấy trích ly các hợp chất tự nhiên bằng dung môi hoá học hoặc phương pháp Soxhlet thông thường tốn nhiều thời gian Nhược điểm khác của phương pháp này là khả năng phân hủy các hợp chất kém bền nhiệt do sử dụng nhiệt độ cao. Ngoài ra, lượng lớn dung môi hóa học được sử dụng và lãng phí trong quá trình trích ly rắn-lỏng làm phát sinh chi phí xử lý dung môi và các biện pháp kiểm soát môi trường, do đó phương pháp trích ly sử dụng dung môi hoá học ngày càng hạn chế sử dụng.
Bảng 1.5So sánh các phương pháp trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật
Tên Trích ly rắn - lỏng CO 2 siêu tới hạn Trích ly hỗ trợ của vi ba
Trích ly hỗ trợ của siêu âm
Trích ly hỗ trợ của enzyme
Mô tả Mẫu được tiếp xúc với dung môi và được khuấy
Mẫu đượcđặttrong cột tríchvàCO2siêu tớihạn chảy qua
Mẫu được ngâm trong dung môi và xử lý vi ba
Mẫu được ngâm trong dung môi và xử lý siêu âm
Mẫu được ngâm trong dung môi có bổ sung enzyme vào môi trường trích ly
Thời gian 2 - 8 giờ 10 - 60 phút 3 - 30 phút 10 - 60 phút 30-120 phút
Dung môi hữu cơ CO2 hoặc dungmôi hữucơ
Chi phí Thấp Cao Trung bình Thấp Thấp Ưu điểm Hiệu suất trích ly cao; sử dụngnhưmộtphươngpháptiê u chuẩn; dễ sửdụng
Nhanh; tiêu thụ dung môi thấp; không cần lọc
Nhanh; dễ xử lý; tiêu thụ dung môi vừa phải; thân thiện môi trường
Dễ sử dụng Vận hành đơn giản, tiêu thụ năng lượng thấp, hiệu quả kinh tế và thân thiện môi trường
Nhược điểm Tốn thời gian; lượng sử dụng dung môi lớn; sự phân huỷ có thể có của các chất tan do nhiệt; cần thêm bước lọc; không an toàn.
Nhiều thông số để tối ưu hóa.
Dung môichiếtphải hấp thụnănglượng vi ba;cầnthêm bướclọc
Lượng dung môi tiêu thụ lớn; cần thêm bước lọc.
Thời gian kéo dài, không có sẵn các enzyme thương mại trên thị trường
(Chemat et al., 2011; Kha and Nguyen, 2014; Nadar et al., 2018)
1.3.2 Cơ chế và điều kiện trích ly củaenzyme
Enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất hóa học là protein, xúc tác cho các phản ứngsinhhóaxảyratrongcơthểsinhvật.Enzymelàchấtxúctáclýtưởngđểhỗtrợquá trình tríchly,biến đổi hay tổng hợp những phức hợp có hoạt tính từ nguồn tự nhiên Trích ly có hỗ trợ của enzyme chủ yếu dựa vào khả năng xúc tác của enzyme mangtính đặchiệuvàkhảnăngxúctácphảnứngxảyraởđiềukiệnônhòatrongmôitrườngnước (Gardossi et al., 2010) Enzyme sử dụng trong quá trình trích ly do nó cắt đứt cấu trúc củathànhtếbàothựcvậtvìthếnângcaohiệuquảtríchlycácchấtcóhoạttínhsinhhọc từthựcvật.Enzymethủyphânthànhtếbàolàmtăngtínhthấmcủathànhtếbàolàmcho năng suất trích ly cao các chất có hoạt tính sinh học Để sử dụng hiệu quả enzyme cho quátrìnhtríchly,cầnphảihiểuđặctínhxúctác,phươngthứchoạtđộngvàđiềukiệntối ưu của enzyme phù hợp với nguyên liệu thực vật được chọn Các thông số cần thiết cho mỗiquátrìnhriêngbiệtliênquanđếnquátrìnhgiảiphóngcácchấtcóhoạttínhsinhhọc cóhỗtrợcủaenzymenhưpH,thờigian,nhiệtđộvànồngđộenzyme(Purietal.,2012) Vì thế, để đạt được hiệu quả trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học bằng phương pháp trích ly có hỗ trợ của enzyme cần phải hiểu rõ bản chất của nguyên liệu, chọn lựa enzymechotừngmụcđíchkhácnhauvàthiếtlậpđiềukiệntốiưuchoquátrìnhtríchly.
Trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật với sự hỗ trợ của enzyme là một giảiphápthaythếtiềmnăngchocácphươngpháptríchlybằngdungmôithôngthường Enzyme là chất xúc tác lý tưởng để hỗ trợ quá trình trích ly hoặc tổng hợp các hợp chất hoạt tính sinh học phức tạp có nguồn gốc tự nhiên Enzyme có khả năng phân hủy hoặc phávỡthànhvàmàngtếbào,dođóchophépgiảiphóngcáchợpchấttốthơnvàtríchly các hoạt chất sinh học hiệu quả hơn Các phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của enzyme đangđượcchúýnhiềuhơndonhucầuvềcáccôngnghệtríchthânthiệnvớimôitrường.
Mộtứngdụngđặcbiệthữuíchcủaenzymelàmtănghiệuquảcủaquátrìnhtiềnxửlývà giảm lượng dung môi cần thiết cho quá trình trích ly hoặc tăng sản lượng của các hợp chất có thể trích được Trích ly với sự hỗ trợ của enzyme là chủ đề còn tiếp tục nghiên cứu và có tiềm năng hấp dẫn về mặt thương mại (Puri et al.,2012).
