Luận án Tiến sĩ Khảo sát mười giống lúa (oryza sativa l.) đặc sản dùng làm nguyên liệu chế biến bánh mì không gluten

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

LÊ THỊ KIM LOAN

KHẢO SÁT MƯỜI GIỐNG LÚA (Oryza sativa L.)
ĐẶC SẢN DÙNG LÀM NGUN LIỆU
CHẾ BIẾN BÁNH MÌ KHƠNG GLUTEN

NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Mã ngành: 62 42 02 01

2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

LÊ THỊ KIM LOAN
MSNCS: P0915011

KHẢO SÁT MƯỜI GIỐNG LÚA ĐẶC SẢN
(Oryza sativa L.) DÙNG LÀM NGUN LIỆU
CHẾ BIẾN BÁNH MÌ KHƠNG GLUTEN

NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Mã ngành: 62 42 02 01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN
GS. TS. NGUYỄN MINH THỦY

2022


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án tiến sĩ, ngoài sự cố gắng không ngừng của bản
thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ rất tận tình từ Q Thầy Cơ, các đơn vị và
các em sinh viên. Có được thành quả này, tơi kính gửi lời cảm ơn chân thành
đến:
GS.TS. Nguyễn Minh Thủy, Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông
nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ, Người đã truyền đạt những kiến thức mới,

chia sẽ nhiều kinh nghiệm quý báu, đồng hành cùng tôi trong suốt thời
gian học tập, nghiên cứu và thực hiện từ luận văn của chương trình đào tạo
Đại học đến luận án này.
PGS. TS. Nguyễn Văn Thành, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ
sinh học, Trường Đại học Cần Thơ đã tận tình hướng dẫn tơi trong q trình
học tập và thực hiện các chun đề, tiểu luận.
PGS. TS. Lê Việt Dũng, Trường Đại học Cần Thơ, TS. Lê Hữu Hải,
ThS. Trần Lê Vinh, ThS. Phạm Thị Minh Hoàng, ThS. Nguyễn Mai Hạnh,
Sinh viên ngành Khoa học cây trồng Võ Chí Đang, Nguyễn Nhật Hào,
Nguyễn Hồng Thái, trường Đại học Tiền Giang đã nhiệt tình giúp đỡ tôi về
nguồn nguyên liệu và thực hiện các thí nghiệm về các giống lúa.
PGS.TS. Trương Trọng Ngơn, TS. Nguyễn Phạm Anh Thi, CN. Trần
Văn Bé Năm, TS. Trương Thị Bích Vân, Trường Đại học Cần Thơ, ThS.
Huỳnh Thị Huế Trang, ThS. Trần Ngọc Chi, Trường Đại học Tiền Giang đã
hỗ trợ giúp tơi hồn thành nội dung nghiên cứu về sinh học phân tử.

GS. Kwan Hwa Park, nguyên chủ tịch Hội Lương thực Thực phẩm Hàn
Quốc, TS. Park Sunghoon, SPC Group, Hàn Quốc, TS. Lê Quang Trí, Sở Giáo
dục Tiền Giang, ThS. Đàm Thị Kim Yến, sinh viên Nguyễn Thị Thùy Trang,
Lê Vĩnh Khanh, Trần Thị Mỹ Tiên, Bùi Thị Thanh Trúc, Hạ Thị Hồng Hạnh,
Trần Thị Minh Hiếu, Hồ Thị Thúy Vân, Nguyễn Thị Thảo Nhi, Nguyễn Thị
Kim Hằng, Trần Thị Thúy Nga, Nguyễn Thị Tường Vi, Nguyễn Thị Thọ đã
giúp tơi hồn thành nghiên cứu phần bánh mì khơng gluten.
Nghiên cứu viên Ngơ Văn Tài và cùng tồn thể các em trong MT’s
Research Team đã ln đồng hành và hết lịng hỗ trợ tơi trong thời thực hiện
luận án.
Viện Lúa Đồng bằng Sông Cửu Long, các Hợp tác xã ở Đồng Tháp,
Long An, An Giang, Thanh Hóa, đã cho tơi các giống lúa thí nghiệm, Trường
Đại học Quốc gia Seoul Hàn Quốc, Công ty Novozymes, ShinEtsu đã tài trợ

Ngành Công nghệ Sinh học

i

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

hóa chất, enzyme và Chú 7 đã tạo điều kiện thử nghiệm quy trình sản xuất
bánh mì.
Ban Giám hiệu, Thầy, Cơ Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông
nghiệp, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học, Khoa Sau đại học
và các phòng ban chức năng thuộc Trường Đại học Cần Thơ đã tạo mọi điều

kiện thuận lợi cho tơi trong q trình học tập và nghiên cứu.
Ban Giám hiệu, đồng nghiệp của tôi tại Khoa Nông nghiệp và Công nghệ
Thực phẩm, Trường Đại học Tiền Giang đã luôn quan tâm và giúp đỡ để tơi
hồn thành tốt được cả công tác giảng dạy và học tập.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình, ba mẹ hai bên và
các em, đặc biệt là ông xã và hai con đã luôn đồng hành và ủng hộ hết mình để
tơi có thể n tâm học tập và nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn!
Trân trọng

Ngành Công nghệ Sinh học

ii

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

TÓM TẮT
Nguyên liệu thay thế bột mì trong sản xuất bánh mì khơng gluten được
chọn bằng cách sử dụng dấu phân tử kết hợp với các phương pháp hóa học để
xác định giống lúa có hàm lượng amylose thấp, anthocyanin và protein cao.
Mười giống lúa đặc sản được chọn để nghiên cứu bao gồm lúa Cẩm Cai Lậy,
Jasmine 85, Nàng Thơm Chợ Đào, Huyết Rồng, Hồng Ngọc Óc Eo, Ngọc Đỏ
Hương Dứa, ĐH6, VD20, Đại học Cần Thơ 1, D13. Các giống lúa được trồng
khảo nghiệm trong nhà lưới cũng như ngồi đồng để xác định chỉ tiêu nơng
học, đánh giá chất lượng và mức độ phù hợp với các dấu phân tử. Kết quả cho

