khảo sát điều kiện nảy mầm tối ưu cho quá trình hình thành hợp chất chức năng trong gạo mầm từ hai giống jasmine 85 và om4900

NGUYỄN PHỤNG TIÊN





KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN NẢY MẦM TỐI ƯU CHO
QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH HỢP CHẤT CHỨC NĂNG
TRONG GẠO MẦM TỪ HAI GIỐNG JASMINE 85 VÀ
OM4900




Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG


Cần Thơ, 2013






TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG





Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM




Tên đề tài:
KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN NẢY MẦM TỐI ƯU CHO QUÁ

TRÌNH HÌNH THÀNH HỢP CHẤT CHỨC NĂNG
TRONG GẠO MẦM TỪ HAI GIỐNG JASMINE 85 VÀ
OM4900




Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:
TS. NGUYỄN CÔNG HÀ NGUYỄN PHỤNG TIÊN
MSSV: 2102014
Lớp: CNTP K36





Cần Thơ, 2013
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

i

Đề tài “KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN NẢY MẦM TỐI ƯU CHO QUÁ TRÌNH
HÌNH THÀNH HỢP CHẤT CHỨC NĂNG TỪ HAI GIỐNG LÚA JASMINE
85 VÀ OM4900” do Nguyễn Phụng Tiên thực hiện. Luận văn đã báo cáo trước hội
đồng chấm luận văn tốt nghiệp Đại Học và được Hội Đồng thông qua.



Giáo viên hướng dẫn Cần Thơ, ngày tháng 12 năm 2013
Chủ tịch hội đồng

Nguyễn Công Hà
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường 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 chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình luận văn nào trước đây.

Tác giả

Nguyễn Phụng Tiên
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

iii


CẢM TẠ
Trải qua nhiều quá trình nghiên cứu, thử nghiệm cuối cùng luận văn tốt nghiệp đã
hoàn thành. Để có kết quả như ngày hôm nay cũng nhờ sự giúp đỡ tận tình từ thầy
cô, gia đình và bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Công Hà đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ
em rất nhiều, truyền đạt cho em nhiều kinh nghiệm quý báu để em có thể hoàn
thành tốt luận văn tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa Nông
Nghiêp và Sinh Học Ứng Dụng, trường Đại học Cần Thơ đã tận tình giúp đỡ cũng
như tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu của em trong suốt thời gian qua.
Xin gởi lời cảm ơn đến các anh, chị học viên cao học và sinh viên ngành Công nghệ

thực phẩm trường 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 dưỡng, bảo bọc và tạo mọi điều
kiện thuận lợi để con học tập và có được thành quả như ngày hôm nay.
Cần Thơ, ngày tháng 12 năm 2013
Sinh viên thực hiện


Nguyễn Phụng Tiên



Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

iv

TÓM LƯỢC
Đề tài “Khảo sát điều kiện nảy mầm tối ưu cho quá trình hình thành hợp chất chức
năng trong gạo mầm từ hai giống lúa Jasmine 85 và OM4900” với mục đích nâng
cao chất lượng sản phẩm, đồng thời tạo ra sản phẩm phù hợp với thị hiếu người tiêu
dùng.
Quy trình hình thành gạo mầm từ gạo lứt và khảo sát thành phần chức năng trong
gạo mầm được tiến hành trên hai giống lúa Jasmine 85 và OM4900. Vấn đề đặt ra
cho quá trình nghiên cứu là khảo sát quá trình tách vỏ theo khoảng cách giữa hai
rulô để chọn ra khoảng cách tối ưu cho mỗi giống lúa; khảo sát quá trình hút nước
đạt trạng thái bão hòa của hạt; thời gian ủ 16, 20, 24 giờ ở nhiệt độ 25, 30, 37
o
C
trong điều kiện hiếu khí và ở nhiệt độ 37
o

C trong điều kiện yếm khí ảnh hưởng đến
tỷ lệ nảy mầm và hàm lượng các chất sinh ra trong gạo mầm.
Kết quả thí nghiệm cho thấy, khoảng cách giữa hai rulô thích hợp cho quá trình tách
vỏ giống Jasmine 85 là 0,05 – 0,1 cm, giống OM4900 là 0,15 cm. Thời gian ngâm
để hai giống gạo lứt Jasmine 85 và OM4900 hút nước đạt trạng thái bão hòa là 6
giờ, ủ yếm khí trong 24 giờ ở 37
o
C đạt tỷ lệ cao nhất.
Trong 24 giờ ủ, hàm lượng protein tăng từ 7,77% đến 10,39%, hàm lượng
polyphenol tăng từ 9,84mg/100g đến 23,52mg/100g và hàm lượng GABA tăng từ
11,39 đến 25,96mg/100g. Tuy nhiên hàm lượng amylose giảm còn 5,04% so với
nguyên liệu ban đầu. Như vậy, điều kiện nảy mầm tối ưu cho quá trình hình thành
hợp chất chức năng với thời gian ủ là 24 giờ, nhiệt độ 30
o
C trong điều kiện yếm khí.
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

v

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3
2.1 Nguyên liệu 3
2.1.1 Giới thiệu chung 3
2.1.2 Thành phần trong nguyên liệu và chức năng của gạo lứt 6
2.1.2.1 Carbonhydrate 8
2.1.2.2 Protein 8
2.1.2.3 Lipid 9