Tríchlycácvậtliệucógiátrịtừnguồnthựcvậtbằngcáchsửdụngenzymehoặccácchế phẩm kết hợp enzyme thường được sử dụng để xúc tác quá trình thủy phân các thành phầncứngchắckhótruyềnkhốinhưthànhtếbàovà/hoặcliênkếtvớithànhphầntếbào trong nguyên liệu (tính đặc hiệu và tính chọn lọc lại) của enzyme.Việcbổ sung các enzyme cụ thể như pectinase, cellulase và hemicellulase trong quá trình trích ly có thể tăngcườngthuhồicáchợpchấtcầnthiếtbằngcáchlàmsuygiảmvàphávỡcấutrúccủa thànhtếbàovàmàngtếbào(deMouraetal.,2011;Purietal.,2012).Đểápdụngenzyme hiệuquảchoquátrìnhtríchly,điềucầnthiếtlàphảihiểutínhđặchiệuxúctácvàphương thức hoạt động của chúng, cũng như các điều kiện tối ưu và sự kết hợp enzyme hoặc enzymethíchhợpchotừngnguyênliệu.Nhữnghiểubiếtvềthànhphầnthànhtếbàocủa mẫu cũng cần được nghiên cứu trước khi lựa chọn enzyme hoặc sự kết hợp enzymephù hợp (Nadar et al.,2018).
Nhiều thông số quan trọng có thể ảnh hưởng đến tác dụng của enzyme trong quá trình thủyphânvàphávỡcấutrúcthànhtếbàocũngnhưgiảiphóngcáchợpchấtcóhoạttính sinhhọccầnthiết,chẳnghạnnhưthànhphầnvànồngđộenzyme,loạidungmôitríchly,tỉlệrắn/ lỏng,tỉlệenzyme/cơchất,pH,nhiệtđộvàthờigiantríchly(Azmiretal.,2013).
Nhiệtđộlàmộtyếutốquantrọngtrongphảnứngenzymethườngcóthểlàmtăngtốcđộ phảnứngvàđồngthời tốcđộtruyềnkhối.Nhưngmặtkhác,nhiệtđộquácaocóthểlàm bất hoạt enzym Hơn nữa, một số hợp chất có thể nhạy cảm với nhiệt nên cần nhiệt độ tươngđốitrongsuốtquátrìnhxửlý(Maratheetal.,2019).Ngoàira,hầuhếtcácenzyme thể hiện hoạt động của chúng trong một phạm vi pH.Tuynhiên, thường có một độ pH tốiưuchohoạtđộngenzymcaonhấtvàgiátrịpHtốiưusẽkhácnhauđốivớicácnguyên liệukhácnhaungaycảđốivớicùngmộtloạienzyme(Maratheetal.,2019;Marićetal.,
2018).Việctăngtỉlệenzyme/cơchấtcóthểcảithiệntốcđộphảnứngxúctác,nhưngnó làm tăng việc sử dụng enzyme và chi phí sản xuất Dung môi có độ hòa tan cao hơn đối với các hợp chất trích ly có thể phù hợp hoặc không phù hợp với các enzym được sử dụng.Vídụ,nhiềuenzymeđượcsửdụngtrongtríchlytừnguyênliệuthựcvậthoạtđộng trong dung dịch nước, chúng sẽ bị ức chế hoặc thậm chí bị vô hiệu hóa bởi nồng độcao của dung môi phân cực như dung dịch metanol hoặc ethanol Tuy nhiên, nhiều thành phần hoạt tính sinh học như polyphenol có độ hòa tan cao hơn trong dung dịch methanol/nước đậm đặc Trong trường hợp như vậy, nên tiến hành lựa chọn cẩn thận dung môi hoặc tối ưu hóa nồng độ của nồng độ dung môi phân cực để đạt được hàm lượng cao nhất, ví dụ như năng suất hoặc hoạt tính sinh học Bên cạnh các thông số đặc trưng cho phản ứng enzyme, các thông số chung cho quá trình trích ly như kích thước hạt, bản chất của dung môi trích ly và tỉ lệ dung môi trên cơ chất cũng là những yếu tố có ảnh hưởng đáng kể.
Trích ly với sự hỗ trợ của enzyme đã được sử dụng rộng rãi trong trích ly các hợp chất cóhoạttínhsinhhọctừnhiềunguồnthựcvậtkhácnhau,chẳnghạnnhưtríchlyflavonoid (naringin) từ vỏ cam quýt (Kaur et al., 2010; Puri et al., 2012), phenolic tổng từ vỏ quả lựu(NagandSit,2018),lycopenetừmôcàchua(ChoudhariandAnanthanarayan,2007), dầu từ hạt nho (Passos et al., 2009) Bảng 1.6 trình bày một số nghiên cứu trích ly các hợp chất với sự hỗ trợ của enzyme.Tuynhiên, chưa có nghiên cứu nào sử dụngenzyme để trích ly các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảymầm.
Mỗi nguyên liệu thực vật với bản chất hóa học và thành phần khác nhau và mục đích trích ly các hợp chất mục tiêu khác nhau mà enzyme sử dụng trong quá trình trích ly khácnhau.Dobảnchấtcủaenzymecótínhđặchiệuchomỗicơchấtkhácnhauvàtừng kiểu phản ứng khác nhau vì thế việc chọn lựa enzyme phù hợp cho mỗi hợp chất cần tríchlydựatrênbảnchấtcủatừngnguyênliệuvàhợpchấtmongmuốn.Đốivớinguyên liệulàcácloạicâycỏ,lá…nhữngloạichứanhiềucellulosethìthườngdùngcácenzyme cellulase, pectinase, hemicellulose nhằm tăng hiệu quả quá trình tríchly.Tuynhiên, các nguyên liệu từ các loại đậu hay các nguyên liệu giàu protein thì thường sử dụng các emzyme thuộc nhóm protease như alcalase và papain để tăng hiệu suất trích ly các protein,polysaccharide và amino acid Bên cạnh đó, có thể dùng một enzyme hay kết hợpnhiềuenzymehaykếthợpvớicácenzymethủyphâncelluloseđểtănghiệuquảtríchly.GABA và polyphenol là một trong những hợp chất có hoạt tính sinh học có giá trị từ cácloạiđậuđỗnảymầmnhưngviệctríchlychúngcònhạnchếnghiêncứu.Cácloại đậu đỗ này giàu protein và các hợp chất có hoạt tính sinh học khác là nguồn dồi dào để trích ly trình bày qua Bảng 1.6.
