2.3.1 Gamma-aminobutyric acid (GABA)
Năm 1883, γ-aminobutyric acid (thường viết tắt là GABA) lần đầu tiên được tổng hợp và chỉ được biết đến như là một sản phẩm của quá trình trao đổi chất từ thực vật và vi sinh vật. Tuy nhiên, vào năm 1950, GABA được phát hiện là một phần không thể thiếu của hệ thần kinh trung ương của động vật có vú.
(Nguồn:http://www.worldofmolecules.com/life/gaba.htm).
GABA là một loại amino acid không thể thiếu đối với cơ thể để đảm bảo duy trì sự hoạt động bình thường của não bộ đặc biệt là các neuron thần kinh, là một chất dẫn truyền thần kinh trong não và tủy sống của các loài động vật có vú. GABA được tổng hợp từ glutamic acid bởi enzyme glutamate decarboxylase (GAD). Hoạt động của enzyme GAD có liên quan rất lớn đến quá trình nảy mầm của hạt gạo (Banchuen et al., 2010).
GABA có công thức phân tử C4H4NO2, khối lượng mol là 103,12 g/mol và nhiệt độ nóng chảy 203,7°C, tan tốt trong nước.
Hình 2.3 Cấu tạo phân tử của γ-aminobutyric acid
14
GABA được tích lũy trong gạo mầm nhiều hay ít phụ thuộc vào các yếu tố: giống lúa, thời gian ngâm, xử lý khí, xử lý với áp xuất cao, nhiệt độ ngâm,…
Một số nghiên cứu gần đây cho thấy GABA đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe của con người. GABA ngăn chặn bệnh Alzheimer’s (Ito and Ishikawa, 2004), làm giảm bệnh cao huyết áp (Elliott and Hobbiger, 1959; Chung et al., 2009), ức chế sự tăng nhanh của tế bào ung thư (Oh & Oh, 2004). Ngoài ra GABA trong gạo nảy mầm là chất dẫn truyền thần kinh có tác dụng giảm stress, an thần, ngủ ngon, thư giãn cơ bắp. Chúng đóng vai trò quan trọng ngăn chặn bệnh tai biến mạch máu và giảm những cơn đau mãn tính (Dinesh et al., 2009).
2.3.2 Phytic acid
Phytic acid còn gọi là inositolhexkiphosphate (IP6), được tìm thấy vào năm 1903. Là một hợp chất của phosphate có nhiều trong vỏ các loại hạt và ngũ cốc. Công thức hóa học là C6H18O24P6.
Hình 2. 4: Cấu tạo phân tử của Phytic acid
(Nguồn: http://en.wikipedia.org/wiki/Phytic_acid)
Acid Phytic được xem như là một chất chống oxy hóa mạnh và dễ bị mất đi trong quá trình chế biến thực phẩm. Acid phytic được ứng dụng làm chất bảo quản (E391) và được ứng dụng trong việc loại bỏ urani. Trong y học, acid phytic là một chất chống ung thư (đặc biệt là ung thư vú), giảm các phản ứng đường huyết trong máu.
(Nguồn :http://www.phytochemicals.info/phytochemicals/phytic-acid.php
2.3.3 Gamma-oryzanol
Gamma-oryzanol còn gọi là 9,19- cyclo-9 beta- lanost-24-en-3 beta-ol-4 hydroxy- 3- methoxynamate. Công thức phân tử C40H58O4. Gama-oryzanol còn được gọi là dầu cám gạo, sáp cám gạo, cám gạo protein, oryzanol gamma, và gammariza.
15
Hình 2.5 Công thức phân tử của gamma-oryzanol
(Nguồn: http://www.drugs.com/npc/gamma-oryzanol.html)
Trong hầu hết các loại hạt, đặc biệt là trong lúa, hàm lượng gama-oryzanol chiếm khoảng 244,1-342,6 mg/kg, Gama- oryzanol là một trong những chất gây cảm giác ngon miệng khi ăn, chống lại các triệu chứng của thời kì mãn kinh, chống viêm nhiễm, ngăn ngừa bệnh ung thư, và là một trong những chất làm đẹp.