2.1.2.4 Vitamin 9
2.1.2.5 Chất khoáng 9
2.2 Khái quát về gạo mầm 9
2.2.1 Gạo mầm 9
2.2.2 Quá trình nảy mầm 10
2.2.3 Những biến đổi trong quá trình nảy mầm 11
2.2.3.1 Biến đổi sinh hóa 11
2.2.3.2 Biến đổi sinh lý 11
2.2.4 Các giai đoạn của quá trình nảy mầm 11
2.2.5 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm 12
2.2.5.1 Sức nảy mầm của hạt 12
2.2.5.2 Ngoại cảnh 12
2.2.6 Chế biến và bảo quản gạo mầm 13
2.3. Giới thiệu về thành phần chức năng trong gạo mầm 13
2.3.1 Gamma-aminobutyric acid (GABA) 13
2.3.2 Phytic acid 14
2.3.3 Gamma-oryzanol 14
2.3.4 Polyphenol 15
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

vi

2.3.5 Ferulic acid 16
2.4 Một số nghiên cứu liên quan đến gạo mầm 16
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18
3.1 Phương tiện nghiên cứu 18
3.1.1 Địa điểm và thời gian thực hiện 18
3.1.2 Nguyên liệu 18
3.1.3 Dụng cụ - thiết bị thí nghiệm 18
3.1.4 Hóa chất 19

3.2 Phương pháp thí nghiệm 19
3.2.1 Phương pháp thí nghiệm 19
3.2.2 Phương pháp phân tích 20
3.3 Nội dung thí nghiệm 20
3.3.1 Quy trình thí nghiệm 20
3.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 21
3.3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát quá trình tách vỏ theo khoảng cách giữa 2
rulô. 21
3.3.2.2 Thí nghiệm 2: Xác định thời gian ngâm ở nhiệt độ phòng (Nhiệt độ
ngâm: 30± 2
o
C) để gạo lứt hút nước đạt trạng thái bão hòa. 23
3.3.2.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát điều kiện ủ thích hợp cho quá trình nảy
mầm của gạo lứt. 24
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
4.1 Khảo sát quá trình tách vỏ theo khoảng cách giữa 2 rulô. 28
4.2 Xác định thời gian ngâm ở nhiệt độ phòng (Nhiệt độ ngâm: 30± 2
o
C) để gạo
lứt hút nước đạt trạng thái bão hòa 31
4.3 Xác định tỷ lệ nảy mầm trong các điều kiện ủ. 34
4.4. Xác định hàm lượng các thành phần chức năng sinh ra sau quá trình nảy
mầm của gạo. 40
4.4.1 Hàm lượng các thành phần chức năng trong nguyên liệu 40
4.4.2. Hàm lượng các thành phần chức năng sinh ra sau quá trình nảy mầm 41
4.4.2.1 Hàm lượng protein tổng 41
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

vii

4.4.2.2 Hàm lượng Amylose 42
4.4.2.3 Hàm lượng Polyphenol tổng 43
4.4.2.4 Hàm lượng GABA 44
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 47
PHỤC LỤC A – CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH I
PHỤ LỤC B – BẢNG KẾT QUẢ THỐNG KÊ CÁC THÍ NGHIỆM IX


Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

viii

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1 Sự phân bố chất dinh dưỡng trong hạt gạo 4
Bảng 2.2 Thành phần dinh dưỡng của gạo lứt so với gạo được đánh bóng 5
Bảng 2.3 Đặc tính của giống OM4900 và Jasmine 85 6
Bảng 2.4 Giá trị dinh dưỡng trong 100 g nguyên liệu gạo lứt 7
Bảng 4.1 Tỷ lệ gạo lứt nguyên còn phôi, gạo gãy và thóc sau quá trình tách vỏ của
giống lúa Jasmine 85 29
Bảng 4.2 Tỷ lệ gạo lứt nguyên còn phôi, gạo gãy và thóc sau quá trình tách vỏ của
giống lúa OM4900. 30
Bảng 4. 3 Sự thay đổi hàm lượng ẩm của hai giống lúa Jasmine 85 và OM4900
trong quá trình ngâm ở nhiệt độ phòng (30 ± 2
o
C) 31
Bảng 4.4 Khảo sát pH của dung dịch ngâm của hai giống từ lúc bắt đầu ngâm đến
thời điểm hạt gạo lứt hút nước đạt trạng thái bão hòa 33
Bảng 4.5 Tỷ lệ nảy mầm của hai giống Jasmine 85 và OM4900 trong điều kiện ủ
hiếu khí. 34
Bảng 4.6 Tỷ lệ nảy mầm của hai giống Jasmine 85 và OM4900 trong điều kiện ủ

yếm khí ở 37(±2)
o
C 39
Bảng 4.7 Hàm lượng các thành phần chức năng có trong nguyên liệu ban đầu 41
Bảng 4.8 Hàm lượng protein trong gạo sau khi nảy mầm trong điều kiện hiếu khí và
yếm khí ở 37
o
C 41
Bảng 4.9 Hàm lượng Amylose trong gao sau khi nảy mầm ở điều kiện hiếu khí và
yếm khí ở 37
o
C 42
Bảng 4.10 Hàm lượng Polyphenol tổng trong gạo sau khi nảy mầm trong điều kiện
hiếu khí và yếm khí ở 37
o
C 44
Bảng 4.11 Hàm lượng GABA trong gạo sau khi nảy mầm trong điều kiện hiếu khí
và yếm khí ở 37
o
C 45


Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

ix

DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1 Cấu tạo của hạt lúa 4
Hình 2.2 Cấu tạo hóa học của Amylose (a) và Amylopectin (b) 8
Hình 2.3 Cấu tạo phân tử của γ-aminobutyric acid 13

Hình 2. 4: Cấu tạo phân tử của Phytic acid 14
Hình 2.5 Công thức phân tử của gamma-oryzanol 15
Hình 2.6 Công thức phân tử của Polyphenol 15
Hình 2.7 Công thức phân tử của Ferulic acid 16
Hình 3.1 Quy trình thí nghiệm tổng quát …………………………………………20
Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1.1 22
Hình 3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1.2 23
Hình 3.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 24
Hình 3.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3.1 26
Hình 3.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3.2 27
Hình 4.1 Tỷ lệ gạo nguyên còn phôi, gạo gãy, thóc sau quá trình tách vỏ của giống
lúa Jasmine 85 theo khoảng cách giữa hai rulô……………………………………29
Hình 4.2: Tỷ lệ gạo nguyên còn phôi, gạo gãy, thóc sau quá trình tách vỏ của giống
OM4900 theo khoảng cách giữa hai rulô 30
Hình 4.3 Sự thay đổi hàm lượng ẩm của gạo lứt với giống lúa Jasmine 85 và
OM4900 trong quá trình ngâm ở nhiệt độ phòng 32
Hình 4.4 pH của dung dịch ngâm của hai giống Jasmine 85 và OM4900 từ lúc bắt
đầu ngâm đến thời điểm hạt gạo lứt hút nước đạt trạng thái bão hòa 33
Hình 4.5 Sự nảy mầm của gạo lứt Jasmine 85 và OM4900 trong các khoảng thời
gian ủ và nhiệt độ ủ khác nhau ( 25
o
C; 30
o
C; 37
o
C) trong điều kiện hiếu khí 38
Hình 4.6 Sự nảy mầm của gạo lứt Jasmine 85 và OM4900 trong các khoảng thời
gian ủ khác nhau ở nhiệt độ 37
o
C ủ khác nhau trong điều kiện yếm khí 40

Hình 4.7 Hàm lượng protein tổng trong gạo sau khi nảy mầm trong điều kiện hiếu
khí và yếm khí ở 37
o
C 41
Hình 4.8 Hàm lượng Amylose trong gạo sau khi nảy mầm ở điều kiện hiếu khí và
yếm khí ở 37
o
C 43
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

x

Hình 4.9 Hàm lượng Polyphenol tổng trong gạo sau khi nảy mầm trong điều kiện
hiếu khí và yếm khí ở 37
o
C 44
Hình 4.10 Hàm lượng GABA trong gạo sau khi nảy mầm trong điều kiện hiếu khí
và yếm khí ở 37
o
C 45

Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, khi nền kinh tế ngày càng phát triển, cuộc sống của con người trở nên
thoải mái hơn, yêu cầu về thực phẩm của con người ngày càng cao. Thực phẩm
không chỉ đơn thuần cung cấp năng lượng, mà còn phải cung cấp chất dinh dưỡng
thiết yếu, giúp cơ thể đạt trạng thái tốt nhất, ngăn ngừa và hỗ trợ điều trị các loại
bệnh. Cho nên gạo lứt, là một loại thực phẩm nhiều dinh dưỡng so với gạo trắng,
dần trở nên phổ biến trong các bữa ăn của nhiều người hiện nay.
Gạo lứt có nhiều chất dinh dưỡng hơn gạo trắng như: chất xơ, các acid amin thiết
yếu, khoáng chất, protein, vitamin B, Các chất có hoạt tính sinh học này chủ yếu
tập trung ở phôi mầm và lớp cám gạo, mà các thành phần này thường bị loại bỏ
trong quá trình xay chà. Vì vậy, việc sử dụng gạo lứt sẽ mang lại nhiều lợi ích cho
sức khỏe. Tuy nhiên, gạo lứt mất hấp dẫn nó đòi hỏi thời gian nấu lâu hơn, và cơm
gạo lứt có cấu trúc cứng và có vị không hấp dẫn như cơm gạo trắng. Vì vậy để cải
thiện tình hình này cần phải có phương pháp chế biến gạo lứt thích hợp nhằm đẩy
mạnh giá trị xuất khẩu cũng như tận dụng nguồn dinh dưỡng trong gạo lứt để tạo ra
sản phẩm vừa có giá trị dinh dưỡng vừa có giá trị cảm quan.

