Nghiên cứu điều kiện nảy mầm trên hạt đậu xanh (vigna radiata) để làm giàu hàm lượng GABA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRƯƠNG NHẬT TRUNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN NẢY MẦM TRÊN HẠT ĐẬU XANH ĐỂ LÀM GIÀU HÀM LƯỢNG GABA (Vigna radiata) Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số ngành: 60540101 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, Tháng 01 năm 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trương Nhật Trung MSHV: 7140473 Ngày, tháng, năm sinh: 25/10/1989 Nơi sinh: Đồng Nai Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm Mã số: 60 54 01 01 TÊN ĐÈ TÀI: Nghiên cứu điều kiện nảy mầm hạt đậu xanh (Vigna radiata) để làm giàu hàm lượng GABA I NHIỆM VỤ VÀ NỘI DỤNG: Nghiên cứu điều kiện yếu tố ảnh hưởng đến tích lũy hàm lượng GABA trình nảy mầm Nghiên cứu bột đậu xanh nảy mầm giàu GABA II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/01/2015 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/11/2015 IV CÁN Bộ HƯỚNG DẪN: GS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO Tp HCM, ngày 21 tháng 12 năm 2015 CÁN BỘ CHỦ NHIỆM BỘ MÔN HƯỚNG DẪN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA (Họ tên chữ ký) i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành cơng trình nghiên cứu này, tơi xin gửi lời cảm on chân thành đến Bộ môn Công nghệ thực phẩm, thuộc Khoa kỹ thuật hóa học, Trng Đại học Bách Khoa Tp.HCM trang bị sở vật chất đầy đủ tạo điều kiện giúp tơi hồn thành đề tài tiến độ Bên cạnh đó, tơi xin gủi lời cảm ơn đến quý thầy cô Bơ mơn nhiệt tình giúp đờ truyền đạt kinh nghiệm quý báu giúp tránh đuợc nhiều sai sót q trình thục đề tài Đặc biệt cảm ơn Cô GS.TS Đống Thị Anh Đào ln ln tận tình huớng dẫn bảo tơi để tơi giải khó khăn cách tốt Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình luôn ủng hộ, tạo điều kiện cho tơi đuợc tham gia làm đề tài hồn thành nghiên cứu Trân trọng Tp.HCM, ngày 21 tháng 12 năm 2015 Trương Nhật Trung TÓM TẮT y-aminobutyric acid (GABA) amino acid có chức quan trọng hệ thống thần kinh Nó xem hợp chất có hoạt tính sinh học có tác dụng tốt cho sức khỏe người Đã có nhiều nghiên cứu phương pháp khác để tăng hàm lượng GABA nguyên liệu gạo lức, đậu nành, lúa mì, đại mạch Và nghiên cứu này, nghiên cứu nảy mầm hạt đậu xanh để làm giàu hoạt chất Các yếu tố ảnh hưởng lên hàm lượng GABA hạt đậu xanh nảy mầm khảo sát bao gồm: pH nước ngâm, thời gian nhiệt độ (ngâm nảy mầm), hai điều kiện nảy mầm (hiếu khí hypoxia-anaerobic) Thực khảo sát q trình ngâm, chọn nhiệt độ ngâm 35°c, thời gian ngâm tỉ lệ đậu xanh:nước 1:5 (w/v) làm thông số cố định cho thí nghiệm sau Đồng thòi, thực so sánh hai điều kiện nảy mầm, thu hàm lượng GABA điều kiện nảy mầm hypoxia-anaerobic cao gấp 1.41 lần so với điều kiện nảy mầm hiếu khí Chúng tơi tiếp tục thực q trình tối ưu hóa thực với yếu tố khảo sát: nhiệt độ nảy mầm, thời gian nảy mầm pH nước ngâm để chọn nghiệm thức có hàm lượng GABA thu hồi cao Kết thời gian nảy mầm tối ưu 14.5 giờ, nhiệt độ nảy mầm tối ưu 36.6°c pH nước ngâm tối ưu 5.83 giá trị GABA cao thu 1638.67±21.2ppm Mục tiêu khác nghiên cứu, muốn thu hồi bột đậu xanh nảy mầm với đặc tính giàu GABA ưu vượt trội hạt nảy mầm giàu chất dinh dưỡng, dễ tiêu hóa, dễ hòa tan cảm quan tốt so với bột từ nguyên liệu hạt đậu khơng nảy mầm Do đó, chúng tơi thực q trình luộc