luận án tiến sĩ trích ly và vi bao gaba và các hợp chất tự nhiên từ hạt đậu xanh nảy mầm

Mã sß: 9.54.01.01 Nghiên cứu °ợc thực hiện nhằm gia tng hàm l°ợng một số hợp chÃt tự nhiên có ho¿t tính sinh học tự nhiên trong h¿t ậu xanh thông qua kích thích quá trình nÁy mầm, tiếp ó

Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯àNG Đ¾I HâC NÔNG LÂM TP Hà CHÍ MINH

Vi THUþ ANH

TRÍCH LY VÀ VI BAO GABA VÀ CÁC HþP CHÂT

TĂ NHIÊN TĀ H¾T Đ¾U XANH NÀY MÄM

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

Mã số: 9.54.01.01 Giáo viên h°ớng dẫn: PGS TS Phan T¿i Huân

LU¾N ÁN TI¾N S) NGÀNH CÔNG NGHÞ THĂC PHÆM

TP HCM, nm 2024

LàI CAM ĐOAN

Tôi xin cam oan mọi kết quÁ của luận án: <Trích ly và vi bao GABA và các hợp chÃt tự nhiên từ h¿t ậu xanh nÁy mầm" là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi Các số liệu, kết quÁ nêu trong luận án là trung thực, không sao chép từ bÃt kỳ một nguồn nào và ch°a từng °ợc ai công bố trong bÃt kỳ công trình nào khác cho tới thßi iểm này, ngo¿i trừ các bài báo của tôi ã ng trên các t¿p chí trong và ngoài n°ớc

Tp Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 05 nm 2024

Tác giÁ luận án

Vj Thuÿ Anh

LàI CÀM ¡N

Lßi ầu tiên, chân thành cÁm ¡n ến quý thầy cô Khoa Công Nghệ Hóa học và Thực phẩm, Tr°ßng Đ¿i học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh ã tận tình giúp ỡ, hỗ trợ và t¿o mọi iều iện ể tôi hoàn thành Luận án tốt nghiệp

Chân thành cÁm ¡n Phòng Sau ¿i học, Tr°ßng Đ¿i học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh ã

hỗ trợ và t¿o iều kiện ể tôi hoàn thành Luận án này

Em xin gửi lßi cÁm ¡n ến PGS.TS Phan T¿i Huân, cÁm ¡n thầy ã luôn ộng viên, hỗ trợ, chỉ dẫn trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu

Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ¡n ối với gia ình, ng°ßi thân và b¿n bè và các em sinh viên ã hỗ trợ hoàn thành luận án này

Chân thành cÁm ¡n!

TÓM TÀT

Tên lu¿n án: "Trích ly và vi bao GABA và các hÿp chÃt tă nhiên tā h¿t đ¿u xanh nÁy mÅm"

Tác giÁ: NCS Vj Thuÿ Anh

Chuyên ngành: Công nghß thăc phÇm Mã sß: 9.54.01.01

Nghiên cứu °ợc thực hiện nhằm gia tng hàm l°ợng một số hợp chÃt tự nhiên có ho¿t tính sinh học tự nhiên trong h¿t ậu xanh thông qua kích thích quá trình nÁy mầm, tiếp

ó trích ly và vi bao các hợp chÃt có giá trị nh° gamma-aminobutyric acid (GABA) và polyphenol thu °ợc Mục tiêu cụ thể bao gồm: i) Xác ịnh các thông số của quá trình nÁy mầm nhằm thu °ợc mầm h¿t ậu xanh giàu các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học tự nhiên; ii) Xác ịnh iều kiện trích ly tối °u nhằm thu °ợc dịch trích có hàm l°ợng GABA và polyphenol cao; iii) Xác ịnh các công thức vi bao tối °u sao cho bột vi bao

có hiệu quÁ vi bao các hợp chÃt tự nhiên tốt nhÃt bằng ph°¡ng pháp sÃy thng hoa; iv) Xác ịnh °ợc mô hình và c¡ chế giÁi phóng các hợp chÃt GABA và polyphenol từ bột

vi bao á các môi tr°ßng khác nhau và ồng thßi xác ịnh °ợc thông số ộng học thÃt thoát hợp chÃt GABA và polyphenol trong quá trình bÁo quÁn

Kết quÁ nghiên cứu cho thÃy quá trình ngâm và ủ ể h¿t nÁy mầm cần kiểm soát tốt các thông số về nhiệt ộ, thßi gian ngâm và ủ h¿t, ộ ẩm không khí trong quá trình ủ h¿t và

iều kiện chiếu sáng èn LED thì hàm l°ợng GABA và polyphenol sẽ tng áng kể sau quá trình nÁy mầm Trong quá trình nÁy mầm h¿t ậu xanh ngâm 30oC/8h và ủ 35oC với

ộ ẩm không khí 90% và iều kiện chiếu sáng có èn LED có hiệu quÁ thúc ẩy nhanh quá trình nÁy mầm và tổng hợp GABA và polyphenol sau 12 giß ủ Hàm l°ợng GABA tng 12 lần và polyphenol tng 2 lần so với h¿t ậu xanh nguyên liệu

Mầm h¿t ậu xanh sau khi xay phối với n°ớc theo tỉ lệ 1:20 (w/w), nồng ộ enzyme alcalase 2,2 % (w/w) so với nguyên liệu, trích ly á 53oC/62 phút thì hàm l°ợng GABA

¿t 57,01 mg/g vck và hàm l°ợng polyphenol ¿t 6,52 mg GAE/g, vck, hàm l°ợng ¿t tốt nhÃt trong số các ph°¡ng pháp trích ly thử nghiệm Quá trình trích ly dịch mầm h¿t

ậu xanh có hỗ trợ của enzyme alcalase là ph°¡ng pháp công nghệ xanh, thân thiện với môi tr°ßng và sức khỏe của ng°ßi sÁn xuÃt và ng°ßi tiêu dùng

Sau quá trình trích ly, dịch trích từ mầm h¿t ậu xanh °ợc phối với hỗn hợp vỏ bao gum Arabic: whey protein với tỉ lệ 50:50 (v/v), tỉ lệ dịch trích với vỏ bao 32: 100 (v/v) và nồng ộ vỏ bao 20% ã °ợc tối °u thành công bằng ph°¡ng pháp bề mặt áp ứng Mô hình a thức bậc hai °ợc xây dựng ã °ợc kiểm chứng phù hợp ể mô tÁ và dự oán các hiệu quÁ vi bao và hiệu suÃt vi bao GABA và TPC với hệ số R2 cao à công thức vi bao tối °u, hiệu quÁ vi bao GABA và TPC lần l°ợt ¿t °ợc là 97,83% và 76,06%; hiệu suÃt vi bao tính theo GABA và TPC lần l°ợt là 86,14% và 82,60%

Kết quÁ nghiên cứu ộng học thÃt thoát các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học tự nhiên á các nhiệt ộ khác nhau (30, 40 và 50oC) và ộ ẩm t°¡ng ối ã xác ịnh °ợc ẩm cân bằng của bột vi bao tính theo mô hình BET là 4,70% (R2 = 0,94) Ngoài ra, kết quÁ nghiên cứu

ộng học tốc ộ giÁi phóng của h¿t vi bao á các iều kiện khác nhau (nhiệt ộ, pH, môi tr°ßng và thßi gian) ã xác ịnh °ợc mô hình Korsemyer-Peppas và mô hình Higuchi cho kết quÁ phù hợp nhÃt có thể °ợc sử dụng ể dự oán tốc ộ giÁi phóng GABA và polyphenol do có hệ số R2 cao

Từ khoá: Đậu xanh; GABA; nÁy mầm; polyphenol; stress; trích ly; vi bao

ABSTRACT

PhD's title: "Extraction and encapsulation of GABA and natural compounds from germinated mung beans"

Author: NCS Vj Thuÿ Anh

Major: Food Technology Code: 9.54.01.01

The research aimed to enhance the levels of specific natural bioactive compounds in mung beans through a systematic process involving germination, subsequent extraction, and encapsulation of valuable compounds such as GABA (Gamma-aminobutyric acid) and polyphenol The specific objectives included: i) Determining the parameters of the germination process to obtain germinated mung beans rich in natural bioactive compounds; ii) Identifying the optimal extraction conditions to obtain extracts with high GABA and polyphenol content; iii) Establishing the optimal encapsulation formula to achieve the highest encapsulation efficiency and encapsulation yield of natural compounds using the freeze-drying method; and iv) Investigating the model and mechanism of release of GABA and polyphenol from microencapsulated powder in different environments, and determining the kinetic parameters of loss of GABA and polyphenol during storage

The results indicate that the germination and soaking process for mung beans necessitate precise control of parameters, including temperature, soaking and germination time, air humidity during germination, and LED lighting conditions, to significantly enhance the GABA and polyphenol contents following the germination process Specifically, germinating mung beans at 30°C for 8 hours and germinating at 35°C with 90% air humidity, along with effective LED lighting, accelerated the germination process and the synthesis of GABA and polyphenol This led to a remarkable 12-fold increase in GABA and a twofold increase in polyphenol compared to the original mung beans

After blending germinated mung beans with water at a ratio of 1:20 (w/w) and using a 2.2% (w/w) concentration of alcalase enzyme, extraction at 53°C for 62 minutes resulted

in a GABA content of 57.01 mg/g DW and a polyphenol content of 6.52 mg GAE/g DW This method achieved the highest content of GABA and polyphenol among the tested extraction methods The extraction process of germinated mung bean extract with the assistance of alcalase enzyme is an environmentally friendly and technologically advanced approach, beneficial for both the health of producers and consumers, as well

as being eco-friendly

Following the extraction process, the extract from mung beans was mixed with a mixture

of wall materials consisting of gum arabic and whey protein in a 50:50 (v/v) ratio with a concentration of wall materials of 20% (w/v), and a ratio of the extract to wall materials

of 32:100 (v/v), which was successfully optimized using the response surface methodology A quadratic polynomial model was developed and found suitable for describing and predicting the encapsulation efficiency and extraction yield of GABA and TPC, with high R2 values In the optimal encapsulation formula, the encapsulation efficiencies and encapsulation yields for GABA and TPC were achieved and confirmed

to be 97.83%, 76.06%, 86.14%, and 82.60%, respectively

The results of the study on the kinetics of the release of natural bioactive compounds at different temperatures (30, 40, and 50°C) and relative humidity have determined the equilibrium moisture content of the encapsulated powder using the BET model as 4.70% (R2 = 0.94) Furthermore, the kinetics of the release rate of the encapsulated particles under various conditions (temperature, pH, environment, and time) have been described using the Korsmeyer-Peppas model and the Higuchi model These models provide the most suitable predictions for the release rates of GABA and polyphenol, characterized

by high R2 values

Keywords: Mung bean; GABA; germination, polyphenol; stress; extraction; encapsulation

DANH MĀC CÁC XUÂT BÀN TĀ LU¾N ÁN

1 Bài báo khoa hãc

Anh Thuy Vu, Tuyen Chan Kha, Huan Tai Phan (2024) Encapsulation of bioactive

compounds from germinated mung bean by freeze drying and release kinetics

Foods Journal, 13(1), 100 The Special Issue Application of Bioactive

Compounds and Their Micro/Nano Encapsulation in Food Q1 https://doi.org/10.3390/foods13010100

