1.2. Tổng quan về gạo mầm
1.2.3. Các hợp chất sinh học có trong gạo mầm
GABA là một loại acid amin giữ vai trò quan trọng như chất dẫn truyền thần kinh, chất dẫn truyền thần kinh là chất truyền các tín hiệu thần kinh qua các khe sinap và giữ sự liên lạc giữa các tế bào với nhau. Sinap là vùng tại đó các xung thần kinh được truyền tải tới tận cùng sợi trục.
Năm 1883, 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.
Hình 1.3. Công thức hóa học của GABA
GABA đóng vai trò chính trong việc giảm bớt sự hoạt động của các neuron thần kinh và ức chế sự lan truyền của các tế bào dẫn truyền. Cùng với niacinamide và inositol, GABA ngăn căn cản các truyền dẫn căng thẳng và bất an đến vùng thần kinh trung ương bằng việc chiếm giữ các vùng tiếp nhận tin các tế bào này, khống chế các vùng tiếp nhận tin. GABA ngăn chặn bệnh Alzheimer’s, làm giảm bệnh cao huyết áp ức chế sự tăng nhanh của tế bào ung thư. 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.
Đồ án tốt nghiệp
25
Chúng đóng vai trò quan trọng ngăn chặn bệnh tai biến mạch máu và giảm những cơn đau mãn tính.
Hàm lượng GABA trong mụ thực vật thấp (0,03 - 2àmol/g). Vỡ vậy, cỏc phương pháp để tăng hàm lượng GABA trong thực phẩm được nghiên cứu hiện nay. Hàm lượng GABA được nghiên cứu cao hơn trong trà khi ủ trà trong điều kiện hiếm khí, mầm đậu được xử lý với CO2 hay gạo được xử lý với các phương pháp khác nhau. Các nhà nghiên cứu cho rằng có rất nhiều phương pháp làm tăng hàm lượng GABA trong gạo. Hàm lượng GABA được tích lũy trong quá trình nảy mầm gạo bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như: giống lúa, thời gian nảy mầm, điều kiện xử lý khí, điều kiện áp suất, dung dịch ngâm, nhiệt độ nảy mầm,… Các yếu tố này cần được khảo sát để tạo ra một loại gạo có hàm lượng GABA cao.
Sự tổng hợp GABA được xem như là một phản ứng của mô tế bào để đáp ứng lại stress gây ra bởi sự nhiễm acid tế bào. Quá trình tổng hợp GABA sẽ kèm theo việc tiêu thụ ion H+ thông qua việc decarboxyl hóa, điều này sẽ làm cải thiện tình trạng nhiễm acid của tế bào chất. Một số nghiên cứu cho thấy điều kiện yếm khí sẽ giảm pH nội bào ở khoảng 0,4-0,8 do stress gây ra bởi sự thiếu hụt oxy. Vì vậy, sự giảm pH bên trong tế bào do điều kiện thiếu oxy tạo ra sẽ gia tăng hàm lượng GABA sinh ra do kích thích hoạt động của enzyme GAD (glutamate decarboxylase) - là enzyme tổng hợp GABA từ glutamic acid bởi enzyme GAD.
1.2.3.2 Oryzano
𝛾-Oryzanol ở dạng bột, không mùi, không hòa tan trong nước, ít tan trong eterdiethyl và heptane, tan nhiều trong isopropyl và hòa tan trong chloroform. 𝛾- Oryzanol có màu trắng hoặc vàng. 𝛾-Oryzanol là một hỗn hợp các ester acid ferulic của sterol và triterpene alcohols.
Đồ án tốt nghiệp
26
𝛾-Oryzanol như chất chống oxy hóa quan trọng từ thực vật, chống viêm loét, đặc biệt là viêm loét dạ dày, làm giảm lượng mỡ trong máu, giảm xơ vữa động mạch, có hoạt tính giống như proestrogen, γ - Oryzanol có khả năng làm tăng việc lưu thông máu, giảm cholesterol trong máu, là hoạt chất có tác dụng chống acid hóa, ngăn chặn sự xâm nhập của tia cực tím, phòng chống nám da, điều tiết sự bài tiết của tuyến yên, ức chế sự bài tiết của acid dạ dày, ức chế tổng hợp các tiểu cầu, tăng cường miễn dịch, phát triển cơ, tăng sức bền…
1.2.3.3 Acid ferulic
Ferulic là hợp chất hữu cơ, chứa nhiều phenolic phytochemical (Phenolic acid hoạt động như một chất chống oxy hoá trong cơ thể) được tìm thấy trong vách tế bào thực vật. Thực vật tạo ra các hoạt chất này để duy trì hoạt động của tế bào cũng như các hoạt động khác như sinh sản, tự bảo vệ. Acid ferulic là một trong những chất chuyển hóa của sinh tổng hợp lignin từ phenylalanine và tyrosine trong thực vật.
Acid ferulic được tìm thấy trong các mô thực vật trong hai hình thức: tự do và liên hợp. Ngũ cốc có chứa các hợp chất phenolic tự do và glycosides của nó, tồn tại trong dung dịch, và một số lượng đáng kể các hợp chất phenolic không hòa tan, hầu hết bị ràng buộc bởi polysaccharides trong vách tế bào. Hàm lượng acid ferulic trong gạo mầm cao đáng kể hơn so với gạo trắng.
