Hình 3.1: Quy trình thí nghiệm tổng quát
Các thí nghiệm sẽ được tiến hành theo quy trình tổng quát như sau:
Các thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên. Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Thông số tối ưu của thí nghiệm trước được chọn làm cơ sở để khảo sát cho thí nghiệm tiếp theo.
Thuyết minh quy trình
Lúa Jasmine 85 được thu mua tại Viện Nghiên cứu phát triển Đồng bằng sông Cửu Long thuộc trường Đại học Cần Thơ được tách vỏ trấu để lấy gạo lứt. Gạo lứt được rửa trong nước để loại bỏ các tạp chất. Sau đó gạo được ngâm trong nước ở nhiệt độ phòng ở các nồng độ pH khác nhau. Tiếp theo được làm ráo nước và cho vào bao bì plastic mang đi ủ ở 2 chế độ: hiếu khí và yếm khí cho đến khi nẩy mầm. Chế độ hiếu khí là ủ ở điều kiện không khí bình thường. Chế độ yếm khí sẽ ủ ở trong tủ có hàm lượng CO2
điều chỉnh ở mức 10%. Gạo mầm sẽ được mang đi sấy khô ở 50oC đến độ ẩm bảo quản (<13%). Gạo mầm sấy khô sẽ được mang đi phân tích hàm lượng GABA cũng như các chỉ tiêu hóa lý và cảm quan khác.
Gạo lứt
Ngâm trong nước Rửa sạch tạp chất
Làm ráo nước
Ủ ở điều kiện yếm khí và hiếu khí Sấy khô
Bảo quản Lúa
3.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm 1: Xác định thời gian ngâm ở nhiệt độ phòng (30± 2oC) để gạo lứt hút
nước đạt trạng thái bão hòa
a. Mục đích:
Xác định thời gian ngâm thích hợp để gạo hút nước đạt trạng thái bão hòa.
b. Bố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm được tiến hành theo một nhân tố thời gian ngâm Nhân tố A: Thời gian ngâm: 0 đến 10 giờ
Số lần lặp lại: 3 Tổng số đơn vị thí nghiệm: 113 = 33 (đvtn) c. Sơ đồ thí nghiệm: Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 Xác định độ ẩm của hạt Gạo lứt Xử lý sơ bộ
Ngâm trong nước A A2 A5 A7 A1 A3 A4 A6 A8 A9 A10 0 Ao Sấy (105oC)
d. Chỉ tiêu phân tích
Sau 6 giờ sấy sẽ xác định độ ẩm của hạt gạo sau mỗi khoảng cách thời gian là 1 giờ. Sau khi chọn được thời gian ngâm thích hợp nhất để gạo lứt hút nước đạt trạng thái bão hòa, chúng ta sẽ sử dụng thời gian ngâm này cho thí nghiệm tiếp theo.
Thí nghiệm 2: Khảo sát thời gian ủ tối ưu cho gạo đạt tỉ lệ nảy mầm tốt nhất
a. Mục đích
Khảo sát thời gian ủ tối ưu để gạo có tỉ lệ này mầm tốt nhất
b. Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được thực hiện với sự thay đổi 1 nhân tố là thời gian ủ gạo để đánh giá sự tác động của thay đổi này đến tỉ lệ nảy mầm của gạo.
Nhân tố B: Thời gian ủ: 12, 18, 24, 30, 36 giờ.
B1: 12 giờ B2: 18 giờ B3: 24 giờ B4: 30 giờ B5: 36 giờ
c. Sơ đồ thí nghiệm
Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Xác định tỉ lệ nảy mầm Gạo lứt
Xử lý sơ bộ
Ngâm trong nước
B3
B2 B4 B5
B1
d. Chỉ tiêu phân tích
Xác định tỉ lệ nảy mầm của gạo
Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng pH dung dịch ngâm đến hàm lượng GABA và hoạt độ enzyme amylase trong gạo nảy mầm
a. Mục đích
Xác định ảnh hưởng của pH và chọn pH tối ưu cho GABA sinh ra và hoạt độ enzyme amylase trong gạo nảy mầm.
b. Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được thực hiện với sự thay đổi 1 nhân tố là pH của dung dịch ngâm để đánh giá sự tác động của thay đổi này lên các chỉ tiêu cần khảo sát.