Anh Thuy Vu, Tuyen Chan Kha, Huan Tai Phan (2024) Optimization of

enzyme-assisted extraction conditions for gamma-aminobutyric acid and polyphenols in

germinated mung beans (Vigna radiata L.) Journal of Applied Biology & Biotechnology, 12(1), 273-282 http://doi.org/10.7324/JABB.2024.155215 Q3

Anh T Vu, Tuyen C Kha, and Huan T Phan (2023) The changes in

Gamma-aminobutyric acid and polyphenols in mung beans (Vigna radiata L.) during germination IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1155(1),

012024 DOI: 10.1088/1755-1315/1155/1/012024 SCOPUS

Vu, A T., Kha, T C., & Phan, H T (2019) Ành h°áng của iều kiện ngâm và ủ ến

hàm l°ợng gamma - aminobutyric acid và polyphenol trong h¿t ậu xanh nẩy

mầm Tạp Chí Nông nghiệp Và Phát triển, 18(2), 112-118 DOI:

10.52997/jad.14.02.2019

2 Ch°¢ng sách

Anh Thuy Vu & Tuyen Chan Kha (2023) Microencapsulation In: Felipe

López-Saucedo, Synthesis of Nanomaterials, Frontiers in Nanomedicine 3, 222-258 Bentham Science Publishers https://doi.org/10.2174/9789815136920123030012

3 Báo cáo hái thÁo qußc t¿

Anh Thuy Vu, Tuyen Chan Kha, Huan Tai Phan (2022) The changes in

Gamma-aminobutyric acid and polyphenols in mung beans during the germination The

4 th International Conference on Sustainable Agriculture and Environment,

November 18, 2022 Nong Lam University Oral presentation

Anh Thuy Vu, Tuyen Chan Kha (2020) Effects of soaking and germination conditions

on the content of GABA (´-aminobutyric acid) and polyphenol in mung bean

sprout The International Symposium on Low-Temperature Processing of Foods

Chuzhou University, China Online presentation

MĀC LĀC

LàI CAM ĐOAN i

LàI CÀM ¡N ii

TÓM TÀT iii

ABSTRACT v

DANH MĀC CÁC XUÂT BÀN TĀ LU¾N ÁN vii

MĀC LĀC viii

DANH MĀC CÁC KÝ HIÞU, CHĀ VI¾T TÀT xiii

MĀC LĀC BÀNG xiv

MĀC LĀC HÌNH xvi3

Mâ ĐÄU 1

Đặt vÃn ề 1

Mục tiêu 4

Nội dung nghiên cứu 4

Ý nghĩa của luận án 5

Điểm mới của luận án 6

Bố cục của luận án 6

CH¯¡NG 1 TâNG QUAN 7

1.1 Tổng quan về ậu xanh 7

1.1.1 Thành phần hoá học của ậu xanh 7

1.1.2 Lợi ích sức khỏe của h¿t ậu xanh 11

1.2 Quá trình nÁy mầm h¿t ậu xanh 13

1.2.1 Quá trình nÁy mầm 13

1.2.2 Các yếu tố Ánh h°áng quá trình nÁy mầm 14

1.2.2.2 Oxy 15

1.2.2.3 Nhi ệt độ 15

1.2.2.4 Ánh sáng 15

1.2.3 Các biến ổi của h¿t ậu xanh trong quá trình nÁy mầm 16

1.3 Trích ly các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học với sự hỗ trợ của enzyme 21

1.3.1 So sánh các ph°¡ng pháp trích ly 21

1.3.2 C¡ chế và iều kiện trích ly của enzyme 24

1.4 Công nghệ vi bao 28

1.4.1 Khái niệm 28

1.4.2 Vỏ bao 29

1.4.3 Sự kết hợp của các vật liệu t¿o vỏ bao 32

1.4.4 Ph°¡ng pháp vi bao 33

1.4.5 Tốc ộ và c¡ chế giÁi phóng 35

1.4.6 Tính ổn ịnh của bột vi bao 39

1.5 Nhận ịnh chung 39

CH¯¡NG 2 V¾T LIÞU VÀ PH¯¡NG PHÁP 41

2.1 Nguyên vật liệu 41

2.1.1 Nguyên liệu ậu xanh 41

2.1.2 Hoá chÃt 41

2.1.3 Dụng cụ, thiết bị 43

2.2 Ph°¡ng pháp nghiên cứu 43

2.2.1 S¡ ồ nghiên cứu tổng quát 43

2.2.2 Nội dung 1: Tác ộng của các yếu tố Ánh h°áng trong quá trình nÁy mầm 45

Thí nghiệm 1: Ành h°áng của nhiệt ộ và thßi gian ngâm h¿t ậu xanh ến hàm l°ợng GABA và TPC 46

Thí nghiệm 2: Ành h°áng của nhiệt ộ và thßi gian ủ h¿t ậu xanh ến hàm l°ợng

GABA và TPC 46

Thí nghiệm 3: Ành h°áng của ộ ẩm không khí trong quá trình nÁy mầm h¿t ậu xanh ến hàm l°ợng GABA và TPC 47

Thí nghiệm 4: Ành h°áng của nồng ộ muối và thßi gian ngâm h¿t ậu xanh ến hàm l°ợng GABA và TPC 47

Thí nghiệm 5: Ành h°áng của nồng ộ muối và thßi gian ủ trong quá trình nÁy mầm 48 Thí nghiệm 6: Ành h°áng của iều kiện chiếu sáng và thßi gian ngâm h¿t ậu xanh ến hàm l°ợng GABA và TPC 49

Thí nghiệm 7: Ành h°áng của iều kiện chiếu sáng và thßi gian ủ h¿t ậu xanh ến hàm l°ợng GABA và TPC 49

2.2.3 Nội dung 2: Tối °u iều kiện trích ly các hợp chÃt tự nhiên trong h¿t nÁy mầm 50

Thí nghiệm 1 Ành h°áng của tỉ lệ ậu xanh nÁy mầm và n°ớc 51

Thí nghiệm 2: Ành h°áng của nhiệt ộ 52

Thí nghiệm 3: Ành h°áng của thßi gian 52

Thí nghiệm 4: Ành h°áng của nồng ộ enzyme 53

Thí nghiệm 5: Tối °u iều kiện trích ly bằng ph°¡ng pháp bề mặt áp ứng 53

2.2.4 Nội dung 3: Vi bao hợp chÃt có ho¿t tính sinh học trong dịch trích h¿t ậu xanh nÁy mầm 54

Thí nghiệm 1: KhÁo sát lo¿i vỏ bao thích hợp 55

Thí nghiệm 2: KhÁo sát tỉ lệ giữa của các vỏ bao 56

Thí nghiệm 3: KhÁo sát tỉ lệ giữa dịch trích và vỏ bao phù hợp 56

Thí nghiệm 4: KhÁo sát nồng ộ vỏ bao phù hợp 57

Thí nghiệm 5: Tối °u công thức phối trộn 57

2.2.5 Nội dung 4: Động học giÁi phóng và ộng học suy giÁm các hợp chÃt trong bột vi bao 58

Thí nghiệm 1: Mô hình tốc ộ giÁi phóng á các iều kiện khác nhau 58

Thí nghiệm 2: Ành h°áng của nhiệt ộ và thßi gian trong quá trình bÁo quÁn 59

Thí nghiệm 3: Ành h°áng của ộ ẩm không khí 59

2.3 Ph°¡ng pháp phân tích các chỉ tiêu 60

2.4 Ph°¡ng pháp xử lý số liệu 60

CH¯¡NG 3 K¾T QUÀ VÀ THÀO LU¾N 62

3.1 Tác ộng của các yếu tố trong quá trình nÁy mầm 62

3.1.1 Ành h°áng của nhiệt ộ và thßi gian ngâm 62

3.1.2 Ành h°áng của nhiệt ộ và thßi gian ủ 64

3.1.3 Ành h°áng ộ ẩm không khí trong quá trình nÁy mầm h¿t ậu xanh 67

3.1.4 Ành h°áng của nồng ộ muối trong quá trình ngâm 69

3.1.5 Ành h°áng của nồng ộ muối trong quá trình ủ 71

3.1.6 Ành h°áng của iều kiện chiếu sáng trong quá trình ngâm 74

3.1.7 Ành h°áng của iều kiện ánh sáng trong quá trình ủ 76

3.1.8 Nhận xét chung về tác ộng của các yếu tố trong quá trình nÁy mầm 78

3.2 Tối °u iều kiện trích ly các hợp chÃt tự nhiên trong h¿t nÁy mầm 79

3.2.1 Ành h°áng của tỉ lệ nguyên liệu và dung môi 79

3.2.2 Ành h°áng của nhiệt ộ 81

3.2.3 Ành h°áng của thßi gian 82

3.2.4 Ành h°áng của nồng ộ enzyme 84

3.2.5 Tối °u iều kiện trích ly bằng ph°¡ng pháp bề mặt áp ứng 85

3.2.6 Phân tích ịnh tính các hợp chÃt tự nhiên 94

3.2.7 Nhận ịnh chung về trích ly các hợp chÃt tự nhiên trong h¿t ậu xanh nÁy mầm 95

3.3 Vi bao hợp chÃt có ho¿t tính sinh học trong dịch trích h¿t ậu xanh nÁy mầm 97

3.3.1 Ành h°áng của lo¿i vỏ bao thích hợp 97

3.3.2 Tỉ lệ giữa các lo¿i vỏ bao phù hợp 100

3.3.3 Tỉ lệ giữa dịch trích và vỏ bao 103

3.3.4 Nồng ộ vỏ bao 107

3.3.5 Tối °u công thức vi bao 110

3.3.6 Phân tích ịnh l°ợng và ịnh tính các hợp chÃt tự nhiên 123

3.3.7 Hình thái và phân bố kích th°ớc bột vi bao 124

3.3.8 Nhận xét chung về vi bao hợp chÃt có ho¿t tính sinh học trong dịch trích h¿t ậu xanh nÁy mầm 126

3.4 Động học giÁi phóng và suy giÁm các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học 127

3.4.1 Động học giÁi phóng các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học 127

3.4.2 Động học suy giÁm các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học 133

3.4.3 Nhận xét chung về ộng học giÁi phóng và suy giÁm các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học 138

CH¯¡NG 4 K¾T LU¾N VÀ ĐÀ NGHà 139

4.1 Kết luận 139

4.2 Đề nghị 140

TÀI LIÞU THAM KHÀO 141 PHĀ LĀC Error! Bookmark not defined.