thấy sử dụng RM190 đã phân biệt được các giống lúa có hàm lượng amylose
cao và thấp hoặc rất thấp, RM21 có hiệu quả trong việc xác định hàm lượng
protein cao hay thấp; CAPS-DFR có khả năng phân biệt gạo trắng với gạo
màu, Indel-Rc và CAPS- OSB1 có thể xác định được màu đỏ và màu đen của
hạt. Kết quả nghiên cứu đã chọn được giống lúa Cẩm Cai Lậy có hàm lượng
protein, anthocyanin cao và amylose thấp, độ trở hồ cấp thấp, độ bền gel phù
hợp để sản xuất bánh mì khơng gluten. Ngun liệu lúa được bảo quản trong
bao bì PA ở nhiệt độ 25oC đã duy trì hàm lượng protein, anthocyanin và
amylose trong 6 tháng.
Phương pháp bề mặt đáp ứng được sử dụng để xác định điều kiện tối ưu
của các nhân tố chính ảnh hưởng đến cấu trúc và giá trị cảm quan của bánh mì
khơng gluten. Thí nghiệm được thiết kế theo mơ hình Box –Behnken nhằm tối
ưu hóa tỷ lệ phối trộn các nguyên liệu và thời gian lên men. Kết quả khẳng
định tỷ lệ các nguyên liệu bột gạo, bột bắp, đậu nành và tinh bột khoai tây cần
sử dụng lần lượt là 64,9%, 20,3%, 4,9% và 10,2%. Tỷ lệ HPMC, nấm men,
nước, maltodextrin và thời gian lên men có giá trị tối ưu là 1,3%; 2,95%;
100,5%, 10,0% và 30 phút.
Cải tiến chất lượng của bánh mì khơng gluten bằng việc bổ sung enzyme,
vi khuẩn lactic, gạo mầm, chiết xuất các hợp chất sinh học có trong cám gạo
cẩm vào quy trình sản xuất. Kết quả xác định bánh mì có thể tích riêng cao
nhất, cấu trúc tốt nhất và độ cứng thấp nhất khi sử dụng các enzyme βamylase, protease, TGase ở tỷ lệ 0,11%; 0,16%; 0,21% so với tổng lượng bột
sử dụng.
Giá trị tối ưu của từng nhân tố pH, thời gian khuấy và nhiệt độ để trích ly
protein trong cám gạo Cẩm là 9,02, 4,02 giờ, và 90,6oC. Bột thu được có hàm
lượng protein đạt 43,0%, độ tạo bọt và nhũ tương tương đương tốt. Thông số
tối ưu của thí nghiệm trích ly anthocyanin có hỗ trợ của sóng siêu âm là pH

Ngành Cơng nghệ Sinh học

iii

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

1,9, nồng độ ethanol 44,1%, nhiệt độ 35,7ᵒC và thời gian chiết 56,0 phút. Bột
protein chiết xuất được dùng thay thế protein của đậu nành đạt hiệu quả cao
trong sản xuất bánh mì. Mặc khác, khi sử dụng dịch trích anthocyanin ở tỷ lệ
4% đã tạo ra bánh có cấu trúc tốt, màu sắc đẹp.
Điều kiện tối ưu để gạo Cẩm nảy mầm đạt hàm lượng anthocyanin cao
bao gồm ngâm 2,6 giờ ở pH 3,1; nảy mầm 15,5 giờ ở nhiệt độ 34,2oC. Gạo
Cẩm nảy mầm thích hợp để làm bánh mì khơng gluten vì có hàm lượng
enzyme amylase cao (64,2 UI/g), đường tổng cao (7%), protein tăng (10,4%),
độ bền gel tăng và tinh bột giảm (69,3%).
Sử dụng 20% bột chua với chủng vi khuẩn lactic ở mật độ 108 CFU/ml
vào bột nhào đã cải thiện cấu trúc của bánh mì. Kết quả phân tích sắc ký trao
đổi ion hiệu năng cao và sắc ký bản mỏng đã chứng minh sự kết hợp 10g bột
khoai tây với 1g bột lá gai sấy thăng hoa đã làm thay đổi cấu trúc của tinh bột
và tạo ra bánh có thể tích riêng lớn, độ cứng giảm và cấu trúc tốt. Kết quả thí
nghiệm đã khẳng định sử dụng enzyme, protein, anthocyanin trích ly từ cám
gạo, vi khuẩn lactic, gạo mầm đều cải thiện được chất lượng bánh mì khơng
gluten. Trong đó, bánh mì làm từ gạo mầm có cấu trúc tốt, giá trị dinh dưỡng
cao và được người tiêu dùng đánh giá ở mức tốt.
Từ khóa: bánh mì khơng gluten, cơng nghệ sinh học, chất lượng giống
lúa, dấu phân tử, gạo mầm

Ngành Công nghệ Sinh học

iv

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

ABSTRACT
Molecular markers combined with chemical methods was used to select
rice varieties with low amylose content, anthocyanin content and high protein
content as a substitute for wheat flour in the production of gluten-free bread.
Ten specialty rice varieties were selected for studying such as “Cẩm Cai Lậy”,
“Jasmine 85”, “Nàng Thơm Chợ Đào”, “Huyết Rồng”, “Hồng Ngọc Óc Eo”,
“Ngọc Đỏ Hương Dứa”, “Nếp DH6”, “VD20”, “Đại học Cần Thơ 1”, “D13”.
Rice varieties/lines were grown in greenhouses as well as in the field to
determine agronomical criteria, evaluate quality and match with molecular
markers. The results showed that RM190 was suitable marker to distinguish
rice varieties with high/low and very low amylose content; RM21 was
effective in determining high or low protein content; CAPS-DFR could
distinguish white rice from colored rice, Indel-Rc and CAPS- OSB1 could
identify red and black color of grain. From the research results, "Cẩm Cai
Lậy" rice had been selected with high protein, anthocyanin and low amylose
content, low viscosity, and suitable gel strength for producing gluten-free
bread. Paddy rice stored in PA vaccum packaging at 25oC could maintain
protein, anthocyanin and amylose content for 6 months.
The response surface methodology was used to determine the optimal
conditions of the main factors affecting the texture and sensory value of

gluten-free bread. The experiment was designed according to the BoxBehnken model to optimize the mixing ratio of ingredients and fermentation
time. The results showed that the optimal ratio of rice flour, cornstarch,
soybeans and potato starch were used 64.9%, 20.3%, 4.9% and 10.2%,
respectively, to produce bread. The optimal parameters of HPMC, yeast,
water, maltodextrin and fermentation time for the research were 1.3%; 2.95%;
100.5%, 10.0% and 30 min, respectively.
The quality of gluten-free bread were improved by adding enzymes,
lactic acid bacteria, germinated rice, and extracting biological compounds
from brown rice bran into the production process. The results determined that
the bread had the highest specific volume, the best structure and the lowest
hardness when using the enzymes β-amylase, protease and TGase at the
concentration of 0.11%; 0.16% and 0.21%, respectively.
The optimal values of each factor of pH, mixing time and temperature
for protein extraction in “Cẩm” rice bran were pH 9.02, 4.02 hours, and
90.6oC. The protein content of the powder was approximately 43.0% with the

Ngành Công nghệ Sinh học

v

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

foaming index and emulsification, which was almost the same to the control
protein powder. In addition, the optimal parameters of the ultrasonic-assisted
anthocyanin extraction were pH 1.9, ethanol concentration 44.1%, temperature

35.7oC for 56 minutes. Extracted protein powder is used to replacing soy
protein to achieve high efficiency in bread production. On the other hand, the
sample with extracted anthocyanin of 4% created a bread with good structure
and beautiful color.
The optimal conditions for germination of "Cẩm" rice to produce high
anthocyanin content were obtained, including soaking for 2.6 hours at pH 3.1;
germinating for 15.5 hours at 34.2oC. The germinated Cam rice was suitable
for making gluten-free bread because of its higher content of amylase (64.2
UI/g), protein (10.4%), total sugars (7%), gel strength and lower values of
starch (69.3%).
Using 20% sourdough with a density of 108 CFU/mL of lactic acid
bacteria in the dough improved the texture of gluten-free bread. The results of
high performance ion exchange chromatography and thin plate
chromatography demonstrated that when mixing 10 g of potato flour and 1 g
of freeze-dried ramie leaf powder into bread, the bread had a large specific
volume, reduced hardness and good structure. The obtained results confirmed
that the use of enzymes (amylase, protease, TGase), protein, anthocyanin
extracted from rice bran, lactic acid bacteria, and rice germ all improved the
quality of gluten-free bread. In particular, bread made from germinated rice
had good structure, high nutritional value and acceptance of the panellists.
Keywords: biotechnology, germinated
molecular markers, quality rice variety.