Một trong những phương pháp đó là quá trình nảy mầm gạo lứt làm cải thiện chất
lượng của gạo (Kim et al., 2012), gạo trở nên mềm hơn. Ngoài ra quá trình nảy
mầm gây ra những thay đổi quan trọng về dinh dưỡng như tăng hàm lượng γ-
aminobutyric acid, hàm lượng polyphenol, hàm lượng chất xơ, tocotrienols và
gamma oryzanol… cần thiết cho sự phát triển và duy trì sự sống của con người. Vì
vậy việc nghiên cứu về sản phẩm gạo mầm có thể phát triển một loại thực phẩm
mới có giá trị trong lĩnh vực thực phẩm chức năng.
Tuy nhiên ở Việt Nam, hiện nay chưa có nhiều nhà máy sản xuất sản phẩm gạo
mầm, các tài liệu nghiên cứu về gạo mầm ở Việt Nam cũng hầu như không có. Vì
vậy vấn đề đặt ra là cần phải nghiên cứu gạo mầm có chứa các thành phần chức
năng, phải đặt ra một quy trình kỹ thuật tốt, phù hợp nhằm đưa ra một sản phẩm gạo
mầm có chất lượng cao và có giá trị dinh dưỡng phù hợp với tình hình lúa gạo ở
nước ta. Việc nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất gạo mầm từ gạo lứt là cần
thiết góp phần nâng cao giá trị sử dụng của gạo lứt, góp phần đa dạng hóa sản
phẩm, tăng cường cường xuất khẩu, nâng cao cạnh tranh của lúa gạo Đồng bằng
sông Cửu Long.
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Khảo sát điều kiện nảy mầm tối ưu và phân tích hợp chất chức năng sau quá trình
nảy mầm trên hai loại gạo lứt từ giống lúa Jasmine 85 và OM4900 để xây dựng một
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

2

quy trình sản xuất gạo mầm ở quy mô phòng thí nghiệm và chọn ra sản phẩm gạo
mầm đạt giá trị tốt nhất.
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

3

CHƯƠNG 2: LƯỢC 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 endosperm) và phôi hạt (embryo).
Vỏ trấu chiếm khoảng 15-20% trọng lượng hạt, bao gồm chủ yếu là cellulose và
chất xơ. Vỏ trấu cho phép nước truyền qua trong quá trình sấy khô hoặc làm ướt
hạt. Vỏ trấu rất cứng có tác dụng như 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 đường 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 dưới 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 dưới hợp với
mũi của mảnh trên tạo thành vỏ của hạt (Nguyễn Đức Lượng và cộng sự, 2004).
Vỏ cám bao gồm nhiều lớp,chiếm khoảng 4- 5% trọng lượng hạt, lớp mỏng ngoài
cùng của vỏ cám có cấu trúc rất cứng, không cho phép sự di chuyển của oxy, CO
2

và hơi nước. Vì thế vỏ trấu có tác dụng chống 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 và chất béo, vì thế gạo lứt dễ bị hư 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 kiện canh tác và giống lúa, nội nhũ có màu trắng
trong hay trắng đục (giống hạt dài nội nhũ trắng trong, giống hạt bầu 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 lẽ nằm trong nội nhũ, bên góc dưới hạt gạo. Phôi là nơi dự
trữ chất dinh dưỡng của hạt và nảy mầm tạo cây mới trong điều kiện thích hợp
(Dương Thị Phượng Liên, Hà Thanh Toàn, 2012).
Gạo lứt bao gồm 1- 2% vỏ, lớp aluerone và vỏ gạo 4-6%, phôi 1%, lớp vảy 2%, nội

nhũ chiếm khoảng 91-92% (Nguyễn Nhật Minh Phương, 2010).

Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

4



Hình 2.1 Cấu tạo của hạt lúa
(Nguồn:
Bảng 2.1 Sự phân bố chất dinh dưỡng trong hạt gạo
Nguyên
liệu
Độ ẩm
(%)
Protein
(%)
Lipid
(%)
Hợp chất
đường
(%)
Chất xơ
(%)
Tro
(%)
Mức độ
đánh bóng
(%)
Gạo lứt

15,5
7,4
2,3
72,5
1,0
1,3
0
Cám
13,5
13,2
18,3
38,3
7,8
8,9
-
Gạo được
đánh bóng
15,5
6,2
0,8
76,6
0,3
0,6
8 – 10
(Nguồn: Bureau of Science and Technology, 1963)
Gạo được chia làm ba loại theo hàm lượng amylose và kích thước của hạt gạo: gạo
hạt ngắn và trung bình có hàm lượng amylose thấp (12-20%); giống hạt dài có hàm
lượng amylose trung bình (20 – 25%) (Julianno,1872).
Gạo lứt là gạo chỉ xay bỏ lớp vỏ trấu bên ngoài, giữ lại lớp vỏ cám nên giá trị dinh
dưỡng hầu như không bị mất. Trong khi đó quá trình chuyển từ gạo lứt sang gạo

trắng làm mất đi khoảng 67% vitamin B3, 80% vitamin B1, 90% vitamin B6, 50%
mangan, phosphor và 60% sắt, hầu hết các chất xơ và acid béo cần thiết (P. Dinesh
Babu và cộng sự, 2009). Phần vỏ cám bao gồm protein, vitamin B, K và đặc biệt là
vitamin E (có chứa α-tocopherol, tocotrienol) và γ-oryzanol là chất chống oxy hóa
làm giảm khả năng gây ung thư và bệnh tim (Zhimin, & cộng sự, 2001), ngăn chặn
Phôi hạt
Vỏ trấu
Vỏ cám
Nội nhũ
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