Phụ lục I: Ph°¡ng pháp phân tích các chỉ tiêu Error! Bookmark not defined

Phụ lục II: Nội dung 1 Nghiên cứu tác ộng của iều kiện stress trong quá trình nÁy mầm Error! Bookmark not defined

Phụ lục III: Nội dung 2: Tối °u iều kiện trích ly các hợp chÃt tự nhiên trong h¿t nÁy mầm Error! Bookmark not defined

Phụ lục IV: Nội dung 3 Vi bao hợp chÃt có ho¿t tính sinh học trong dịch trích h¿t ậu xanh nÁy mầm Error! Bookmark not defined

DANH MĀC CÁC KÝ HIÞU, CHĀ VI¾T TÀT

SEM Kính hiển vi iện tử quét (Scanning Electron Microscopy)

TPC Hàm l°ợng polyphenol tổng (Total polyphenol content)

MĀC LĀC BÀNG

BÁng 1.1 Thành phần dinh d°ỡng trong h¿t ậu xanh 7

BÁng 1.2 Thành phần polyphenol trong h¿t ậu xanh 9

BÁng 1.3 Ho¿t tính sinh học của một số hợp chÃt tự nhiên có trong h¿t ậu xanh 10

BÁng 1.4 Các nghiên cứu về quá trình nÁy mầm sinh hàm l°ợng GABA 19

BÁng 1.5 So sánh các ph°¡ng pháp trích ly các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học từ thực vật 23

BÁng 1.6 Các nghiên cứu trích ly các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học bằng các enzyme khác nhau 27

BÁng 1.7 Đặc iểm của các quan trọng của vật liệu vỏ bao thông dụng 31

BÁng 2.1 Hóa chÃt sử dụng trong các thí nghiệm 41

BÁng 2.2 Các dụng cụ, thiết bị sử dụng trong nghiên cứu 43

BÁng 2.3 Mã hoá của các yếu tố thí nghiệm trích ly tối °u theo mô hình BBD 54

BÁng 2.4 Mã hoá của các yếu tố thí nghiệm tối °u công thức vi bao theo mô hình BBD 58

BÁng 3.1 Giá trị thí nghiệm và dự oán của hàm l°ợng GABA và TPC trong thiết kế kiểu Box-Behnken 86

BÁng 3.2 Các hệ số hồi quy của ph°¡ng trình bậc hai và sai số chuẩn mô tÁ sự thay ổi hàm l°ợng GABA and TPC 87

BÁng 3.3 Các chÃt sinh học tiêu biểu có trong h¿t ậu xanh và dịch trích h¿t ậu xanh nÁy mầm phân tích bằng LC-MS/MS 95

BÁng 3.4 Ành h°áng của các lo¿i vỏ bao ến hiệu suÃt thu hồi bột và ộ ẩm bột 100 BÁng 3.5 Ành h°áng của tỉ lệ giữa hai vỏ bao ến hiệu suÃt thu hồi (%) và ộ ẩm bột

103

BÁng 3.6 Ành h°áng của các tỉ lệ dịch trích ến hiệu suÃt thu hồi bột và ộ ẩm bột 106 BÁng 3.7 Ành h°áng của nồng ộ vỏ bao ến hiệu suÃt thu hồi bột và ộ ẩm bột 109 BÁng 3.8 Hiệu quÁ và hiệu suÃt vi bao GABA và TPC á các công thức khác nhau 112 BÁng 3.9 Hệ số hồi quy của ph°¡ng trình a thức bậc 2 mô tÁ Ánh h°áng của công

thức vi bao ến hiệu quÁ và hiệu suÃt vi bao tính theo hàm l°ợng GABA và TPC 113

BÁng 3.10 Hàm l°ợng các hợp chÃt polyphenol ¡n lẻ trong bột vi bao 124 BÁng 3.11 Hệ số hồi quy của các mô hình dự oán tốc ộ giÁi phóng GABA và

polyphenol á các pH và nhiệt ộ khác nhau trong môi tr°ßng n°ớc 131

BÁng 3.12 Hệ số hồi quy của các mô hình dự oán tốc ộ giÁi phóng GABA và

polyphenol á các pH khác nhau trong môi tr°ßng SGF và SIF 132

BÁng 3.13 Động học suy giÁm GABA và TPC của bột vi bao 135

MĀC LĀC HÌNH Hình 1.1 Các giai o¿n của quá trình nÁy mầm h¿t và phát triển thành cây con 13

Hình 1.2 C¡ chế giÁi phóng thông th°ßng cho việc phân rã cÃu trúc h¿t vi bao 37

Hình 2.1 S¡ ồ nghiên cứu tổng quát các thí nghiệm từ nÁy mầm, trích ly ến vi bao 44

Hình 2.2 Quy trình tổng quát thực hiện các thí nghiệm nÁy mầm 45

Hình 2.3 Quy trình thí nghiệm trích ly 50

Hình 2.4 Quy trình vi bao tổng quát các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học từ dịch trích

ậu xanh nÁy mầm 54

Hình 3.1 Ành h°áng của nhiệt ộ và thßi gian ngâm ến hàm l°ợng GABA (A) và TPC (B) của h¿t ậu xanh nÁy mầm 63

Hình 3.2 Ành h°áng của nhiệt ộ và thßi gian ủ ến hàm l°ợng GABA (A) và TPC (B) 66

Hình 3.3 Sự thay ổi hàm l°ợng GABA và TPC trong h¿t ậu xanh nÁy mầm d°ới iều kiện ộ ẩm không khí khác nhau 68

Hình 3.4 Ành h°áng của nồng ộ muối và thßi gian trong quá trình ngâm ến hàm l°ợng GABA (A) và TPC (B) 70

Hình 3.5 Ành h°áng của nồng ộ muối và thßi gian trong quá trình ủ ến hàm l°ợng GABA (A) và TPC (B) 72

Hình 3.6 Ành h°áng của iều kiện chiếu sáng và thßi gian trong quá trình ngâm ến hàm l°ợng GABA (A) và TPC (B) 75

Hình 3.7 Ành h°áng của iều kiện chiếu sáng trong quá trình ủ ến hàm l°ợng GABA (A) và TPC (B) 77

Hình 3.8Ành h°áng của tỉ lệ ậu xanh nÁy mầm và n°ớc ến hàm l°ợng GABA và TPC trong dịch trích 80

Hình 3.9 Ành h°áng của nhiệt ộ ủ ến hàm l°ợng GABA và TPC trong dịch trích 82

Hình 3.10 Ành h°áng của thßi gian ến hàm l°ợng GABA và TPC trong dịch trích 83

Hình 3.11 Ành h°áng của nồng ộ enzyme hàm l°ợng GABA và TPC trong dịch trích 85

Hình 3.12 Đồ thị bề mặt áp ứng 3D và °ßng ồng mức 2D biểu diễn Ánh h°áng của nhiệt ộ (X1), thßi gian (X2) và nồng ộ enzyme (X3) ến hàm l°ợng GABA 90

Hình 3.13 Đồ thị bề mặt áp ứng 3D và °ßng ồng mức 2D biểu diễn Ánh h°áng của nhiệt ộ (X1), thßi gian (X2) và nồng ộ enzyme (X3) ến hàm l°ợng TPC 91

Hình 3.14 Đồ thị dự oán hàm l°ợng GABA và TPC với sự thay ổi của nhiệt ộ, thßi gian và nồng ộ enzyme 93

Hình 3.15 Ành h°áng của lo¿i vỏ vi bao ến hiệu quÁ vi bao GABA (A) và TPC (B) 98

Hình 3.16 Ành h°áng của lo¿i vỏ vi bao ến hiệu suÃt vi bao GABA (A) và TPC (B) 99

Hình 3.17 Ành h°áng của tỉ lệ vỏ bao (GA: WP) ến hiệu quÁ vi bao tính theo GABA (A) và TPC (B) 101

Hình 3.18 Ành h°áng của tỉ lệ vỏ bao GA: WP (v/v) ến hiệu suÃt vi bao tính theo GABA (A) và TPC (B) 102

Hình 3.19 Ành h°áng của tỉ lệ dịch trích: vỏ bao (v/v) ến hiệu quÁ vi bao GABA (A)

Hình 3.22 Ành h°áng của nồng ộ vỏ bao ến hiệu suÃt vi bao GABA (A) và TPC (B) 109

Hình 3.23 Đồ thị bề mặt áp ứng 3D và °ßng ồng mức 2D biểu diễn Ánh h°áng của công thức vi bao ến hiệu quÁ vi bao GABA 115

Hình 3.24 Đồ thị bề mặt áp ứng 3D và °ßng ồng mức 2D biểu diễn Ánh h°áng của công thức vi bao ến hiệu quÁ vi bao TPC 116

Hình 3.25 Đồ thị bề mặt áp ứng 3D và °ßng ồng mức 2D biểu diễn Ánh h°áng của công thức vi bao ến hiệu suÃt vi bao GABA 119

Hình 3.26 Đồ thị bề mặt áp ứng 3D và °ßng ồng mức 2D biểu diễn Ánh h°áng của công thức vi bao ến hiệu suÃt vi bao TPC 120

Hình 3.27 Mô hình dự oán hiệu quÁ vi bao và hiệu suÃt vi bao GABA và TPC là một hàm của tỉ lệ vỏ bao (X1), tỉ lệ dịch trích: vỏ bao (X2) và nồng ộ vỏ bao (X3) 122

Hình 3.28 Đồ thị sắc ký của các hợp chÃt chuẩn (A) và mẫu bột vi bao 124

Hình 3.29 Hình Ánh chụp SEM á các ộ phóng ¿i khác nhau (A1, x100; A2, x500 và A3, x1000) và phân bố kích th°ớc h¿t bột vi bao (B) 125

Hình 3.30 Ành h°áng của nhiệt ộ ến giÁi phóng GABA và TPC á các pH khác nhau trong môi tr°ßng n°ớc 128

Hình 3.31 Ành h°áng của pH ến giÁi phóng GABA và TPC trong môi tr°ßng SGF và SIF á nhiệt ộ 37oC 128

