khảo sát sự biến động của enzyme phytase và phytate trong sản xuất gạo mầm giai đoạn ngâm và nảy mầm của hai giống lúa nếp than (dh6) và nếp trắng (cln)

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM







ĐẶNG CÔNG MINH

KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỘNG CỦA ENZYME
PHYTASE VÀ PHYTATE TRONG SẢN XUẤT
GẠO MẦM GIAI ĐOẠN NGÂM VÀ NẢY MẦM
CỦA HAI GIỐNG LÚA NẾP THAN (DH6) VÀ
NẾP TRẮNG (CLN)


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



2014

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM


ĐẶNG CÔNG MINH

KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỘNG CỦA ENZYME
PHYTASE VÀ PHYTATE TRONG SẢN XUẤT
GẠO MẦM GIAI ĐOẠN NGÂM VÀ NẢY MẦM
CỦA HAI GIỐNG LÚA NẾP THAN (DH6) VÀ
NẾP TRẮNG (CLN)

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
Ts. NGUYỄN CÔNG HÀ
Th.S PHAN NGUYỄN TRANG

2014
Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
i
Đề tài “KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỘNG CỦA ENZYME PHYTASE VÀ
PHYTATE TRONG SẢN XUẤT GẠO MẦM GIAI ĐOẠN NGÂM VÀ NẢY
MẦM CỦA HAI GIỐNG LÚA NẾP THAN (DH6) VÀ NẾP TRẮNG (CLN)”
do Đặng Công Minh thực hiện. Luận văn đã báo cáo trƣớc hội đồng chấm luận
văn tốt nghiệp Đại Học và đƣợc Hội Đồng thông qua.

Giáo viên hƣớng dẫn Cần Thơ, ngày tháng 12 năm 2014
Chủ tịch hội đồng



Nguyễn Công Hà Phan Nguyễn Trang















Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết quả
trình bày trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ
công trình luận văn nào trƣớc đây.

Cần Thơ, ngày tháng 12 năm 2014
Tác giả

Đặng Công Minh



Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
iii
LỜI CẢM TẠ
Trải qua nhiều quá trình nghiên cứu, thử nghiệm cuối cùng luận văn tốt nghiệp đã
hoàn thành. Để có kết quả nhƣ ngày hôm nay cũng nhờ sự giúp đỡ tận tình từ
thầy cô, gia đình và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy Nguyễn Công Hà và Cô Phan Nguyễn
Trang đã trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ em rất nhiều, truyền đạt cho em nhiều kinh
nghiệm quí báo để em có thể hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc quí thầy cô bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm,
khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, trƣờng Đại Học Cần Thơ đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu của em trong suốt thời gian qua.
Xin cảm ơn các anh, chị học viên cao học và lớp Công Nghệ Thực Phẩm khóa 37
trƣờng Đại Học Cần Thơ đã cùng chia sẻ, động viên tôi trong suốt thời gian
nghiên cứu.
Cuối cùng, con xin cảm tạ và biết ơn cha mẹ đã nuôi dƣỡng, bảo bọc và tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho con học tập để có đƣợc thành quả nhƣ ngày hôm nay.

Cần Thơ, ngày tháng 12 năm 2014
Sinh viên thực hiện


Đặng Công Minh

Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
iv
TÓM LƢỢC
Đề tài “Khảo sát sự biến động của enzyme phytase và phytate trong sản xuất gạo
mầm giai đoạn ngâm và nảy mầm của hai giống lúa nếp than (DH6) và nếp trắng
(CLN)” với mục đích nâng cao chất lƣợng sản phẩm, đồng thời tạo ra sản phẩm
phù hợp với thị hiếu ngƣời tiêu dùng.
Quy trình hình thành gạo mầm từ gạo lứt và khảo sát thành phần chức năng trong
gạo mầm đƣợc tiến hành trên hai giống nếp than và nếp trắng. Vấn đề đặt ra cho
quá trình nghiên cứu là khảo sát quá trình pH dung dịch ngâm ở điều kiện nhiệt
độ phòng và thời gian ủ 16, 20, 24, 28, 32 giờ ở nhiệt độ 37
0
C trong điều kiện
hàm lƣợng CO
2
0%, 3%, 5%, 7%, 9% ảnh hƣởng đến hàm lƣợng hợp chất chức
năng sinh ra trong gạo mầm.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, hoạt tính enzyme phytase tối thích ở pH 5 và nhiệt
độ 37
0
C. Sau khi ngâm gạo lứt trong 6 giờ ở các dung dịch pH ngâm khác nhau
hoạt tính enzyme glutamate decarboxylase (GAD) đạt cao nhất ở pH 5. Hoạt tính
enzyme GAD cao sinh ra hợp chất chức năng cao là gamma-aminobutyric acid

(GABA). Ở pH 5 sau 6 giờ ngâm thì hoạt tính enzyme phytase ở nếp than (DH6)
là 236,32 (U/kg), nếp trắng (CLN) là 227,47 (U/kg) và hàm lƣợng phytate ở nếp
than (DH6) là 591,73 (mg/100g), ở nếp trắng là 495,62 (mg/100g). Sau quá trình
nảy mầm hoạt tính enzyme GAD đạt cao nhất ở nồng độ CO
2
5% với thời gian ủ
28 giờ. Tại mốc enzyme GAD cao nhất thì hoạt tính enzyme phytase ở nếp than
(DH6) là 340,82 (U/kg), nếp trắng (CLN) là 331,99 (U/kg) và hàm lƣợng phytate
ở nếp than (DH6) là 575,76 (mg/100g), nếp trắng (CLN) là 462,44 (mg/100g).








Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
v
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ii
LỜI CẢM TẠ iii
TÓM LƢỢC iv
MỤC LỤC v
DANH SÁCH BẢNG viii
DANH SÁCH HÌNH ix
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2
CHƢƠNG 2 LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 NGUYÊN LIỆU 3
2.1.1 Giới thiệu chung 3
2.1.2 Gạo lứt và các thành phần dinh dƣỡng 4
2.1.3 Giới thiệu về gạo nếp 5
2.2 KHÁI QUÁT VỀ GẠO MẦM 6
2.2.1 Gạo mầm 6
2.2.2 Quá trình nảy mầm 7
2.3 THÀNH PHẦN CHỨC NĂNG TRONG GẠO MẦM 9
2.3.1 γ-aminobutyric acid (GABA) 9
2.3.2 Acid phytic 10
2.3.3 γ-oryzanol 12
2.3.4 Acid ferulic 14
2.4 CÁC ENZYME TRONG GẠO NẾP NẢY MẦM 14
2.4.1 Enzyme amylase 14
2.4.2 Enzyme phytase 19
2.4.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt độ của enzyme 20
Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
vi
2.5 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 23
CHƢƠNG 3 PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24
3.1 PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 24
3.1.1 Địa điểm và thời gian thực hiện 24
3.1.2 Nguyên liệu 24
3.1.3 Dụng cụ - Thiết bị thí nghiệm 24
3.1.4 Hóa chất 25
3.2 PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 25
3.2.1 Phƣơng pháp thí nghiệm 25
3.2.2 Phƣơng pháp phân tích 26
3.3 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 26
3.3.1 Quy trình thí nghiệm 26

3.3.2 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 28
3.4 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 28
3.4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ và pH tối ƣu đến hoạt tính
enzyme phytase trong nguyên liệu gạo lứt 28
3.4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát pH dung dịch ngâm ở điều kiện nhiệt độ phòng
trong 6 giờ đến hàm lƣợng hợp chất chức năng sinh ra. 29
3.4.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát điều kiện ủ CO
2
ở nhiệt độ 37
0
C đến hoạt tính
enzyme phytase và hàm lƣợng phytate. 30
CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32
4.1 ẢNH HƢỞNG CỦA pH VÀ NHIỆT ĐỘ LÊN HOẠT TÍNH CỦA ENZYME
PHYTASE TRONG GẠO LỨT NGUYÊN LIỆU 32
4.2 ẢNH HƢỞNG CỦA pH DUNG DỊCH NGÂM GẠO LỨT ĐẾN HOẠT
TÍNH ENZYME PHYTASE VÀ HÀM LƢỢNG PHYTATE. 34
4.3. ẢNH HƢỞNG ĐIỀU KIỆN Ủ CO
2
Ở CÁC NỒNG ĐỘ KHÁC NHAU Ở
NHIỆT ĐỘ 37
0
C ĐẾN HOẠT TÍNH ENZYME PHYTASE VÀ HÀM LƢỢNG
PHYTATE 37
CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 41
Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
vii
5.1 KẾT LUẬN 41
5.2 ĐỀ NGHỊ 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

PHỤ LỤC A – CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH I
PHỤC LỤC B – BẢNG KẾT QUẢ THỐNG KÊ CÁC THÍ NGHIỆM IX





















Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
viii
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1 Sự phân bố chất dinh dƣỡng trong gạo 5
Bảng 2.2 Thành phần hóa học của nếp trắng 6
Bảng 2.3 Thành phần hóa học của gạo nếp than 6
Bảng 4.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH và nhiệt độ tối ƣu đến hoạt tính của

enzyme phytase (U/kg) trong nếp than. 32
Bảng 4.2 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH và nhiệt độ tối ƣu đến hoạt tính của
enzyme phytase (U/kg) trong nếp trắng. 33
Bảng 4.3 Thành phần nguyên liệu của nếp than và nếp trắng 34
Bảng 4.4. Hoạt tính enzyme phytase của hai giống nếp than và nếp trắng khi
ngâm trong pH dung dịch khác nhau trong 6 giờ ở nhiệt độ phòng (30±2
0
C). 35
Bảng 4.5 Hàm lƣợng phytate của hai giống nếp than và nếp trắng khi ngâm trong
pH dung dịch khác nhau trong 6 giờ ở nhiệt độ phòng (30±20C). 36
Bảng 4.6 Hoạt tính enzyme phytase của nếp than trong các điều kiện ủ CO
2
và
thời gian khác nhau. 38
Bảng 4.7 Hoạt tính enzyme phytase của nếp trắng trong các điều kiện ủ CO
2
và
thời gian khác nhau. 38
Bảng 4.8 Hàm lƣợng phytate của nếp than trong các điều kiện ủ CO
2
và thời gian
khác nhau. 39
Bảng 4.9 Hàm lƣợng phytate của nếp trắng trong các điều kiện ủ CO
2
và thời gian
khác nhau. 40

Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
ix
DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1 Cấu tạo của hạt lúa trƣởng thành 4
Hình 2.2 Các quá trình liên quan đến sự nảy mầm và sau nảy mầm theo thời gian. 8
Hình 2.3 Cấu trúc của GABA 9
Hình 2.4 Con đƣờng trao đổi chất của GABA 10
Hình 2.5 Cấu trúc của acid phytic 11
Hình 2.6 Con đƣờng sinh tổng hợp terpenoid trong thực vật 13
Hình 2.7 Các loại enzyme endoamylase và exoamylase 15
Hình 2.8 Hoạt động của phytase 19
Hình 3.1 Nguyên liệu nếp than và nếp trắng 24
Hình 3.2 Quy trình thí nghiệm 27





Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
1
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Gạo là lƣơng thực chính trong các bữa ăn ở hầu hết các quốc gia trên thế giới,
cung cấp phần lớn năng lƣợng cho các hoạt động hàng ngày của con ngƣời. Ngày
nay, khi cuộc sống ngày càng phát triển, con ngƣời không chỉ sử dụng gạo nhƣ
một nguồn lƣơng thực mà còn là thực phẩm chữa bệnh. Chính vì thế gạo lứt, là
một loại thực phẩm nhiều dinh dƣỡng hơn gạo trắng, có thể đáp ứng các nhu cầu

con ngƣời mong muốn. Đặc biệt, gạo lứt đƣợc sản xuất từ nếp có giá trị dinh
dƣỡng và chức năng hơn thế.
Gạo lứt do còn chứa lớp vỏ cám nên rất giàu chất xơ, sắt, vitamin và chất khoáng
có lợi cho sức khỏe mà trong quá trình xay xát để sản xuất gạo trắng đã làm mất
(Swati Bhauso and Khalid Khan, 2011). Do đó, việc sử dụng gạo lứt sẽ mang lại
nhiều lợi ích cho sức khỏe. Tuy nhiên, về mặt cảm quan thì gạo lứt không đƣợc
ƣa chuộng bằng gạo trắng do các nguyên nhân: màu sắc gạo lứt kém hấp dẫn, thời
gian nấu chín cơm gạo lứt lâu hơn gạo trắng, cơm gạo lứt thƣờng khô, cứng hơn
cơm đƣợc nấu từ gạo trắng. Vì vậy để cải thiện tình hình này cần phải có phƣơng
pháp chế biến gạo lứt thích hợp nhằm đẩy mạnh giá trị dinh dƣỡng trong gạo lứt
để tạo ra sản phẩm vừa có giá trị dinh dƣỡng vừa có giá trị cảm quan.
Một trong những phƣơng pháp đó là quá trình nảy mầm gạo lứt làm cải thiện chất
lƣợng của gạo (Kim et al., 2012). Gạo mầm kế thừa những ƣu điểm về mặt dinh
dƣỡng của gạo lứt. Hơn thế, thời gian chế biến gạo mầm ngắn, hạt gạo mềm hơn,
vị tốt hơn (Jiamyangyuen and Ooraikul, 2008). Tại thời điểm nảy mầm, số lƣợng lớn
các chất dinh dƣỡng đƣợc chuẩn bị cho sự phát triển nảy mầm. Sự nảy mầm kích
hoạt tất cả các enzyme trong gạo từ trạng thái tĩnh sang trạng thái hoạt động để
cung cấp cho quá trình nảy mầm. Các chất dinh dƣỡng có sẵn trong gạo tăng đáng
kể. Chất dinh dƣỡng tăng trong gạo lứt nảy mầm bao gồm acid γ-aminobutyric,
chất xơ, inositols, γ-oryzanol….Ngoài ra, gạo nảy mầm giải phóng khoáng chất
ràng buộc, làm cho chúng đƣợc hấp thụ vào trong cơ thể.
Tuy nhiên, gạo mầm chƣa thật sự phổ biến và các tài liệu nghiên cứu về gạo mầm
ở Việt Nam cũng rất ít. Do đó đề tài tiến hành quá trình nảy mầm của hai giống
nếp than (DH6) Vũng Thơm – Sóc Trăng và giống nếp trắng (CLN) Phú Tân –
An Giang vì hai giống nếp khá phổ biến hiện nay, nhằm đa dạng hóa thị trƣờng
gạo mầm, đồng thời khảo sát các biến đổi trong quá trình nảy mầm tạo tiền đề
Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
2
cho việc xây dựng quy trình sản xuất nhằm đạt tối ƣu các hợp chất chức năng, đa
dạng hóa sản phẩm và nâng cao chất lƣợng, giá trị của gạo Việt Nam.

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Khảo sát sự biến động của enzyme phytase và acid phytic trong quá trình nảy
mầm của hai giống lúa nếp than và nếp trắng. Tìm hiểu sự tƣơng quan đến các
điều kiện tối ƣu cho quá trình hình thành các hợp chất chức năng trong gạo nếp
nảy mầm.




















Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
3
CHƢƠNG 2 LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 NGUYÊN LIỆU
2.1.1 Giới thiệu chung