Ngành Công nghệ Sinh học

vi

rice,

gluten-free

bread,

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trrường Đại họcc Cần Thơ

Báo cáo luậnn án tiến sĩ

LỜI
L CAM
M ĐOAN
Tôôi xin cam đoan luậnn án này làà công trìnhh nghiên cứu
c khoa học
h thực
sự của bảản thân tơi được
đ
sự hư
ướng dẫn của
c người hướng
h
dẫn..
Cáác thông tiin được sử
ử dụng tham
m khảo troong đề tài luận án đư
ược thu
thập từ cáác nguồn đáng
đ
tin cậyy, đã được kiểm chứnng, được cơơng bố rộnng rãi và

được tơi trích dẫn nguồn
n
gốcc rõ ràng ở phần Dan
nh mục Tàài liệu tham
m khảo.
Các kết quả
q nghiênn cứu đượcc trình bàyy trong luậnn án này là do chínhh tơi kết
hợp với nhóm
n
nghiêên cứu thực hiện mộtt cách nghiiêm túc, truung thực vàà không
trùng lắp với các đềề tài khác đã
đ được cônng bố trướcc đây.
Tôôi xin lấy danh dự và
v uy tín của
c bản thâân để đảm
m bảo cho lời cam
đoan này.
Cần Thơ
ơ, ngày 17 tháng 1 năăm 2022
Cán bộộ hướng dẫnn

Nghiêên cứu sinhh

S. TS Nguyyễn Minh Thủy
T
GS

Ngành Côngg nghệ Sinh họọc

Lê Thị Kim Loann

vii

V NC & PT
Viện
T Công nghệ Sinh
S
học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN

i 
iii 

TÓM TẮT

v 

ABSTRACT
LỜI CAM ĐOAN

vii 

MỤC LỤC

viii 

DANH SÁCH BẢNG

xii 

DANH SÁCH HÌNH

xvi 

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

xix 
1 

Chương 1: GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề .............................................................................................................. 1 
1.2 Mục tiêu nghiên cứu............................................................................................... 3 
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 4 
1.4 Nội dung nghiên cứu .............................................................................................. 4 
1.5 Ý nghĩa của luận án ................................................................................................ 5 
1.5.1 Ý nghĩa khoa học ................................................................................................ 5 
1.5.2 Ý nghĩa thực tế .................................................................................................... 6 
1.6 Những điểm mới của luận án ................................................................................. 6 
7 

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về lúa .................................................................................................... 7 
2.1.1 Giới thiệu chung .................................................................................................. 7 
2.1.2 Đặc điểm cơ bản của các giống lúa nghiên cứu .................................................. 7 
2.1.3 Giá trị dinh dưỡng của hạt gạo .......................................................................... 10 
2.2 Các chỉ tiêu năng suất và chất lượng.................................................................... 11 
2.2.1 Các chỉ tiêu năng suất ....................................................................................... 11 
2.2.2 Các chỉ tiêu chất lượng ..................................................................................... 12 
2.3 Dấu chỉ thị ............................................................................................................ 14 
2.3.1 Chỉ thị hình thái................................................................................................. 14 
2.3.2 Chỉ thị phân tử................................................................................................... 16 
2.4 Bánh mì khơng gluten .......................................................................................... 20 
2.4.1 Bệnh celiac ........................................................................................................ 20 

Ngành Công nghệ Sinh học

viii

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

2.4.2 Gluten ................................................................................................................ 21 
2.4.3 Các thành phần được sử dụng để cải thiện chất lượng bánh mì khơng gluten . 22 
2.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước .......................................................... 30 
2.5.1 Một số cơng trình nghiên cứu chọn giống lúa dựa vào hàm lượng amylose và
anthocyanin ................................................................................................................ 30 
2.5.2 Kết quả các cơng trình nghiên cứu về bánh mì khơng gluten ........................... 32 

2.6 Trích ly protein và anthocyanin trong cám gạo ................................................... 36 
2.6.1 Protein cám gạo ................................................................................................. 36 
2.6.2 Anthocyanin ...................................................................................................... 37 
2.7 Tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM)........................................ 40 
Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

42 

3.1 Phương tiện nghiên cứu ....................................................................................... 42 
3.1.1 Thời gian và địa điểm ....................................................................................... 42 
3.1.2 Nguyên vật liệu ................................................................................................. 42 
3.1.3 Thiết bị và dụng cụ............................................................................................ 43 
3.1.4 Hóa chất, enzyme .............................................................................................. 43 
3.2 Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 44 
3.2.1 Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu .................................................. 44 
3.2.2 Phương pháp xử lý kết quả ............................................................................... 46 
3.3 Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 47 
3.3.1 Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 47 
3.3.2 Bố trí thí nghiệm ............................................................................................... 47 
67 

Chương 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN

4.1 Chọn giống lúa có hàm lượng anthocyanin, protein cao và amylose thấp........... 67 
4.1.1 Sử dụng dấu phân tử kết hợp với phương pháp hóa học để xác định giống lúa
có hàm lượng amylose thấp, protein và anthocyanin cao từ 10 giống lúa nghiên cứu
.................................................................................................................................... 67 
4.1.2 Xác định chỉ số diệp lục tố và thời gian sinh trưởng, năng suất, chất lượng của
10 giống lúa nghiên cứu được trồng trong nhà lưới ................................................... 72 
Chỉ số diệp lục (SPAD).............................................................................................. 73 

4.1.3 Trồng khảo nghiệm các giống lúa có hàm lượng amylose thấp, protein và
anthocyanin cao ngồi đồng ....................................................................................... 80 

Ngành Công nghệ Sinh học

ix

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

4.1.4 Khảo sát sự biến đổi các hợp chất anthocyanin, protein, amylose và một số tính
chất vật lý của hạt trong 12 tháng bảo quản ............................................................... 82 
4.2 Xây dựng quy trình sản xuất bánh mì khơng gluten ............................................ 90 
4.2.1 Tối ưu hóa q trình kết hợp của bột gạo, bột bắp, bột đậu nành và tinh bột
khoai tây để nâng cao chất lượng bánh mì ................................................................. 90 
4.2.2 Tối ưu hóa khả năng kết hợp của HPMC, nước, nấm men, maltodextrin và thời
gian lên men để nâng cao chất lượng bánh mì ......................................................... 100 
4.2.3 Đánh giá chất lượng của bánh mì khơng gluten ............................................. 109 
4.3 Áp dụng công nghệ sinh học (sử dụng enzyme, vi khuẩn lactic, gạo mầm, chiết
xuất các hợp chất sinh học có trong cám gạo) vào quy trình sản xuất bánh mì khơng
gluten nhằm nâng cao chất lượng và giá trị sinh học của bánh. .............................. 110 
4.3.1 Sử dụng loại và lượng enzyme thích hợp để nâng cao chất lượng của bánh mì
khơng gluten ............................................................................................................. 110 
4.3.2 Chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học cao có trong cám gạo (protein,
anthocyanin) bổ sung vào quy trình sản xuất bánh mì nhằm gia tăng giá trị sinh học
của sản phẩm ............................................................................................................ 122 