Hình 3.32 Sự suy giÁm GABA (A) và TPC (B) á các nhiệt ộ bÁo quÁn 134

Hình 3.33 Ành h°áng của ộ ẩm không khí (ERH) ến ộ ẩm cân bằng (EMC) của bột

vi bao á nhiệt ộ môi tr°ßng 136

Hình 3.34 Ành h°áng của các ộ ẩm t°¡ng ối khác nhau ến hàm l°ợng GABA và TPC 137

Mâ ĐÄU

Đặt vÃn đÁ

Đậu xanh (Vigna radiata L.) chứa nhiều thành phần dinh d°ỡng cân ối nh° protein,

amino acid, oligosaccharide và chÃt x¡, cùng một l°ợng áng kể các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học, ã °ợc chứng minh có lợi cho sức khoẻ con ng°ßi nh° chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống s°ng tÃy, giÁm viêm và iều hòa chuyển hóa lipid Trong quá trình nÁy mầm h¿t, các enzyme nội bào °ợc ho¿t hoá và các hợp chÃt dự trữ nh° protein và carbohydrate °ợc phân cắt thành các phân tử nhỏ và các hợp chÃt mới °ợc hình thành Quá trình nÁy mầm ã nâng cao hàm l°ợng Gamma-aminobutyric acid (GABA) và polyphenol trong các h¿t ngũ cốc (Paucar-Menacho, Peñas, et al., 2017) Hàm l°ợng các hợp chÃt tự nhiên này có trong các mầm h¿t ngũ cốc có lợi ích áng kể cho c¡ thể con ng°ßi (Kanatt et al., 2011; Randhir et al., 2004) T°¡ng tự, quá trình nÁy mầm cÁi thiện chÃt l°ợng dinh d°ỡng và y học của ậu xanh (El-Adawy et al., 2003) Mặc dù GABA

có sẵn trong nhiều trái cây và rau quÁ nh°ng nồng ộ của nó trong các lo¿i thực phẩm tự nhiên này rÃt thÃp, dao ộng từ 0,03 ến 2,00 μmol/g trọng l°ợng t°¡i Vì thế, nhiều nghiên cứu tập trung vào việc tìm kiếm những ph°¡ng pháp mới ể tng hàm l°ợng GABA trong thực phẩm tự nhiên có lợi cho sức khỏe con ng°ßi (Song and Yu, 2018) Các nghiên cứu cho thÃy h¿t nÁy mầm là nguồn có giá trị về các hợp chÃt ho¿t tính sinh học tự nhiên và chÃt chống oxy hóa Tuy nhiên, hàm l°ợng các hợp chÃt này phụ thuộc rÃt lớn vào iều kiện xử lý h¿t (thßi gian ngâm h¿t tr°ớc nÁy mầm) và chế ộ nÁy mầm (nhiệt ộ và thßi gian), ộ ẩm h¿t, môi tr°ßng nÁy mầm sáng hay tối và ộ ẩm t°¡ng ối của môi tr°ßng (El-Adawy et al., 2003; Paucar-Menacho, Peñas, et al., 2017) Vì vâỵ, xác ịnh iều kiện ngâm và ủ trong quá trình nÁy mầm h¿t ậu xanh nhằm thu °ợc các hàm l°ợng GABA và polyphenol cao nhÃt là iều quan trọng

Để thu nhận các hợp chÃt tự nhiên mong muốn nh° GABA và polyphenol và má rộng h°ớng ứng dụng, việc trích ly các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học từ nguồn thực vật, ặc biệt là ậu xanh nÁy mầm là cần thiết Có nhiều ph°¡ng pháp trích ly nh° trích ly có hỗ

trợ siêu âm, vi sóng và enzyme °ợc sử dụng rộng rãi h¡n trong các ngành công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và d°ợc phẩm do có nhiều °u iểm h¡n các ph°¡ng pháp thông th°ßng (ngâm, thẩm thÃu và chiết Soxhlet và (Jha and Sit, 2022) Việc lựa chọn ph°¡ng pháp trích ly phù hợp phụ thuộc vào lo¿i nguyên liệu thô, quá trình chuẩn bị và nng l°ợng tiêu thụ Cần lựa chọn ph°¡ng pháp giÁm thiểu thÃt thoát các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học tự nhiên, tiêu hao ít nng l°ợng, thu °ợc l°ợng hợp chÃt có ho¿t tính sinh học cao nhÃt và thân thiện với môi tr°ßng Trong ó, trích ly có sự hỗ trợ của enzyme (EAE),

°ợc coi là thân thiện với môi tr°ßng, giÁm thßi gian trích ly, tng hiệu suÃt trích ly, giÁm chi phí và công nghệ trích ly ¡n giÁn, là giÁi pháp thay thế tiềm nng cho các ph°¡ng pháp trích ly thông th°ßng (Zhang et al., 2018) EAE ã °ợc sử dụng rộng rãi trong việc trích ly các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học từ nhiều nguồn thực vật khác nhau, chẳng h¿n nh° flavonoid (naringin) từ vỏ cam quýt (Kaur et al., 2010; Puri et al., 2012), phenolic tổng từ vỏ quÁ lựu (Nag and Sit, 2018) và các peptide ho¿t tính sinh học có ho¿t tính chống oxy hóa cao từ protein ậu bắp (Sbrdggid et al., 2016)

Nhìn chung, sử dụng enzyme giúp tng hiệu suÃt trích ly các hợp chÃt ho¿t tính sinh học Việc lựa chọn enzyme phụ thuộc vào ặc tính bên trong của từng nguyên liệu nguồn và hợp chÃt mong muốn Ví dụ, các enzyme từ nhóm protease, nh° alcalase và papain, ã

°ợc sử dụng ể chiết xuÃt protein và amino acid từ các h¿t (Xie et al., 2019) Vì GABA

là một amino acid nên alcalase là enzyme °ợc lựa chọn ể trích ly các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học từ ậu xanh nÁy mầm Để xác ịnh các thông số của quá trình trích ly EAE

và tối °u hóa các yếu tố Ánh h°áng ến quá trình trích ly nh° tỉ lệ nguyên liệu và n°ớc, nhiệt ộ, thßi gian trích ly, nồng ộ enzyme và tối °u hóa các yếu tố này nhằm ¿t °ợc hàm l°ợng cao nhÃt của các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học trong dịch trích bằng enzyme alcalase là cần thiết

Nh° ã trình bày á trên, các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học óng vai trò rÃt quan trọng

ối với sức khỏe con ng°ßi Tuy nhiên, các hợp chÃt này th°ßng không ổn ịnh và rÃt

dễ bị phân hủy d°ới các iều kiện môi tr°ßng nh° nhiệt ộ, ánh sáng, không khí và ộ

ẩm, h¿n chế ứng dụng các hợp chÃt này trong thực phẩm và d°ợc phẩm Để khắc phục

nh°ợc iểm này, một trong những kỹ thuật hiệu quÁ là vi bao các hợp chÃt tự nhiên ể tránh tiếp xúc với các iều kiện môi tr°ßng bÃt lợi, ồng thßi cho phép ứng dụng a d¿ng trong các lĩnh vực khác nhau ¯u iểm khác của công nghệ vi bao là tốc ộ giÁi phóng vật liệu lõi từ vỏ bao có thể °ợc kiểm soát á các iều kiện phù hợp (nhiệt ộ, chiếu x¿,

pH hoặc thẩm thÃu) t¿i một thßi iểm nhÃt ịnh (Abbas et al., 2012) Một trong iều kiện tiên quyết quyết ịnh thành công của của kỹ thuật vi bao là lựa chọn vỏ bao phù hợp Mỗi lo¿i vật liệu vỏ bao có những ặc tính khác nhau, có những °u iểm và nh°ợc iểm

về hiệu quÁ vi bao ể bÁo vệ và ổn ịnh vật lõi, cần nghiên cứu sự kết hợp của các lo¿i vật liệu vỏ khác nhau Theo Sun-Waterhouse et al (2011), các vật liệu vỏ bao khác nhau

có tính chÃt vật lý và hóa học khác nhau, cần có sự kết hợp giữa các vật liệu vỏ bao ể bÁo vệ và kiểm soát hiệu quÁ các hợp chÃt tự nhiên

Việc giÁi phóng các hợp chÃt trong h¿t vi bao là b°ớc cuối cùng của công nghệ vi bao, tốc ộ và c¡ chế giÁi phóng phÁi °ợc xác ịnh, tùy thuộc vào mục ích của vi bao Điều này là do ặc tính giÁi phóng bị Ánh h°áng áng kể bái việc lựa chọn vật liệu bao và ph°¡ng pháp vi bao KhÁ nng giÁi phóng vật liệu lõi °ợc kiểm soát tốt là một trong những ặc tính quan trọng nhÃt của h¿t vi bao Tốc ộ giÁi phóng phụ thuộc vào ặc tính vật liệu vỏ, ặc tính h¿t vi bao và iều kiện môi tr°ßng thực tế (Shahidi and Han, 1993) Tốc ộ giÁi phóng thông th°ßng °ợc xác ịnh bằng thực nghiệm trong iều kiện thực

tế mà chúng sẽ °ợc áp dụng và có thể tuân theo ph°¡ng trình bậc 0 hoặc bậc một hoặc các mô hình toán học khác Do ó, nghiên cứu về ộng học của tốc ộ giÁi phóng ể hiểu các ặc iểm giÁi phóng t¿i t¿i thßi iểm và môi tr°ßng nhÃt ịnh là quan trọng Trong ngành thực phẩm, iều quan trọng là phÁi biết tính ổn ịnh của sÁn phẩm trong quá trình bÁo quÁn ChÃt l°ợng của sÁn phẩm thực phẩm nói chung và bột vi bao nói riêng thay ổi theo thßi gian do iều kiện bÁo quÁn cụ thể nh° ánh sáng, không khí và nhiệt ộ H¡n nữa, cần phÁi xây dựng °ợc °ßng ẳng nhiệt hÃp phụ ẩm ể tính toán

sự thay ổi ộ ẩm và dự oán ộ ổn ịnh của sÁn phẩm trong quá trình bÁo quÁn Vì vậy, nghiên cứu về bÁo quÁn bột vi bao GABA và polyphenol là cần thiết trong việc xác ịnh Ánh h°áng của các iều kiện bÁo quÁn ối với bột vi bao

Māc tiêu

Nghiên cứu °ợc thực hiện nhằm gia tng hàm l°ợng một số hợp chÃt có ho¿t tính sinh học tự nhiên trong h¿t ậu xanh thông qua kích thích quá trình nÁy mầm, tiếp ó tối °u hoá iều kiện trích ly ể ¿t °ợc hàm l°ợng các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học tự nhiên cao nhÃt, áp dụng công nghệ vi bao các hợp chÃt có giá trị nh° GABA và TPC thu °ợc, xác ịnh c¡ chế giÁi phóng các hợp chÃt tự nhiên từ bột vi bao và ánh giá tính ổn ịnh Mục tiêu cụ thể bao gồm:

i) Xác ịnh °ợc các thông số của quá trình nÁy mầm nhằm thu °ợc mầm h¿t ậu xanh giàu các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học tự nhiên;

ii) Xác ịnh °ợc iều kiện trích ly tối °u nhằm thu °ợc dịch trích có hàm l°ợng GABA

Nái dung nghiên cÿu

Để áp ứng °ợc mục tiêu trên, luận án °ợc thực hiện với 04 nội dung chính, bao gồm: Nội dung 1: Tác ộng của các yếu tố Ánh h°áng trong quá trình nÁy mầm

Nội dung 2: Tối °u iều kiện trích ly các hợp chÃt tự nhiên trong h¿t nÁy mầm Nội dung 3: Vi bao hợp chÃt có ho¿t tính sinh học trong dịch trích h¿t ậu xanh nÁy mầm

Nội dung 4: Động học giÁi phóng và ộng học suy giÁm các ho¿t chÃt trong bột vi bao

Ý ngh*a của lu¿n án

Luận án ã óng góp các giÁi pháp thiết thực, nghiên cứu toàn diện và có hiệu quÁ cao trong việc tng hàm l°ợng GABA và polyphenol thông qua quá trình nÁy mầm h¿t ậu xanh, trích ly với sự hỗ trợ của enzyme và vi bao các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học Trong nghiên cứu về các iều kiện nÁy mầm, luận án ã nghiên cứu toàn diện từ việc lựa chọn h¿t ậu xanh, ến các quá trình ngâm, ủ h¿t và xác ịnh °ợc các iều kiện quan trọng Ánh h°áng ến quá trình nÁy mầm (ộ ẩm không khí, iều kiện ánh sáng, nhiệt

