CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.2. Tổng quan về γ-Aminobutyric axit (GABA)
1.2.4. Tình hình nghiên cứu GABA
1.2.4.1. Tình hình nghiên cứu GABA trên thế giới
Nhóm tác giả N. Lacroix ở Canada đã nghiên cứu khả năng sản xuất GABA của các chủng Lactococcus được phân lập từ phô mai. Các tác giả đã cho thấy rằng trong tổng số 50 chủng vi sinh vật riêng biệt có trong hai mẫu phơ mai, thì có chín vi sinh vật có thể sản xuất GABA, trong đó ULAAC–A13 và ULAAC–A23 có khả năng sản xuất GABA lên đến 50 mg/300 ml sữa lên men. Nghiên cứu này cho thấy rằng chủng vi sinh vật sản xuất GABA trong phô mai cứng và phô mai bán cứng với những điều kiện phổ biến trong việc sản xuất GABA (Lacroix và cộng sự, 2013).
Bên cạnh đó, nhóm tác giả Jannoey ở Thái Lan đã nghiên cứu q trình tích lũy GABA ở gạo trong suốt thời gian nảy mầm. Sự tích lũy GABA trong gạo và lá của năm giống gạo đã được nghiên cứu trong suốt thời gian nảy mầm. Các tác giả cho thấy mặc dù các giống gạo khác nhau có hàm lượng axit glutamic khác nhau nhưng hàm lượng GABA trong gạo không khác nhau nhiều (chênh lệch khoảng 0.05%). Hàm lượng GABA trong gạo và lá tăng đáng kể trong suốt thời gian nảy mầm. Tuy nhiên trong lá có hàm lượng GABA cao hơn so với hạt gạo (gấp 2 – 3 lần ở tất cả giống gạo). Nghiên cứu cho thấy gạo là nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất GABA (Jannoey và cộng sự, 2010).
Ngoài những nghiên cứu trên, nhiều nhóm tác giả cũng đã nghiên cứu về những điều kiện đặc biệt để làm tăng hàm lượng GABA trong suốt quá trình chuyển hóa. Nhóm của tác giả Shigematsu ở Nhật Bản đã nghiên cứu q trình chuyển hóa sinh học axit glutamic thành GABA bằng áp lực cao. Kết quả cho thấy tính khả thi của giả thiết sử dụng cơng nghệ áp lực cao để thay đổi con đường trao đổi chất của tế bào vi sinh vật và tích lũy cơ chất có lợi (Shigematsu và cộng sự, 2010).
Nhóm của tác giả Lee ở Hàn Quốc đã nghiên cứu quá trình sản xuất GABA bằng glutamate decarboxylase cố định. Các tác giả đã phát triển công nghệ sản xuất GABA sử dụng his – tag thông qua sự cố định của Escherichia coli–derived
glutamate decarboxylase (GAD). Dựa vào nghiên cứu hoạt động của enzyme cụ thể và đặc tính phản ứng, axit glutamic được ưu tiên chọn hơn monosodium glutamate (MSG) để làm cơ chất chính cho GAD cố định (Lee và cộng sự, 2013).
Điều đáng quan tâm là một số nhà nghiên cứu Nhật Bản và Đài Loan đã phát hiện khi lên men chè trong điều kiện nhất định đã sinh ra một lượng lớn GABA. Từ kết quả nghiên cứu, Nhật Bản và Đài Loan đã bắt đầu sản xuất một loại sản phẩm mới là chè GABA. Loại chè này rất dễ uống như tất cả những sản phẩm chè truyền thống khác (chè đen, chè xanh, chè Olong. . .) và rất có lợi cho sức khỏe và hồn tồn khơng có tác dụng phụ như đã được cơng bố (Cho và cộng sự, 2007).
Theo cơng trình nghiên cứu được thực hiện tại Khoa Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Khoa học Ứng dụng, Đại học quốc gia Jeju, Hàn Quốc (2012). Chè được lên men trong mơi trường kỵ khí có chứa nitơ liên tục trong thời gian từ 6 đến 12 giờ thu được hàm lượng GABA cao gấp 12 lần so với chè không lên men trong mơi trường kỵ khí (từ 25.8mg/300g lên 312.7mg/300g), mà các hợp chất hoạt tính sinh học như các axit amin tự do khác như alanin, valin, leucine, isoleucine, proline, và asparagin đã tăng lên, còn các axit hữu cơ và chất béo trong chè không thay đổi, phù hợp với cơng bố trước đó của (Wang và cộng sự, 2006).