Lúa có tên khoa học là Ozyra sativa, cấu tạo gồm 4 phần chính là vỏ trấu (hull),
vỏ cám (bran layers), nội nhũ (starchy andosperm) và phôi hạt (embryo).
Vỏ trấu chiếm khoảng 15 - 30% trọng lƣợng hạt, bạo gồm chủ yếu là cellulose và
chất xơ. Vỏ trấu cho phép nƣớc truyền qua trong quá trình sấy khô hoặc làm ƣớt
hạt. Vỏ trấu rất cứng có tác dụng nhƣ một màng bảo vệ chống sự xâm nhập của
côn trùng, nấm mốc và những điều kiện thời tiết bất lợi. Trên vỏ trấu có các
đƣờng gân nổi lên rất rõ và màu sắc của vỏ trấu (từ vàng nhạt đến vàng nâu) tùy
thuộc vào giống lúa. Ở đầu mảnh dƣới của vỏ trấu có ba mũi nhọn, mũi ở giữa
nhọn và bén hơn hai mũi bên. Đầu mảnh trên có một mũi nhọn, mũi giữa của
mảnh dƣới hợp với mảnh trên tạo thành vỏ của hạt (Nguyễn Đức Lƣợng và ctv.,
2004).
Vỏ cám bao gồm nhiều lớp, chiếm khoảng 4 - 5% trọng lƣợng hạt, lớp mỏng
ngoài cùng của vỏ cám có cấu trúc rất cứng, không cho phép sự di chuyển của O
2
,
CO
2
và hơi nƣớc. Vì thế vỏ hạt có tác dụng bảo vệ hạt chống sự oxy hóa và tác
động của enzyme. Lớp aloron thuộc vỏ quả (vỏ hạt) và sẽ thành cám khi xát
trắng. Vỏ quả cùng với lớp bao phủ hạt hình thành cám, cám chiếm khoảng 5 -
7% gạo lứt. Cám giàu protein, khoáng, vitamin, chất béo, vì thế gạo lứt dễ bị hƣ
hỏng hơn gạo trắng trong quá trình bảo quản.
Nội nhũ là phần chủ yếu của hạt thóc, thành phần chủ yếu của nội nhũ là tinh bột
(chiếm đến 90%). Tùy theo điều kiên canh tác và giống lúa, nội nhũ có màu trắng
trong hay trắng đục (giống hạt dài nội nhũ trắng trong, giống hạt tròn nội nhũ có
màu trắng đục). Sự hiện diện của protein và tinh bột chịu trách nhiệm cho những
thay đổi trong quá trình già của hạt gạo.
Phôi là thành phần riêng rẽ nằm trong nội nhũ, bên góc dƣới hạt gạo. Phôi là nơi
dự trữ chất dinh dƣỡng của hạt và nảy mầm tạo cây mới trong điều kiện thích hợp
(Dƣơng Thị Phƣợng Liên, Hà Thanh Toàn, 2012).

Đối với gạo lứt bao gồm 1 - 2% vỏ, lớp aluerone và vỏ hạt gạo 4 - 6%, phôi 1%,
lớp vảy 2%, nội nhũ chiếm khoảng 91 - 92% (Nguyễn Nhật Minh Phƣơng, 2010).
Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
4

Hình 2.1 Cấu tạo của hạt lúa trƣởng thành
(Nguồn: Juliano and bechtel, 1985)
2.1.2 Gạo lứt và các thành phần dinh dƣỡng
Gạo lứt rất giàu dinh dƣỡng vì do chỉ bỏ phần vỏ trấu và còn giữ nguyên phần vỏ
cám nên thành phần dinh dƣỡng hầu nhƣ đƣợc giữ nguyên vẹn và cao hơn rất
nhiều so với gạo trắng và gạo đƣợc đánh bóng. Ngoài ra lớp vỏ cám của gạo lứt
cũng chứa một chất dầu đặc biệt có tác dụng điều hòa huyết áp, làm giảm
cholesterol xấu, giúp ngăn ngừa qua các bệnh tim mạch. Tuy chỉ chiếm 10% hạt
nhƣng lại chiếm tới 65% các chất có giá trị nhất về mặt dinh dƣỡng.








Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
5
Bảng 2.1 Sự phân bố chất dinh dƣỡng trong gạo
Gạo
(Rice)
Protein
(%)
Chất béo

(Fat )
(%)
Chất xơ
(Fiber)
(%)
Tro
(Ash)
(%)
Tinh bột
(Starch)
(%)
Xơ thô
(Dietary
fiber)
(%)
Rough
6,7-8,3
2,1-2,7
8,4-12,1
3,4-6,0
62,1
19,1
Brown
8,3-9,6
2,1-3,3
0,7-1,2
1,2-1,8
77,2
4,5
Milled

7,3-8,3
0,4-0,6
0,3-0,6
0,4-0,9
90,2
2,7
Hull
2,3-3,2
0,4-0,7
40,1-53,4
15,3-24,4
1,8
77,3
Bran
13,2-17,3
17,0-22,9
9,5-13,2
9,2-11,5
16,1
27,6-33,3
Embryo
17,7-23,9
19,3-23,8
2,8-4,1
6,8-10,1
2,4
-
Polish
13,0-14,4
11,7-14,4

2,7-3,7
6,1-8,5
48,3-55,4
-
(Nguồn: Juliano and Bechtel, 1985)
Ngoài các thành phần chính là tinh bột, protein, lipid,…trong gạo lứt còn chứa
nhiều vitamin, đặc biệt là các vitamin nhóm B và các vi lƣợng khác. So với các
loại ngũ cốc khác thì gạo lứt chứa hàm lƣợng protein thấp, tuy nhiên trong gạo lứt
chứa hàm lƣợng vitamin nhóm B cao nhất đặc biệt là vitamin B
1
và B
3
.
2.1.3 Giới thiệu về gạo nếp
Gạo nếp (Oryza sativa var. glutinosa hay Oryza glutinosa) là loại gạo hạt ngắn
phổ biến ở châu Á.
Gạo nếp không chứa gluten tiêu hóa (glutenin và gliadin), do vậy an toàn cho chế
độ ăn không có gluten. Điểm phân biệt gạo nếp với các loại gạo khác là gạo nếp
không chứa amyloza hoặc chứa không đáng kể, ngƣợc lại amylopectin rất cao.
Chính amylopectin tạo ra tính chất dính của gạo nếp.







Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
6
Bảng 2.2 Thành phần hóa học của nếp trắng

Thành phần
Hàm lƣợng (%)
Nƣớc
13
Protein
6,2
Lipid
1,6
Glucid
74
Tro
0,28
(Nguồn: Huỳnh Thị Mỹ Duyên, 2009)
Bảng 2.3 Thành phần hóa học của gạo nếp than
Thành phần
Hàm lƣợng (%)
Nƣớc
14
Protein
8,2
Lipid
1,5
Glucid
74,9
Acid hữu cơ
0,6
Tro
0,8
(Nguồn: Nguyễn Thị Hiền, 2006)
2.2 KHÁI QUÁT VỀ GẠO MẦM

2.2.1 Gạo mầm
Sau quá trình ngâm nƣớc, ủ trong điều kiện nhiệt độ và thời gian thích hợp thu
đƣợc gạo mầm từ gạo lứt, và đồng thời làm tăng các hợp chất chức năng cũng
nhƣ kích thích sự hoạt động cao nhất của các enzyme bên trong hạt.
Sự nảy mầm bị ảnh hƣởng bởi các nhân tố bên ngoài nhƣ: thời gian nảy mầm,
hàm lƣợng chất dinh dƣỡng dự trữ trong hạt,…(Ridge, 1991). Quá trình nảy mầm
của gạo lứt giúp các enzyme nội bào bên trong hạt hoạt động và phân cắt thành
các chất có khối lƣợng phân tử lớn nhƣ protein, carbohydrate,…thành những chất
có khối lƣợng phân tử nhỏ dễ hấp thụ. Quá trình này góp phần làm thay đổi cấu
trúc của hạt. Ngoài ra, quá trình nảy mầm gây ra những biến đổi quan trọng về
dinh dƣỡng nhƣ tăng hàm lƣợng GABA, hàm lƣợng chất xơ, tocotrienols, γ-
oryzanol, inositols, acid ferulic, acid phytic, magiê, kali, kẽm và chất ức chế
prolylendopeptidase (Kayahara and Tukahara, 2000).
Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
7
Gạo mầm đƣợc xem nhƣ một loại gạo tiên tiến có giá trị dinh dƣỡng cao bao gồm
vitamin, chất khoáng, và những giá trị dinh dƣỡng khác cần thiết cho cơ thể
chống lại bệnh tật, sự lão hóa và tăng cƣờng sức khỏe. Sản phẩm gạo mầm có chỉ
số Glycemic thấp giúp kiểm soát lƣợng đƣờng trong máu, do đó có vai trò quan
trọng đối với bệnh nhân tiểu đƣờng và những ngƣời muốn kiểm soát cân nặng.
Nguồn magiê trong gạo mầm có tác dụng làm giảm tính trầm trọng của bệnh hen
suyễn, giảm bệnh cao huyết áp, chứng đau nữa đầu, bệnh tim và đột quỵ (Dinesh
et al, 2009).
2.2.2 Quá trình nảy mầm
Nảy mầm là sự phát triển của phôi bên trong hạt. Đây là một quá trình bao gồm
sự kết hợp những khả năng có thể xảy ra để bắt đầu sự hấp thu nƣớc của hạt gạo
khô và đang trong trạng thái ngừng hoạt động. Kết thúc quá trình này là sự phát
triển của phôi và sự hình thành rễ mầm xuyên qua cấu trúc của hạt xung quanh
phôi và tiếp theo là sự phát triển thành cây con (Bewley and Black, 1994).
Quá trình nảy mầm của hạt phụ thuộc vào điều kiện bên trong và bên ngoài. Thời

gian mà hạt giống có thể sống sót rất khác nhau và phụ thuộc vào điều kiện tồn
trữ và loại hạt giống (Mayer and Poljakoff-Mayber, 1975). Để hạt gạo có thể nảy
mầm, nó phải đƣợc đặt trong môi trƣờng thuận lợi. Một số yếu tố ảnh hƣởng đến
quá trình nảy mầm của hạt nhƣ: nhiệt độ, hàm lƣợng nƣớc, ánh sáng,…
Trong hạt gạo khô có sẵn một lƣợng nƣớc ở dạng liên kết. Nƣớc từ bên ngoài khi
thấm vào bên trong hạt sẽ hòa tan các chất dự trữ và hoạt hóa các enzyme xúc tác
quá trình phân giải các hợp chất cao phân tử trong hạt thành những chất đơn giản
cung cấp cho hoạt động tăng trƣởng của phôi để hình thành cây mầm. Phôi là nơi
hút nƣớc rất mạnh. Tốc độ hút nƣớc rất mạnh ở thời gian đầu do sự chênh lệch áp
suất thẩm thấu rất lớn giữa môi trƣờng bên ngoài và các tế bào bên trong hạt,
đồng thời các chất keo háo nƣớc trƣơng nở rất mạnh, càng về sau sức hút nƣớc
của hạt càng giảm (Nguyễn Đức Lƣợng và ctv., 2004). Sự hấp thụ nƣớc của hạt bao
gồm 3 pha: sự hấp thụ nƣớc nhanh chóng ở pha I, trạng thái ổn định pha II và tiếp
theo là sự phát triển của phôi và hoàn thành quá trình nảy mầm ở pha III.
Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
8

Hình 2.2 Các quá trình liên quan đến sự nảy mầm và sau nảy mầm theo thời gian
(Nguồn: Bewley, 1997)
Nƣớc đi vào trong tế bào của hạt gạo ở pha I làm phá vỡ cấu trúc màng tế bào tạm
thời dẫn đến một số chất tan và những chất có khối lƣợng phân tử thấp sẽ tan vào
trong môi trƣờng ngâm xung quanh hạt (Crowe and Crowe, 1992). Trong quá trình
hấp thụ nƣớc thì các hoạt động trao đổi chất đƣợc hồi phục lại. Cấu trúc của hạt
và các enzyme cần thiết cho quá trình trao đổi chất đƣợc kích hoạt và các quá
trình hô hấp đƣợc tiếp tục hoạt động lại (Bewley and Black, 1994). Ở pha I, cả hai
con đƣờng glycolytic và oxidative pentose phosphate đƣợc khôi phục và các
enzyme ở chu trình Kreb đƣợc kích hoạt (Salon et al., 1988). Trong mô của hạt
chứa các ti thể và chúng chứa đầy đủ các enzyme của chu trình Kreb và cuối cùng
bị oxy hóa để cung cấp đủ lƣợng ATP để hỗ trợ cho quá trình chuyển hóa trong
vài giờ sau quá trình hấp thu nƣớc (Attucci et al., 1991).