5

bệnh Alzheimer và dị ứng (Nakamura, & cộng sự, 2004). Do đó gạo lứt là một
nguồn rất giàu dinh dưỡng, đặc biệt là vitamin nhóm B, chất xơ và khoáng.
Bảng 2.2 Thành phần dinh dưỡng của gạo lứt so với gạo được đánh bóng
Thành phần
Gạo lứt
Gạo được đánh bóng
Thiamine ( Vitamin B1)
0,34
0,07
Riboflavin (Vitamin B2)
0,05
0,03
Niacin ( Vitamin B3)
4,7
1,6
Sắt
1,9

0,5
Magiê
187,0
13,0
(Nguồn: P. Dinesh Babu và cộng sự, 2009)




















Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

6

Bảng 2.3 Đặc tính của giống OM4900 và Jasmine 85

Đặc tính
OM4900
Jasmine 85
Nguồn gốc
C53/Jasmine 85
IR841
Marker để đánh dấu
RM 223
0
Thời gian sinh trưởng (ngày)
100
105
Chiều cao cây (cm)
114
115
Thân rạ
Cứng
Cứng
Khả năng đẻ nhánh
Khá
Khá
Số bông/khóm
8-12
12
Trọng lượng 1000 hạt (g)
29,8
28,1
Hạt chắc/bông
156
147

Amylose (%)
16-16,8
20,1
Độ bạc bụng (0-9)
0
0
Chiều dài hạt gạo (mm)
7,0-7,3
7,1
Mùi thơm
1
2
Tỷ lệ protein (%)
8,4
8,2
Chống chịu mặn
EC = 10d/m (*)
EC = 0d/m
Bạc lá
1
5
Chỉ số thu hoạch (%)
0,58
0,57
Năng suất (T/ha)
5-7
5-7
(Nguồn:
2.1.2 Thành phần trong nguyên liệu và chức năng của gạo lứt
Do chỉ xát bỏ phần vỏ trấu và còn giữ nguyên vỏ cám nên gạo lứt rất giàu dinh

dưỡng. Ngoài phần tinh bột chiếm chủ yếu trong nội nhũ thì gạo lứt còn chứa một
lượng lớn chất đạm, chất béo, các vitamin đặc biệt là nhóm B và các khoáng vi
lượng.
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

7

Gạo có hàm lượng protein thấp nhất trong các loại ngũ cốc. Lớp cám và phôi chứa
nhiều thành phần không phải tinh bột. Gạo lứt có hàm lượng vitamin nhóm B cao
nhất trong các loại ngũ cốc.
Bảng 2.4 Giá trị dinh dưỡng trong 100 g nguyên liệu gạo lứt
Thành phần
Đơn vị
Số lượng
Năng lượng
Kcal
370
Carbohyrate
g
77,24
Đường
g
0,85
Chất xơ
g
3,5
Chất béo
g
2,92
Protein

g
7,94
Nước
g
10,37
Vitamin


Vitamin B1
mg
0,401
Vitamin B2
mg
0,093
Vitamin B3
mg
5,091
Vitamin B5
mg
1,493
Vitamin B6
mg
0,509
Vitamin B9
µg
20
Khoáng


Canxi

mg
23
Sắt
mg
1,47
Magiê
mg
143
Phospho
mg
333
Kali
mg
223
Natri
mg
7
Kẽm
mg
2,02
Đồng
mg
0,277
Mangan
mg
3,743
Selenium
µg
23,4
(Nguồn:

Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

8

2.1.2.1 Carbonhydrate
Là thành phần chiếm đa số trong nguyên liệu, cung cấp năng lượng cho hoạt động
sống hằng ngày. Carbohydrate bao gồm tinh bột, đường và chất xơ.
Tinh bột trong hạt gạo bao gồm hai thành phần chính là amylose và amylopectin,
hai thành phần này ảnh hưởng đến cấu trúc của hạt cơm. Amylose được cấu tạo từ
các gốc α- D- glucose bằng liên kết α-glycoside 1, 4 tạo thành mạch thẳng, thành
phần này cho hạt cơm có cấu trúc khô cứng. Amylopectin cũng được cấu tạo từ đơn
vị đường trên nhưng có thêm liên kết α- glycoside 1,6 tạo thành mạch nhánh, thành
phần này tạo cấu trúc mềm dẻo cho hạt cơm, tùy theo nguyên liệu mà tỷ lệ hai thành
phần này khác nhau dẫn đến cấu trúc cơm cũng khác nhau.