4.3.3 Nâng cao giá trị dinh dưỡng và hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học trong
bánh mì khơng gluten từ nguồn ngun liệu gạo mầm ............................................ 137 
4.3.4 Sử dụng vi khuẩn lacticđể nâng cao cấu trúc và giá trị cảm quan sản phẩm bánh
mì khơng gluten ....................................................................................................... 167 
4.3.5 So sánh chất lượng các sản phẩm tối ưu của quy trình sản xuất bánh mì khơng
gluten có sử dụng protein, anthocyanin được chiết xuất từ cám gạo cẩm; các enzyme
β-amylase, protease, TGase; gạo mầm; vi khuẩn lactic ........................................... 169 
4.3.6 Đánh giá chất lượng và khảo sát sự chấp nhận của người tiêu dùng đối với sản
phẩm bánh mì khơng gluten ..................................................................................... 172 
4.3.7 Sử dụng bột khoai tây kết hợp với bột lá gai sấy thăng hoa để cải thiện chất
lượng của bánh mì khơng gluten .............................................................................. 175 
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

184 

5.1 Kết luận .............................................................................................................. 184 
5.2 Đề xuất ............................................................................................................... 185 
TÀI LIỆU THAM KHẢO

186 

DANH MỤC CÔNG TRÌNH

222 

PHỤ LỤC A: HÌNH ẢNH

224 

PHỤ LỤC B: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC

230 

PHỤ LỤC C: XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ VẬT LÝ

238 

Ngành Cơng nghệ Sinh học

x

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

PHỤ LỤC D: XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU VI SINH VẬT

242 

PHỤ LỤC E: CÁC CHỈ TIÊU THEO DÕI KHI ĐÁNH GIÁ LÚA TRONG NHÀ
LƯỚI VÀ NGỒI ĐỒNG
250 
PHỤ LỤC F: CÁC CƠNG VIỆC CHUẨN BỊ

259 

PHỤ LỤC G: BẢNG MÔ TẢ SẢN PHẨM THEO TCVN 3215:79

262 

PHỤ LỤC H: PHÂN TÍCH THỐNG KÊ

264 

PHỤ LỤC I: BẢNG SỐ LIỆU CÁC YẾU TỐ VỀ NHIỆT ĐỘ, ÁNH SÁNG VÀ ĐỘ
ẨM TRONG TRẠI THỰC NGHIỆM
290 
PHỤ LỤC J: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KIỂM TRA MẪU GẠO MẦM VÀ BÁNH
MÌ
291 

Ngành Công nghệ Sinh học

xi

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 3.1: Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu........................................... 44 
Bảng 3.2: Trình tự các cặp mồi sử dụng trong phản ứng PCR .................................. 48 
Bảng 3.3: Nhân tố (bột gạo, bột khoai tây, bột bắp và bột đậu nành) và các mức độ
bố trí theo mơ hình Box-Behnken .............................................................................. 55 

Bảng 4.1: Hàm lượng anthocyanin của 10 giống lúa thí nghiệm ............................... 71 
Bảng 4.2: Diễn biến chỉ số diệp lục (SPAD) của các giống lúa qua các giai đoạn sinh
trưởng tại Trại thực nghiệm ....................................................................................... 73 
Bảng 4.3: Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống lúa thí nghiệm
74 
Bảng 4.4: Đặc điểm hình dạng và chiều dài hạt gạo của các giống lúa trồng ở trại
thực nghiệm ................................................................................................................ 75 
Bảng 4.5: Độ trở hồ và độ bền gel của các giống lúa thí nghiệm .............................. 77 
Bảng 4.6: Đánh giá cảm quan các giống lúa thí nghiệm............................................ 78 
Bảng 4.7: Tình hình khí tượng thủy văn tại Tiền Giang trong giai đoạn khảo nghiệm
các giống lúa ngoài đồng (từ tháng 04/2018 - 08/2018) ............................................ 80 
Bảng 4.8: Đặc điểm nông học, năng suất và phẩm chất của các giống lúa thí nghiệm
trong vụ Hè Thu 2017- 2018 ...................................................................................... 81 
Bảng 4.9: Sự thay đổi độ ẩm của lúa trong các loại bao bì trong 12 tháng bảo quản 83 
Bảng 4.10: Hàm lượng protein trong các mẫu thay đổi theo thời gian và loại bao bì
bảo quản ..................................................................................................................... 87 
Bảng 4.11: Hàm lượng amylose (%) trong các mẫu biến đổi theo thời gian và loại bao
bì bảo quản ................................................................................................................. 88 
Bảng 4.12: Kiểm tra mức độ ý nghĩa của mơ hình bề mặt thể tích riêng dưới tác dụng
của các loại bột ........................................................................................................... 94 
Bảng 4.13: Hệ số hồi quy của bề mặt thể tích riêng dưới tác dụng của các loại bột . 94 
Bảng 4.14: Kiểm tra mức độ ý nghĩa của mơ hình bề mặt điểm đánh giá cảm quan
dưới tác dụng các loại bột .......................................................................................... 97 
Bảng 4.15: Hệ số hồi quy của bề mặt điểm đánh giá cảm quan dưới tác dụng của các
loại bột........................................................................................................................ 97 
Bảng 4.16: Tối ưu hóa các nhân tố ảnh hưởng đến thể tích riêng và điểm cảm quan
về thị hiếu người tiêu dùng ........................................................................................ 99 
Bảng 4.17: Tối ưu hóa bề mặt thể tích riêng dưới tác động của HPMC, nấm men,
nước, maltodextrin và thời gian lên men ................................................................. 104 
Ngành Công nghệ Sinh học

xii

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

Bảng 4.18: Tối ưu hóa bề mặt cảm quan dưới tác động của HPMC, nấm men, nước,
maltodextrin và thời gian lên men ........................................................................... 107 
Bảng 4.19: Kết quả tối ưu hóa các nhân tố HPMC, nấm men, nước, maltodextrin và
thời gian lên men đến hai bề mặt thể tích riêng và giá trị cảm quan ....................... 108 
Bảng 4.20: Ảnh hưởng của lượng enzyme α–amylase đến cấu trúc, độ cứng và thể
tích riêng của sản phẩm ............................................................................................ 111 
Bảng 4.21: Ảnh hưởng của lượng enzyme β-amylase bổ sung đến cấu trúc, thể tích
riêng và độ cứng của bánh ....................................................................................... 113 
Bảng 4.22: Ảnh hưởng của enzyme γ-amylase đến điểm đánh giá cảm quan về cấu
trúc, thể tích riêng và độ cứng của sản phẩm ........................................................... 114 
Bảng 4.23: Ảnh hưởng của lượng enzyme protease bổ sung đến cấu trúc, thể tích
riêng và độ cứng của bánh ....................................................................................... 115 
Bảng 4.24: Ảnh hưởng của enzyme TGase đến điểm đánh giá cảm quan về cấu trúc,
thể tích riêng và độ cứng của sản phẩm ................................................................... 116 
Bảng 4.25: Kết quả phân tích các hệ số trong phương trình hồi quy của thể tích riêng,
cấu trúc, độ cứng của sản phẩm bị ảnh hưởng của enzyme β-amylase, protease,
TGase ....................................................................................................................... 120 
Bảng 4.26: Tối ưu hóa các giá trị β-amylase, protease, TGase theo các bề mặt đáp
ứng............................................................................................................................ 120 
Bảng 4.27: Thành phần hóa học cơ bản của cám gạo cẩm ...................................... 122 