ộ) Các kết quÁ của luận án ã thu °ợc hàm l°ợng GABA cao tng 12 lần và polyphenol tng 2 lần so với h¿t ậu xanh nguyên liệu

Việc nghiên cứu tối °u hoá iều kiện trích ly với sự hỗ trợ enzyme bằng ph°¡ng pháp

bề mặt áp ứng ã nâng cao hiệu suÃt trích ly GABA và TPC từ h¿t ậu xanh nÁy mầm Kết quÁ ã cho thÃy dịch trích tối °u có hàm l°ợng các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học cao có tiềm nng sử dụng trực tiếp vào các sÁn phẩm khác nhau nh° ồ uống, n°ớc ép trái cây và ồ uống dinh d°ỡng khác Dịch trích là nguồn nguyên liệu quý cho việc thiết

kế và phát triển các lo¿i thuốc mới vì nó cung cÃp một l°ợng GABA và TPC cao

Để a d¿ng hoá sÁn phẩm, tng tính tiện lợi và ặc biệt kéo dài thßi gian bÁo quÁn của các hợp chÃt tự nhiên, luận án ã nghiên cứu công nghệ vi bao các hợp chÃt tự nhiên từ dịch trích tối °u thông qua tối °u công thức tr°ớc khi sÃy thng hoa Kết quÁ tối °u hoá

ã cho thÃy hiệu quÁ và hiệu suÃt vi bao cao, cho thÃy tiềm nng ứng dụng công nghệ vi bao ể t¿o ra sÁn phẩm bột vi bao có chÃt l°ợng cao Ngoài ra, luận án cũng ã nghiên cứu ộng học thÃt thoát các hợp chÃt GABA, TPC và dự oán °ợc thßi gian bÁo quÁn của bột vi bao tối °u thông qua các ph°¡ng trình ộng học, ặc biệt ã xác ịnh °ợc ộ

ẩm cân bằng của bột vi bao và cho thÃy bột có thể bÁo quÁn trong thßi gian dài Công nghệ vi bao òi hỏi cần phÁi ánh giá °ợc ộng học giÁi phóng và c¡ chế giÁi phóng các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học á các iều kiện khác nhau Luận án ã có những óng góp quan trọng trong nghiên cứu công nghệ vi bao các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học Tóm l¿i, luận án ã có những óng góp có ý nghĩa quan trọng trong việc tng hàm l°ợng các hợp chÃt tự nhiên có ho¿t tính sinh học (GABA tng gần 12 lần và TPC tng gần

gÃp ôi so với h¿t ậu xanh nguyên liệu) thông qua kiểm soát °ợc các iều kiện nÁy mầm, ồng thßi ã tối °u iều kiện trích ly ể t¿o ra dịch trích tối °u và công nghệ vi bao ể t¿o ra bột vi bao có hiệu quÁ vi bao cao Những óng góp có ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án này là giÁi pháp tổng thể giúp tng nhiều lần hàm l°ợng các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học bằng ph°¡ng pháp tự nhiên, giúp a d¿ng hoá, tng tính tiện lợi và kéo dài thßi gian bÁo quÁn cho sÁn phẩm bột vi bao và ồng thßi giúp má rộng các ịnh h°ớng ứng dụng trong các sÁn phẩm thực phẩm khác nhau trong công nghiệp thực phẩm Kết quÁ của luận án này là c¡ sá ể áp dụng trên các lo¿i h¿t nông sÁn khác nhau á Việt Nam và trên thế giới

Điểm mßi của lu¿n án

Luận án là kết quÁ nghiên cứu mang tính toàn diện trên ối t°ợng h¿t ậu xanh một cách

có hệ thống, nghiên cứu ã ề xuÃt °ợc quy trình tổng thể và toàn diện từ nÁy mầm ến trích ly và vi bao các hợp chÃt tự nhiên trong h¿t ậu xanh Đặc biệt, kết quÁ của luận án

sẽ là mô hình cho các nghiên cứu t°¡ng tự ể áp dụng trên các lo¿i h¿t nông sÁn khác nhau rÃt dồi dào á Việt Nam và trên thế giới nhằm tng hàm l°ợng các hợp chÃt tự nhiên Luận án ã nghiên cứu toàn diện về công nghệ vi bao từ lựa chọn công thức vỏ bao phù hợp ến tối °u công thức vi bao ể ¿t hiệu quÁ và hiệu suÃt vi bao cao Thông qua mô hình ộng học giÁi phóng, luận án ã xác ịnh °ợc ph°¡ng trình dự oán giÁi phóng GABA và TPC từ bột vi bao dịch ậu xanh nÁy mầm á các iều kiện khác nhau và c¡ chế giÁi phóng của chúng Đây là c¡ sá khoa học cần thiết và quan trọng ể xác ịnh bột

vi bao có thể sử dụng á các môi tr°ßng khác nhau

Bß cāc của lu¿n án

Luận án có 150 trang, 24 BÁng, 40 Hình và 184 tài liệu tham khÁo, bao gồm các phần:

Má ầu, Ch°¡ng 1 Tổng quan, Ch°¡ng 2: Vật liệu và ph°¡ng pháp, Ch°¡ng 3: Kết quÁ

và thÁo luận, Ch°¡ng 4: Kết luận và kiến nghị, Tài liệu tham khÁo Ngoài ra còn có các công trình ã công bố và các Phụ lục kèm theo

CH¯¡NG 1 TâNG QUAN

1.1 Tãng quan vÁ đ¿u xanh

1.1.1 Thành phÅn hoá hãc của đ¿u xanh

Đậu xanh có tên khoa học là Vigna radiata, lo¿i cây ậu ỗ quan trọng cùng với ậu

nành và ậu phộng Đây là lo¿i cây rÃt phổ biến °ợc trồng nhiều á các n°ớc châu Á nh° Ân Độ, Pakistan, Thái Lan và Việt Nam

Đậu xanh có thành phần dinh d°ỡng cân bằng, bao gồm protein, chÃt x¡, vitamin, chÃt khoáng và l°ợng áng kể các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học H¡n nữa, protein trong ậu xanh dễ tiêu hóa h¡n so với protein của các lo¿i cây họ ậu khác (Yi-Shen et al., 2018) Thành phần dinh d°ỡng trong h¿t ậu xanh (BÁng 1.1) chứa protein, lipid, glucid, chÃt x¡, tro Ngoài ra, ậu xanh còn chứa các vitamin B1, B2, C và các muối khoáng nh° Ca,

Na, Fe, K (Dahiya et al., 2015)

B Áng 1.1 Thành phần dinh d°ỡng trong h¿t ậu xanh

chung và protein ậu xanh nói riêng là nguồn cung cÃp ¿m dễ tiêu hoá cho con ng°ßi Trong h¿t ậu xanh, protein °ợc chia thành hai nhóm: nhóm ¡n giÁn và nhóm phức t¿p Trong nhóm protein ¡n giÁn chủ yếu là globulin, chiếm từ 60 - 80%, còn l¿i là albumin và một số lo¿i khác Chức nng chính của protein dự trữ là cung cÃp amino acid

và nit¡ cho quá trình nÁy mầm của h¿t Protein ậu xanh có chứa ầy ủ các tính chÃt chung nhÃt của protein Ngoài ra, protein ậu xanh còn có một số tính chÃt riêng biệt nh° khÁ nng hút n°ớc và dầu t¿o nhũ t°¡ng, khÁ nng hoà tan trong n°ớc, là các yếu tố quan trọng trong nghiên cứu và công nghệ sÁn xuÃt các sÁn phẩm từ ậu xanh Hàm l°ợng lipid thay ổi tùy theo giống ậu và ph°¡ng pháp phân tích hàm l°ợng lipid Hàm l°ợng lipid trong ậu thÃp thích hợp với các ối t°ợng n kiêng và phòng trị bệnh Carbohydrate chủ yếu là tinh bột trong ậu xanh °ợc quan tâm nghiên cứu và sử dụng

ể sÁn xuÃt mì trong các món n á các n°ớc ph°¡ng Đông Trong ậu 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) và khoáng chÃt (canxi, ồng, sắt, kẽm và magie) Đậu xanh giàu chÃt x¡ và tập trung chủ yếu á vỏ h¿t so với phôi mầm Tuy nhiên, h¿t ậu xanh cũng có các thành phần kháng dinh d°ỡng nh° tannin, acid phytic, hemaglutinin, trypsin inhibitor, những thành phần này Ánh h°áng ến khÁ nng tiêu hóa h¿t ậu xanh Vì thế, trích ly các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học mong muốn có lợi cho sức khoẻ con ng°ßi cũng là giÁi pháp hữu ích giúp lo¿i bỏ các thành phần kháng dinh d°ỡng

Ngoài các thành phần dinh d°ỡng, các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học có trong h¿t ậu xanh (GABA và polyphenol) góp phần nâng cao giá trị thực phẩm và giá trị y học Đậu xanh giàu polyphenol nh° acid phenolic (1,81-5,97 mg rutin t°¡ng °¡ng/g), flavonoid (1,49-1,78 mg catechin t°¡ng °¡ng/g) và tannin (1,00-5,75mg/g) Nội nhũ h¿t và vỏ h¿t chứa các phenolic nh°ng phần lớn tập trung á vỏ h¿t H¡n nữa, thành phần và hàm l°ợng các hợp chÃt tự nhiên trong ậu xanh phụ thuộc nhiều yếu tố nh° iều kiện trồng trọt, màu sắc của vỏ h¿t, iều kiện khí hậu, thổ d°ỡng, ph°¡ng pháp trích ly và phân tích Thành phần polyphenol trong h¿t ậu xanh ã °ợc tổng hợp và thể hiện qua BÁng 1.2

và các hợp chÃt tự nhiên có tác dụng tốt ối với sức khỏe con ng°ßi và thể hiện giá trị của chúng qua BÁng 1.3

B Áng 1.2 Thành phần polyphenol trong h¿t ậu xanh

Flavonoid Anthocyanin Cyanidin-3-glucoside

Yao et al (2013)

Peonidin-3-glucoside Pelargonidin-3,6-malonylglucoside Pelargonidin-3-glucoside Flavonol

Quercetin Meenu et al (2016) Pająk et al (2014)

Prokudina et al (2012) Quercetin -3-O-glucoside Prokudina et al (2012)

Kaempferol Meenu et al (2016) Prokudina et al (2012)

Naringenin 7- glucoside Prokudina et al (2012)

Li et al (2012) Isovitexin Meenu et al (2016) Li et al (2012) Isovitexin-6=-O-α- L-glucoside Bai et al (2016)

Isoformononetin Prokudina et al (2012)

Acid

Phenolic

Acid Hydoxycinnamic Acid p-Coumaric Meenu et al (2016)

Acid Caffeic Meenu et al (2016) Singh et al (2009) Acid t-ferulic Meenu et al (2016) Acid Chlorogenic Meenu et al (2016)

Lßp Phā lßp Hÿp chÃt Tài lißu tham khÁo

Acid Sinapic Pająk et al (2014)

Acid Hydroxybenzoic Acid Gallic Meenu et al (2016) Pająk et al (2014)

Acid Syringic Yao et al (2013) Acid Gentisic Prokudina et al (2012)