(a) (b)
Hình 2.2 Cấu tạo hóa học của Amylose (a) và Amylopectin (b)
(Nguồn: và
Chất xơ có khả năng chống lại các bệnh về tim mạch, ung thư ruột kết, tiểu đường
và béo phì. Có hai loại chất xơ là hòa tan và không hòa tan. Chất xơ hòa tan được
biết như là chất giảm mức cholesterol trong máu và bình ổn đường huyết. Chất xơ
không tan làm tăng nhu động ruột. Gạo lứt là nguồn cung cấp chất xơ tuyệt vời và
ổn định, trong 160g gạo lứt khi nấu chín sẽ cung cấp 2,4g chất xơ, tương đương với
8% nhu cầu chất xơ hàng ngày đối với nam và 9,6% đối với nữ.
( Nguồn
2.1.2.2 Protein
Ngoài carbohydrate thì một thành phần quan trọng thứ hai trong nguyên liệu đó là
protein. Theo Viện nghiên cứu lúa quốc tế thì hàm lượng protein trong gạo lứt thay
đổi tùy vào giống lúa từ 4,3 – 18,2% (Juliano, 1972). Không giống như bột whey
làm từ sữa hay protein từ đậu nành có thể gây ra một số rắc rối về tiêu hóa, protein

từ gạo dễ tiêu hóa hơn, và đây cũng là một nguồn protein thực vật dồi dào.
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

9

2.1.2.3 Lipid
Gạo lứt chứa 2,4 - 3,9% lipid, tập trung nhiều ở vỏ cám với 18,3% và 0,8% ở các
phần còn lại. Loại lipid chính trong cám là triglyceride, acid béo tự do trong nội nhũ
và monoacyl lipid trong tinh bột. Dựa vào cấu trúc và quan hệ trao đổi chất có thể
phân loại lipid trong cám thành 3 dạng chính là glycerolipid, sterol lipid và
sphingolipid. Chất béo trong cám rất có lợi cho sức khỏe, dầu cám giúp giảm
cholesterol do trong thành phần có chứa các hợp chất không thể xà phòng hóa được.
Vì vậy dầu cám được xem như là một thực phẩm chức năng quan trọng cho sức
khỏe tim mạch (Fujino, 1978).
2.1.2.4 Vitamin
Gạo không chứa hoặc chứa rất ít vitamin A, C, D. Tuy nhiên gạo lứt được xem như
là một nguồn cung cấp rất dồi dào các vitamin nhóm B, đặc biệt là vitamin B1, B3,
B6 (Juliano, 1872).
Những vitamin này đa số đóng vai trò là coenzyme của các enzynme xúc tác vô số
phản ứng sinh hóa trong cơ thể (Lê Ngọc Tú, 2005). Có thể nói nó mang một ý
nghĩa sống còn đối với cơ thể. Tuy nhiên hầu hết các vitamin này tan trong nước
nên cơ thể khó dự trữ được, và lượng dư thường thải ra theo nước tiểu. Do đó nó
phải được cung cấp hằng ngày.
2.1.2.5 Chất khoáng
Chất khoáng tồn tại trong hạt gạo lứt chủ yếu ở vỏ cám. Thành phần rất đa dạng từ
các khoáng đa lượng như canxi, phospho đến các khoáng vi lượng như sắt, kẽm,
đồng,… Đặc biệt gạo lứt được xem như một nguồn cung cấp magiê, mangan và
selen tuyệt vời. Các chất khoáng này tham gia vào quá trình điều hòa các hoạt động
quan trọng trong cơ thể như trao đổi chất, hoạt động của cơ và hệ thần kinh,…
(Nguồn:

2.2 KHÁI QUÁT VỀ GẠO MẦM
2.2.1 Gạo mầm
Gạo mầm được làm từ gạo lứt đã qua quá trình ngâm trong nước và được nảy mầm
ở điều kiện nhiệt độ và thời gian ngâm thích hợp sẽ tạo thành một loại gạo có hoạt
tính enzyme amylase cao. Sản xuất gạo mầm là quá trình được thực hiện nhằm tăng
cường giá trị dinh dưỡng của gạo lứt sau khi nảy mầm. Đặc điểm quan trọng nhất
của việc sản xuất gạo mầm là tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao.
Quá trình nảy mầm gạo lứt làm cải thiện chất lượng của gạo. Quá trình nảy mầm bị
ảnh hưởng bởi các nhân tố bên ngoài như: thời gian nảy mầm, sự hiện diện của ánh
sáng, hàm lượng chất dinh dưỡng dự trữ trong hạt,… (Ridge, 1991). Quá trình nảy
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