Nhân tố C: pH dung dịch ngâm. Gồm có 5 loại dung dịch ngâm là nước cất có pH khoảng 6,7; các dung dịch có pH ổn định ở 2, 3, 5 và 7.
C1: pH 2 C2: pH 3 C3: pH 5 C4: pH 7 C5: nước cất Số lần lặp lại: 3
c. Sơ đồ thí nghiệm
Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3
d. Chỉ tiêu phân tích
Xác định hàm lượng GABA (sử dụng HPLC) Xác định hoạt độ enzyme amylase
Thí nghiệm 4: Khảo sát điều kiện ủ thích hợp đến hàm lượng GABA sinh ra
a. Mục tiêu
Xác định điều kiện ủ thích hợp nhất (điều kiện ủ và thời gian ủ) để đánh giá sự ảnh hưởng của các nhân tố này đến hàm lượng GABA sinh ra và hoạt độ của enzyme amylase trong gạo đã nảy mầm.
Sấy Ủ Nhiệt độ ủ: 30oC ± 2oC RH: 80 – 85% Thời gian ủ: 24h Nhiệt độ sấy: 50oC Độ ẩm: < 13% Xác định hàm lượng GABA Rửa sạch tạp chất Gạo lứt Làm ráo nước Ngâm C1 C2 C3 C4 C5 Xác định hoạt độ của enzyme amylase
b. Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được thực hiện với sự thay đổi hai nhân tố là điều kiện ủ và thời gian ủ để đánh giá sự ảnh hưởng của các nhân tố này đến hàm lượng GABA sinh ra và hoạt độ của enzyme amylase trong gạo đã nảy mầm.
Nhân tố D: Điều kiện ủ, có hai điều kiện
D1: ủ hiếu khí D2: ủ yếm khí Nhân tố E: Thời gian ủ: 12, 18, 24, 30 và 36 giờ
E1: 12 giờ E2: 18 giờ E3: 24 giờ E4: 30 giờ E5: 36 giờ Số lần lập lại: 3
c. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Hình 3.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
d. Chỉ tiêu phân tích
Xác định hàm lượng GABA (sử dụng HPLC) Gạo lức
Ngâm trong nước Rửa sạch tạp chất
Làm ráo nước
Cho vào bao bì plastic
E1 E2 E3 E4
Sấy Nhiệt độ sấy: 50
o C Độ ẩm: < 13% Xác định hàm lượng GABA D1 D2 E1 E2 E3 E4 E5 E5 Ủ
Chương 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN
4.1 XÁC ĐỊNH THỜI GIAN NGÂM GẠO Ở NHIỆT ĐỘ 30 ± 2oC ĐỂ GẠO LỨT HÚT ẨM BẢO HÒA LỨT HÚT ẨM BẢO HÒA
Gạo lứt có độ ẩm từ 13 – 15%. Ngâm gạo lứt để tạo điều kiện cho độ ẩm của gạo đạt trạng thái bão hòa và chỉ với độ ẩm bảo hòa mới đảm bão quá trình nảy mầm được tiến hành một cách bình thường.
Kết quả khảo sát độ ẩm theo thời gian ở nhiệt độ phòng được trình bài ở bảng 4.1
Bảng 4.1: Kết quả xác định hàm lượng ẩm trong gạo lứt sau các khoảng thời gian ngâm.
Thời gian ngâm (giờ) Hàm lượng ẩm (%)
0 14,18g 1 24,15f 2 27,38e 3 29,12d 4 31,27c 5 32,62b 6 34,20a 7 34,23a 8 34,38a 9 34,40a 10 34,62a Hàm lượng ẩm trung bình (%) 33,06
Theo kết quả từ bảng số liệu nêu trên cho thấy độ ẩm của gao lứt ở khoảng thời gian từ 0 giờ đến 3 giờ đầu tăng rất nhanh, do lúc này chênh lệch độ ẩm bên trong và bên ngoài hạt còn cao nên nước được chuyển nhanh vào trong hạt, từ 4 giờ thì độ ẩm của gạo bất đầu tăng chậm, do lúc này các phân tử tinh bột hút nước trương nở làm khoảng cách giữ các phân tử nhỏ lại nên quá trình hút ẩm chậm lại.