B Áng 1.3 Ho¿t tính sinh học của một số hợp chÃt tự nhiên có trong h¿t ậu xanh

Chống oxy hóa Vitexin, isovitexin, proteins,

polypeptides, polysaccharide, polyphenol

Bai et al (2016); Li et al (2012); Cao et al (2011); Wongekalak et 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 ái tháo °ßng Polyphenol, vitexin, isovitexin Amare et al (2022)

Tác dụng giÁm mỡ máu Phytosterol; vitexin; isovitexin Hsu et al (2011); Kang et

al (2015) Chống tng huyết áp Enzyme; peptide; polyphenol; protein Gupta et al (2018); Kim et

al (2012) Tác dụng chống ung th° Polyphenol, trypsin, protein Matousek et al (2009); Xu

and Chang (2012); Zhao et

al (2012) Tác dụng sát trùng Acid chlorogenic, polyphenol, chiết

xuÃt vỏ ậu xanh

Lee et al (2012); Yao et al (2016)

KhÁ nng miễn dịch Polysaccharide, vitexin, isovitexin,

chiết xuÃt ậu xanh

Zhang et al (2013); Luo et

al (2016); Lee et al (2011) GiÁm hắc tố da Vitexin, isovitexin, chiết xuÃt ậu xanh Jeong et al (2016); Yao et

al (2012); Yao et al (2011)

1.1.2 Lÿi ích sÿc khỏe của h¿t đ¿u xanh

H¿t ậu xanh chứa hàm l°ợng dinh d°ỡng cao, óng vai trò quan trọng trong chế ộ dinh d°ỡng của con ng°ßi, ặc biệt ối với những ng°ßi n chay Ngoài ra, lo¿i ngũ cốc này còn °ợc xem nh° thực phẩm chức nng với các công dụng hữu ích Tinh bột ậu xanh với hàm l°ợng amylose cao, có ặc tính làm giÁm chỉ số °ßng huyết (Tay et al., 2015) Nghiên cứu của Peng et al (2008) nhận thÃy thành phần vitexin và isovitexin trong ậu xanh là thành phần ho¿t ộng chính óng vai trò then chốt trong iều khiển quá trình chuyển hóa glucose Do khÁ nng giÁm chỉ số °ßng huyết, ậu xanh °ợc sử dụng phổ biến ể sÁn xuÃt các sÁn phẩm giúp phòng ngừa nguy c¡ ái tháo °ßng (Hou et al., 2019) Tiêu thụ ậu xanh nh° nguồn thực phẩm có lợi cho những ng°ßi bệnh ái tháo

°ßng và béo phì

Ngày nay, vÃn ề máu nhiễm mỡ và x¡ vữa ộng m¿ch là nguyên nhân chính dẫn ến suy tim và tử vong Các nghiên cứu Yao et al (2013) cho thÃy tiêu thụ ậu xanh có ý nghĩa với áp ứng quá trình biến d°ỡng lipid, làm h¿ lipid máu Vitexin, isovitexin và chiết xuÃt ậu xanh góp phần làm giÁm lipid tích tụ á chuột (Kang et al., 2015) Không những làm h¿ lipid máu, h¿t ậu xanh còn có tác dụng bÁo vệ gan Gan là c¡ quan kích ứng quan trọng liên quan ến quá trình biến d°ỡng, dự trữ và bài tiết của quá trình chuyển hóa Các tổn th°¡ng gan do r°ợu, virus và c¡ chế tự miễn dịch (Stickel et al., 2011) H¿t

ậu xanh và ậu xanh nÁy mầm có hiệu quÁ trong quá trình bÁo vệ gan, làm giÁm các enzyme ho¿t ộng (Lopes et al., 2018) Trong quá trình nÁy mầm, một l°ợng lớn các peptides và các chÃt chuyển hóa sinh ra (Gan et al., 2017) Các hợp chÃt này rÃt có ích cho quá trình kiểm soát huyết áp Protein thủy phân từ h¿t ậu xanh và h¿t nÁy mầm có thể dùng nh° thực phẩm chức nng trong phòng ngừa và kiểm soát huyết áp (Hsu et al., 2011) Ngoài bệnh về tim m¿ch, ung th° °ợc xã hội rÃt quan tâm bái khÁ nng lây lan phát triển nhanh của tế bào ung th° Các nghiên cứu về c¡ chế của h¿t ậu xanh với bệnh này còn ch°a rõ ràng nh°ng một chế ộ dinh d°ỡng kết hợp với h¿t ậu xanh °ợc khuyến cáo bái các peptide, protein, polyphenol °ợc tìm thÃy trong h¿t ậu xanh có hiệu quÁ giÁm nguy c¡ các tế bào ung th° và chống l¿i sự phát triển lớn lên của tế bào

ung th° (Gupta et al., 2018) Vì thế, các nhà khoa học ề xuÃt mối liên hệ giữa chế ộ dinh d°ỡng giàu ậu và khÁ nng giÁm nguy c¡ của nhiều lo¿i ung th° (Messina, 2014) KhÁ nng tự bÁo vệ miễn dịch của c¡ thể rÃt quan trọng ối với sức khỏe Đậu xanh và các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học của ậu xanh có ích trong áp ứng miễn dịch (Dunkelberger and Song, 2010) Viêm là dÃu hiệu nhận biết c¡ thể gặp những nguy c¡

về sức khỏe Để kháng viêm hiệu quÁ, ng°ßi ta cũng ã dùng ậu xanh từ rÃt lâu nhằm giÁi nhiệt, dị ứng và nóng sốt Zhang et al (2013) ã nghiên cứu chiết xuÃt aceton-n°ớc h¿t ậu xanh cho thÃy vitexin và isovitexin góp phần khÁ nng kháng viêm hiệu quÁ của h¿t ậu xanh Nh° vậy, tác ộng kháng viêm của các ho¿t chÃt trong h¿t ậu xanh bao gồm polyphenol, saponin óng vai trò quan trọng trong quá trình iều trị nhiều bệnh nh° tiểu °ßng, béo phì, ức chế tiến trình viêm nhiễm Đối với quá trình hình thành hắc tố

da các nghiên cứu xác ịnh thành phần vitexin, isovitexin, proanthocyanidin và tanin từ

vỏ h¿t óng vai trò ức chế quá trình hình thành hắc tố do các hợp chÃt này ức chế khÁ nng ho¿t ộng của enzyme tyrosinase, enzyme chính gây ra hình thành hắc tố da Với tốc ộ công nghiệp hóa kéo theo ô nhiễm môi tr°ßng, con ng°ßi ặc biệt quan tâm

ến vÃn ề sức khỏe thì việc giÁi ộc c¡ thể rÃt °ợc chú ý Từ rÃt lâu ng°ßi dân ã sử dụng ậu xanh nh° một thực phẩm chức nng có khÁ nng giÁi ộc Tuy nhiên, c¡ chế tác ộng ến quá trình giÁi ộc còn ch°a °ợc giÁi thích rõ ràng nh°ng các nhà khoa học tiến hành thí nghiệm trên chuột với các khẩu phần n có ậu xanh qua nhiều ngày nhận thÃy chiết xuÃt cồn h¿t ậu xanh giúp phòng ngừa ruột hÃp thu aconitine Vitexin và isovetexin cũng các tác dụng bÁo vệ chống l¿i isoproterenol

Ngoài ra trong h¿t ậu xanh còn có một hợp chÃt rÃt có giá trị y học ó là gamma aminobutyric acid GABA là một amino acid phi protein với một số chức nng sinh lý

và lợi ích sức khỏe tiềm nng Có nhiều báo cáo về lợi ích sức khỏe của GABA bao gồm giÁm huyết áp, giÁm bệnh mãn tính liên quan ến r°ợu và phòng ngừa tng sinh tế bào ung th° Ng°ßi ta nhận thÃy rằng quá trình nÁy mầm GABA trong ậu xanh tng lên cao

h¡n so với quá trình lên men (sử dụng chủng Rhizopus sp 5351 trong tr¿ng thái rắn á

30oC trong 48 giß) Đây chính là hợp chÃt cần °ợc quan tâm trong h¿t ậu xanh bái

trong số các lo¿i ậu thì hàm l°ợng GABA trong h¿t ậu xanh cao nhÃt so với các lo¿i

ậu khác Hàm l°ợng GABA có trong các lo¿i ậu xanh, ậu nành, ậu en và h¿t mè lần l°ợt là 0,1325; 0,1222; 0,0438 và 0,0909 g/kg (Tiansawang et al., 2016)

1.2 Quá trình nÁy mÅm h¿t đ¿u xanh

1.2.1 Quá trình nÁy mÅm

NÁy mầm là một quá trình cây con °ợc phát triển từ h¿t giống Quá trình nÁy mầm, tr°ớc tiên h¿t °ợc chọn lựa, xử lý h¿t s¿ch và tiến hành ngâm h¿t trong n°ớc và sau cùng là ủ ể h¿t tng tr°áng kéo dài chiều dài thân mầm (Hình 1.1) Quá trình này trÁi qua ba giai o¿n Trong giai o¿n ầu tiên, ể ức chế sự phát triển của vi sinh vật, h¿t cần °ợc xử lý khử trùng s¿ch tr°ớc khi ngâm Giai o¿n ngâm, h¿t giống hÃp thụ n°ớc

do ó tng khối l°ợng và ho¿t ộng của enzyme cũng nh° tng c°ßng ho¿t ộng trao ổi chÃt, tổng hợp protein và vận chuyển chÃt dinh d°ỡng ến tÃt cÁ các phần của h¿t giống, trong khi á giai o¿n cuối, thân mầm kéo dài ra nổi lên từ h¿t giống Trong quá trình này, các thành phần tế bào °ợc chuyển ổi thành những hợp chÃt mới, Ánh h°áng ến các

ặc tính sinh hóa Nó cÁi thiện chÃt l°ợng của các lo¿i ậu khi kích ho¿t enzyme ho¿t

ộng của h¿t nÁy mầm và chuyển protein, carbohydrate và lipid thành các d¿ng ¡n giÁn h¡n (Sattar et al., 2015) Đây là ph°¡ng pháp ¡n giÁn, rẻ tiền và hiệu quÁ so với ngâm, nÃu, luộc, hÃp và nÃu vi sóng ể giÁm các ặc tính kháng dinh d°ỡng á các cây họ ậu

Hình 1.1 Các giai o¿n của quá trình nÁy mầm h¿t và phát triển thành cây con

(a) H¿t ậu xanh, (b) H¿t ngâm trong n°ớc, (c) H¿t nÁy mầm kéo dài chiều dài mầm h¿t

NÁy mầm là một quá trình tự nhiên xÁy ra trong thßi kỳ tng tr°áng của h¿t giống, trong