10

mầm của hạt gạo lứt giúp các enzyme nội bào bên trong hạt gạo hoạt động và phân
cắt thành các chất có khối lượng phân tử lớn (protein, tinh bột,…) và những chất có
khối lượng phân tử nhỏ. Quá trình nảy mầm làm thay đổi thành phần dinh dưỡng và
cấu trúc của hạt. Hơn nữa, tinh bột trong hạt sau khi nảy mầm sẽ dễ dàng bị thủy
phân bởi enzyme amylase tạo thành các đường đơn, giúp quá trình tiêu hóa tốt hơn
(N. Srisang và cộng sự, 2011). Ngoài ra quá trình nảy mầm gây ra những thay đổi
quan trọng về dinh dưỡng như tăng hàm lượng GABA (Gama Amynobutyric acid),
hàm lượng chất xơ, tocotrienols và Gamma oryzanol (H.Y.Kim và cộng sự, 2012).
Theo nghiên cứu của P. Dinesh và cộng sự , 2009, gạo mầm được xem như là một
loại gạo tiên tiến có giá trị dinh dưỡng cao bao gồm vitamin, chất khoáng và những
giá trị dinh dưỡng khác cần thiết cho cơ thể chống lại bệnh tật, sự lão hóa và tăng
cường sức khỏe. Sản phẩm gạo mầm có chỉ số Glycemic thấp giúp kiểm soát lượng
đường trong máu, do đó có vai trò quan trọng đối với bệnh nhân tiểu đường và
những người muốn kiểm soát cân nặng của họ. Sản phẩm gạo mầm cũng là một
nguồn dồi dào magiê, có tác dụng làm giảm tính trầm trọng của bệnh hen suyễn,
giảm bệnh cao huyết áp, chứng đau nửa đầu, bệnh tim và đột quỵ.

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 nước của hạt gạo khô,
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).
Trong hạt gạo khô có sẵn một lượng nước ở dạng liên kết. Nước từ bên ngoài khi
thấm vào 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 trưởng của phôi để hình thành cây mầm. Phôi là nơi hút
nước mạnh nhất. Tốc độ hút nước rất mạnh ở thời gian đầu do sự chênh lệch áp suất
thẩm thấu rất lớn giữa môi trường bên ngoài và các tế bào bên trong hạt, đồng thời
các chất keo háo nước trương nở rất mạnh, càng về sau sức hút nước của hạt càng
giảm (Nguyễn Đức Lượng và cộng sự, 2004).
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 được đặt trong môi trường thuận lợi như cung cấp đầy đủ nước, nhiệt độ
thích hợp, thành phần không khí trong khí quyển, ánh sáng,
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

11

2.2.3 Những biến đổi trong quá trình nảy mầm
2.2.3.1 Biến đổi sinh hóa
Đặc trưng nhất của biến đổi hóa sinh trong khi nảy mầm là sự tăng đột ngột hoạt
động thủy phân xảy trong hạt. Các hợp chất dự trữ dưới dạng các polymer bị phân
giải thành các monome phục vụ cho sự nảy mầm. Chính vì vậy mà các enzyme thủy
phân, đặc biệt là


-amylase được tổng hợp mạnh và hoạt tính cũng được tăng lên
nhanh khi hạt phát động sinh trưởng.
Kết quả là tinh bột bị thủy phân thành đường làm nguyên liệu cho hô hấp và hoạt
tính protease tăng lên mạnh hơn hoặc hạt chứa nhiều chất béo thì hoạt tính của
lipase chiếm ưu thế.
2.2.3.2 Biến đổi sinh lý
Biến đổi sinh lý đặc trưng nhất trong quá trình nảy mầm là hô hấp. Ngay sau khi hạt
rút nước, hoạt tính các enzyme sau hô hấp tăng lên mạnh, làm cường độ hô hấp của
hạt tăng lên rất nhanh. Việc tăng hô hấp đã giúp cây có đủ năng lượng cần thiết cho
sự nảy mầm.
2.2.4 Các giai đoạn của quá trình nảy mầm
 Giai đoạn một: sự hoạt hóa
Sự hút ẩm (quá trình vật lý): sự hấp thu nước của hạt khô làm tăng hàm lượng nước
trong hạt, làm mềm vỏ hạt. Hạt trương lên và vỏ hạt bị nứt ra. Sự tổng hợp các
enzyme: hoạt động enzyme bắt đầu trong vòng vài giờ sau khi xảy ra sự hấp thu
nước của hạt. Hoạt động của các enzyme một phần từ sự tái hoạt hóa các enzyme dự
trữ được hình thành từ sự phát triển của phôi và một phần từ sự tổng hợp các
enzyme mới khi hạt bắt đầu nảy mầm.
 Giai đoạn hai: sự phân giải các chất dự trữ và vận chuyển
Các chất dự trữ (Chất béo, protein, hợp chất có carbon) được thủy phân thành các
hợp chất hữu cơ đơn giản và sau đó vận chuyển đến các vị trí tăng trưởng của trục
phôi
Tinh bột Dextrin Maltose
Protein acid amin
Lipid glycerim + acid béo
Các hoạt động sinh tổng hợp của tế bào sẽ được kích hoạt. Sự hấp thu nước và hô
hấp tiếp tục diễn ra ở một tốc độ đều đặn. Khi xảy ra hiện tượng nảy mầm, hạt thóc
xảy ra hiện tượng biến đổi về màu sắc và thành phần hóa học:
- Hàm lượng tinh bột giảm đáng kể.
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