sấy đậu để có sản phẩm hoàn thiện điều kiện nảy mầm tối ưu Kết thúc thí nghiệm, chúng tơi hồn thành thơng số kỹ thuật lại bao gồm: nhiệt độ luộc 80°C 15 phút, sau sấy 50°C để thu bột đậu xanh với hàm lượng GABA giữ lại cao 273.76±12.34ppm Các số liên quan đặc tính hóa lý sản phẩm như: số WAC, WAI, WSI số màu (L*, a*, b*) đánh giá so sánh với bột đậu xanh chưa nảy mầm Kết cho thấy bột đậu xanh giàu GABA có khả ứng dụng rộng rãi công nghiệp ABSTRACT y-aminobutyric acid (GABA) is a an amino acid with important fuction for the neuron It is considered a potent bioactive compound and has positive effects on the health, so there are many studies that indicated the methods to accumulate GABA content in brown rice, soybean, wheat, barley In this research, we germinated mung bean and booted GABA content These factors that effected to GABA content include: pH of soaking water, temperature and time (soaking and germination), and two germination condition (aerobic and hypoxia-anaerobic) After finishing the soaking, we obtained the optimium soaking: soaking temperarure 35°c, time soaking hours, and the ratio of mungbean:water was 1:5 (w/v) Attachment, we carried out testing the different germination conditions, the results showed GABA content was higher 1.41 times under hypoxia-anaerobic condition compare to aerobic condition After that, we continuously tested the optimizing test in factors: germination temperature and time, and pH of soaking water So, we also recovered the optimizing pH of soaking water was 5.83, germination time was 14.5 hours and germination temperature was 36.6°c, the highest GABA content was 1638.67±21.2ppm However, the other goal in this study was the mung bean powder that includes the enrich GABA powder, and easily consume such as: easily dissolve, easy digestion and improve many characterictics in ungerminated mung bean powder So we examined the effect of the drying and the boiling mung bean seed (before drying) The results indicated the final highest GABA was obtanined 273.76+12.34ppm at boiling temperature 80°C in 15 minutes, then drying at 50°C in hours Other physic-chemical parameter was conducted such as: WAC, WAI, WSI and color parameter (L*, a*, b*) and compared to ungerminated mung bean powder That is many convenient powder was produced DANH MUC CÁC TỪ VIẾT TẮT • VIẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ ANOVA Analysis of variance - Phân tích phương sai DAO Diamin Oxidase GABA Gamma amino butyric acid GHB y-hydroxybutyric acid IDF Insoluble Dietary Fiber - Chất xơ khơng hòa tan pp Polypropylen WAC Water Absorption Capacity - Khả giữ nước WAI Water Absorption Index - Chỉ số hấp thụ nước WSI Water Solubility Index - Chỉ sã hòa tan nước w/v WeighUvolume - khối lượng/thể tích V LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo theo yêu cầu Tác giả luận án Trương Nhật Trung vi Ý KIẾN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii ABSTRACT iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .iv LỜI CAM ĐOAN V Ý KIẾN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN vi MỤC LỤC vii DANH MỤC BẢNG X DANH MỤC HÌNH xi LỜI MỞ ĐẦU xii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Phân loại khoa học đặc điểm phân bố 1.2 Đặc điểm thực vật học 1.2.1 Vỏ 1.2.2 Tử diệp 1.2.3 Phôi 1.3 Thành phần dinh dưỡng 1.4 Đậu xanh nảy mầm