ó chúng °ợc áp ứng những iều kiện tối thiểu cho sự tng tr°áng và phát triển (Sangronis et al., 2006) Trong quá trình nÁy mầm có sự gia tng ộ hÃp thụ n°ớc của h¿t theo thßi gian là do sự ngậm n°ớc của các tế bào trong h¿t ngày càng tng (Nonogaki

et al., 2010) Đậu xanh nÁy mầm làm giÁm các thành phần không mong muốn nh° alkaloid, tannin và phytate (Hussain and Uddin, 2012), làm tng các chÃt dinh d°ỡng và tng khÁ nng tiêu hóa protein ồng thßi tng quá trình tích lũy các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học khác nhau nh° vitamin, GABA và polyphenol (Gan et al., 2017) Hàm l°ợng GABA và polyphenol trong h¿t nguyên liệu l¿i rÃt thÃp, do ó quá trình °¡m mầm nhằm ho¿t hóa ho¿t ộng của enzyme glutamic acid decacbonxylase (GAD) chuyển hóa acid glutamic thành GABA, ồng thßi kích ho¿t quá trình sÁn sinh các hợp chÃt có ho¿t tính chống oxy hóa và polyphenol làm tng áng kể các hợp chÃt này sau quá trình nÁy mầm (Gan et al., 2017) Nh° vậy, nÁy mầm có thể là ph°¡ng pháp công nghệ xanh ể tích trữ các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học tự nhiên và h¿t nÁy mầm giàu hợp chÃt có ho¿t tính sinh học có thể dùng nh° thực phẩm chức nng phòng ngừa các bệnh mãn tính

1.2.2 Các y¿u tß Ánh h°ãng quá trình nÁy mÅm

Sự nÁy mầm cũng chịu nhiều Ánh h°áng của các yếu tố ngo¿i cÁnh và nội t¿i nh°ng yếu

tố bên ngoài là quan trọng nhÃt, bao gồm n°ớc, nhiệt ộ, oxy và ôi khi là môi tr°ßng nÁy mầm sáng hoặc tối Những h¿t giống khác nhau thì có mức ộ nÁy mầm khác nhau

1.2.2.1 Nước

N°ớc là yếu tố cần thiết cho quá trình nÁy mầm giúp tng ộ ẩm h¿t, kích ho¿t các enzyme, quá trình này phụ thuộc vào các thành phần có trong h¿t ậu xanh (Shah et al., 2011) Thành phần c¡ bÁn t¿o ra sự hút n°ớc của h¿t là do protein có tính hút n°ớc, do

ó sau khi ngâm h¿t có sự tr°¡ng ná N°ớc cần thiết cho các enzyme ho¿t ộng, phá vỡ các mô dự trữ, vỏ h¿t và vận chuyển các chÃt dinh d°ỡng từ vùng dự trữ ến lá mầm hoặc từ nội nhũ ến ỉnh sinh tr°áng và khái phát các phÁn ứng hóa học, phá vỡ các sÁn phẩm dự trữ ể tổng hợp chÃt mới Khi ộ ẩm tng thì c°ßng ộ hô hÃp sẽ tng lên, t¿o

iều kiện thuận lợi cho sự nÁy mầm Trong giai o¿n bÁo quÁn, h¿t ậu xanh có ộ ẩm trung bình từ 7-13,7%, do ó hầu nh° không có các ho¿t ộng trao ổi chÃt Độ ẩm thích hợp cho h¿t ậu xanh nÁy mầm là từ 50% H¿t ậu xanh °ợc ngâm trong n°ớc cÃt (1:5 w/v) trong thßi gian 10 giß á nhiệt ộ phòng (30±2oC) Ám bÁo ộ ẩm tối °u cho h¿t nÁy mầm (Hussain and Uddin, 2012) Hàm ẩm trong h¿t tng nhanh trong thßi gian ủ và ¿t giá trị cao nhÃt 89.5% sau 96 giß °¡m mầm (Shah et al., 2011)

1.2.2.2 Oxy

Oxy cần thiết cho sự chuyển hóa trong quá trình nÁy mầm, °ợc sử dụng trong hô hÃp hiếu khí ể t¿o ra nng l°ợng cần thiết cho sự phát triển của cây trồng Nhiều nghiên cứu cho rằng nếu hàm l°ợng CO2 tng lên 0,03% thì sẽ làm chậm quá trình nÁy mầm, khi hàm l°ợng tng lên 37% thì h¿t sẽ chết Vì vậy, trong quá trình nÁy mầm cần phÁi Áo khối h¿t ể cung cÃp nhiều O2 và tránh tích tụ CO2 gây hô hÃp yếm khí, gây ộc cho h¿t

1.2.2.4 Ánh sáng

Ánh sáng có Ánh h°áng ến sự ra hoa, kéo dài thân và hình thành sắc tố á quÁ và lá, c°ßng ộ lẫn chÃt l°ợng ánh sáng ều có Ánh h°áng ến qúa trình nÁy mầm Tuy nhiên, không phÁi bÃt kỳ lo¿i h¿t nào trong quá trình nÁy mầm cũng cần có ánh sáng Một số lo¿i h¿t cần bóng tối ể nÁy mầm nh° các lo¿i cây họ hành hay h¿t của cây họ ậu Các kiểu chiếu sáng trong thßi gian nÁy mầm óng một vai trò quan trọng ối với một

số nhóm chÃt chuyển hóa Cùng lo¿i cây trồng nÁy mẩm trong bóng tối hoặc d°ới ánh sáng thì khác nhau về thành phần sinh hóa Một số nghiên cứu ã chứng minh Ánh h°áng

của các thông số quang phổ ánh sáng (b°ớc sóng), các kiểu chiếu sáng khác nhau và sự kết hợp của chúng (ví dụ: èn LED và tia cực tím) về sự tổng hợp và tích lũy tổng số hợp chÃt phenolic (PC) trong mầm cây họ ậu hoặc các acid phenolic, flavonoid Ánh sáng cũng Ánh h°áng ến sự tích tụ ho¿t tính sinh học các hợp chÃt nh° acid amin, vitamin C, vitamin E, carotenoids và sắc tố quang hợp (Perchuk et al., 2023)

Do h¿t ậu xanh có giá trị dinh d°ỡng cao cùng với các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học

có giá trị, các nhà khoa học tìm ph°¡ng pháp nhằm nâng cao hàm l°ợng các chÃt này Hai ph°¡ng pháp lên men và nÁy mầm °ợc sử dụng nhằm tng hàm l°ợng dinh d°ỡng

và giá trị các hợp chÃt tự nhiên à Việt Nam, sÁn phẩm giá ậu xanh, sÁn xuÃt từ quá trình nÁy mầm h¿t, °ợc dùng rÃt phổ biến và hiện diện trong các bữa n của gia ình và trong các món n truyền thống lẫn hiện ¿i Quá trình nÁy mầm h¿t này ¡n giÁn, thân thiện môi tr°ßng, thuận lợi trong iền kiện sÁn xuÃt á các quy mô nhỏ, vừa và lớn

1.2.3 Các bi¿n đãi của h¿t đ¿u xanh trong quá trình nÁy mÅm

Protein ậu xanh °ợc ánh giá là có chÃt l°ợng tốt do có chứa ầy ủ các amino acid thiết yếu và hàm l°ợng của chúng t°¡ng ối phù hợp với tiêu chuẩn dinh d°ỡng dành cho trẻ em do tổ chức l°¡ng nông thế giới (FAO) và tổ chức y tế thế giới (WHO) khuyến nghị Đậu xanh chứa nhiều amino acid thiết yếu và hàm l°ợng này tng lên áng kể sau khi h¿t nÁy mầm do quá trình thuỷ phân protein (Tiansawang et al., 2016) H¿t nÁy mầm

°ợc biết ến nh° là nguồn GABA mang l¿i những tác dụng có lợi cho sức khỏe con ng°ßi Trong suốt quá trình nÁy mầm, hàm l°ợng các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học nh° GABA, polyphenol và các hợp chÃt khác nh° vitamin, acid hữu c¡ và °ßng khử có khuynh h°ớng tng và thay ổi tuỳ theo iều kiện và thßi gian của quá trình nÁy mầm (Tang et al., 2014) Vì thế, nghiên cứu tối °u thßi gian và iều kiện nÁy mầm h¿t ậu xanh nhằm thu °ợc các hợp chÃt cao nhÃt sinh học này là cần thiết

Trong suốt quá trình nÁy mầm, các enzyme nội bào °ợc ho¿t hoá và các hợp chÃt dự trữ nh° protein và carbohydrate °ợc phân cắt thành các phân tử nhỏ, ồng thßi các hợp chÃt mới °ợc hình thành Cụ thể, quá trình này ã nâng cao hàm l°ợng GABA và

polyphenol trong các h¿t ngũ cốc (Paucar-Menacho, Peñas, et al., 2017) Các mầm có lợi ích dinh d°ỡng áng kể cho c¡ thể con ng°ßi vì nồng ộ chÃt dinh d°ỡng cao có thể

°ợc c¡ thể sử dụng dễ dàng (Randhir et al., 2004) Vitamin C là một chÃt chống oxy hóa tự nhiên giúp duy trì tr¿ng thái ho¿t ộng cho nhiều hợp chÃt ho¿t tính sinh học, chẳng h¿n nh° vitamin E, flavonoid và phenolics Vitamin E có thể bÁo vệ các acid béo không bão hòa a chống l¿i sự phá hủy oxy hóa trong màng tế bào Protein hòa tan trong n°ớc là một yếu tố quan trọng của chÃt l°ợng thực phẩm Trong quá trình nÁy mầm h¿t giống, các protein l°u trữ °ợc huy ộng ể cung cÃp chÃt dinh d°ỡng cho sự phát triển của cây con Phenolic nằm m¿ng l°ới lipid-n°ớc của màng, vì vậy chúng có thể gom các gốc tự do bên trong và bên ngoài tế bào Các flavonoid tìm thÃy trong ậu ã °ợc nghiên cứu rộng rãi do vai trò bÁo vệ của chúng chống l¿i các bệnh tim m¿ch và ung th° Trong thập kỷ qua, một số nghiên cứu ã tập trung chủ yếu vào những thay ổi của các hợp chÃt ho¿t tính sinh học trong ậu, khi nÁy mầm tng hàm l°ợng các vitamin, hàm l°ợng protein tan trong n°ớc, hàm l°ợng tổng phenolic và ho¿t tính chống oxy hóa Tuy nhiên, hàm l°ợng các hợp chÃt này phụ thuộc rÃt lớn vào iều kiện xử lý h¿t (thßi gian ngâm h¿t tr°ớc nÁy mầm) và chế ộ nÁy mầm (nhiệt ộ và thßi gian), ộ ẩm h¿t, môi tr°ßng nÁy mầm sáng hay tối, ộ ẩm t°¡ng ối của môi tr°ßng

Trong quá trình nÁy mầm của h¿t ậu xanh, các protein phân tử l°ợng lớn và các hợp chÃt s¡ cÃp nh° acid glutamic, glutamine bị thủy phân thành các peptide và các amino acid ¡n giÁn nhß các enzyme nội sinh trong tế bào chÃt, chuyển hóa thành các hợp chÃt thứ cÃp và tham gia vào chu trình chuyển hóa ể cung cÃp nng l°ợng và oxy ể hình thành cây con hợp chÃt phenolic, các chÃt chống oxy hóa, các amino acid dễ tiêu hóa (Mubarak, 2005) Theo Tiansawang et al (2016) và Mubarak (2005), quá trình nÁy mầm của h¿t ậu xanh làm giÁm i hàm l°ợng carbohydrate và tng hàm l°ợng các °ßng