1.2.4.2. Tình hình nghiên cứu GABA ở trong nước
• Tách chiết GABA từ đậu tương
Năm 2007 Viện Cơng nghệ Thực phẩm chủ trì dự án cấp nhà nước về nghiên cứu tách chiết GABA từ đậu tương để sản xuất một số thực phẩm chức năng giàu GABA phòng chống bệnh ung thư. Tuy nhiên, khả năng ứng dụng sản xuất ở mức quy mơ cơng nghiệp vẫn chưa hiệu quả vì việc tách chiết chiết GABA từ đậu tương là một cơng nghệ phức tạp, khó có thể đưa vào sản xuất cơng nghiệp vì hàm lượng GABA trong đậu tương khơng lớn. Khối lượng sản phẩm chính là GABA thu được rất nhỏ so với lượng đậu tương dùng làm nguyên liệu để sản xuất GABA, điều đó làm giá thành sản phẩm tăng lên rất cao khó được chấp nhận trên thị trường. Trong khi đó, một số cơng ty dược của Trung Quốc đang bán sản phẩm có hàm lượng GABA cao với giá chỉ khoảng 400.000 đồng/kg..
• Sản xuất thực phẩm chức năng từ lên men dịch cám gạo
Năm 2013, TS Trịnh Tất Cường và cộng sự thuộc Phịng thí nghiệm Trọng điểm Cơng nghệ Enzym và Protein - Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã thực hiện đề tài của bộ KH&CN “Nghiên cứu qui trình sản xuất axít
gamma amino butyric từ lên men dịch cám gạo bằng Lactobacillus để ứng dụng làm thực phẩm chức năng”.
Đề tài hướng đến mục tiêu: xây dựng quy trình sản xuất axít gamma amino butyric từ lên men dịch cám gạo bằng Lactobacillus (10lít/mẻ).
Trong số các thực phẩm truyền thống, cám gạo là nguồn nguyên liệu rất dồi dào, giá thành rẻ và gần như chỉ sử dụng để làm thức ăn gia súc. Tuy nhiên, hiện chưa có một cơng trình nghiên cứu nào ứng dụng vi khuẩn Lactobacillus lên men từ dịch cám gạo để sản xuất GABA có hoạt tính kích thích miễn dịch ổn định. Đề tài đã chọn được chủng Lactobacillus có khả năng sinh ra GABA từ dưa muối, tìm
điều kiện phù hợp cho q trình lên men (các thơng số pH, nhiệt độ, tỉ lệ O2), tối ưu hóa các thành phần trong dịch lên men cám gạo, sản xuất GABA ở dạng bột bằng phương pháp kết tinh, xác định hoạt tính sinh học của GABA thu được thông qua thụ thể đặc hiệu GABA và khả năng sống của dòng tế bào P12 (tế bào thần kinh phân lập từ chuột) bị ức chế bằng H2O2. Kết quả, đề tài đã phân lập được chủng
Lactobactillus plantarum KLEPT từ dịch dưa muối. Đây là nguồn nguyên liệu sẵn
có giúp việc phân lập chủng vi sinh vật có hoạt tính rất thuận lợi.
Đề tài đã xây dựng được quy trình sản xuất GABA từ lên men dịch cám gạo bằng Lactobacillus plantarum KLEPT. Hàm lượng GABA thu được tương đối cao 660 nM tương đương với 700 gram GABA trong 10 lít dịch lên men. Q trình thực hiện cho thấy, việc sản xuất GABA tương đối đơn giản và có giá thành khá thấp.
Sản xuất GABA từ gạo lức nẩy mầm
Năm 2012 TS.Cung Thị Tố Quỳnh cùng công sự đã thực hiện đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất gạo mầm (gạo GABA) từ gạo lức nẩy mầm“, mã số KC.07.TN02/11-15
Kết quả nghiên cứu đã khẳng định có thể sản xuất được gạo GABA từ nguồn nguyên liệu gạo lức Huyết Rồng và Jacmine của Việt nam với quy trình cơng nghệ như sau: Gạo lức được ngâm trong nước có pH 6, nhiệt độ 300C trong 20 giờ, sau đó gao được ủ ở nhiệt độ 350C trong 36 giờ đối với gạo Jacmine và trong 40 giờ đối với gạo Huyết Rồng, kết hợp thổi khí.Gạo được sấy ở nhiệt độ 600C trong thời gian 18 giờ. Gạo mầm thu được có hàm lượng GABA khá lớn (140 ppm) gấp 5 lần so với gạo lức nguyên liệu.
Đề tài đã tạo ra một hướng ứng dụng trong sản xuất các loại gạo dinh dưỡng có giá trị kinh tế cao ở Việt Nam. Gạo GABA có thể sử dụng như gạo thông thường để nấu ăn hoặc sản xuất bột dinh dưỡng có chứa GABA cao.