yếu tố ảnh hưởng 1.5 GABA trình nảy mầm sinh hàm lượng GABA 11 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 15 2.2 Nội dung thực 15 2.2.1 Quy trình sản xuất bột đậu xanh giàu GABA đề xuất 15 2.2.2 Thuyết minh quy trình 15 2.3 Nội dung nghiên cứu 19 2.3.2 Nội dung 1: Xác định thành phần nguyên liệu .19 2.3.3 Nội dung 2: Khảo sát trình ngâm 20 2.3.4 Nội dung 3: Khảo sát trình ủ 20 2.3.5 Nội dung 4: Khảo sát ảnh hưởng pH nước ngâm 21 2.3.6 Nội dung 5: Tối ưu hóa q trình nảy mầm đậu xanh 21 2.3.7 Nội dung 6: Khảo sát ảnh hưởng trình sấy 21 2.3.8 Nội dung 7: Khảo sát ảnh hưởng trình luộc 22 2.4 Nguyen liệu hóa chất 23 2.4.1 Nguyên liệu 23 2.4.2 Hóa chất 23 2.4.3 Thiết bị, dụng cụ 23 2.5 Phương pháp phân tích 23 2.5.1 Phương pháp xử lý số liệu 23 2.5.2 Phân tích độ ẩm 23 2.5.3 Phương pháp xác định hàm lượng đường khử 24 2.5.4 Phương pháp xác định tổng hàm lượng amino acid tự 24 2.5.5 Phương pháp xác định hàm lượng GABA 26 2.5.6 Phương pháp xác định WAC 26 2.5.7 Phương pháp xác định WAI, WSI 27 2.5.8 Phương pháp xác định số màu L*, a* b* 27 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ 28 3.1 Khảo sát thời gian ngâm 28 3.1.1 Độ ẩm 28 3.1.2 Hàm lượng đường khử 29 3.1.3 Hàm lượng amino acid tự 30 3.2 Khảo sát q trình ủ hiếu khí 31 3.2.1 Độ ẩm 32 3.2.2 Hàm lượng đường khử 33 3.2.3 Hàm lượng amino acid tự 34 3.2.4 Hàm lượng GABA 36 3.3 Khảo sát trình ủ hypoxia-anaerobic 37 3.3.1 Độ ẩm 37 3.3.2 Hàm lượng đường khử 38 3.3.3 Hàm lượng Amino acid tự 40 3.3.4 Hàm lượng GABA 41 3.4 Khảo sát pH nước ngâm 42 3.4.1 Hàm lượng đường khử 42 3.4.2 Hàm lượng amino acid 43 3.4.3 Hàm lượng GABA 44 3.5 Tối ưu hóa trình nảy mầm đậu xanh 45 3.6 Khảo sát trình sấy 48 3.6.1 Độ ẩm 50 3.6.2 Hàm lượng GABA amino acid tự 51 45 pH 7.3, phù hợp với nghiên cứu Nguyên nhân giải thích Busch Fromm (1999), Narayan Naữ (1990): pH tối ưu cho enzyme thủy phân GABA hoạt động từ 8.6 đến 9.5 điều kiện hypoxia [13, 73], Điểm quan ửọng khác nghiên cứu hàm lượng GABA thu cao pH nước ngâm 6.3 Điều dự đốn pH tối ưu cho tích lũy GABA đậu xanh nảy mầm điều kiện ủ hypoxia-anaerobic có giá trị khoảng 6.3 Ngồi ra, Kurkdjian Guem (1989) chứng minh pH tế bào chất giảm từ 0.4 đến 0.8 [33], pH thực tế bào chất đậu xanh nảy mầm thấp 6.3 cao 5.3 pH tối ưu cho tích lũy GABA Cũng theo đó, thời gian nảy mầm có ảnh hưởng quan trọng lên hàm lượng GAB A Kết cụ thể hình 3.14 Tại pH ngâm 7.3 5.3, hàm lượng GABA đạt cao mốc 24 ủ, sau có giảm nhẹ tiếp tục kéo dài thời gian nảy mầm Riêng pH ngâm 6.3, hàm lượng GABA đạt cao 1519.07±19.58ppm sau 12 giữ cân sau 36 nảy mầm, sau giảm xuống kéo dài thời gian ủ đến 48 3.5 Tối ưu hóa q trình nảy mầm đậu xanh Chúng tơi tiến hành khảo sát tương tác nhiệt độ, thời gian pH nước ngâm điều kiện ủ hypoxia-anaerobic để xem xét ảnh hưởng đồng thời yếu tố lên hàm lượng GABA đậu xanh nảy mầm Dựa vào kết thu phần ttên (mục 3.4.3), với pH nước ngâm 6.3, nhiệt độ ủ 35°c, thời gian ủ 12 giờ, chúng tơi sử dụng mơ hình trực giao cấp có tâm xoay với thí nghiệm tâm phần mềm Modde 5.0 để thực nghiệm thức tối ưu hóa Bảng 3.1: Giá trị tâm bước nhảy thí nghiêm toi ưu hóa Xử lý phần mềm Modde 5.0 cho bảng thực nghiệm gồm 20 thí nghiệm bố trí bảng 3.2: 46 Bảng 3.2: Bảng quy hoạch thực nghiệm kết GABA thu Trong đó: Xi, X2, X3 yêu tơ khảo sát “0” giá tộ tâm tìm thí nghiệm trước, “-1” “4-1” giá trị biên, “-