Bảng 1.6Các nghiên cứu trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học bằng các enzyme khác nhau
Bản chất của nguyên liệu
Mục đích Enzyme sử dụng
Tăng hiệu suất trích ly, giảm độ nhớt dung dịch
3-90 phút, pH 2.97-3.97 Nồng độ enzyme 0.10%
Vỏ hạt dẻ cười Cellulose
Phụ phẩm lá cọ dầu Protein Protein thủy phân Alcalase 55 o C, 2 giờ pH 8,5, Nồngđộenzyme8%
Hau et al. (2022) Đậu đen Protein, carbohydrate, xơ và khoáng
Jiang et al. (2020) Đậu xanh Protein
Amino acid Tinh bột Vitamin Khoáng
Mục đích của nghiên cứu này là xác định hàm lượng của GABA và polyphenol trong dịch trích ly từ hạt đậu xanh nảy mầm bằng phương pháp trích ly có hỗ trợ enzyme và tối ưu hóa quá trình trích ly bằng phương pháp bề mặt đáp ứng cũng như đánh giá ảnh hưởng của lượng enzyme, nhiệt độ và thời gian trong quá trình trích ly hợp chất có hoạt tính sinh học Trong các nghiên cứu trước đó về vỏ hạt đậu xanh thì enzyme cellulase thường được sử dụng và khi trích ly protein, amino acid thì các enzyme thuộc nhóm proteaseđượcnhắmđếnnhưalcalase,papain.GABAlàmộtaminoacidvàcáchợpchất phenolic được chuyển hóa từ amino acid nên enzyme alcalase là enzyme được chọn lựa trước tiên để trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học từ hạt đậu xanh xanh nảy mầm hoặc kết hợp sau đó cùng với các enzyme khác Với mỗi enzyme thì nguồn gốc chiết xuất enzyme ảnh hưởng lớn các thông số hoạt động tối ưu của mỗi enzyme đó Mỗi enzyme sẽ có các thông số tối ưu khác nhau tùy vào bản chất của chúng.Việctạo điều kiệntốiưuchoenzymehoạtđộnggiúppháthuytốthiệuquảtríchlycủaenzyme.Vìthế vớimongmuốntríchlycáchợpchấtcóhoạttínhsinhhọctừhạtđậuxanhnảymầmnhư
GABA,polyphenolthìcácthôngsốvềnồngđộenzyme,thờigiannhiệtđộtríchlythích hợp và tối ưu hóa qua trình trích ly là cần thiết tiến hành các thí nghiệm thực nghiệmđể khảo sát các yếu tốnày.
Công nghệvi bao
Vi bao là một kỹ thuật mà vật liệu cần vi bao được phủ bởi ít nhất một lớp vật liệu phủ. Vật liệu cần bảo vệ để vi bao còn được gọi là thành phần có hoạt tính hoặc vật liệu lõi; trong khi vật liệu phủ được gọi là vỏ bao Vật liệu lõi có thể ở dạng rắn hoặc lỏng Các sản phẩm vi bao có thể được sản xuất ở các dạng khác nhau, chẳng hạn như đơn giản (một lớp vật liệu bao với một vật liệu lõi), nhiều thành (nhiều hơn một lớp vật liệu phủ với một vật liệu lõi) và nhiều lõi (một lớp vật liệu phủ có nhiều hơn một vật liệu lõi).
Mộttrongnhữngmụcđíchchínhcủaviệcvibaotrongthựcphẩmlàđểcheđimùivịvà mùi của nguyên liệu lõi Các ưu điểm khác của kỹ thuật này bao gồm: vật liệu lõi nhạy cảmcóthểđượcbảovệdướitácđộngcủacácyếutốmôitrường(vídụ:nhiệt,độẩm, ánh sáng, không khí); quy trình xử lý vật liệu lõi dễ dàng hơn (ví dụ: chuyển chất lỏng hoặc khí thành dạng rắn); phản ứng của các thành phần hoạt động trong hỗn hợp (chất có hoạt tính) có thể được cô lập; và tốc độ giải phóng vật liệu lõi từ vật liệu bao có thể đượckiểmsoátbởitácnhânkíchthíchthíchhợp,chẳnghạnnhưnhiệtđộ,chiếuxạ,pH, hoặc thẩm thấu, tại một điểm nhất định (Abbas et al.,2012).
NgoàiviệcđạtđượchiệusuấttríchlycaocáchợpchấtcóhoạttínhsinhhọcnhưGABA và polyphenol từ nguyên liệu thực vật, việc bảo quản các hợp chất hoạt tính sinh học trong dịch trích ly đậu xanh nảy mầm cũng rất quan trọng Một vài nghiên cứu cho thấy các hợp chất có hoạt tính sinh học này không ổn định trong quá trình chế biến và bảo quản.Vìvậy,mongmuốntìmramộtphươngpháphữuhiệuđểbảoquảncácthànhphần hoạttínhsinhhọclàcầnthiết.Vibaoởdạnglỏngbằngphươngphápnhũhoáhoặcdạng rắn bằng cách sấy phun là một trong những kỹ thuật hiệu quả, có thể được sử dụng để bảo vệ, ổn định và giải phóng các hợp chất đồng thời tạo khả năng hòa tan của chúng trong môi trường nước (Rocha et al., 2012) Trong những năm gầnđây,người ta ngày càng chú ý đến việc ứng dụng bao bọc các hợp chất có hoạt tính sinh học và khả năng ứngdụngcủachúngtrongcôngnghiệpthựcphẩm.Sựphânhủycủacáchợpchấtnàycó thể được ngăn chặn bằng cách áp dụng công nghệ vi bao (Arana-Sánchez et al., 2010; Rocha et al., 2012; Shu et al.,2006).