2.3.4 Polyphenol
Polyphenol là những hợp chất thơm có nhóm hydroxyl đính trực tiếp với nhân benzene và ít nhất 2 nhóm –OH trở lên. Chúng có nhiều trong thực vật như rau, quả, hoa. Polyphenol tạo màu sắc đặc trưng cho thực vật.
Hình 2.6 Công thức phân tử của Polyphenol
(Nguồn: http://en.wikipedia.org/wiki/Polyphenol)
Trong gạo polyphenol tồn tại ở dạng acid hydroxycianin, nhạy cảm với oxy và pH, tan trong nước.
Polyphenol bảo vệ thực vật khỏi vi sinh vật hại, sự oxi hóa và tác hại của tia cực tím. Về y học, polyphenol là một trong những hoạt chất tự nhiên có nhiều tác dụng như chống oxy hóa, kháng viêm, kháng khuẩn, chống dị ứng và chống lão hóa cho con người.
16
2.3.5 Ferulic acid
Là một hợp chất hữu cơ có công thức phân tử HOC6H3(OCH3)CH=CHCOOH , có tên thông thường là Axit 4-hydroxy-3-methoxycinnamic. Nó là thành phần của lignin và là tiền chất tổng hợp các hợp chất khác.
Hình 2.7 Công thức phân tử của Ferulic acid
(Nguồn: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ferulic_acid_acsv.svg)
Ferulic acid được tìm thấy trong các loại lá và hạt của nhiều loài thực vật, đặc biệt là trong các loại ngũ cốc như gạo lứt, bột mì, yến mạch.
Acid ferulic là một trong những lá chắn quan trọng giúp ngăn ngừa những ảnh hưởng của tia cực tím đến da và là một trong những chất làm giảm hàm lượng đường trong máu, giúp cải thiện sức khỏe cho những người bệnh tiểu đường. Acid ferulic còn là một trong những chất chống lại bệnh ung thư ( gồm ung thư dạ dày, đại tràng, tuyến tiền liệt, ung thư gan, phổi và lưỡi.), thoái hóa xương và các triệu chứng mãn kinh.
2.4 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN GẠO MẦM
Cho đến nay đã có nhiều nghiên cứu về sản xuất gạo mầm trên thế giới, đặc biệt tại các nước có truyền thống tiêu thụ gạo như Nhật bản, Hàn Quốc, Thái Lan. Komatsuzaki et al. (2007) đã nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình ngâm và ủ đến hàm lượng GABA tạo ra của gạo mầm từ 5 giống lúa khác nhau của Nhật bản. Kết quả nghiên cứu cho thấy sau khi ngâm 3 giờ và xử lý khí ở nhiệt độ 35oC trong thời gian 21 giờ thì hàm lượng GABA sinh ra là 24,9mg/100g cao hơn phương pháp ngâm thông thường.
Banchuen et al. (2010) cũng đã nghiên cứu về tối ưu hóa quá trình nẩy mầm của 3 giống lúa khác nhau của Thái Lan để đạt được hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học trong gạo mầm là cao nhất. Trong quá trình nảy mầm thì hàm lượng GABA được sinh ra tăng từ 9,43 đến 16,74 lần, ngoài ra quá trình nảy mầm còn làm tăng hàm lượng acid ferulic từ 1,12 đến 1,43 lần, trong khi đó hàm lượng phytate giảm sau quá trình nảy mầm.
Một nghiên cứu khác của Karladee và Suriyong (2012) về việc tăng hàm lượng GABA trong 21 giống lúa nảy mầm trong năm khoảng thời gian ủ khác nhau là 0,
17
12, 24, 36 và 48 giờ ở nhiệt độ phòng. Qua quá trình ngâm ủ thì hàm lượng GABA đạt giá trị cao nhất sau 24 giờ ngâm ủ và giảm dần sau 36 và 48 giờ.
Tuy nhiên, hiện nay nghiên cứu về gạo mầm từ các giống lúa ở Việt Nam rất ít, mặc dù đây là sản phẩm có giá trị kinh tế cao, góp phần đa dạng hóa sản phẩm và tăng giá trị xuất khẩu gạo tại Việt Nam.