Từ kết quả thống kê thì vào khoảng 6 giờ đến thời gian sau thời gian này ẩm độ của hạt không tăng đáng kể nữa, hạt hút ẩm đã đạt trạng thái bão hòa. Từ kết quả đó chọn thời gian 6 giờ là thời gian hạt hút nước bảo hòa tốt nhất, đây là thời gian tốt nhất được chọn cho thí nghiệm tiếp theo, vì nếu ngâm hạt càng lâu trong nước sẽ làm mất nhiều các chất dinh dưỡng tan trong nước và tạo điều kiện cho sự phát triển của vi sinh vật. Theo Bello và cộng sự. (2004) và Wijngaard và cộng sự. (2005), giai đoạn đầu ngâm gạo lứt 0 - 2 giờ hấp thụ nước tăng nhanh chóng lên do sự hấp thụ vào phôi của hạt. Sau đó 2-5 giờ, hạt gạo hấp thụ nước chậm dần và đến một trạng thái cân bằng hoặc bão hòa. Độ ẩm sau khi 5 giờ thay đổi không đáng kể và tỷ lệ hấp thụ là rất chậm. Banchuen và cộng sự. (2010) đã ghi nhận rằng, khi ngâm 3 giống lúa của Thái Lan (Niaw Dam Peuak Dam, Sangyod Phatthalung và Chiang Phatthalung) trong nước cất thì sau 5 giờ đến 7 giờ sẽ đạt được trạng thái bão hòa. Kết quả này phù hợp với kết quả của thí nghiệm trên.
4.2 XÁC ĐỊNH TỶ LỆ NẢY MẦM CỦA GẠO LỨT SAU Ủ Ở NHIỆT ĐỘ PHÒNG (30 ± 2oC) PHÒNG (30 ± 2oC)
Từ kết quả thí nghiệm 1, chọn ra được thời gian ngâm gạo thích hợp là 6 giờ để gạo hút nước đủ đạt trạng thái bảo hòa.
Thí nghiệm được bố trí ủ trong thời gian 12, 18, 24, 30, 36 giờ, ở nhiệt độ phòng. Mẫu sau khi ngâm 6 giờ trong nước sẽ được ủ trong các khoảng thời gian khác nhau và được lấy ngẫu nhiên 500 hạt trong mỗi mẫu để xác định tỷ lệ nảy mầm.
Công thức để tính tỷ lệ nẩy mầm là:
Bảng 4.2: Kết quả tỉ lệ nảy mầm cùa gạo lứt sau khi ủ
Ghi chú: các chữ cái khác nhau trên cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%.
Theo kết quả từ bảng số liệu, thời gian có ảnh hưởng đến tỷ lệ nảy mầm. Ở khoảng thời gian từ 6 -12 giờ tỷ lệ nảy mầm tăng nhanh từ khoảng 7,6% đến gần 65%, vì đây là thời gian đầu hạt thích ứng với điều kiện nảy mầm và hàm lượng nước trong hạt còn đầy đủ tạo điều kiện thích hợp nhất cho hạt nảy mầm. Tới 18 giờ thì tỷ lệ nảy mầm vẫn còn tăng nhưng đã chậm dần, vì lúc này điều kiện ủ không còn ảnh hưởng nhiều đến hạt, môi trường ủ lúc này cũng khô hơn nhiều so với ban đầu và hầu hết tỷ lệ hạt không nảy mầm còn lại do phôi trong hạt không còn khả năng nảy mầm, đến 36 giờ đạt tỷ lệ nảy mầm đạt gần 93%. Tuy nhiên từ 30 giờ đến 36 giờ mặc dù tỷ lệ nảy mầm cao nhưng lúc này gạo có màu sậm, không trắng và có xuất hiện màu lạ vì do sự phát triển của vi sinh vật, đặc biệt là sự phát triển của nấm mốc. Ở 30 giờ tỷ lệ mầm không cao hơn 36 giờ nhưng theo thống kê thì hai tỉ lệ này không khác biệt nên sẽ chọn 30 giờ là khoảng thời gian tốt nhất để ủ gạo.