Nƣớc rất cần thiết cho sự nảy mầm của hạt. Hạt sau khi bảo quản thƣờng rất khô,
vì vậy cần hấp thụ nƣớc để tiếp tục sinh trƣởng và phát triển. Sự hấp thụ nƣớc
làm cho hạt trƣơng nở và phá vỡ vỏ hạt. Mức độ hấp thụ nƣớc phụ thuộc vào
giống lúa, tính thấm của vỏ hạt và thành phần khí trong môi trƣờng. Khi hạt đƣợc
hình thành, hầu hết các thành phần dự trữ trong hạt nhƣ protein, tinh bột, chất béo
sẽ cung cấp dinh dƣỡng cho phôi hình thành và phát triển. Khi hạt hút nƣớc, các
Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
9
enzyme thủy phân đƣợc kích hoạt sẽ phá vỡ những thành phần dự trữ tạo thành
những hợp chất có lợi cho quá trình trao đổi chất.
Các hạt khác nhau có nhiệt độ tối thích cho quá trình nảy mầm khác nhau. Nhiệt
độ quá thấp hay quá cao đều làm cho tất cả các hạt không thể nảy mầm. Thông
thƣờng hạt nảy mầm tốt ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phòng.
Ánh sáng hay bóng tối có thể là một loại môi trƣờng kích thích cho sự nảy mầm.
Các hạt giống thƣờng nảy mầm tốt nhƣ nhau trong bóng tối và ánh sáng. Những
thay đổi trong hàm lƣợng của tinh bột, protein, và RNA của gạo trong bóng tối
nhanh hơn trong ánh sáng (Palmiano and Juliano, 1972).
2.3 THÀNH PHẦN CHỨC NĂNG TRONG GẠO MẦM
2.3.1 γ-aminobutyric acid (GABA)
γ-aminobutyric acid (GABA) là một acid amin bốn carbon phi protein, dễ hòa tan
trong H
2
O. Về mặt cấu trúc phân tử linh hoạt, có thể về hình dáng dung dịch, cấu
trúc tuần hoàn tƣơng tự nhƣ proline. GABA mang cả điện tích âm và điện tích
dƣơng ở pH sinh lý (pK: 4,03 và 10,56) (Christensen, 1994).

Hình 2.3 Cấu trúc của GABA
(Nguồn: Shelp et al, 1999)
GABA đƣợc chuyển hóa chủ yếu qua ba con đƣờng ở Hình 2.4: Chu trình
Glutamine synthetase/glutamate synthase (GS/GOGAT), đây là con đƣờng đồng

hóa Nitơ thành glutamate và acid amin ở thực vật; chu trình Glutamate
dehydrogenase (GDH) và chu trình tricarboxylic acid (TCA) (Bouche and Fromm,
2004)
Thông thƣờng, hàm lƣợng GABA trong mô tế bào thấp (0.03 - 2.00 µmol/g)
(Fougere et al., 1991). Vì vậy, các phƣơng pháp để làm tăng hàm lƣợng GABA
trong thực phẩm đƣợc nghiên cứu hiện nay. Hàm lƣợng GABA đƣợc nghiên cứu
cao hơn trong trà Gabaron khi ủ trong điều kiện ủ yếm khí (Sawai et al., 2001),
mầm đậu đƣợc xử lý với CO
2
(Katagiri and Shimizu, 1989). Hàm lƣợng GABA

Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
10
đƣợc tích lũy trong gạo lứt nảy mầm tăng theo các điều kiện khác nhau: giống
lúa, thời gian nảy mầm, xử lý khí, điều kiện áp suất, phƣơng pháp ngâm, nhiệt độ
nảy mầm.

Hình 2.4 Con đƣờng trao đổi chất của GABA
(Nguồn: Bouche and Fromm, 2004)
GABA có chức năng dƣợc lý nhƣ một tác nhân hạ huyết áp, lợi tiểu, tác dụng an
thần và là một chất dẫn truyền thần kinh (Huang et al., 2007). GABA có thể điều
chỉnh huyết áp, nhịp tim, cảm giác đau đớn và lo lắng (Toshio et al., 2004), nồng
độ lipid trong huyết thanh (Miura et al., 2006) và hỗ trợ bài tiết insulin ngăn ngừa
bệnh tiểu đƣờng (Huang et al., 2007). Gần đây, các báo cáo cho rằng GABA trong
gạo lứt nảy mầm có hiệu quả làm giảm hàm lƣợng glucose ở chuột mắc bệnh tiểu
đƣờng (Hagiwara et al., 2004) và kiểm soát lƣợng đƣờng huyết (Ito et al., 2005).
2.3.2 Acid phytic
Acid phytic có cấu tạo phân tử là myo-inositol 1,2,3,4,5,6 hexakis dihydrogen
phosphate (Ins P6), là thành phần chính trong nguồn phospho (P) dự trữ của thực
vật, chiếm khoảng 50 - 80% phospho tổng của hạt. Cấu trúc acid phytic là một

hexaphosphate của myo-inositol. Anion của gốc phosphate trên inositol mạng
điện tích âm mạnh. Nó có khả năng liên kết với các phân tử mang điện tích dƣơng

Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
11
nhƣ cation, protein và carbohydrate. Bởi vì vô số các phản ứng của nhóm
phosphate, acid phytic có thể nhƣ là một cation mà không có sự hiện diện của
nhóm phosphate nhƣ giữa 2 nhóm phosphate hoặc giữa nhóm phosphate với 1
phân tử acid phytic khác (Harland and Morris, 1995).

Hình 2.5 Cấu trúc của acid phytic
(Nguồn: Cheryan, 1980)
Acid phytic là một tác nhân mạnh, đặc biệt là các cation đa hóa trị đƣợc bao bọc
mạnh mẽ hơn các cation hóa trị đơn. Muối phytate (phytin) thƣờng chiếm một vài
phần trăm trọng lƣợng khô của nhiều loại hạt và trong nhiều trƣờng hợp chiếm
khoảng 50 - 80% phospho toàn diện trong hạt. Phytate nhƣ là nơi dự trữ của
inositol, phosphate, K, Mg, Ca, Mn, Fe và Zn dành cho cây con. Chúng đƣợc giải
phóng bởi enzyme phytase để cung cấp cho sự phát triển của cây con. Vai trò thứ
hai là kiểm soát mức phosphate vô cơ trong hạt giống và cây con. Phytate dƣờng
nhƣ chỉ đƣợc tổng hợp trong tế bào nơi nó đƣợc dự trữ, liên kết với lƣới nội chất,
và một phần nhỏ chuyển đến các nhóm protein để dự trữ. Khi bên trong các nhóm
protein phát triển các chất dự trữ, bằng nhiều cách, tạo thành các quả cầu lớn hơn
và điện tử dày đặc hơn đƣợc gọi là globoid (Lott et al., 2000).
Acid phytic đƣợc sinh ra theo từng bậc của quá trình phosphoryl hóa myo-
inositol. Myo-inositol chuyển đổi từ D-glucose-6-phosphate (IP6) đến myo-
inositol-3-phosphate (IP3) bởi quá trình sinh tổng hợp myo-3-phosphate hoặc một
phần qua trung gian của phosphatidyl inositol phosphate. Con đƣờng sinh hóa của
acid phytic có thể đƣợc tóm tắt gồm có hai phần, thứ nhất là con đƣờng chuyển
hóa từ glucose-6-phosphate đến IP3 và thứ hai là acid phytic đƣợc sinh tổng hợp
từ myo-inositol thông qua các bƣớc của quá trình phosphoryl hóa.

Acid phytic bị thủy phân bởi enzyme phytase hoặc bởi các phản ứng hóa học
thành các muối phosphate inositol bậc thấp hơn nhƣ inositol pentaphosphate

Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
12
(IP5), inositol tetraphosphate (IP4), inositol triphosphate (IP3) và có thể thành
dạng di- hoặc monophosphate trong suốt quá trình tồn trữ, lên men, nảy mầm, chế
biến hay quá trình tiêu hóa trong cơ thể con ngƣời. Chỉ có IP6 và IP5 có ảnh
hƣởng tốt đến khả năng sinh học trong cơ thể, các sản phẩm thủy phân khác rất ít
khả năng gắn kết các chất khoáng hay có hình dạng rất phức tạp hòa tan mạnh
(Garcia-Estepa et al., 1999).
Acid phytic chiếm 1-2% khối lƣợng của nhiều hạt ngũ cốc (Lott et al., 2000).
Khoảng 90% acid phytic đƣợc tìm thấy trong lớp aleurone (Brinch-Pedersen et al.,
2007). Phytate là thành phần quan trọng của lớp vỏ lụa của hạt gạo. Hàm lƣợng
phytate trong gạo lứt là 0,2%, trong gạo mầm từ 2,2 - 2,6% và trong nột nhũ là
0,8%. Phytate hiện diện trong tinh bột chỉ khoảng 0,16% (Juliano and Bechtel,
1985).
Acid phytic có một số chức năng chống ung thƣ và chống oxi hóa và ngăn chặn
các bệnh xơ vữa động vành. Các kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy acid phytic
có khả năng ngăn chặn bệnh ung thƣ ruột kết, ung thƣ gan, ung thƣ phổi, ung thƣ
da,…Nó cũng có thể ngăn ngừa kiểm soát bệnh thiếu máu, các bệnh liên quan đến
tim mạch và bệnh tiểu đƣờng (Kayahara, 2004).
Moong-ngarm (2005) đã nghiên cứu về ảnh hƣởng của quá trình nảy mầm lên sự
thay đổi của hàm lƣợng acid phytic, hoạt tính enzyme phytase, giá trị tiềm năng
của acid phytic và các sản phẩm giảm cấp của nó nhƣ là nguồn của các hợp phần
chống oxi hóa. Kết quả nghiên cứu cho thấy hoạt tính enzyme phytase trong gạo
cho nảy mầm trong 4 ngày tăng 7,3 lần so với gạo không cho nảy mầm và quá
trình nảy mầm cũng làm giảm hàm lƣợng acid phytic trong gạo mầm. Hàm lƣợng
acid phytic cao nhất đƣợc tìm thấy trong cám gạo và thấp nhất trong rễ và chồi.
Trong gạo không nảy mầm tìm thấy IP6 và IP5, sau quá trình nảy mầm hàm

lƣợng IP6 giảm và hàm lƣợng IP5 tăng nhẹ.
2.3.3 γ-oryzanol
Oryzanol là hỗn hợp của acid ferulic ester hóa với các sterol thông thƣờng hoặc
các triterpene alcohol đƣợc gọi là α, β và γ-oryzanol, trong đó γ-oryzanol phổ
biến nhất. Các hợp phần sterol của γ-oryzanol chủ yếu là campesterol và
sitosterol, và các thành phần của triterpene alcohol là cycloartenol và 24-
methylene cycloartanol (Dey and Harborne, 1991).
Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
13