Hai yếu tố quan trọng góp định thành công của công nghệ vi bao các hợp chất có hoạt tính sinh học bao gồm: đặc tính của vật liệu bao và phương pháp vi bao Do đó, hai yếu tố này phải được nghiên cứu để tạo ra một sản phẩm vi bao mong muốn Các đặc tính của vỏ bao và các phương pháp sẽ được thảo luận trong các phần sau.
1.4.2 Vỏbao Điều kiện tiên quyết để vi bao thành công là độ ổn định cao của nhũ tương hoặc huyền phù trong một thời gian nhất định Do đó, việc lựa chọn vật liệu làm vỏ bao (vỏ bao) và tỉ lệ hợp chất có hoạt tính sinh học so với vật liệu làm vỏ bao là một công đoạn rất quan trọng Nhiều vật liệu khác nhau đã được báo cáo về khả năng vi bao hiệu quả các hợp chất có hoạt tính sinh học chống lại nhiệt, ánh sáng và quá trình oxy hóa Các hợp chất sửdụnglàmvỏbaođượcphânloạilàcarbohydrate,cellulose,gum,lipidvàprotein(Vuand Kha, 2023) Một vài đặc tính quan trọng của vỏ bao được như độ nhớt, độ hòa tan, độ ổn định, khả năng phản ứng và chi phí cần được đánh giá và lựa chọn (Jafari et al., 2008; Shahidi and Han, 1993) Các đặc tính quan trọng của các vỏ bao được trình bày trongBảng1.8.Điềuquantrọnglàphảichọnvậtliệuvỏbaothíchhợp,tỉlệcáchợpchất hoạt tính sinh học, kỹ thuật vi bao và các đặc tính của hạt vi mong muốn Hiệnnay,có rấtítthôngtinkhoahọcđượcbáocáovềviệclựachọnvậtliệulàmvỏbaothíchhợpcho việcvibaoGABAvàpolyphenoltừdịchtríchhạtđậuxanhnảymầm,vìthế,nghiêncứu xác định các thông số này đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản các hợp chất và mở ra ứng dụng trong thựcphẩm.
Wheyprotein(WP),cóđặctínhdinhdưỡng,hóalývàchứcnăng,đãđượcsửdụngtrong thựcphẩmvìkhảnăngtạomàngdàyvàlinhhoạtvàngănngừasựkếttụ(Stǎnciucetal.,
2012).Nóđượcsửdụngrộngrãiđểvibaocáchợpchấthoạttínhsinhhọc.WPslànhững protein nhỏ gọn và hình cầu, có thể tương tác với polysaccharid để tạo thành phức hợp hòatanhoặckhônghòatan.Điềuquantrọng,WPcũngcóthểđượchìnhthànhthànhcác hạt có kích thước micro hoặc nano, là hệ thống mạng lưới polyme dày đặc Do đó, các hợp chất hoạt tính sinh học có thể được phân tán tốt trong chất nền Một ưu điểm khác của việc sử dụng WP làm chất bao bọc trong nhũ tương là dễ dàng kiểm soát việc giải phóng các hợp chất hoạt tính sinh học Điều này là do chúng hoàn toàn có thể phân hủy sinh học, do đó không có yêu cầu đối với bất kỳ chất liên kết ngang hóa học nào trong quá trình chuẩn bị (Gunasekaran et al.,2007).
Gum là vật liệu bao phổ biến trong kỹ thuật vi bao do tính chất đặc và nhớt của chúng. Hơn nữa, gum còn có các đặc tính vi bao khác như ổn định nhũ tương, kiểm soát quá trình kết tinh, huyền phù của các hạt và ức chế quá trình tổng hợp (tức là sự co lại của gel kèm theo sự tiết ra của chất lỏng) Gum có thể được chế biến/ chiết xuất từ thực vật (ví dụ như alginate, gum arabic), bằng cách tổng hợp từ vi sinh vật (như gum xanthan) và từ biến đổi hóa học của polysaccharid tự nhiên.
Bảng 1.7Đặc điểm của các quan trọng của vật liệu vỏ bao thông dụng
Tên Nguồn Cấu trúc chính Đơn phân chính Cơ chế giải phóng
Alginate Tảo Thẳng β-D-Mannuronic acid
Beet pectin Củ cải đường Cuộn nhánh với protein
Carrageenan Algal Thẳng/ xoắn ốc Sulfated galactan Vậtl ý hoàtan và
Gelatin Động vật collagencá hoặc Thẳng Amino acid Vật lý
Gum arabic Acacia sap Cuộn nhánh trên trụcprotein
Maltodextrin Bắp, yếnmạch,khoai mì, gạo, khoai lang
Thẳng/ nhánh α-D-glucose Vật lý hoà tan và
Pectin Vách tế bào thực vật
Cuộn nhánh cao phân Glucuronate
Whey protein Sữa Hình cầu β- lactoglobulin andα-lactalbumin
(Jafari et al., 2008; Matalanis et al., 2011; Silva et al.,2014)
Gum Arabic (GA) là một polysaccharide phức phân nhánh chứa các đơn vị D- galactopyranose được liên kết bởi các liên kết β-glycosidic, có khả năng tạo thành một lớpmàngbảovệtốtbaoquanhcáchợphợpchấtcóhoạttínhsinhhọc(Tataretal.,2014).
TheoGarti(1999),GAđượccoilàhợpchấttựnhiêntốtđượcsửdụngđểổnđịnhhệnhũ tương Chúng là một hợp chất được sử dụng rộng rãi làm vỏ bao nhằm vi bao các hợp chất hoạt tính sinh học, như dầu cà phê, chiết xuất lá bạch và chiết xuất phenolic từ bã anhđàochua.Hơnnữa,nólàmộtchấtnhũhóatốt,cóthểhòatantrongnướcnónghoặc lạnhvàổnđịnhtrongđiềukiệnacid.ĐộnhớtcủagumArabictrongdungdịchnướcthấp hơn các loại gum khác Do đó, gum arabic thích hợp để đóng gói sấy phun so với các loại gum khác.