Bảng 4.28: Kết quả phân tích mức tác động của các hệ số đến phương trình hồi quy
của hiệu suất (%) và hàm lượng protein (%) ........................................................... 124 
Bảng 4.29: Tối ưu hóa điều kiện hoạt động của enzyme glucoamylase (pH, thời gian
khuấy, nhiệt độ) để đạt cao nhất về hiệu suất (%) và hàm lượng protein (%) được
trích ly từ cám gạo cẩm ............................................................................................ 125 
Bảng 4.30: Kết quả so sánh khả năng tạo bọt của sản phẩm protein thu nhận từ cám
gạo cẩm và ORP trên thị trường............................................................................... 127 
Bảng 4.31: Kết quả so sánh khả năng tạo nhũ tương của sản phẩm protein thu nhận
từ cám gạo Cẩm và ORP trên thị trường .................................................................. 128 
Bảng 4.32: Bảng phân tích phương sai cho hàm lượng anthocyanin....................... 131 
Bảng 4.33: Tối ưu hóa các nhân tố pH, nồng độ ethanol, thời gian và nhiệt độ siêu
âm đến hàm lượng anthocyanin (mg/100g) tách chiết ............................................. 134 
Bảng 4.34: Ảnh hưởng của tỷ lệ protein được chiết xuất từ cám gạo sử dụng thay thế
protein đậu nành đến thể tích riêng, độ cứng và giá trị cảm quan về cấu trúc của bánh
mì khơng gluten ....................................................................................................... 135 

Ngành Cơng nghệ Sinh học

xiii

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

Bảng 4.35: Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch trích anthocyanin được chiết xuất từ cám gạo
cẩm đến bánh mì khơng gluten ................................................................................ 136 
Bảng 4.36: Phân tích thành phần hóa học của gạo cẩm Cai Lậy ............................. 137 

Bảng 4.37: Ảnh hưởng của tỷ lệ cám gạo cẩm bổ sung vào trong quá trình ngâm đến
hàm lượng anthocyanin và tỷ lệ nảy mầm ............................................................... 139 
Bảng 4.38: Ảnh hưởng của tỷ lệ cám gạo cẩm bổ sung vào trong quá trình ngâm đến
tỷ lệ nảy mầm ........................................................................................................... 140 
Bảng 4.39: Ảnh hưởng của pH, thời gian ngâm đến hàm lượng anthocyanin
(mg/100g) trong gạo mầm........................................................................................ 141 
Bảng 4.40: Ảnh hưởng của pH, thời gian ngâm đến tỷ lệ nảy mầm (%) của hạt .... 144 
Bảng 4.41: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ủ hạt đến tỷ lệ nảy mầm (%) của hạt
.................................................................................................................................. 148 
Bảng 4.42: Phân tích thống kê ANOVA cho mơ hình bề mặt hàm lượng anthocyanin
trong gạo mầm.......................................................................................................... 152 
Bảng 4.43: Tối ưu hóa các nhân tố ảnh hưởng đến hàm lượng anthocyanin trong gạo
mầm .......................................................................................................................... 153 
Bảng 4.44: Thành phần hóa học của bột gạo cẩm và gạo cẩm nảy mầm................. 154 
Bản 4.45: Độ bền gel của gạo cẩm chưa nảy mầm và nảy mầm.............................. 156 
Bảng 4.46: Ảnh hưởng của sự thay đổi lượng nước đến chất lượng của bánh ........ 157 
Bảng 4.47: Ảnh hưởng của tỷ lệ HPMC (%) đến chất lượng của bánh mì .............. 159 
Bảng 4.48: Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men bổ sung và thời gian lên men đến giá trị
cảm quan về cấu trúc, độ cứng và thể tích riêng của bánh....................................... 160 
Bảng 4.49: Kết quả phân tích các hệ số trong phương trình hồi quy của thể tích riêng,
cấu trúc, độ cứng của sản phẩm ............................................................................... 163 
Bảng 4.50: Hệ số hồi quy phương trình bậc II với các hệ số có ý nghĩa của các bề
mặt thể tích riêng, độ cứng và điểm cảm quan về cấu trúc ...................................... 164 
Bảng 4.51: Tối ưu hóa các giá trị theo các bề mặt đáp ứng ..................................... 165 
Bảng 4.52: Ảnh hưởng của mật độ vi khuẩn LAB sử dụng trong bột đầu (bột chua)
đến thể tích riêng, độ cứng, lượng acid và giá trị cảm quan về cấu trúc, vị của bánh
mì khơng gluten ....................................................................................................... 168 
Bảng 4.53: Đánh giá chất lượng của sản phẩm bánh mì khơng gluten được làm từ các
quy trình tối ưu có sử dụng protein, anthocyanin được chiết xuất từ cám gạo cẩm; các
enzyme β-amylase, protease, TGase; gạo mầm; vi khuẩn lactic ............................. 170 

Ngành Công nghệ Sinh học

xiv

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

Bảng 4.54: Thành phần hóa học cơ bản của sản phẩm bánh mì khơng gluten từ 4 quy
trình sản xuất tối ưu.................................................................................................. 171 
Bảng 4.55: Thành phần hóa học quan trọng cần kiểm tra trong sản phẩm bánh mì
khơng gluten ............................................................................................................. 172 
Bảng 4.56: Kết quả kiểm tra dư lượng thuốc trừ sâu, độc tố, kim loại nặng theo
QCVN 8-1:2011/BYT trong sản phẩm bánh mì khơng gluten ................................ 173 
Bảng 4.57: Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh theo Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT
của sản phẩm bánh mì khơng gluten ........................................................................ 173 
Bảng 4.58: Thống kê thơng tin chung của phiếu khảo sátvề bánh mì không gluten (Số
quan sát: 200) ........................................................................................................... 174 
Bảng 4.59: Kết quả ảnh hưởng của bột khoai tây và bột lá gai sấy thăng hoa đến đặc
điểm của bánh mì khơng gluten ............................................................................... 177 

Ngành Công nghệ Sinh học

xv

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học

Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1: Cơng thức phân tử của HPMC (Deshmukh et al., 2017) ........................... 33 
Hình 3.1: Gạo lứt của các giống lúa thí nghiệm ........................................................ 48 
Hình 3.2: Chu kỳ gia nhiệt của phản ứng PCR (Fazaa et al., 2019) .................... 50 
Hình 4.1: Biểu đồ biểu diễn hàm lượng amylose (%) của 10 giống lúa nghiên cứu . 68 
Hình 4.2: Kết quả phân tích điện di các mẫu lúa với chỉ thị RM190......................... 69 
Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn hàm lượng protein (%) của 10 giống lúa......................... 70 
Hình 4.4: Kết quả phân tích điện di các mẫu lúa với chỉ thị RM21........................... 70 
Hình 4.5: Kết quả phân tích điện di các mẫu lúa với chỉ thị CAPS và Indel ............. 72 
Hình 4.6: Chiều dài hạt gạo lứt và lúa của 10 giống lúa nghiên cứu ......................... 76 
Hình 4.7: Độ bền gel của các giống lúa thí nghiệm ................................................... 78 
Hình 4.8: Hạt cơm của các giống lúa thí nghiệm ....................................................... 79 
Hình 4.9: Sự biến đổi khối lượng 1.000 hạt trong thời gian bảo quản ....................... 84 
Hình 4.10: Sự hao hụt khối lượng trong thời gian bảo quản...................................... 84 
Hình 4.11: Ảnh hưởng của các loại bao bì đến sự biến đổi tỷ lệ gạo nguyên (%) của
lúa cẩm trong thời gian bảo quản ............................................................................... 85 
Hình 4.12: Ảnh hưởng của các loại bao bì đến sự biến đổi hàm lượng anthocyanin
(mg/100g) của lúa cẩm trong 12 tháng bảo quản ....................................................... 86 
Hình 4.13: Đồ thị bề mặt đáp ứng biểu diễn tương tác của từng cặp nhân tố (bột gạo,
bột bắp, tinh bột khoai tây và bột đậu nành) đến thể tích riêng (cm3/g) của bánh mì 91 
Hình 4.14: Các nhân tố gạo, bắp, đậu nành, khoai tây ảnh hưởng đến thể tích riêng
(cm3/g) của bánh ........................................................................................................ 93 
Hình 4.15: Đồ thị bề mặt đáp ứng biểu diễn tương tác của từng cặp nhân tố (bột gạo,
bột bắp, tinh bột khoai tây và bột đậu nành) đến điểm cảm quan của bánh mì theo thị