Hình 2.6 Con đƣờng sinh tổng hợp terpenoid trong thực vật
(Nguồn: Huang, 2003)
Con đƣờng sinh tổng hợp terpenoid đƣợc kiểm soát và bắt đầu từ acetyl-CoA, đến
mevalonate, đến 2E,6E-farnesyl pyrophosphate, đến squalene, và sau đó đến
triterpenoid. Phytosterol đƣợc hình thành từ triteronoid hoặc cycloartenol (Dey
and Harborne, 1991). Con đƣờng từ acetyl-CoA đến squalene chung cho tất cả các
sinh vật, nhƣng trình tự thay đổi của hệ thống vòng sterol và chuỗi bên có thể
khác nhau từ các loài hoặc thậm chí trong các mô khác nhau hoặc trong giai đoạn
phát triển khác nhau của thực vật. Sự sản xuất sterol xảy ra trong cytosolic và
microsome trong ngăn của tế bào thực vật (Huang, 2003).
Hàm lƣợng γ-oryzanol ở các loại gạo khác nhau do sự phân bố γ-oryzanol trong
hạt gạo không đồng đều.
γ-oryzanol tập trung chủ yếu trong phần vỏ cám, do đó hàm lƣợng γ-oryzanol
trong gạo lứt cao hơn rất nhiều so với gạo trắng do gạo lứt vẫn còn giữ lại lớp vỏ
cám. Trong một số nghiên cứu cho thấy ngâm gạo lứt trong nƣớc và cho nảy mầm
làm tăng hàm lƣợng các chất chống oxi hóa trong đó có γ-oryzanol so với gạo lứt
thông thƣờng.
Luận văn tốt nghiệp đại học Trƣờng Đại Học Cần Thơ
14
γ-oryzanol có hoạt tính chống oxi hóa cao, làm giảm cholesterol trong huyết

thanh, làm giảm hấp thu cholesterol và làm giảm xơ vữa động mạch sớm, ức chế
tụ tiểu cầu, ức chế tiến triển của các khối u bƣớu (Yasukawa et al., 1998).
2.3.4 Acid ferulic
Acid ferulic là một dẫn xuất của acid cinnamic với công thức phân tử C
10
H
10
O
4
.
Acid ferulic là một trong những chuyển hóa của quá trình sinh tổng hợp ligin từ
phenylalanine và tyrosine ở thực vật. Trong tế bào thực vật, acid ferulic đƣợc tìm
thấy ở hai dạng: dạng tự do và dạng liên hợp. Tổng của hai dạng này cho biết hàm
lƣợng tổng của acid ferulic. Trong gạo trắng, gạo lứt và gạo mầm chứa hàm
lƣợng lớn acid ferulic và phần lớn ở dạng không hòa tan. Hàm lƣợng acid ferulic
ở gạo lứt và gạo mầm cao hơn gạo trắng. Hàm lƣợng acid ferulic tổng tƣơng ứng
với gạo trắng, gạo lứt và gạo mầm là: 5,13; 15,51 và 20,52 mg/100g (Tian et al.,
2004).
Tính chất chống oxi hóa của acid ferulic có đƣợc là do các nguyên tử phenolic và
một mạch bên khá dài. Acid ferulic bảo vệ DNA và lipid chống lại quá trình oxi
hóa thông qua kiểu phản ứng oxi hóa. Theo đó thì acid ferulic có lợi trong việc trì
hoãn hoặc có thể điều trị chứng rối loạn liên quan đến việc có quá nhiều nguyên
tử oxi trong máu nhƣ các bệnh Alzheimer’s, tiểu đƣờng, cao huyết áp, xơ vữa
động mạch. Hơn nữa, cấu trúc đặc biệt của acid ferulic giúp cho nó có khả năng
hấp thụ mạnh tia UV do đó nó trở thành một tác nhân bảo vệ cho da rất quan
trọng (Lin et al., 2005).
Acid ferulic còn là một hợp chất có hoạt tính sinh học đƣợc cho là làm giảm
cholesterol cũng nhƣ là có khả năng chống oxi hóa. Sự chống oxi hóa của acid
ferulic dựa trên sự cung cấp proton của nhóm hydroxyl (Nystrom et al., 2007).
2.4 CÁC ENZYME TRONG GẠO NẾP NẢY MẦM

2.4.1 Enzyme amylase
Amylase, một loại enzyme có ý nghĩa về mặt sinh lý, thƣơng mại và lịch sử còn
đƣợc gạo là diastase. Enzyme này có ở cả thực vật và động vật.
Amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải các liên kết
glucoside nội phân tử trong các polysaccharide với sự tham gia của nƣớc.
Amylase thủy phân tinh bột, glycogen và dextrin thành glucose, maltose và
dextrin hạn chế. Amylase trong nƣớc bọt còn đƣợc gọi là ptyalin. Amylase phân
bố rộng rãi trong tự nhiên và là một trong những loại enzyme đƣợc ứng dụng
rỗng rãi nhất trong công nghiệp, y tế và nhiều lĩnh vực kinh tế khác, đặc biệt là