Trong nghiên cứu của nhóm, Chung và cộng sự. (2009) cũng nhận thấy rằng, sau khi ngâm lúa mạch trong 72 giờ thì tỷ lệ nảy mầm của hạt càng tăng theo thời gian ủ và tỷ lệ đạt được cao nhất là 95,5 %. Do đó khi ức chế được sự phát triển của vi sinh vật thì hạt có thể nảy mầm với thời gian dài hơn và tỷ lệ nảy mầm có thể đạt gần 100%.
Thời gian ủ (giờ) Tỉ lệ nảy mầm (%)
6 7,60e 12 64,80d 18 72,33c 24 81,20b 30 90,67a 36 92,93a Tỉ lệ nảy mầm trung bình (%) 68,26
Hình 4.1: Gạo sẽ bị mốc nếu ủ lâu hơn 30 giờ
4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA pH NƯỚC NGÂM ĐẾN HÀM LƯỢNG GABA VÀ HOẠT ĐỘ ENZYME AMYLASE CÓ TRONG GẠO NẢY MẦM HOẠT ĐỘ ENZYME AMYLASE CÓ TRONG GẠO NẢY MẦM
4.3.1 Ảnh hưởng pH dung dịch ngâm đến hàm lượng GABA sinh ra của gạo trong quá trình nảy mầm trong quá trình nảy mầm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hàm lượng GABA sinh ra ở các pH dung dịch ngâm khác nhau của giống lúa Jasmine 85 được thể hiện ở bảng 4.3. Theo kết quả thống kê, hàm lượng GABA sinh ra cao nhất khi ngâm gạo lứt trong dung dịch có pH 2 với hàm lượng GABA là 78,50 mg/100g.
Bảng 4.3 Ảnh hưởng của pH dịch ngâm đến hàm lượng GABA sinh ra của gạo lứt nảy mầm
pH dung dịch ngâm Hàm lượng GABA
2 78,50a
3 75,19b
5 50,15c
7 31,50d
Nước cất 28,22e
Ghi chú: các chữ cái khác nhau trên cùng một cột biểu thị sự khác biệt ý nghĩa có thống kê ở mức ý nghĩa 5%.
Kết quả cho thấy, hàm lượng GABA sinh ra khi ngâm gạo lứt trong nước cất thấp hơn so với các mẫu ngâm trong dung dịch pH. Do đó, pH thấp sẽ có tác dụng làm tăng hàm
lượng GABA. Hàm lượng GABA tăng sau khi ngâm gạo trong dung dịch đệm với các mức pH khác nhau. Hàm lượng GABA ảnh hưởng bởi sự thay đổi của môi trường như nồng độ acid. Do đó, khi pH giảm sẽ kích thích quá trình sinh ra GABA.
GABA được tổng hợp trong quá trình decarboxylase kèm theo sự tiêu thụ ion H+ (Crawford và cộng sự., 1994; Shelp và cộng sự., 1999). Do đó, khi pH giảm sẽ kích thích quá trình sinh ra GABA. Ngoài ra trong điều kiện yếm khí có thể làm giảm pH nội bào xuống 0,4-0,8 kích thích quá trình tổng hợp GABA (Crawford và cộng sự., 1994). Vì vậy hai yếu tố kích thích đến quá trình tổng hợp GABA là pH dung dịch ngâm và điều kiện ủ yếm khí.