18
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 3.1.1 Địa điểm và thời gian thực hiện 3.1.1 Địa điểm và thời gian thực hiện
Địa điểm: phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng, trường Đại Học Cần Thơ.
Thời gian: từ tháng 8 đến tháng 11 năm 2013.
3.1.2 Nguyên liệu
Hai giống lúa được chọn để tiến hành thí nghiệm là giống IR 50404 và Jasmine 85 được thu mua tại Viện Nghiên cứu phát triển Đồng bằng sông Cửu Long thuộc trường Đại học Cần Thơ. Gạo lứt thu được sau quá trình xay sẽ được bảo quản trong bao bì plastic và tồn trữ ở nhiệt độ 4oC trong suốt thời gian tiến hành thí nghiệm để đảm bảo tính đồng nhất của nguyên liệu.
Gạo lứt Jasmine 85 Gạo lứt OM4900
3.1.3 Dụng cụ - thiết bị thí nghiệm
Cân điện tử 2 số lẻ (độ chính xác 0,01 gam), cân điện tử 3 số lẻ (độ chính xác 0,001), cân điện tử 4 số lẻ (độ chính xác 0,0001 gam).
Hệ thống phân tích đạm
Tủ sấy
Máy đo mật độ quang phổ Spectrophotometer (CECIL, UK)
Một số dụng cụ thủy tinh phòng thí nghiệm
19
3.1.4 Hóa chất
Chất chuẩn γ-Aminobutyric acid (GABA) (Zigma- Aldrich, Thụy Sĩ) Acid sulfosalicylic 3% (Merck)
NaHCO3 100mM
Dung dịch 4-dimethylaminoazobenzene-4-sulfonyl chloride (Trung Quốc) KH2PO4 (Trung Quốc)
K2HPO4 (Trung Quốc) Cồn tuyệt đối (Việt Nam) H2SO4 đậm đặc (Trung Quốc) HCL đậm đặc (Trung Quốc) NaOH (Trung Quốc)
Acid Gallic (Trung Quốc)
Acid tricloaxetic 0,5% (Trung Quốc) Nước cất (Việt Nam)
Dung dịch iode (Trung Quốc) Folin-Cialteau (1:10) (Trung Quốc)
3.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.2.1 Phương pháp thí nghiệm
Đề tài sẽ tiến hành nghiên cứu quy trình sản xuất gạo mầm từ 2 giống lúa OM4900 và Jasmine 85. Chọn ra giống lúa nảy mầm tốt hơn và tiến hành phân tích thành phần chức năng trong hạt gạo mầm.
Các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng của gạo mầm là: hàm lượng GABA, hàm lượng polyphenol, hàm lượng amylose và hàm lượng protein tổng số.
Nội dung thí nghiệm được thực hiện:
Các chỉ tiêu được đo đạc và phân tích bằng thiết bị xác định độ ẩm, thiết bị phân tích đạm tổng số, máy đo mật độ quang phổ Spectrophotometer (CECIL, UK)
20
3.2.2 Phương pháp phân tích
Chỉ tiêu Phương pháp
Độ ẩm Phương pháp sấy ẩm ở nhiệt độ 105oC Đạm tổng số Phương pháp Kjeldahl
Amylose Phương pháp iode
GABA Đo độ hấp thu quang phổ ở bước sóng 465nm Polyphenol Đo độ hấp thu quang phổ ở bước sóng 740nm
3.3 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 3.3.1 Quy trình thí nghiệm 3.3.1 Quy trình thí nghiệm
Các thí nghiệm sẽ được tiến hành theo quy trình tổng quát:
Hình 3.1 Quy trình thí nghiệm tổng quát
Gạo lứt (120g) (2 giống khác nhau)
Ngâm trong nước (480ml) Rửa sạch tạp chất
Làm ráo nước
Cho vào khăn và bao bì plastic
Ủ ở điều kiện yếm khí và hiếu khí
Sấy khô
21
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
Hai giống lúa OM4900 và Jasmine 85 sẽ được chọn để thực hiện các thí nghiệm. Gạo lứt thu được sau quá trình xay sẽ được bảo quản trong bao bì plastic và tồn trữ ở nhiệt độ 4oC trong suốt thời gian tiến hành thí nghiệm để đảm bảo tính đồng nhất của nguyên liệu.