hiếu người tiêu dùng .................................................................................................. 96 
Hình 4.16: Các nhân tố gạo, bắp, đậu nành, khoai tây ảnh hưởng đến điểm đánh giá
cảm quan của bánh mì ................................................................................................ 96 
Hình 4.17: Bề mặt contour thể hiện tương tác của từng cặp nhân tố (bộp bắp, bột gạo,
khoai tây, đậu nành) đến thể tích riêng và giá trị cảm quan của sản phẩm ................ 99 
Hình 4.18: Các nhân tố chính (HPMC, nấm men, nước, maltodextrin và thời gian lên
men) ảnh hưởng đến thể tích riêng của bánh mì ...................................................... 101 
Hình 4.19: Ma trận biểu diễn ảnh hưởng của HPMC, nấm men, nước, maltodextrin
và thời gian lên men đến thể tích riêng của bánh mì................................................ 102 

Ngành Công nghệ Sinh học

xvi

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

Hình 4.20: Ảnh hưởng của các thừa số khảo sát- HPMC, nấm men, nước,
maltodextrin và thời gian lên men (tương tác đơn, tương tác đa của các nhân tố) - đến
thể tích riêng của bánh ............................................................................................. 104 
Hình 4.21: Độ cứng của các mẫu với sự kết hợp khác nhau về hàm lượng HPMC,
nấm men, nước, maltodextrin và thời gian lên men ................................................. 105 
Hình 4.22: Các nhân tố HPMC, nấm men, nước, maltodextrin và thời gian lên men
ảnh hưởng đến điểm đánh giá cảm quan của bánh mì ............................................. 106 
Hình 4.23: Ma trận biểu diễn ảnh hưởng của HPMC, nấm men, nước, maltodextrin
và thời gian lên men đến giá trị cảm quan của bánh mì ........................................... 106 

Hình 4.24: Ảnh hưởng của các thừa số khảo sát: HPMC, nấm men, nước,
maltodextrin và thời gian lên men (tương tác đơn, tương tác đa của các nhân tố) đến
điểm đánh giá cảm quan của bánh ........................................................................... 107 
Hình 4.25: Sự thay đổi độ ẩm (a) và độ cứng (b) của bánh mì khơng gluten và bánh
mì đối chứng trong 5 ngày bảo quản ........................................................................ 109 
Hình 4.26: Ảnh hưởng của enzyme β-amylase, protease, TGase đến điểm đánh giá
cảm quan của sản phẩm ........................................................................................... 118 
Hình 4.27: Ảnh hưởng của enzyme β-amylase, protease, TGaseđến thể tích riêng (a),
độ cứng (b), điểm đánh giá cảm quan về cấu trúc (c) của sản phẩm ....................... 118 
Hình 4.28: Bề mặt đáp ứng của từng cặp yếu tố của enzyme TGase, protease, βamylase ảnh hưởng đến thể tích riêng, độ cứng, điểm đánh giá cảm quan về cấu trúc
của sản phẩm ............................................................................................................ 121 
Hình 4.29: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của điều kiện hoạt động của enzyme
glucoamylase (pH, thời gian khuấy và nhiệt độ) đến hiệu suất (%) và hàm lượng
protein (%) chiết xuất từ cám gạo cẩm .................................................................... 123 
Hình 4.30: Bề mặt đáp ứng của từng cặp nhân tố khảo sát: pH, thời gian khuấy, nhiệt
độ ảnh hướng đến hiệu suất (%) và hàm lượng protein (%) trích ly từ cám gạo Cẩm
.................................................................................................................................. 126 
Hình 4.31: Đồ thị biểu diễn tác động của pH, nồng độ ethanol, nhiệt độ và thời gian
siêu âm đến hàm lượng anthocyanin trích ly từ cám gạo cẩm ................................. 129 
Hình 4.32: Bề mặt đáp ứng của từng cặp nhân tố khảo sát gồm pH, nồng độ ethanol,
thời gian và nhiệt độ siêu âm ảnh hưởng đến hàm lượng anthocyanin chiết xuất ... 132 
Hình 4.33: Ảnh hưởng của pH và thời gian ngâm đến hàm lượng polyphenol
(mGAE/100g) trong gạo mầm ................................................................................. 143 
Hình 4.34: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi độ ẩm của hạt trong quá trình ngâm ......... 144 
Hình 4.35: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ủ đến hàm lượng anthocyanin trong
gạo mầm ................................................................................................................... 146 
Ngành Công nghệ Sinh học

xvii

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

Hình 4.36: Tương tác giữa nhiệt độ và thời gian ủ đến hàm lượng polyphenol trong
gạo mầm ................................................................................................................... 147 
Hình 4.37: Ảnh hưởng của từng nhân tố - thời gian ngâm, pH, thời gian ủ và nhiệt độ
ủ- đến hàm lượng anthocyanin của gạo mầm .......................................................... 150 
Hình 4.38: Đồ thị bề mặt đáp ứng biểu diễn tương tác của từng cặp nhân tố (pH, thời
gian ngâm, nhiệt độ và thời gian ủ) đến hàm lượng anthocyanin ............................ 151 
Hình 4.39: Đồ thị kiểm soát sự biến đổi hàm lượng anthocyanin trong gạo mầm dưới
tác dụng của các nhân tố trong quá trình ngâm và ủ ................................................ 153 
Hình 4.40: Độ bền gel của gạo Cẩm (trái) và gạo Cẩm nảy mầm (phải) ................. 156 
Hình 4.41: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các nhân tố chính: nước, nấm men,
HPMC, thời gian lên men đến thể tích riêng, điểm đánh giá cảm quan về cấu trúc và
độ cứng của sản phẩm bánh mì làm từ gạo mầm ..................................................... 162 
Hình 4.42: Bề mặt đáp ứng của từng cặp yếu tố: Nấm men và thời gian lên men,
nước, HPMC ảnh hưởng đến thể tích riêng, độ cứng, điểm đánh giá cảm quan về cấu
trúc của sản phẩm bánh mì gạo mầm ....................................................................... 166 
Hình 4.43: Bánh mì khơng gluten được làm từ gạo mầm ........................................ 167 
Hình 4.44: Bốn mẫu bánh mì khơng gluten ............................................................. 170 
Hình 4.45: Hình chụp vi cấu trúc sản phẩm bánh mì khơng gluten ......................... 171 
Hình 4.46: Bánh mì khơng gluten được làm từ gạo mầm ........................................ 172 
Hình 4.47: Biểu đồ biểu diễn mức độ yêu thích của người tiêu dùng đối với sản phẩm
bánh mì khơng gluten ............................................................................................... 175 
Hình 4.48: Kết quả phân tích TLC sản phẩm tạo thành giữa bột khoai tây sấy thăng
hoa với Glc3 và tinh bột hịa tan .............................................................................. 176 