4.3.2 Ảnh hưởng của pH nước ngâm và thời gian ủ đến hoạt độ enzyme amylase sinh ra trong gạo mầm sinh ra trong gạo mầm
Gạo lứt sau khi được ngâm ở các dung dịch có pH khác nhau và được ủ từ 12 giờ đến 36 giờ thì lúc này enzyme amylase hoạt động mạnh dần.
Kết quả đo hoạt độ enzyme amylase được trình bày ở bảng 4.5
Bảng 4.4: Hoạt độ enzyme amylase của gạo lứt sau khi ngâm ở các dung dịch có pH 2, 3, 5, 7 và được ủ ở các khoảng thời gian 12, 18, 24, 30, 36 giờ.
pH dung dịch ngâm
Hoạt độ amylase (đv/g)
12 giờ 18 giờ 24 giờ 30 giờ 36 giờ
2 17,28De 21,24Cd 25,50Dc 33,79Db 37,80Da 3 24,57Ce 33,73Bd 35,83Cc 39,89Cb 43,55Ca
5 34,41Ae 39,65Ad 45,55Ac 52,51Ab 57,87Aa
7 27,87Be 33,75Bd 40,39Bc 44,06Bb 49,73Ba
Ghi chú: A-B: Các chữ cái in hoa khác nhau trên cùng một cột thời gian ủ biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%
a-d: các chữ cái in thường khác nhau trên cùng một hàng pH dung dịch ngâm ở các thời gian ủ khác nhau biểu hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%
Theo kết quả cho thấy trong khoảng thời gian từ 12 đến 24 giờ đầu, vận tốc phản ứng của enzyme tăng vì đây là thời gian đầu hạt thích ứng với điều kiện nảy mầm và hàm lượng nước trong hạt còn đủ tạo điều kiện thích hợp cho hạt nảy mầm và enzyme cũng được hoạt hóa và tăng hoạt tính. Hoạt tính của enzyme sau 36 giờ nảy mầm là cao nhất. Tuy nhiên, sau 36 giờ ngâm hạt trở nên nhớt, có mùi hôi, vì vậy hoạt tính của enzyme
giảm. Hơn thế nữa, khi hạt hút nhiều quá nước, tinh bột trong hạt phân giải thành đường rồi hòa tan trong nước làm tiêu hao chất dự trữ trong hạt làm hạt dễ làm cho hạt bị chua, nấm bệnh phát triển, hạt sẽ bị thối và mềm yếu. Enzyme α-amylase hoạt động tốt ở pH 5, ở pH 2 hoạt tính của enzyme là thấp nhất. Tuy nhiên ở pH 2 thì hoạt tính của enzyme vẫn hoạt động nhưng không cao so với pH 5. Tuy nhiên theo kết quả phân tích về hàm lượng GABA thì ở pH 2 và 3 hàm lượng GABA sinh ra là cao nhất nên chọn pH 2 cho các thí nghiệm tiếp theo.
4.4 KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN Ủ THÍCH HỢP ĐẾN HÀM LƯỢNG GABA SINH RA TRONG GẠO MẦM RA TRONG GẠO MẦM
Điều kiện ủ và thời gian ủ ảnh hưởng rất lớn đến hàm lượng GABA sinh ra trong quá trình nảy mầm của gạo. Thời gian ủ ở 30 giờ và ủ ở điều kiện yếm khí sẽ cho hàm lượng GABA cao nhất được thể hiện ở Bảng 4.4
Bảng 4.5: Hàm lượng GABA sinh ra của gạo mầm với phương pháp ủ và thời gian ủ khác nhau
Điều kiện ủ Hàm lượng GABA (mg/100g) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
12 giờ 18 giờ 24 giờ 30 giờ 36 giờ
Hiếu khí 16,12Bd 55,24Bc 78,97Bb 84,14Ba 54,42Bc
Yếm khí 47,14Ae 62,94Ad 87,42Ab 104,80Aa 81,96Ac
Ghi chú: A-B: Các chữ cái in hoa khác nhau trên cùng một cột cho thời gian ủ biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%.
a-d: các chữ cái in thường khác nhau trên cùng một hàng cho điều kiện ủ ở các thời gian ủ khác nhau biểu hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%