Gạo lứt được rửa trong nước để loại bỏ các tạp chất. Sau đó gạo được ngâm trong nước ở nhiệt độ phòng. Tiếp theo được làm ráo nước và cho vào khăn được làm ẩm và ủ ở 2 chế độ hiếu khí và yếm khí. Chế độ hiếu khí được ủ ở 25, 30, 37o
C. Chế độ yếm khí được ủ trong khăn ẩm và để trong túi nhựa được kép kính miệng. Gạo mầm sẽ được mang đi sấy khô ở 50oC đến độ ẩm bảo quản <13%.
3.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm
3.3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát quá trình tách vỏ theo khoảng cách giữa 2 rulô. Mục đích Mục đích
Xác định khoảng cách giữa 2 rulô để tỷ lệ hạt gạo lứt nguyên còn phôi là tối ưu nhất.
Cách tiến hành
Lúa giống mua về được loại bỏ tạp chất, cân 200 gram cho vào máy xay với các khoảng cách giữa hai rulô khác nhau. Kết thúc quá trình xát vỏ, thu được gạo nguyên còn phôi, gạo gãy, thóc. Tiến hành phân loại và tính tỷ lệ các loại.
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm 1.1 Khảo sát quá trình tách vỏ theo khoảng cách giữa 2 rulô ở giống lúa Jasmine 85
Thí nghiệm được tiến hành theo phương thức kết hợp 2 nhân tố: giống lúa và khoảng cách giữa 2 rulô.
Nhân tố A : Giống lúa: Jasmine 85
Nhân tố B: Khoảng cách giữa 2 rulô (cm), có 3 khoảng cách: B1: 0,2 cm B2: 0,1 cm B3: 0,05 cm
22
Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1.1
Thí nghiệm 1.2 Khảo sát quá trình tách vỏ theo khoảng cách giữa 2 rulô ở giống lúa OM4900.
Thí nghiệm được tiến hành theo phương thức kết hợp 2 nhân tố: giống lúa và khoảng cách giữa 2 rulô.
Nhân tố A: Giống lúa: OM4900
Nhân tố B: Khoảng cách giữa 2 rulô (cm), có 3 khoảng cách: B1: 0,2 cm B4: 0,15 cm B5: 0,1 cm
Số lần lặp lại: 3. Tổng số đơn vị thí nghiệm: 1x3x3 = 9 (đvtn). B1 B2 B3
Lúa giống (200g) (A1)
Tách tạp chất
Cân khối lượng
Tách vỏ
Gạo lứt
(gạo nguyên, gạo gãy, lúa) Phân loại
23
Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Hình 3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1.2
Chỉ tiêu phân tích
Xác định tỷ lệ gạo nguyên còn phôi, tỷ lệ gạo gãy và tỷ lệ hạt lúa theo khoảng cách giữa 2 ru-lô. Chọn ra khoảng cách thích hợp cho giống lúa khảo sát.
3.3.2.2 Thí nghiệm 2: Xác định thời gian ngâm ở nhiệt độ phòng (Nhiệt độ ngâm:
30± 2oC)để gạo lứt hút nước đạt trạng thái bão hòa.
Mục đích
Xác định thời gian ngâm thích hợp nhất để gạo lứt hút nước đạt trạng thái bão hòa.
B1 B4 B5 Lúa giống (200g)
(A2)
Tách tạp chất
Cân khối lượng
Tách vỏ
Gạo lứt
(gạo nguyên, gạo gãy, lúa)
Phân loại
24
Cách tiến hành
Cân 120g gạo lứt thu được sau khi tách vỏ, rửa qua 1 lần với nước sạch để loại bỏ tạp chất. Cho 480ml nước vào ngâm và tiến hành lấy mẫu đo pH ở các khoảng thời gian 0, 3, 6, 9, 12 giờ.