Hình 4.49: Sản phẩm tạo thành giữa bột khoai tây sấy thăng hoa với Glc3 và tinh bột
hòa tan qua phân tích HPAEC ................................................................................ 176 
Hình 4.50: Sự biến đổi độ cứng của bánh mì trong thời gian bảo quản 4 ngày ....... 179 
Hình 4.51: Các mẫu bánh mì khơng gluten có hoặc khơng có bổ sung bột khoai tây,
bột lá gai sấy thăng hoa ............................................................................................ 180 
Hình 4.52: Tỷ lệ % độ dài các nhánh tinh bột trong bánh mì GF có hoặc khơng có sử
dụng bột khoai tây sấy thăng hoa ............................................................................. 181 
Hình 4.53: Quy trình sản xuất bánh mì khơng gluten từ nguồn nguyên liệu bột gạo
mầm .......................................................................................................................... 182 

Ngành Công nghệ Sinh học

xviii

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
Đ/C:

Đối chứng

CCD:

Central composite design (thiết kế mô hình trung tâm)

CFU:

Colony forming unit

CGT:

Cyclodextrin glycosyl transferase

GABA:

Gamma acetyl butyric acid

GPC:

Hàm lượng protein

GF:

Gluten free (khơng gluten)

GFB:

Gluten free bread (bánh mì khơng gluten)

GO:

Glucose oxidase (enzyme glucose oxidase)

HPMC

Hydroxylpropyl methylcellulose

HPLC:

High-Performance Liquid Chromatography
(Sắc ký lỏng hiệu năng cao)

HPAEC:

High-Performance Anion-Exchange Chromatography
(Hệ thống sắc ký trao đổi ion hiệu năng cao)

LAB:

Lactic acid bacteria (Vi khuẩn lactic)

MAS:

Marker assisted selection
(Chọn lọc dựa trên chỉ thị phân tử)

QĐ:

Quyết định

QTL:

Quantitative trait locus (di truyền tính trạng số lượng)

SSIIa:

Starch synthase IIa (enzyme tổng hợp tinh bột)

SSR:

Microsatellite

TLC:

Thin Layer Chromatography (sắc ký lớp mỏng)

UAE:

Ultrasound assisted extraction
(chiết xuất có sự hỗ trợ sóng siêu âm)

CMC

Ngành Công nghệ Sinh học

Carboxymethyl cellulose

xix

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

Chương 1: GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Lúa là cây lương thực quan trọng, là nguồn thực phẩm chủ yếu cho hơn
hai phần ba dân số thế giới. Ngày nay, cùng với sự phát triển của kinh tế, xã
hội thì nhu cầu thị hiếu của con người cũng thay đổi. Gạo không chỉ để ăn no
mà cịn phải có giá trị dinh dưỡng cao. Chất lượng hạt gạo là một yếu tố quan
trọng có ảnh hưởng lớn đến giá trị thương phẩm và sự chấp nhận của người
tiêu dùng (Demont et al., 2012).
Hàm lượng amylose được xem là tiêu chí quan trọng nhất ảnh hưởng đến
chất lượng của gạo trong quá trình chế biến (Juliano, 1971). Hàm lượng này
hiện diện có ảnh hưởng đến độ dẻo, sự kết dính, màu sắc và độ bóng của hạt
khi nấu chín (Cruz and Khush, 2000). Đồng thời thành phần này cũng là một
yếu tố quyết định đến giá trị của hạt gạo trên thị trường (Larkin et al., 2003)
và là một trong những thông số quan trọng để phân loại chất lượng của các
giống lúa (Juliano, 1985).
Ngồi amylose, protein là thành phần hóa học chính ảnh hưởng đến giá
trị dinh dưỡng của hạt gạo. Hàm lượng protein trong hạt gạo càng cao thì giá
trị dinh dưỡng càng nhiều. Mặc dù, hàm lượng protein trong gạo phổ biến hiện
nay chỉ chiếm khoảng từ 7 - 8%, nhưng đây lại là nguồn cung cấp protein
chính cho con người, đặc biệt là người dân ở các nước châu Á, trong đó có
Việt Nam (Jennings et al., 1979). Cải tiến giống lúa có hàm lượng protein cao
trong những năm gần đây rất được quan tâm (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
Bên cạnh giá trị dinh dưỡng và chất lượng thì tính dược liệu của
nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm đang được con người rất quan tâm. Trong
gạo đen, vỏ quả có chứa hàm lượng anthocyanin cao (Saito et al., 2004).
Anthocyanin thuộc nhóm flavonoid nên có khả năng chống oxy hóa, chống lại
tia UV, mầm bệnh và côn trùng (Zhang et al., 2013). Các thử nghiệm trên
động vật cho thấy hợp chất chống oxy hóa này giúp bảo vệ động mạch và
ngăn ngừa sự phá hủy của DNA hạn chế sự phát triển tế bào ung thư. Ngoài

ra, anthocyanin được sử dụng làm chất màu tự nhiên trong thực phẩm.
Dấu phân tử cung cấp cơ hội mới cho việc nhận dạng từng vùng gen cụ
thể để giúp phát triển các chương trình nhân giống thích hợp (Palanga et al.,
2016). Sử dụng dấu phân tử cho phép ứng dụng rộng rãi DNAvào chọn giống
với độ chính xác cao và khách quan. Trong số các dấu phân tử, SSR đã được
chứng minh đặc biệt có giá trị và được sử dụng tốt trên lúa vì bộ gen lúa có
trình tự lặp cao, locus đặc hiệu, dễ sử dụng và hàm lượng thông tin nhiều

Ngành Công nghệ Sinh học

1

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

(Rathi and Sarma, 2012). Ngồi ra, cịn có các dấu phân tử đặc trưng khác
được nghiên cứu phù hợp cho cho từng cặp tính trạng như CAPS, Indel (Lim
et al., 2013).
Sử dụng dấu phân tử kết hợp với phương pháp hóa học để tuyển chọn
giống lúa có hàm lượng amylose thấp và anthocyanin, protein cao là công việc
quan trọng cần thực hiện để tìm nguồn nguyên liệu tốt để tạo ra các sản phẩm
thực phẩm có chất lượng cao.
Bánh mì là một trong những sản phẩm thực phẩm được sử dụng phổ
biến hiện nay ở các quốc gia khác nhau, trong đó có Việt Nam. Tuy nhiên, một
số người khơng hấp thu được lượng gluten trong bột mì,nếu sử dụng gluten sẽ
dẫn đến tổn thương ruột gây ra bệnh celiac (Arentz-Hansen et al., 2004;