Ferulic Acid là chất chống oxi hoá phức hợp có tác dụng chống lão hoá hơn hẳn các chất chống oxi hoá khác.
1.2.3.4 Acid phytic
Acid phytic là hình thức lưu trữ chính của phốt pho trong nhiều tế bào thực vật, đặc biệt là cám gạo và hạt giống.
Đồ án tốt nghiệp
27
Acid phytic chiếm khoảng 1-2% trọng lượng của nhiều loại hạt ngũ cốc. Trong ngũ cốc hạt, khoảng 90% của các hạt acid phytic được tìm thấy trong lớp Aleurone và 10%
còn lại trong lớp vảy. Các phytate là thành phần quan trọng của các lớp ngoài của hạt gạo. Hàm lượng trong gạo lứt 0,2%; xay xát gạo 0,04-0,06%; cám mầm 2,2-2,6%; phôi và 0,8%. Phytate chỉ chiếm 0,16% hàm lượng tinh bột trong gạo xay.
1.2.3.5 Enzyme amylase
➢ Giới thiệu chung về enzyme amylase
Amylase là hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật. Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước.
RR’ + H-OH RH + R’OH
Amylase thủy phân tinh bột, glycogen và dextrin thành glucose, maltose và dextrin.
Các enzyme có trong nước bọt (còn được gọi là ptyalin), trong dịch tiêu hóa của người và động vật, trong hạt nảy mầm, nấm sợi, xạ khuẩn, nấm men và vi khuẩn.
Trong nước bọt của người có ptyalin nhưng ở một số loại động vật có vú thì không có như ngựa, chó, mèo,… Ptyalin bắt đầu thủy phân tinh bột từ miệng và quá trình này hoàn tất ở ruột non nhờ amylase của tuyến tụy (còn được gọi là amylopsin). Amylase của malt thủy phân tinh bột lúa mạch thành disaccharide làm cơ chất cho quá trình lên men của nấm men.
Amylase là một trong những loại enzyme được ứng dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp, y tế và nhiều lĩnh vực kinh tế khác, đặc biệt là ngành công nghiệp thực phẩm.
Hiện nay, có 6 loại enzyme amylase được xếp vào 2 nhóm: endoamylase (enzyme nội bào) và exoamylase (enzyme ngoại bào).
Đồ án tốt nghiệp
28
Endoamylase: gồm có α-Amylase (EC 3.2.1.1) và nhóm enzyme nhóm khử nhánh.
Nhóm enzyme khử nhánh này được chia thành hai loại: khử trực tiếp là pullulanase (hay α-dextrin 6-glucanohydrolase) (EC 3.2.1.41); khử gián tiếp là transglucosylase (hay oligo-1,6-glucosidase) và amylo-1,6-glucosidase (EC 3.2.1.10). Các enzyme này thủy phân liên kết bên trong của chuỗi polysaccharide. Exoamylase: gồm có β-amylase (EC 3.2.1.2) và γ-amylase (EC 3.2.1.3). Đây là những enzyme thủy phân tinh bột từ đầu không khử của chuỗi polysaccharide. Amylase dễ tan trong nước, dung dịch muối và rượu loãng.
Hình 1.4. Các loại enzyme endoamylase và exoamylase
➢ Các quá trình enzyme xảy ra khi hạt nảy mầm
Trong hạt khô, enzyme ở dạng liên kết và chúng được chuyển sang trạng thái hoạt động khi hạt nảy mầm. Ngoài ra, còn có một số enzyme được tổng hợp mới.
α-Amylase: enzyme này hoàn toàn không hoạt động ở hạt chín. Hoạt tính của enzyme amylase tăng dần trong quá trình nảy mầm của hạt. Ở nhiệt độ 15-17oC, hoạt
Đồ án tốt nghiệp
29
tính của α-Amylase đạt tới cực đại vào ngày thứ 10-12 của quá trình nảy mầm. Ở nhiệt độ 28-30oC, hoạt tính của enzyme này đạt cực đại ở ngày 5-8.
β-amylase: enzyme β-amylase tồn tại ở dạng liên kết và một số ít hoạt động rất yếu trong hạt chín hoàn toàn. Hoạt động này tăng lên trong quá trình hạt nảy mầm. Thời gian để enzyme này đạt cực đại cũng tùy thuộc vào nhiệt độ.
Protease: các protein dự trữ trong hạt bị phân cắt do hoạt động của các protease tạo thành peptides và các amino acid (glutamic acid), và các chất này tiếp tục chịu sự tác động của men glutamate decarboxylase chuyển thành γ-aminobutyric acid (GABA).
Phytic acid: là chất cản trở việc hấp thu chất khoáng, nhất là sắt, kẽm. Quá trình nảy mầm kích hoạt sự hoạt động của men phytase làm cho các phytic acid trong gạo chuyển thành inositol làm tăng mức độ hấp thu của chất khoáng.