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành theo một nhân tố là giống lúa. Nhân tố A: Giống lúa, có hai giống:
A1: giống OM4900 A2: giống Jasmine 85 Số lần lặp lại: 3. Tổng số đơn vị thí nghiệm: 2x3 = 6 (đvtn).
Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Hình 3.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2
Chỉ tiêu phân tích
Xác định độ ẩm của hạt gạo và pH của dung dịch nước ngâm sau mỗi khoảng cách thời gian là 3 giờ.
Sau khi chọn được thời gian ngâm thích hợp nhất để gạo lứt hút nước đạt trạng thái bão hòa, sử dụng thời gian ngâm này cho thí nghiệm tiếp theo.
3.3.2.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát điều kiện ủ thích hợp cho quá trình nảy mầm của gạo lứt. gạo lứt.
Thí nghiệm 3.1 Khảo sát điều kiện ủ hiếu khí
Mục đích
Xác định điều kiện ủ thích hợp nhất đến quá trình nảy mầm của hạt. Rửa sạch tạp chất
Gạo lứt (120g)
Ngâm trong nước (480ml)
Xác định độ ẩm của hạt gạo
25
Cách tiến hành
Cân 120g gạo lứt, rửa sạch tạp chất, ngâm vào 480ml nước trong 6 giờ, vớt ra đem ủ trong điều kiện hiếu khí và yếm khí với các khoảng thời gian 16 giờ, 20 giờ và 24 giờ ở các nhiệt độ 25, 30, 37oC .
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành với phương thưc kết hợp 2 nhân tố là giống lúa và nhiệt độ ủ Nhân tố A: Giống lúa, có 2 giống lúa:
A1: OM4900 A2: Jasmine 85 Nhân tố D: Nhiệt độ ủ (oC):
D1: 25 oC D2: 30 oC D3: 37 oC
26
Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Hình 3.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3.1
Chỉ tiêu phân tích
Xác định tỷ lệ nảy mầm ở từng nhiệt độ và thời gian ủ. Chọn ra nhiệt độ tốt nhất cho hạt gạo lứt nảy mầm và tiến hành phân tích các thành phần chức năng trong hạt gạo mầm ở khoảng nhiệt độ đó.
Thí nghiệm 3.2 Khảo sát điều kiện ủ yếm khí ở 37oC
Mục đích
Xác định điều kiện ủ thích hợp nhất đến quá trình nảy mầm của hạt.
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành với sự thay đổi 2 nhân tố là giống lúa và thời gian ủ. Nhân tố A: Giống lúa, có 2 giống lúa:
A1: OM4900 A2: Jasmine 85 Nhân tố E: Thời gian ủ (giờ):
A1 A2
Rửa sạch tạp chất Gạo lứt (120g) (2 giống khác nhau)
Ngâm trong nước (480ml)
Xác định tỷ lệ nảy mầm
D1 D2 D3 D1 D2 D3
27 E1: 16 (giờ) E2: 20 (giờ) E3: 24 (giờ)
Số lần lặp lại: 3. Tổng số đơn vị thí nghiệm: 2x3x = 6 (đvtn) Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Hình 3.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3.2
Chỉ tiêu phân tích
Xác định tỷ lệ nảy mầm của hạt gạo lứt và tiến hành phân tích các thành phần chức năng trong hạt gạo mầm.
Gạo lứt (2 giống khác nhau)
Ngâm trong nước Rửa sạch tạp chất
Ủ
A1 A2
F FF
28
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TÁCH VỎ THEO KHOẢNG CÁCH GIỮA 2 RULÔ RULÔ
Sử dụng thiết bị tách vỏ bằng máy xay đôi trục cao su (có lỗi bằng gang hoặc hợp kim nhôm). Hai trục cao su ( hai rulô) ngược chiều nhau với vận tốc khác nhau (một trục quay nhanh hơn trục kia từ 1,15÷1,25 lần). Khi cho hạt vào khe hở giữa hai rulô, nửa vỏ hạt tiếp xúc với trục quay chậm, nửa vỏ kia tiếp xúc với trục quay