Ludvigsson et al., 2014). Các bệnh nhân bị bệnh celiac thường hấp thu protein
và chất xơ thấp (Thompson, 2000). Do đó, nghiên cứu sản xuất bánh mì khơng
gluten và tăng cường giá trị dinh dưỡng của sản phẩm là một chủ đề mới đang
thu hút sự chú ý trên toàn thế giới. Trong các loại bột, bột gạo là loại ngũ cốc
khơng gluten có nhiều ưu điểm để lựa chọn thay thế bột mì do bột gạo có
hương thơm nhẹ, hàm lượng natri thấp, carbohydrate dễ tiêu hóa và không gây
dị ứng. Tuy nhiên, bột gạo không thể hình thành một mạng lưới có tính chất
tương tự như gluten. Nguyên nhân là trong gạo các protein dự trữ chủ yếu là
glutelin (65-85%), trong khi prolamin chiếm một phần nhỏ nên khơng hình
thành được gluten (Gujral and Rosell, 2004a). Tùy theo loại gạo mà chất
lượng bánh mì được tạo thành khác nhau. Aoki et al. (2010) cho rằng gạo có
hàm lượng amylose cao (26%) và nhiệt độ hồ hóa cao làm cho bánh mì cứng
gấp 1,3 - 1,4 lần. Ngược lại bột gạo có hàm lượng amylose và nhiệt độ hồ hóa
thấp sẽ cho bánh mì có chất lượng và thể tích tốt.
Bánh mì khơng gluten có hàm lượng vitamin, sắt, protein và chất xơ rất
kém nhưng nhu cầu về sản xuất bánh mì khơng gluten chất lượng cao ngày
càng tăng. Sử dụng vi khuẩn lactic được gợi ý là một giải pháp tốt để sản xuất
bánh mì khơng gluten đạt chất lượng tốt (Moroni et al., 2009). Bột gạo nảy
mầm cũng được sử dụng làm thực phẩm chức năng trong sản xuất bánh mì do
chứa hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học như flavonoid, phenolic,
đặc biệt là GABA (Charoenthaikij et al., 2010a, b). Để cải thiện chất lượng
của bánh mì khơng gluten, bổ sung enzyme vào bột nhào giúp rút ngắn thời
gian lên men, tăng cơ chất cho quá trình lên men là cần thiết. Enzyme thường
được bổ sung để thay đổi trạng thái của bột nhào, tăng khả năng giữ khí, cải
thiện cấu trúc và làm giảm sự hình thành acrylamide trong các sản phẩm bánh
mì (Dangeet al., 2018).

Ngành Cơng nghệ Sinh học

2

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

Bột gạo mầm được sử dụng làm thực phẩm chức năng trong sản xuất
bánh mì do chứa các hợp chất có hoạt tính sinh học cao và các chất chống oxy
hố (Cáceres et al., 2014). Trong quá trình nảy mầm tạo ra 1 lượng lớn αamylase có tác dụng thay đổi các đặc tính lý, hóa học của bột nhão, cải thiện
cấu trúc ruột bánh, tăng lượng khí trong q trình lên men và làm chậm q
trình đóng bánh (Charoenthaikij et al., 2010b; Watanabe et al., 2004).
Một trong những phương pháp cải tiến chất lượng của bành mì khơng
gluten là sử dụng bột nhào chua để tạo ra một sản phẩm thực phẩm chức năng.
Chức năng này chủ yếu là do vi khuẩn lactic tạo ra (Moroni et al., 2009).
Ngoài ra, chiết xuất protein, anthocyanin trong cám gạo cẩm bổ sung vào
thành phần nhập liệu nhằmcải thiện chất lượng của bánh mì khơng gluten.
Chọn giống lúa có các tính trạng phù hợp, chất lượng cao dựa vào dấu
phân tửkết hợp với phương pháp hóa học, sinh học để ứng dụng trong sản xuất
bánh mì khơng gluten là vấn đề cần được thực hiện nhằm tạo ra một sản phẩm
quen thuộc,giàu giá trị dinh dưỡng cho mọi đối tượng, đặc biệt là người bị
bệnh celiac.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chung:
Chọn giống lúa có hàm lượng anthocyanin, protein cao (>8%) và
amylose thấp (<20%) cùng với công nghệ sinh học để tạo ra một sản phẩm
bánh mì khơng gluten đạt chất lượng tốt.
Mục tiêu cụ thể:
Chọn được giống lúa có chứa hàm lượng anthocyanin cao, protein cao

(>8%), amylose thích hợp (<20%) dựa vào dấu phân tử và phương pháp hóa
học.
Xây dựng quy trình sản xuất bánh mì khơng gluten với cơng thức tối ưu
từ tỷ lệ các loại bột, loại và lượng chất keo, tỷ lệ nước, tỷ lệ nấm men và thời
gian lên men.
Tạo ra được sản phẩm bánh mì khơng gluten giàu giá trị dinh dưỡng, giá
trị sinh học với các hợp chất như GABA, polyphenol, anthocyanin và đảm bảo
các tiêu chuẩn về an toàn thực phẩm, sản phẩm được đánh giá thị hiếu người
tiêu dùng.

Ngành Công nghệ Sinh học

3

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học


Trường Đại học Cần Thơ

Báo cáo luận án tiến sĩ

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Mười giống lúa đặc sản được chọn và trồng tại nhà lưới trường Đại học
Tiền Giang và ruộng lúa ở Cai Lậy, Tiền Giang. Lúa được chọn làm thí
nghiệm thu hoạch, xay, xát tại Phịng Thí nghiệm của cơng ty lương thực Tiền
Giang.
Bánh mì không gluten được thực hiện tại Bộ môn Công nghệ Thực
phẩm, Khoa Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ; Bộ môn Công nghệ
Thực phẩm, Trường Đại học Tiền Giang.
Phạm vi về nội dung: Sử dụng giống lúa có hàm lượng anthocyanin,

protein cao và amylose thấp để nghiên cứu tạo ra sản phẩm bánh mì khơng
gluten đạt chất lượng tốt phù hợp cho mọi đối tượng đặc biệt là người bị bệnh
celiac.
1.4 Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Kết hợp dấu phân tử với phương pháp hóa học để chọn
giống lúa chứa hàm lượng anthocyanin, protein cao và amylose thấp.
Nội dung 1.1: Sử dụng dấu phân tử kết hợp với phương pháp hóa học để
xác định giống lúa có hàm lượng amylose thấp, protein và anthocyanin cao từ
10 giống lúa nghiên cứu
Nội dung 1.2: Xác định thời gian tăng trưởng, các thành phần năng suất
và năng suất, đánh giá chất lượng của 10 giống lúa nghiên cứu được trồng
trong nhà lưới
Nội dung1.3: Trồng khảo nghiệm các giống lúa phù hợp với điều kiện
trồng ngoài đồng ở huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang
Nội dung1.4: Khảo sát sự biến đổi các hợp chất anthocyanin, protein,
amylose và một số tính chất vật lý của hạt trong 12 tháng bảo quản
Nội dung 2: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc và giá trị cảm
quan của sản phẩm bánh mì khơng gluten được nghiên cứu từ nguồn nguyên
liệu gạo Cẩm Cai Lậy.
Nội dung 2.1: Tối ưu hóa q trình kết hợp của bột gạo, bột bắp, tinh bột
khoai tây và đậu nành để nâng cao thể tích riêng và giá trị cảm quan của bánh
mì
Nội dung 2.2: Tối ưu hóa q trình kết hợp của HPMC, maltodextrin,
nước, nấm men, thời gian lên men ảnh hưởng đến thể tích riêng và giá trị cảm
quan của sản phẩm bánh mì khơng gluten

Ngành Cơng nghệ Sinh học

4

Viện NC & PT Công nghệ Sinh học