¡n Quá trình nÁy mầm làm giÁm hàm l°ợng acid phytic i nhiều lần so với h¿t t°¡i, nghiên cứu cho thÃy h¿t nÁy mầm á 72 giß ịnh l°ợng °ợc 0,41g/100g chÃt khô so với h¿t t°¡i là 0,83g/100g chÃt khô mặc dù quá trình ngâm có làm tng hàm l°ợng này nh°ng không nhiều (0,89g/100g chÃt khô) Hiện t°ợng giÁm phytic acid là do lá mầm của h¿t

ậu xanh sau quá trình nÁy mầm, h¿t hút n°ớc ã tr°¡ng ná, làm phá hủy tế bào và phytic acid di chuyển ra ngoài môi tr°ßng

Các nghiên cứu cho thÃy các hợp chÃt tự nhiên trong các cây họ ậu tng lên và ặc biệt các yếu tố ức chế dinh d°ỡng và không tiêu hoá (trypsin inhibitor, phytic acid và tannins) giÁm áng kể trong suốt quá trình nÁy mầm (Dueñas et al., 2016; Tang et al., 2014) Các sÁn phẩm nÁy mầm từ cây họ ậu còn °ợc ề nghị là chiến l°ợc hiệu quÁ nhằm chế biến thành các sÁn phẩm có ho¿t tính chống oxy hoá Các hợp chÃt polyphenol có trong h¿t

ậu nÁy mầm có vai trò quan trọng óng góp vào ho¿t tính này (Dueñas et al., 2016) Do vậy, xác ịnh iều kiện tiền xử lý và chế ộ nÁy mầm tối °u là cần thiết nhằm thu °ợc hợp chÃt có ho¿t tính sinh học cao nhÃt

1.2.3.1 Gamma-aminobutyric acid (GABA)

GABA là amino acid có bốn carbon phi protein °ợc biết ến nh° một chÃt dẫn truyền thần kinh ức chế trong não và tủy sống của các lo¿i ộng vật có vú GABA °ợc sÁn xuÃt chủ yếu từ một-decarboxyl hóa glutamate °ợc xúc tác bái glutamate decarboxylase (GAD) và là chÃt làm giÁm hội chứng mãn kinh, tng c°ßng miễn dịch, iều trị ung th°, ngn ngừa các triệu chứng liên quan ến r°ợu mãn tính và chống béo phì GABA có nhiều tác dụng với c¡ thể con ng°ßi, ặc biệt lên hệ thần kinh, Ám bÁo duy trì sự ho¿t

ộng bình th°ßng của não bộ Quá trình nÁy mầm làm gia tng áng kể GABA và chÃt x¡ trong chế ộ n ậu xanh Trong khi ó, ã giÁm hàm l°ợng tro và carbohydrate, nh°ng các ho¿t tính chống oxy hóa và hàm l°ợng hợp chÃt phenolics ã °ợc tìm thÃy

có thay ổi ít Vì thế, có thể thÃy ậu xanh nÁy mầm là nguồn giàu GABA và chÃt x¡ dinh d°ỡng (BÁng 1.4)

B Áng 1.4 Các nghiên cứu về quá trình nÁy mầm sinh hàm l°ợng GABA

Lo¿i h¿t Hàm l°ÿng

GABA nguyên lißu (mg/100g)

Hàm l°ÿng GABA sau nÁy mÅm (mg/100g)

Thái gian và nhißt đá ngâm tßi °u

Thái gian và nhißt đá ủ tßi

Đậu nành 12,12 49,77 6 giß 6 giß/ nhiệt ộ môi tr°ßng

Đậu en 4,38 74,30 6 giß 6 giß/ nhiệt ộmôi tr°ßng

Đậu xanh 5,92 163,87 pH 5,83, 8 giß 35oC 14,5 giß/ 36,6oC Trung et al (2017) Đậu nành 0,48 2,24 4 giß/ 30oC 24 giß Guo et al (2011)

H¿t kê 3,38 35,70 8-16 giß/ nhiệt ộ môi

tr°ßng 60 giß

Sharma et al (2016)

H¿t bắp

tím 15,27 53,17 24 giß/ nhiệt ộ môi tr°ßng 63 giß/ 26 oC

Paucar-Menacho, Martínez-

Villaluenga, et al (2017)

Mặc dù GABA có sẵn trong nhiều trái cây và rau quÁ, nồng ộ của nó trong các lo¿i thực phẩm tự nhiên rÃt thÃp, dao ộng từ 0,03 ến 2,00 µmol/ g trọng l°ợng t°¡i Nhiều nghiên cứu tập trung vào việc tìm kiếm những ph°¡ng pháp mới ể tng hàm l°ợng GABA trong thực phẩm tự nhiên có thể có lợi cho sức khỏe con ng°ßi Áp lực môi tr°ßng, phụ gia và biến ổi sinh học ã °ợc tìm thÃy ể kích thích sự tích tụ của GABA (Song and Yu, 2018)

GABA có công dụng (Diana et al., 2014; Oh et al., 2003; Shelp et al., 1999) ngn ngừa một số lo¿i ung th° ví dụ nh° ung th° phổi do có khÁ nng ức chế sự sinh tr°áng của tế bào ung th°, có tác dụng làm giÁm các chứng bệnh liên quan ến tim m¿ch, bệnh huyết

áp thÃp do làm giãn các m¿ch dẫn máu Nó giúp iều hòa cÁm giác au và mệt mỏi, cÁi thiện trí nhớ và khÁ nng học tập GABA có tác dụng ngn ngừa bệnh tiểu °ßng do kích thích tiết insulin ồng thßi có hiệu quÁ trong iều trị các bệnh nh° Parkinson, Alzheimer cùng chứng mÃt ngủ và rối lo¿n tiền mãn kinh

và các tác dụng giãn m¿ch Một số tác dụng có lợi từ các hợp chÃt phenolic chủ yếu là

do ho¿t tính chống oxy hóa của chúng Các lợi ích sức khỏe liên quan ến polyphenol

và ứng dụng của chúng ã °ợc ề cập ến trong nhiều nghiên cứu (Ajila et al., 2011)

Sự nÁy mầm thúc ẩy tng hợp chÃt tự nhiên của ậu xanh, ậu t°¡ng và ậu en Sau 3-5 ngày nÁy mầm ho¿t ộng chống oxy hóa của tổng phenolic và tổng flavonoid có

óng góp cao nhÃt Nghiên cứu của Huang et al (2014) cho rằng sau khi ngâm h¿t trong

10 giß, h¿t ậu xanh tổng hợp hàm l°ợng polyphenol tng 103,7% sau 1 ngày nÁy mầm

so với h¿t ch°a nÁy mầm, sau ó hàm l°ợng này giÁm nhanh á các ngày tiếp theo, tác giÁ giÁi thích rằng polyphenol °ợc sinh ra khi h¿t bắt ầu nÁy mầm, hợp chÃt này °ợc tổng hợp nhằm giúp bÁo vệ h¿t khỏi các yếu có bÃt lợi bên ngoài Theo Tiansawang et

al (2016) hàm l°ợng polyphenol trong h¿t ậu xanh ch°a nÁy mầm khoÁng 12%, sau thßi gian nÁy mầm từ 6 -12 giß (thßi gian ngâm 6 giß) thì h¿t tổng hợp °ợc hàm l°ợng polyphenol khoÁng 11%, hàm l°ợng này °ợc tổng hợp nhiều nhÃt sau 48h nÁy mầm với 13% Fernandez-Orozco et al (2008) cho rằng hàm l°ợng polyphenol °ợc h¿t ậu xanh tổng hợp nhiều nhÃt sau 7 ngày nÁy mầm với 3,46 mg catechin/g (chÃt khô) so với h¿t

ậu xanh ch°a nÁy mầm là 1,09 mg catechin/g (chÃt khô) Kết quÁ nghiên cứu này còn

cho thÃy hàm l°ợng polyphenol tng dần trong quá trình nÁy mầm từ 2 ến 7 ngày Một nghiên cứu khác của Wongsiri et al (2015) chứng minh rằng TPC của h¿t ậu xanh nÁy mầm tng lên cao nhÃt sau 24 giß ủ, cao gÃp 4 lần so với h¿t t°¡i Nguyên nhân do trong quá trình nÁy mầm, h¿t có chứa nhiều chÃt dinh d°ỡng, là môi tr°ßng thuận lợi cho vi sinh vật phát triển cũng giống nh° tÃn công của côn trùng sống á môi tr°ßng xung quanh, các hợp chÃt phenolic acid °ợc t¿o nên ể bÁo vệ h¿t khỏi những mối nguy kể trên

Sự gia tng của ho¿t ộng chống oxy hóa trong quá trình nÁy mầm của ậu xanh có liên quan với những thay ổi hàm l°ợng của chÃt chống oxy hóa, chẳng h¿n nh° vitamin và polyphenol Nhìn chung, các nghiên cứu cho thÃy h¿t nÁy mầm là nguồn có giá trị về các hợp chÃt ho¿t tính sinh học tự nhiên và chÃt chống oxy hóa Đậu xanh h¿t và mầm là ví

dụ iển hình của thực phẩm chức nng có tác dụng giÁm nguy c¡ bệnh tật Những thay

ổi thành phần hóa học của ậu xanh trong quá trình nÁy mầm dẫn ến sự thay thế và thay ổi quan trọng ho¿t tính d°ợc lý của ậu xanh Nh° vậy, các nghiên cứu t°¡ng lai cần nhắm ến trích ly và tinh chế các ho¿t chÃt sinh học mới ứng dụng trong nông nghiệp, thực phẩm sức khỏe, mỹ phẩm và d°ợc (Tang et al., 2014)

1.3 Trích ly các hÿp chÃt có ho¿t tính sinh hãc vßi să hß trÿ của enzyme

1.3.1 So sánh các ph°¢ng pháp trích ly

Nh° ã ề cập á trên, hàm l°ợng cao các hợp chÃt có ho¿t tính sinh học sinh học (GABA

và polyphenol) của h¿t ậu xanh nÁy mầm và có lợi ích cho sức khoẻ con ng°ßi Do ó, lựa chọn ph°¡ng pháp trích ly phù hợp và tối °u hóa iều kiện trích ly là những b°ớc quan trọng Gần ây, quá trình trích ly truyền thống sử dụng dung môi công nghiệp ã h¿n chế do lo ng¿i về sức khỏe, gia tng các quy ịnh về môi tr°ßng và suy giÁm chÃt l°ợng D° l°ợng dung môi ộc h¿i trong các sÁn phẩm thực phẩm ngày càng °ợc coi

là không phù hợp và không °ợc chÃp nhận bái ng°ßi tiêu dùng lo ng¿i về tác ộng có thể có của những dung môi ối với sức khỏe của con ng°ßi (Shi et al., 2005) Điều quan trọng là phÁi tìm ra một ph°¡ng pháp trích ly hợp chÃt có ho¿t tính sinh học phù hợp bằng cách sử dụng dung môi thân thiện môi tr°ßng