Vật liệu có nguồn gốc cacbohydrate cũng đã được sử dụng rộng rãi làm vật liệu bao.Tinhbộtlàmộttrongnhữngpolymephongphúnhấtđượctìmthấytrêntráiđất.Mặcdùvậy,tin h bột tự nhiên không thích hợp để vi bao vì có độ nhớt cao khi trộn với nước. Dextrinlàmộtloạitinhbộtbiếntínhcóđộnhớtthấphơnvàkhảnănghòatantrongnước lớn hơn so với tinh bột tự nhiên.Tuynhiên, nó có xu hướng hấp thụ hoặc liên kết với các hương vị, tạo sản phẩm có mùi vị không mongmuốn.
Maltodextrin là một polysaccharide với đương lượng dextrose (DE) nhỏ hơn 20, được gọi là maltodextrin; nhưng nếu DE lớn hơn 20, được coi là bột glucose syrup từ ngô. Một sản phẩm có hơn 42 DE không thích hợp để vi bao vì nó khó khô Một số ưu điểm củacảmaltodextrinvàglucosesyruplàcóđộnhớtthấphơnsovớigumArabic;độnhớt thấp ở nồng độ chất rắn cao; rẻ tiền và bảo vệ tốt chống lại quá trình oxyhóa.
1.4.3 Sự kết hợp của các vật liệu tạo vỏbao Để lựa chọn một vật liệu tạo vỏ bao hoặc hỗn hợp có hiệu quả, quan trọng là phải hiểu rõ các tính chất của từng loại vật liệu (Desai and Park, 2005; Shekhar et al., 2010) Nói chung, một vật liệu vỏ bao nên có những tính chất sau đây: độ nhớt thấp ở nồng độchất rắn cao (lý tưởng là dưới 500 cPs và nồng độ chất rắn ít nhất là 45%), không thấmnước hoặcthấmnướcởmứcthấp,cókhảnăngtạomàng,vịngonvàkhôngmùi,khảnăngbảo quản cao đối với lõi chất liệu trước các điều kiện môi trường (ánh sáng, nhiệt độ,oxy,đ ộ ẩm,vv.),khôngtácdụngvớilõi(làcáchợpchấtcóhoạttínhsinhhọc),tantrongnước hoặc dung môi, giá rẻ, đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm, linh hoạt, cứng, mỏng và dẻo (Shahidi and Han,1993).
Tuy nhiên, không có một loại vật liệu vỏ bao nào có tất cả các tính chất đã được đề cập ở trên Mục tiêu chính của việc lựa chọn đúng vật liệu vỏ bao là để loại bỏ các tính chất không mong muốn và lựa chọn các tính chất mong muốn của từng loại vật liệu vỏ bao.Ngoài ra, các khía cạnh kinh tế bao gồm chi phí và sự có sẵn của vật liệu vỏ bao cũng cần được xem xét Từ một góc độ kỹ thuật, việc kết hợp các loại vật liệu vỏ bao khác nhau cần tạo nên sự ổn định cao của dung dịch, phân tán hoặc sự hòa tan trong một khoảng thời gian nhất định và ngăn ngừa sự phân tách pha Điều này quan trọng vì một dung dịch không ổn định chứa vật liệu lõi và vỏ bao có thể dẫn đến sự tách lõi về mặt vật lý và hóa học bên trong ma trận vỏ bao, dẫn đến hiệu quả vi bao kém Quá trình tạo liênkếtgiữalõivàvỏbaocầnphảiđượcxemxétchocácứngdụngvàcơchếgiảiphóng mongmuốn.Hơnnữa,nhiệtđộhoágươngcủavậtliệuvỏbaocũngcầnđượchiểurõ,vì nó liên quan đến cấu trúc polymer và chuyển động phân tử của vật liệu vỏ bao, ảnh hưởng đến việc giải phóng lõi và các đặc tính của hạt vi bao (Adhikari et al.,2005).
Các vật liệu vỏ bao khác nhau có các đặc tính vật lý và hóa học khác nhau, do vậy cần có sự kết hợp của các hợp chất tạo vỏ bao để bảo vệ và kiểm soát hiệu quả vi bao các hợp chất có hoạt tính sinh học (Sun-Waterhouse et al., 2011) Klein et al (2010) đã báo cáovỏbaocóchứaWPvàGAcóthểtăngcườngđộổnđịnhcủahệnhũtươngdochống lại sự gia tăng kích thước hạt nhũ đáng kể Ngoài vật liệu làm vỏ bao, việc tối ưu hóa tỉ lệ hợp chất có hoạt tính sinh học so với vỏ bao cũng rất quan trọng (Jafari et al., 2008) Mạng lưới tạo thành gồm WP và GA có thể tạo ra một đầu với gốc ưa nước (carbohydrate) giúp hòa tan trong pha nước và chuỗi polypeptid kỵ nước được hấp phụ vàophanướcdầu.Nhưvậy,việctốiưuhóanồngđộcủavỏbaovàtỉlệhợpchấtcóhoạt tính sinh học và vỏ bao có thể cải thiện được hiệu quả vibao.
Nguyên tắc của vi bao là tạo thành một lớp bao quanh vật liệu lõi mà không bị rò rỉ và kéo dài thời gian bảo quản Có nhiều kỹ thuật vi bao khác nhau đã được phát triển và được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm, như sấy phun, sấy phun lạnh, thăng hoa, tách huyền phù ly tâm, đông tụ, đùn và bọc liposome Nói chung, các phương pháp vi bao có thể được phân loại dựa trên quá trình vật lý, hóa học và vật lý hóa học Dựa trên ưu và nhược điểm của các phương pháp để lựa chọn phương pháp phù hợp để vi bao các hợp chất có hoạt tính sinh học.
Nhậnđịnhchung
Đậu xanh thường sử dụng ở Việt Nam và các nước trên thế giới, chủ yếu là các nước châu Á Ngoài thành phần dinh dưỡng cao trong đậu xanh như protein cao, lipd thấp, chấtxơcao,vitaminvàchấtkhoángthìhạtcònchứanhiềucáchợpchấtcóhoạttínhsinh họccógiátrịnhưGABA,polyphenol…Cáchợpchấttựnhiênnàycótronghạtlàmtăng giá trị của các hoạt chất sinh học có tác dụng y học rất lớn như giảm stress, ức chế dẫn luồngthầnkinh,khảnăngkhángviêm,giảinhiệt,trịunhọt,giảiđộc,giảmđườnghuyết, giảm huyết áp (xem thêm ở các Mục 1.1.2, 1.3 và 1.4) Vì thế, tiêu thụ hạt đậu xanh và các sản phẩm từ đậu xanh rất có ý nghĩa đối với sứckhỏe.
Phương pháp nảy mầm hạt đậu xanh là phương pháp rất đơn giản, dễ thực hiện, ít tiêu tốn chi phí và đồng thời làm tăng hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học (GABA và polyphenol).Tuynhiên, điều kiện nảy mầm thông qua quá trình xử lý gây stress, ngâm và ủ có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học Vì thế,kiểmsoáttốtcácthôngsốcủaquátrìnhnảymầmgiúpđạtđượchàmlượngcáchợp chất có hoạt tính sinh học caonhất.
Trích ly cần được thực hiện nhằm thu hồi các hợp chất có hoạt tính sinh học từ hạt đậu xanh nảy mầm Để đạt được hiệu quả cao nhất, cần tối ưu hoá các điều kiện trích ly sao chohàmlượngcáchợpchấtcóhoạttínhsinhhọclàcaonhất.Saukhithuhồihàmlượng GABA và polyphenol, nghiên cứu điều kiện bảo quản và xác định ẩm cân bằng thích hợp và ứng dụng công nghệ vi bao nhằm bảo quản và mở rộng ứng dụng trong các sản phẩm thực phẩm là cần thiết Bên cạnh đó, xây dựng các phương trình nhằm dự đoán quátrìnhtríchlyvàvibao(đặcbiệtlàmôhìnhtốcđộgiảiphóngvàxácđịnhcơchếgiải phóng các hợp chất ở các điều kiện khác nhau) cần được thựchiện.
Cơ hội phát triển và sử dụng hạt đậu xanh nảy mầm rất rộng mở do sự quan tâm sức khỏe con người trong thời đại kỹ thuật số, ô nhiễm môi trường và an toàn thực phẩm. Việc đầu tư nghiên cứu về các hợp chất thiên nhiên trong hạt đậu xanh nảy mầm, trích ly và bảo quản tốt những hợp chất này là công việc thực tiễn cần thiết nhằm ứng dụng trong sản phẩm thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm.
VẬT LIỆU VÀPHƯƠNGPHÁP
Nguyênvậtliệu
HạtgiốngđậuxanhĐX208(độẩmkhoảng9%,màuxanhsẫm,hìnhtrụ,ruộtvàng,khối lượng1000hạt70±2g,hàmlượngGABA0,397±0,02mg/gvckđậuvàhàmlượngTPC là 3,922 ± 0,06 mg GAE/g vck đậu, cao hơn các giống đậu khác trên thị trường) được muatạiCôngtycổphầngiốngcâytrồngMiềnNam.Cáchạtđậuxanhcóvỏxanhbóng nhânvàngđượclựachọn,loạibỏhạtvỏđentốimàu,vỡ,lépvàcáctạpchất,chocácthí nghiệm Hạt được đóng gói hút chân không và bảo quản ở nơi thoáng mát để tiến hành cho các thí nghiệm nảy mầm.
Các hoá chất và enzyme sử dụng trong nghiên cứu được trình bày qua Bảng 2.1.
Bảng 2.1Hóa chất sử dụng trong các thí nghiệm
STT Tên hóa chất, enzyme Nơi xuất xứ
1 GABA chuẩn Sigma Aldrich, Mỹ
2 Gallic acid chuẩn Sigma Aldrich, Mỹ
3 Epicatechin chuẩn Sigma Aldrich, Mỹ
4 Chlorogenic acid chuẩn Viện kiểm nghiệm thuốc
5 Rutin chuẩn Viện kiểm nghiệm thuốc
STT Tên hóa chất, enzyme Nơi xuất xứ
11 Sodium tetraborate decahydrate 99,5% Merck, Đức
12 Sodium hypochlorite Sơn Đầu, Trung Quốc
14 Folin Ciocalteu’s phenol reagent Merck, Đức
EC number: 3.4.21.62 Điều kiện hoạt động: 30-65 o C, pH 5-10
Hoạt lực: 2,5 AU-A/g (AU = Anson Unit)
17 Pepsin Hoạt lực 0,7 FIP-U/mg (Federation
18 Sodium dodecyl sulfate Sigma Aldrich, Mỹ
19 Maltodextrine DE12 Glucidex®, Roquette, Pháp
20 Gum Arabic (GA) Alland & Robert, Pháp
21 Whey Protein (WP) 90%, Hilmar Ingredients, Mỹ
Các dụng cụ, thiết bị sử dụng trong nghiên cứu được trình bày qua Bảng 2.2.
Bảng 2.2Các dụng cụ, thiết bị sử dụng trong nghiên cứu
STT Tên dụng cụ, thiết bị Xuất xứ Model
2 Máy khuấy từ OEM, Trung Quốc SH-2
4 Máy UV-Vis Đức Spectro UV 11
5 Curvet thủy tinh Đức 12,5 x 12,5 x 45mm
6 Cân sấy ẩm Ohaus, Mỹ MB23
7 Máy ly tâm Hermle, Đức Z 216 MK
8 Máy đo pH Thụy Sĩ S220
9 Tủ vi khí hậu cóđiềuc h ỉ n h n h i ệ t đ ộ , ẩ m độ,đèn led chiếusáng1800 lux và gắnthêm đèn UV- C 24W
10 Máy xay Lock & Lock, Việt Nam EJM 462
11 Bể điều nhiệt Memmert, Đức WNB7
12 Tủ sấy Memmert, Đức INE500
13 Máy đồng hoá IKA, Đức T 25 digital ULTRA-
14 Máy sấy thăng hoa Biobase, Trung quốc BK-FD10S
Phương phápnghiêncứu
2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu tổngquát
Sơ đồ nghiên cứu tổng quát tập trung vào 04 nội dung chính (nảy mầm, trích ly, vi bao và động học giải phóng, tính ổn định) được trình bày qua Hình 2.1.
Hình 2.1Sơ đồ nghiên cứu tổng quát các thí nghiệm từ nảy mầm, trích ly đến vi bao
Hạtđậuxanhsaukhiđượclựachọncáchạtnguyênvẹn,bóngđẹpđượccânvàtiếnhành ngâm trong dung dịch nước muối với các nồng độ thí nghiệm theo tỉ lệ 1:5, ở các điều kiệnnhiệtđộ- thờigianngâm,trongđiềukiệnchiếusáng.Sauđó,hạtđượcrửavàrảilên tấm vải ẩm trên khay một lớp dày 1cm trong các khoảng nhiệt độ và thời gian ủ khác nhau, dung dịch phun ẩm với nồng độ muối khác nhau, độ ẩm môi trường khác nhau và cácđiềukiệnchiếusángkhácnhau.Hạtsaunảymầmđượcrửavàtrữởtủđông(-18 o C)
(Tỉ lệ, nhiệt độ, thời gian, nồng độ enzyme, tối ưu hoá)
Mô hình giải phóng và tính ổn định
(Nhiệt độ, pH, độ ẩm, thời gian)
(Tối ưu công thức vỏ bao)
(tỉ lệ đậu: nước, muối, ánh sáng) Ủ đậu
(Nhiệt độ:35 o C)(Độẩm,muối, ánhsáng) để tiến hành các thí nghiệm trích ly Thí nghiệm tối ưu hoá điều kiện trích ly với sự hỗ trợ của enzyme được tiến hành dựa trên các thí nghiệm sơ bộ một yếu tố Sau khi trích ly, dịch tối ưu được tiến hành vi bao bằng phương pháp sấy thăng hoa Mẫu bột vi bao được tiến hành nghiên cứu xác định mô hình và cơ chế giải phóng ở các điều kiện pH, nhiệt độ và thời gian khác nhau Cuối cùng, mẫu được xác định độ ẩm cân bằng và dự đoán thời gian bảo quản bằng phương pháp gia tốc.
2.2.2 Nộidung 1: Tác động của các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình nảymầm
Quy trình thí nghiệm nảy mầm hạt đậu xanh tổng quát được trình bày qua Hình 2.2.
Hình 2.2Quy trình tổng quát thực hiện các thí nghiệm nảy mầm
Cácthínghiệmđượcbốtríđểđánhgiáảnhhưởngcủanhiệtđộ,thờigianngâmvàủhạt, ảnh hưởng của độ ẩm không khí môi trường ủ, các điều kiện bao gồm nồng độ muối trongdungdịchngâm,ủhạtvàđiềukiệnchiếusángtrongquátrìnhngâm,ủhạtđếnhàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học (GABA và TPC) trong hạt đậu xanh nảymầm.
Hạt đậu xanh (10 g) được rửa sạch và ngâm với nước cất (pH nước khoảng từ 6,3 - 6,5) theo tỉ lệ đậu với dung dịch theo tỉ lệ là 1:5 (w/w) ở nhiệt độ 30 o C Sau khi ngâm, hạt được rửa sạch và trải lên khay với bề dày khoảng 1 cm (yếu tố cố định), cho vào tủ vi khí hậu có cài đặt các thông số kiểm soát quá trình ở các nhiệt độ, thời gian khác nhau vàcácđộẩmkhôngkhíkhácnhau.Hạtsauủởcácnghiệmthứcđượcrửa,thuhoạchvà bảo quản lạnh để phân tích các chỉ tiêu (hàm lượng GABA và TPC) Kết quả của thí nghiệm trước là cơ sở và yếu tố cố định cho các thí nghiệm tiếptheo.
Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ngâm hạt đậu xanh đến hàm lượng GABA và TPC
Mụctiêu:Xácđịnhđượcnhiệtđộvàthờigianngâmthíchhợpnhằmthuđượchàmlượng GABA và TPC caonhất.
Thí nghiệm khảo sát thời gian và nhiệt độ ngâm được thiết kế theo kiểu 2 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần Yếu tố 1: nhiệt độ ngâm bao gồm 3 mức 30, 35, 40 o C; và yếu tố 2 thời gian ngâm bao gồm 6, 8 và 10 giờ.
Yếu tố cố định: 10g đậu xanh ngâm với nước theo tỉ lệ 1:5 (w/w); hạt đậu xanh được ủ ở35 o Ctrong24giờvàđộẩmkhôngkhí90%trongđiềukiệntối.Sauủ,hạtđượcrửavà bảo quản lạnh 10-12 o C để phân tích hàm lượng GABA và TPC trongngày.
Mục đích: Xác định được nhiệt độ và thời gian ủ thích hợp nhằm thu được hàm lượngGABA và TPC tốt nhất.
Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ủ đến hàm lượng GABA và TPC được thiết kế theo kiểu 2 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần Trong đó bao gồm 3 mức nhiệt độ ủ (30, 35, 40 o C) và 4 mức thời gian ủ (12, 24, 36 và 48 giờ).
Yếu tố cố định: 10 g hạt đậu ngâm trong nước với tỉ lệ 1:5; nhiệt độ và thời gian ngâm được chọn từ kết quả tốt nhất ở thí nghiệm 1; và độ ẩm không khí môi trường 90% với điều kiện ủ tối Sau ủ, hạt được rửa và bảo quản lạnh 10-12 o C để phân tích hàm lượng GABA và TPC trong ngày.
Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của độ ẩm không khí trong quá trình nảy mầm hạt đậu xanh đến hàm lượng GABA và TPC
Mục đích: xác định độ ẩm không khí thích hợp cho hàm lượng GABA và TPC tốt nhất.
Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm không khí được thiết kế theo kiểu 1 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần, trong đó bao gồm 3 mức 80, 90 và 100%.
Yếu tố cố định: 10 g hạt đậu ngâm trong nước với tỉ lệ 1:5; nhiệt độ và thời gian ngâm được chọn từ kết quả tốt nhất ở thí nghiệm 1; nhiệt độ và thời gian ủ được chọn từ kết quả tốt nhất ở thí nghiệm 2; và điều kiện ủ tối.
Cách thực hiện: 10 g hạt đậu xanh được rửa sạch và ngâm tỉ lệ 1:5 (w/w) trong nước ở nhiệtđộvàthờigianngâmtừkếtquảThínghiệm1.Saungâm,hạtđượcrửasạchvàtrải lên khay cho vào tủ ủ ở nhiệt độ và thời gian ủ đạt được từ thí nghiệm 2, ở các độ ẩm khôngkhíkhácnhauđượccàiđặttrongtủvikhíhậu.Hạtsauủởcácnghiệmthứcđược rửa, thu hoạch và bảo quản lạnh 10- 12 o C để phân tích hàm lượng GABA vàTPC.
Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của nồng độ muối và thời gian ngâm hạt đậu xanh đến hàm lượng GABA và TPC
Mục đích: xác định nồng độ muối và thời gian ngâm thích hợp cho hàm lượng GABA và TPC tốt nhất.
Thí nghiệm khảo sát nồng độ muối trong nước ngâm được thiết kế theo kiểu 2 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần, trong đó bao gồm 4 nồng độ muối nước ngâm (0, 0,5%, 1,0% và 1,5%) theo các khoảng thời gian ngâm 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 và 16 giờ.
Yếu tố cố định: 10 g hạt đậu ngâm trong nước với tỉ lệ 1:5; nhiệt độ ngâm (thí nghiệm 1); nhiệt độ ủ (thí nghiệm 2); độ ẩm không khí (thí nghiệm 3); và điều kiện ủ tối.
Cáchtiếnhành:10ghạtđậuxanhđượcrửasạchvàngâmtỉlệ1:5(w/w)trongdungdịch nước muối với các nồng độ khác nhau ở nhiệt độ ngâm (thí nghiệm 1) với các khoảng thờigianngâmkhácnhau.Saumỗithờigianngâm,hạtđượcrửa,làmráobảoquảnlạnh 10-12 giờ để phân tích hàm lượng GABA và TPC trongngày.
Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của nồng độ muối và thời gian ủ trong quá trình nảy mầm
Mục đích: xác định nồng độ muối và thời gian ủ thích hợp cho hàm lượng GABA và TPC tốt nhất.
Phương pháp phân tích cácchỉtiêu
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu như độ ẩm, hoạt độ nước, hàm lượng GABA, TPC trong bột và trên bề mặt bột, hiệu suất và hiệu quả vi bao, định lượng và định tính polyphenol, hình thái học, phân bố kích thước hạt, động học giải phóng, động học thất thoát các hợp chất trong quá trình bảo quản và ẩm cân bằng được trình bày ở Phụ lục I.
Phương pháp xử lýsốliệu
Các dữ liệu được thu thập và phân tích bằng các phần mềm SPSS phiên bản 21.0,Excel
2019 và JMP phiên bản 13.0 Cụ thể nhưsau: Đối với thí nghiệm một hoặc hai yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, các nghiệm thức và phân tích các chỉ tiêu theo dõi được lặp lại ba lần và kết quả được trình bày dưới dạng giá trị trungbìnhvàđộlệchchuẩn.Giátrịtrungbìnhkhácnhauđượcphântíchbằngphântích phương sai(ANOVA)và sai lệch có ý nghĩa nhỏ nhất (LSD) sử dụng phần mềm SPSS phiên bản21.0.
Sử dụng Excel để vẽ các đồ thị với các giá trị trung bình và độ lệch chuẩn và tính toán các mô hình động học trong quá trình bảo quản và tốc độ giải phóng bằng hàm Solver và Correlation.
Số liệu thí nghiệm tối ưu được phân tích bằng phần mềm JMP 13.0 (SAS Institute Inc.,
NC, Hoa Kỳ) Độ phù hợp của các mô hình đã được xác định bằng cách đánh giá giá trịkhông tương thích (PLack of fits), hệ số xác định (R2) và giá trị thử Fisher (F) thu được từphân tích phương sai (ANOVA) Kiểm tra tính ý nghĩa thống kê dựa trên tiêu chí tổng sai số với độ tin cậy 95%.
PhầnmềmJMPphiênbản13.0(SASInstituteInc.,Cary,NC,HoaKỳ)đãđượcsửdụng đểtạocácmôhìnhđathứcbậchai,biểuđồbềmặtbachiều(3D)vàbiểuđồđườngđồng mứchaichiều(2D)đểphântíchcácchỉtiêutheodõi.Độphùhợpcủacácmôhìnhđược
3 đánh giá dựa trên hệ số xác định (R2), độ thiếu phù hợp (PLack of fits) và giá trị thử Fisher (F) thu được từ phân tích phương sai(ANOVA).Phương trình đa thức bậc hai được sử dụng để biểu thị mối quan hệ giữa các chỉ tiêu theo dõi (hàm lượng GABA, TPC, EE, EY) như một hàm của các biến độc lập Phương trình được biểu thị nhưsau:
Trong đó, Yiđại diện cho các chỉ tiêu đánh giá, aolà hằng số, ai, aii, aijlần lượt là các hệ số tuyến tính, bậc hai và tương tác Xi, Xjlà các mức của các biến độc lập.
KẾT QUẢ VÀTHẢOLUẬN
Tác động của các yếu tố trong quá trìnhnảy mầm
3.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gianngâm
TừkếtquảtrìnhbàyởHình3.1AchothấysựthayđổihàmlượngGABAtheothờigian ngâmvànhiệtđộngâmkhácnhaucóýnghĩathốngkê(p