12

- Hàm lượng đường tăng cao.
- Enzyme amylase phát triển mạnh.
 Giai đoạn ba: sự tăng trưởng của cây mầm
Sự phân chia tế bào xảy ra hai đầu của trục phôi. Một đầu phát triển thành chồi
mầm, một đầu phát triển thành rễ mầm trên trục phôi có một hoặc hai lá mầm được
gọi là tử diệp. Khi mầm bắt đầu tăng trưởng, trọng lượng tươi và khô của cây mầm
bắt đầu tăng.
2.2.5 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm
2.2.5.1 Sức nảy mầm của hạt
Hạt muốn nảy mầm phải có sức nảy mầm tốt. Sức nảy mầm phụ thuộc vào quá trình
chín và điều kiện bảo quản. Sau khi chín trên đồng ruộng, hạt lúa có khả năng nảy
mầm, cũng có những giống qua thời kỳ ngủ nghỉ. Những giống chín sinh lý chậm,
sau khi thu hoạch phải bảo quản qua một vụ mới đem ra gieo cây lại và phải có biện
pháp phá ngủ để xúc tiến quá trình nảy mầm. Khả năng hút nước, nảy mầm của hạt
còn phụ thuộc vào vỏ trấu. Những giống có vỏ trấu mỏng thường hút nước nhanh
hơn, do đó thời gian nảy mầm ngắn hơn.Trong điều kiện bảo quả tốt hạt giống có
thể để qua 1-2 năm vẫn có sức nảy mầm tốt, thông thường bảo quản trong điều kiện
khô lạnh dưới 15
o
C. (Nguyễn Đình Giao,1997).
2.2.5.2 Ngoại cảnh
Độ ẩm
Hạt giống hút nước đạt độ ẩm thích hợp, hạt mới có thể nảy mầm. Hạt giống bảo
quản trong kho thường có độ ẩm dưới 13%. Khi ngâm trong nước, hạt hút nước đạt
độ ẩm 22-25% có thể nảy mầm. Khi nảy mầm, lượng nước trong hạt khoảng 30-
40% tùy theo nhiệt độ. Thời gian ngâm quá dài, hạt hút thiếu nước, tinh bột trong
hạt phân giải thành đường và hòa tan trong nước làm tiêu hao chất dự trữ trong hạt

và làm cho hạt bị chua, mầm bệnh phát triển, hạt sẽ bị thối hoặc mầm yếu. Sự hút
nước của hạt còn phụ thuộc vào loại giống. Các giống lúa cạn, chịu hạn có khả năng
hút nước và nảy mầm tốt trong điều kiện đất tương đối khô. Các giống lúa chịu
nước sẽ nảy mầm tốt trong điều kiện thừa nước. (Nguyễn Đình Giao,1997).
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ giới hạn thấp nhất đối với quá trình nảy mầm là 10-12
o
C. Hạt nảy mầm tốt
nhất trong điều kiện 30 – 35
o
C. Trên 40
o
C không có lợi cho quá trình nảy mầm.
Trong quá trình ủ, bản thân khối hạt hô hấp cũng tạo ra nhiệt lượng để xúc tiến nảy
mầm. Ngâm ủ với khối lượng hạt giống ít, dễ bị thiếu nhiệt nên hạt nảy mầm chậm.
(Nguyễn Đình Giao,1997).
Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ

13

Ảnh hưởng của oxi
Hô hấp là một quá trình oxi hóa cần thiết và phải có sự cung cấp oxi đầy đủ cho quá
trình này, nếu hàm lượng oxi thấp sẽ làm chậm quá trình nảy mầm của hầu hết các
loại hạt. Oxy rất cần thiết cho quá trình hô hấp của phôi hạt, mầm non lúc nảy mầm.
Hạt lúa có thể nảy mầm trong điều kiện hoàn toàn không có oxy nhưng mầm yếu và
phát triển không bình thường, mầm lúa phát triển tốt nhất khi hàm lượng oxy trong
môi trường nước đạt 0,2%.(Nguyễn Đình Giao,1997)
2.2.6 Chế biến và bảo quản gạo mầm
Chế biến: sấy ở nhiệt độ 50
o

C đến độ ẩm < 13%
Bảo quản: cho sản phẩm vào túi PA và tiến hành hút chân không, bảo quản ở nhiệt
độ phòng.
2.3. GIỚI THIỆU VỀ THÀNH PHẦN CHỨC NĂNG TRONG GẠO MẦM
2.3.1 Gamma-aminobutyric acid (GABA)
Năm 1883, γ-aminobutyric acid (thường viết tắt là GABA) lần đầu tiên được tổng
hợp và chỉ được biết đến như là một sản phẩm của quá trình trao đổi chất từ thực vật
và vi sinh vật. Tuy nhiên, vào năm 1950, GABA được phát hiện là một phần không
thể thiếu của hệ thần kinh trung ương của động vật có vú.
(Nguồn:
GABA là một loại amino acid không thể thiếu đối với cơ thể để đảm bảo duy trì sự
hoạt động bình thường của não bộ đặc biệt là các neuron thần kinh, là một chất dẫn
truyền thần kinh trong não và tủy sống của các loài động vật có vú. GABA được
tổng hợp từ glutamic acid bởi enzyme glutamate decarboxylase (GAD). Hoạt động
của enzyme GAD có liên quan rất lớn đến quá trình nảy mầm của hạt gạo
(Banchuen et al., 2010).
GABA có công thức phân tử C
4
H
4
NO
2
, khối lượng mol là 103,12 g/mol và nhiệt độ
nóng chảy 203,7°C, tan tốt trong nước.



Hình 2.3 Cấu tạo phân tử của γ-aminobutyric acid
(Nguồn: