Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột gạo mầm và dự đoán hạn sử dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT GẠO
MẦM VÀ DỰ ĐỐN HẠN SỬ DỤNG

Ngành:

CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Giảng viên hướng dẫn: ThS. NGUYỄN THỊ NGỌC YẾN
Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN VĂN TÍN

MSSV: 1151100314

LỚP: 11DTP04

TP. Hồ Chí Minh, 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Đồ án tốt nghiệp này là kết quả nghiên cứu thực sự của tôi
dưới sự hướng dẫn của cô Th.s Nguyễn Thị Ngọc Yến thuộc khoa Công nghệ sinh
học-Thực phẩm-Môi Trường, Trường đại học Cơng nghệ Tp.HCM.
Các số liệu của đồ án được trình bày trung thực, mọi sao chép không hợp lệ, vi

phạm quy chế đào tạo hay gian trá, tôi xin chịu hồn tồn trách nhiệm.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 08 năm 2015

i


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo khoa cùng tồn thể thầy cơ trong
khoa Cơng Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm - Môi Trường đã tạo điều kiện cho tơi
học tập và tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức trong suốt thời gian
học tập tại trường.
Tôi cũng rất chân thành cảm ơn các Thầy Cô và Anh Chị quản lý phịng
thí nghiệm đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện đồ
án tốt nghiệp.
Và đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn tôi cơ
Nguyễn Thị Ngọc Yến đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức quý
báu và động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Bên cạnh đó tơi cũng gửi lời cảm ơn đến các bạn bè, sinh viên trong
trường và gia đình đã động viên, chia sẽ, giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian
thực hiện đề tài.
Cuối cùng tôi xin gửi lời chúc tốt đẹp nhất đến quý thầy cô cùng các bạn bè và
gia đình!

TP. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 08 năm 2015

ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ GẠO LỨT ............................................................................2
1.1.1. Cấu tạo của gạo lứt .......................................................................................2
1.1.1.1. Khái niệm về gạo lứt: .......................................................................2
1.1.1.2. Cấu tạo của hạt gạo lứt .....................................................................2
1.1.2. Thành phần, tính chất hóa học và dinh dưỡng của gạo lứt ..........................3
1.1.2.1. Thành phần hóa học, dinh dưỡng của gạo lứt ..................................3
1.1.2.2. Tính chất hóa học của gạo lứt ..........................................................6
1.1.3. Quá trình phát triển tạo mầm của gạo lứt .....................................................7
1.1.4. Thành phần hóa học và dinh dưỡng của gạo mầm .......................................8
1.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HẠN SỬ DỤNG BỘT GẠO MẦM .......8
1.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng ...................................................................................8
1.2.2. Q trình ơi của bột gạo mầm.......................................................................9
1.2.2.1. Ơi hóa sinh học ...............................................................................10
1.2.2.2. Ơi hóa hóa học ................................................................................11
1.3. CÁCH XÁC ĐỊNH TUỔI THỌ CỦA BỘT GẠO MẦM ................................13
1.3.1. Phương pháp trực tiếp .................................................................................14
1.3.2. Phương pháp gián tiếp: tăng tốc thời gian sử dụng (ASLT) ......................14
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NGUYÊN LIỆU ................................................................................................18
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....................................................................18
2.2.1. Sơ đồ sản xuất dự kiến ................................................................................19
2.2.1.1. Ngâm ...............................................................................................20
2.2.1.2. Làm ráo ...........................................................................................20
2.2.1.3. Rang ................................................................................................21
2.2.1.4. Nghiền .............................................................................................22
2.2.2. Sơ đồ nghiên cứu ........................................................................................23
2.2.3. Bố trí thí nghiệm .........................................................................................24
2.2.3.1. Khảo sát thời gian ngâm gạo mầm .................................................24

iii


2.2.3.2. Khảo sát quá trình rang gạo mầm...................................................25
2.2.3.3. Khảo sát tỉ lệ pha bột gạo mầm ......................................................28
2.2.3.4. Khảo sát nhiệt độ nước pha bột gạo mầm ......................................30
2.2.3.5. Dự đoán hạn sử dụng của bột gạo mầm .........................................31
2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU ...34
2.3.1. Phân tích đánh giá cảm quan ......................................................................34
2.3.2. Phương pháp đánh giá hóa lý .....................................................................35
2.3.2.1. Phương pháp xác định độ ẩm .........................................................35
2.3.2.2. Phương pháp xác định chỉ số Peroxyt ............................................36
2.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU .................................................................37
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT THƠNG SỐ Q TRÌNH TRONG QUY TRÌNH
SẢN XUẤT ................................................................................................................38
3.1.1. Kết quả khảo sát thời gian ngâm gạo mầm ................................................38
3.1.2. Kết quả khảo sát nhiệt độ và thời gian rang gạo mầm ...............................39
3.1.3. Kết quả khảo sát tỷ lệ pha bột gạo mầm.....................................................42
3.1.4. Kết quả khảo sát nhiệt độ nước pha bột gạo mầm .....................................44
3.2. KẾT QUẢ DỰ ĐOÁN HẠN SỬ DỤNG CỦA SẢN PHẨM ..........................46
3.2.1. Kết quả đo màu ...........................................................................................46
3.2.2. Kết quả đo chỉ số peroxyt ...........................................................................48
3.3. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM .................51
3.3.1. Kết quả đánh giá chỉ tiêu cảm quan............................................................51
3.3.2. Kết quả đánh giá chỉ tiêu hóa lý .................................................................52
3.3.3. Kết quả đánh giá chỉ tiêu vi sinh ................................................................53
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. KẾT LUẬN .......................................................................................................54
4.2. KIẾN NGHỊ .......................................................................................................56

iv


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
ASLT
TCVN

Tăng tốc thời gian sử dụng
Tiêu chuẩn việt nam

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tỷ lệ giữa các nhóm Protein trong từng thành phần hạt gạo ...................... 4
Bảng 1.2. Thành phần lipid trong gạo.......................................................................... 5
Bảng 1.3. Thành phần tro trong hạt gạo....................................................................... 5
Bảng 1.4. So sánh thành phần gạo lứt và gạo trắng ..................................................... 6
Bảng 2.1 Thông số tham chiếu giá trị ΔE*: ............................................................... 34
Bảng 3.1. Kết quả ảnh hưởng của thời gian ngâm đến độ ẩm của hạt ...................... 38
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến % độ nở hoa ............................ 39
Bảng 3.3. Kết quả đánh giá trạng thái cảm quan tỷ lệ pha bột .................................. 42
Bảng 3.4. Kết quả đánh giá cảm quan nhiệt độ nước pha ......................................... 44
Bảng 3.5. Kết quả đo màu .......................................................................................... 46
Bảng 3.6. Kết quả xác định chỉ số peroxyt ................................................................ 48
Bảng 3.7 Kết quả đánh giá chỉ tiêu cảm quan ........................................................... 51
Bảng 3.8. Kết quả chỉ tiêu hóa lý trong 100g của bột gạo mầm ............................... 52

vi

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. ảnh hưởng của hoạt độ nước .................................................................... 9
Hình 1.2. Tủ sấy gia tốc............................................................................................ 16
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình thí nghiệm sản xuất bột gạo mầm.............................. 19
Hình 2.2. Sơ đồ nghiên cứu...................................................................................... 23
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí khảo sát thời gian ngâm gạo mầm ................................... 24
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí khảo sát thời q trình rang gạo mầm ............................ 26
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí khảo sát tỉ lệ pha bột gạo mầm ......................................... 29
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí khảo sát nhiệt độ nước pha bột gạo mầm........................ 31
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí dự đốn hạn sử dụng bột gạo mầm .................................. 32
Hình 2.8. Phiếu đánh giá cảm quan bột gạo mầm ................................................ 35
Hình 3.1. Hạt gạo nở hoa sau khi rang ở các nhiệt độ: a)nhiệt độ 240°C; b)
nhiệt độ 210°C; c) nhiệt độ 180°C; d) nhiệt độ 160°C.......................................... 40
Hình 3.2. a)Hạt gạo không nở hoa, b)Hạt gạo nở hoa nhưng bị khét. ............... 40
Hình 3.3. Trạng thái của bột gạo ............................................................................ 43
Hình 3.4. a) Bột gạo lứt đỏ Quy nguyên; b) Bột gạo lứt đỏ Thiên Ưng. ........... 50
Hình 4.1. Sơ đồ quy trình sản xuất bột gạo mầm ................................................. 55

vii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỞ ĐẦU
Hạt gạo nuôi sống con người bao đời nay và là nguồn lương thực quan trọng
cho khoảng một phần hai dân số trên thế giới.
Gạo lứt là loại gạo còn giữ lại một phần vỏ cám bên ngồi hạt gạo trong q
trình chế biến. Gạo lứt cung cấp nhiều thành phần carbohydrate, vitamin nhóm B,

chất xơ, chất dầu, sắt, kali, kẽm, các yếu tố vi lượng và chất khống được tìm thấy
nhiều ở phần bọc ngồi của hạt gạo lứt. Chính vì vậy, gạo lứt là một loại thực phẩm
nhiều dinh dưỡng hơn nhiều so với gạo trắng. Tuy nhiên gạo lứt còn gia tăng nhiều
dinh dưỡng hơn nữa khi được cho nảy mầm. Các nghiên cứu cho thấy những thành
phần có trong gạo lứt giúp phịng ngừa những bệnh trong hệ tiêu hóa và tim mạch.
Để giảm cân, giảm cholesterol xấu trong máu nhiều người đã chọn gạo lứt làm
lương thực chính thay cho gạo trắng.
Ngày nay, khi đời sống ngày càng được nâng cao, trình độ nhận thức tăng lên, ý
thức về việc bảo vệ sức khỏe cũng nâng cao, vì vậy con người yêu cầu cao hơn về
chất lượng thực phẩm. Xu hướng sử dụng thực phẩm sạch, an toàn gia tăng, bên
cạnh đó là các sản phẩm thực phẩm chức năng, phịng bệnh và chữa bệnh cũng hết
sức được quan tâm, trong đó gạo mầm là một sản phẩm đã được cơng nhận hữu ích
trong việc phịng và trị bệnh. Tuy nhiên, trên thị trường hiện nay, sản phẩm chế biến
từ gạo mầm vẫn còn rất hạn chế về chủng loại, mẫu mã, tính hấp dẫn chưa cao nên
vẫn ít dược sử dụng.
Xuất phát từ những phân tích trên, đề tài nghiên cứu sản xuất bột gạo lứt mầm
là hoàn toàn hợp lý, có ý nghĩa khoa học, thực tiễn và kinh tế.

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1.

TỔNG QUAN VỀ GẠO LỨT

1.1.1.

Cấu tạo của gạo lứt

1.1.1.1. Khái niệm về gạo lứt:
Gạo lứt là loại gạo đã xay bỏ vỏ trấu, chưa được xát bỏ lớp cám gạo. Đây là loại
gạo rất giàu dinh dưỡng đặc biệt là các sinh tố và nguyên tố vi lượng.
1.1.1.2. Cấu tạo của hạt gạo lứt
Cấu tạo hạt thóc bao gồm vỏ, phơi và nội nhũ. Bảo vệ bên ngoài là lớp vỏ trấu,
bên trong là các lớp vỏ quả, vỏ ngoài của vỏ hạt, vỏ trong của vỏ hạt và lớp
aleurone. Phôi là sự sống của hạt, phôi gồm chồi mầm, rể mầm và lá mầm.[1]
Vỏ gồm vỏ quả và vỏ hạt:
Vỏ quả được cấu tạo gồm một vài lớp tế bào biểu bì ở ngoài cùng gồm các tế
bào nhỏ. Lớp vỏ quả ngoài: gồm 2-3 dãy tế bào dài hướng dọc theo hạt. Lớp vỏ quả
giữa: là các tế bào dài hướng ngang hạt. Lớp vỏ quả trong: là các tế bào hình ống
hướng dọc hạt. Thành phần: cellulose, pentosan, pectin và khoáng. [5]
Vỏ hạt: Phía trong vỏ quả là vỏ hạt. Cấu tạo: Lớp bên ngồi gồm các tế bào
hình chữ nhật, xếp sít nhau, chứa các chất màu như anthocyanins, flavonoid,
carotenoid. Lớp bên trong gồm các tế bào có kích thước khơng đồng đều, xốp, ít
thấm nước nên dễ dàng cho ẩm đi qua. Thành phần: chứa ít cellulose, nhiều protid
và lipid hơn vỏ quả. [4]
Lớp aleurone: bên trong lớp vỏ là lớp aleurone được cấu tạo từ 1 hàng tế bào
lớn, thành dày hình khối chữ nhật hay vng có kích thước nhỏ dần về phía phơi,
nằm ngay dưới lớp cutin, bao bọc nội nhũ và phôi. Khi xay xát, lớp aleurone thường
bị vỡ vụn, phôi sẽ bong ra khỏi nội nhũ, rơi vào cám. Chiếm 6-12% khối lượng hạt.
Sau lớp aleurone là các tế bào lớn thành mỏng có hình dạng khác nhau khơng theo
thứ tự, đó là các tế bào nội nhủ. Lớp aleurone cấu tạo chủ yếu là protid (35-45%),

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
lipid (8- 9%), vitamin và tro (11-14%), đường (6-8%), cellulose (7- 10%),

pentosane (15-17%). [1]
Nội nhũ: là phần dự trữ chất dinh dưỡng của hạt, thành phần chủ yếu của nội
nhũ là tinh bột và protid. Các tế bào nội nhũ khá lớn, thành mỏng, có hình dạng
khác nhau tùy loại ngũ cốc.
Tùy theo giống, điều kiện sinh trưởng mà nội nhũ có thể trong, đục hoặc vừa
trong vừa đục. Nội nhũ có độ trong càng cao thì thành phẩm thu được sau quá trình
xay xát cũng cao. Thành phần: tinh bột và protid (chủ yếu), ngoài ra cịn chứa một
lượng nhỏ lipid, muối khống, cellulose, dextrin, đường. [4]
Phơi: là bộ phận chứa nhiều chất dinh dưỡng có giá trị cao, là phần phát triển
thành cây con khi hạt nảy mầm. Phôi cách nội nhũ bởi 1 lớp ngù. Lớp ngù được cấu
tạo từ những tế bào dễ thẩm thấu các chất hòa tan, chứa các enzyme. Thành phần:
protid, glucid hịa tan, khá nhiều lipid, khống, cellulose và các vitamin.[1]
Phơi thuộc loại đơn tử diệp, nằm ở góc dưới của quả. Phôi là thành phần giàu
dinh dưỡng nhất của quả lúa, là bộ phận có cấu tạo xốp gồm các tế bào có kích
thước lớn với thành tế bào mỏng. Hơn 70% ẩm mà hạt có thể trao đổi với mơi
trường bên ngồi được vận chuyển qua phơi mầm.[1]
1.1.2.

Thành phần, tính chất hóa học và dinh dưỡng của gạo lứt

1.1.2.1. Thành phần hóa học, dinh dưỡng của gạo lứt
❖ Nước:
Nước là một chỉ số quan trọng, lượng nước ở trong hạt có 2 dạng: nước liên kết và
nước tự do. Lượng nước tự do trong thóc gạo tính bằng phần trăm gọi là thủy phần
của thóc gạo. Thóc gạo càng chín thủy phần càng giảm dần. Giai đoạn bắt đầu chín
thủy phần khoảng 65-70%, nhưng sang giai đoạn lúa chín hồn tồn thủy phần giảm
xuống chỉ cịn 16-21%. Thủy phần của thóc có liên quan chặt chẽ và ảnh hưởng trực
tiếp đến sự thay đổi về chất lượng của thóc gạo trong q trình bảo quản. [1]
❖ Glucid

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Glucid hay còn gọi là Saccharid. Glucid là thành phần chủ yếu và chiếm tỷ lệ
cao nhất trong thành phần hạt thóc gạo. Glucid của hạt gạo lứt gồm các
monosaccharid (Glucid, Fructose) và disaccharid (saccarose). Các chất đường
thường tập trung ở nội nhũ. Ngồi ra glucid cịn có polysaccharid như tinh bột,
cellulose và hemicellulose.
❖ Tinh bột:
Tinh bột được cấu tạo từ amylose và amylopectin. Phân tử amylose mạch thẳng
gồm các D--glucose liên kết với nhau nhờ liên kết 1,4-glucosid có phân tử lượng
từ 100.000-160.000. Phân tử amylopectin mạch nhánh gồm các D--glucose liên
kết với nhau nhờ liên kết 1,4-glucosid và liên kết 1,6-glucosid có phân tử lượng
khoảng 400.000. Tinh bột trong phơi nhũ có thể chia làm 2 phần: vùng cận aleuron
và vùng trung tâm. Có 3 dạng protein gắn trên màng thuộc vùng cận aleuron nhưng
chỉ có một dạng protein gắn ở vùng trung tâm. Protein vùng cận aleuron có hình cầu
cực bé có kích thước khoảng 0.5-0.75µm bị phân giải bởi pepsin và pronase. Vùng
trung tâm là những hạt tinh bột hình đa giác, hạt tinh bột có cấu trúc lớp, trong mỗi
lớp các phân tử amylose và amylopectin xen kẽ với nhau hướng về tâm.
❖ Protid
Protid chiếm hàm lượng không cao khoảng 6-12% nhưng chứa đấy đủ các acid
amin cần thiết, không thay thế. Thành phần protein của gạo lứt còn chứa đầy đủ 20
loại amino acid khác. Protid chủ yếu được chứa trong phôi, lớp aleuron, trong nội
nhũ protid chủ yếu tồn tại ở dạng dự trữ. Protid gồm 4 nhóm nhưng chủ yếu là
nhóm glutelin chiếm khoảng 75-85% cịn lại là nhóm albumin, globulin, prolamin.
Bảng 1.1. Tỷ lệ giữa các nhóm Protein trong từng thành phần hạt gạo
Thành phần
Gạo lứt
Phôi

Cám
Gạo trắng

Glutelin
75-85
54
22
83

Albumin
5-10
24
37
5

4

Globulin
6-10
14
36
9

Prolamin
3-6
8
5
3

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Lipid: hàm lượng nhỏ và chủ yếu tập trung ở lớp cám, aleuron, phôi. Hàm
lượng khoảng 2% tồn tại ở dạng acid béo không no bao gồm acid oleic, acid
linoleic, acid panmitid và lượng nhỏ các acid béo khác như stearic,
linostearic…Trong thành phần chất béo còn lượng nhỏ phosphor.
Bảng 1.2. Thành phần lipid trong gạo
Hàm lượng
41-45,6
27,6-35,7
1,8-2,6
12,3-17,3
0,5-0,9
4-4,6

Acid béo
Oleic
Linoleic
Stearic
Palmitic
Linostearic
Các chất khác

Chất khoáng, tro và vitamin: các chất khoáng tập trung chủ yếu ở vỏ trấu, hạt,
phơi. Chất khống nhiều nhất trong vỏ trấu là silic, trong phôi hạt là phopho, kali,
Magie, lượng phospho trong hạt chủ yếu tồn tại ở dạng phitin (83%) và acid nucleic
(13%).
Bảng 1.3. Thành phần tro trong hạt gạo
Thành SiO2
phần
Gạo

0,31
lứt
Gạo
0,08
trắng

P2O5

CaO

MgO K2O

Na2O SO2

Fe2O3

MnO2

0,81

0,07

0,18

0,31

0,12

0,07

Vết

Vết

0,38

0,04

0,04

0,07

0,03

Vết

Vết

Vết

Vitamin: chủ yếu là các vitamin tan trong nước, vitamin tan trong dầu không
đáng kể. Trong nhóm vitamin tan trong nước vitamin B1 chiếm nhiều nhất, kế đến
là vitamin B2, B6, PP, B12 .. và vitamin H. Phần lớn vitamin tập trung ở vỏ hạt, lớp
aleuron, phơi. Phần nội nhũ chứa rất ít vitamin.
Enzyme: Hầu hết tất cả các q trình sinh hóa xảy ra trong tế bào sống kể cả
hạt đều do enzyme xúc tác tiến hành. Vì vậy enzyme đóng vai trị vơ cùng quan
trọng. Có nhiều loại enzyme như: amylase, lipase, protease, oxydase,
peroxydase…Tùy thuộc vào nhiệt độ và pH của môi trường mà cường độ xúc tác
của mỗi enzyme khác nhau.
5

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bảng 1.4. So sánh thành phần gạo lứt và gạo trắng
Tên các chất
Protein
Chất béo
Cacbon Hydrat
Chất xơ
Vitamin B1
Vitamin B2
Calci
Phospho
Phitin
Sắt
Kẽm

Gạo lứt
7,1-8,3
1,6-2,8
73-87
0,6-1
0,29-0,61
0,04-0,14
10-50
0,17-0,43
0,13-0,27
0,2-5,2
0,6-2,8

Gạo trắng
6,3-7,1
0,3-0,5
77-89
0,2-0,5
0,02-0,11
0,02-0,06
10-30
0,08-0,15
0,02-0,07
0,2-2,8
0,6-2,3

1.1.2.2. Tính chất hóa học của gạo lứt
❖ Khả năng trương nở và hồ hóa của tinh bột:
Khi ngâm hạt tinh bột trong nước ở điều kiện nhiệt độ thường, người ta nhận
thấy có sự tăng thể tích của tinh bột. Sự tăng này gây nên sự hấp thụ nước vào trong
hạt tinh bột, làm hạt tinh bột trương phồng lên. Hiện tượng tăng thể tích như vậy gọi
là hiện tượng trương nở của hạt tinh bột. [5]
Ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm khơng khí bình thường, phần lớn tinh bột tồn tại
dạng monohydrate n(C6H10O5H2O), trong đó phân tử nước liên kết với nhóm OH sơ
cấp của mỗi gốc glucose. Khi trong điều kiện bão hòa (ngâm trong nước) do kích
thước nhỏ bé các phân tử nước dễ dàng tấn cơng đến cả nhóm OH thứ cấp kém hoạt
động hơn tạo nên dạng tinh bột trihydrat n(C6H10O5.3H2O). Lúc này do sự hiện diện
của các phân tử nước nên kích thước hạt tinh bột tăng lên.
Tùy thuộc vào cấu trúc của các loại tinh bột khác nhau mà khả năng trương nở
trong điều kiện bão hòa sẽ mạnh hay yếu hơn. Thông thường tinh bột giàu
amylopectin sẽ trương nở mạnh hơn do liên kết hydro trong nội nhũ phân tử kém
bền hơn. [2]

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ở nhiệt độ trên 55°C tinh bột sẽ trương phồng lên do hấp thụ nước vào các
nhóm hydroxyl phân cực. Khi đó độ nhớt của dung dịch tăng mạnh. Kéo dài thời
gian xử lý nhiệt, có thể gây nổ vở hạt tinh bột, thủy phân từng phần và hòa tan phần
nào các phần tử cấu thành tinh bột, kèm theo sự giảm độ nhớt của dung dịch. [6]
1.1.3.

Quá trình phát triển tạo mầm của gạo lứt

Hạt gạo trong khi bảo quản vẫn còn chứa một lượng nước nhất định từ 12-14%
trọng lượng khô. Khi ngâm trong nước, hạt hút nước và trương lên, độ ẩm trong hạt
gia tăng đến 25% thì có thể nẩy mầm được. Khi ấy tinh bột trong phôi nhũ bị phân
giải thành những chất đơn giản để cung cấp cho mầm phát triển. Thời gian hút nước
nhanh hay chậm tùy theo hạt giống cũ hay mới, vỏ trấu mỏng hay dầy, nhiệt độ
nước ngâm cao hay thấp. Nói chung, nhiệt độ khơng khí cao, nước ấm, hạt giống cũ
hay vỏ hạt mỏng dễ thấm nước thì hạt hút nước nhanh, mau đạt tới ẩm độ cần thiết.
[11]
Ngâm quá lâu, hạt hút nhiều nước, các chất dinh dưỡng hịa tan và khuếch tán
ra ngồi môi trường làm tiêu hao chất dự trữ trong phôi nhũ, đồng thời làm cho
nước ngâm bị chua, hạt bị thối và nẩy mầm yếu. Hàm lượng nước trong hạt thích
hợp cho q trình nẩy mầm biến thiên từ 30-40% tùy điều kiện nhiệt độ. Nhiệt độ
thích hợp cho hạt gạo nẩy mầm từ 27-37°C. Nhiệt độ thấp hoặc cao hơn khoảng
nhiệt độ này, hạt gạo sẽ nẩy mầm yếu và thời gian nẩy mầm kéo dài. Trong điều
kiện nhiệt độ và ẩm độ thích hợp thì mầm gạo sẽ phát triển xuyên qua vỏ trấu và
xuất hiện ra ngoài: hạt nẩy mầm (germination). So với nhiều hạt giống khác thì hạt
gạo nẩy mầm cần ít oxy hơn. Trong điều kiện bình thường, sau khi mầm hạt phá vở
vỏ trấu thì rễ mầm sẽ mọc ra trước, rồi mới đến thân mầm. Tuy nhiên, nếu bị ngập

nước (môi trường yếm khí) thì thân mầm sẽ phát triển trước. Khi lá đầu tiên xuất
hiện, thì các rễ thứ cấp sẽ bắt đầu xuất hiện để giúp cây lúa bám chặt vào đất, hút
nước và dinh dưỡng. [9]

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.1.4.

Thành phần hóa học và dinh dưỡng của gạo mầm

“Các enzyme ngủ trong hạt gạo ở trạng thái này được kích thích hoạt động và
cung cấp tối đa các chất dinh dưỡng.” Dr. Hiroshi Kayahara, giáo sư khoa sinh học
và kỹ thuật sinh học tại viện đại học Shinshu University ở Nagano, đã nói như vậy
trong bài tường trình kết quả nghiên cứu của nhóm ơng tại hội nghị hóa học quốc tế
“The 2000 international chemical congress of pacific basin societies” ở Hawaii vào
cuối năm 2000 vừa qua. “Mầm gạo lứt chứa nhiều chất xơ, vitamin và chất khoáng
hơn là gạo lứt chưa ngâm nước” Kayahara viết trong tờ trình. Gạo lứt đã ngâm nước
chứa gấp ba lần chất lysine, một loại amino acid cần thiết cho sự tăng trưởng và bảo
trì các mơ tế bào cơ thể con người, và chứa mười lần nhiều hơn chất gammaaminobutyric acid, một chất acid tốt bảo vệ bộ phận thận (kidneys).
Các nhà khoa học cũng tìm thấy trong mầm gạo lứt có chứa một loại enzyme,
có tác dụng ngăn chặn prolylendopeptidase và điều hòa các hoạt động ở trung ương
não bộ. Gạo lứt nẩy mầm không những chỉ đem lại nhiều chất dinh dưỡng mà còn
nấu rất dễ dàng và cung ứng cho chúng ta một khẩu vị hơi ngọt vì các enzyme đã
tác động vào các chất đường và chất đạm trong hạt gạo, tiến sĩ Kayahara nói thêm.
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HẠN SỬ DỤNG BỘT GẠO MẦM

1.2.
1.2.1.

Các yếu tố ảnh hưởng

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sử dụng và được phân loại gồm các yếu tố
bên trong và các yếu tố bên ngoài . Các yếu tố bên trong là các thuộc tính của sản
phẩm [13]. Chúng bao gồm những điều sau đây:
-

Hoạt độ nước: tỉ lệ với khả năng phát triển của vi sinh vật, hoạt tính

enzyme oxi hóa. Hoạt độ nước càng cao thì sản phẩm càng nhanh hư hỏng.

8


Độ ẩm

Tốc độ phản ứng tương đối

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hoạt độ nước

Hình 1.1. ảnh hưởng của hoạt độ nước
-

Năng lượng eh: năng lượng của chính bản thân sản phẩm, cung cấp năng

lượng cho các phản ứng hóa sinh, năng lượng càng cao thì sản phẩm càng nhanh hư
hỏng.

-

Oxy: liên quan đến vi sinh vật hiếu khí và tham gia vào q trình oxy hóa

(chất béo, vitamin..) rút ngắn hạn sử dụng.
-

Số lượng vi sinh vật: sinh độc tố, tạo mùi ảnh hưởng đến chất lượng và an

toàn của sản phẩm.
-

Nhiệt độ, độ ẩm khi bảo quản: ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của vi

sinh vật, quá trình oxy hóa.
1.2.2.

Q trình ơi của bột gạo mầm

Lipid trong gạo chưa xay xát (thóc) tương đối ổn định vì các enzym lipolytic
trong hạt thóc cịn ngun vẹn nằm chủ yếu trong tế bào ngang của vỏ hạt (tegmen),
trong khi hầu hết lipid được lưu trữ trong các lớp aleurone và mầm Trong quá trình
xát làm phá vỡ và enzyme lipase tiếp xúc với chất béo gây thủy phân các chất béo
tạo axit béo tự do và glycerol. [12]

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Sự suy thoái của cám gạo bởi lipase và lipoxygenase bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ

bảo quản và điều kiện đóng gói. Ơi do oxy hóa bởi lipoxygenase sẽ tăng lên theo tỷ
lệ nồng độ oxy khi lưu trữ sản phẩm thời gian dài.
Q trình oxy hóa chất béo là một quá trình phức tạp do enzym và các yếu tố lý
hóa khác xúc tác gây ra. Đó là ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, oxy trong khơng khí, kim
loại. Lipid khi bị oxy hóa có mùi ôi do hình thành một số chất như peroxyt, aldehyt,
xeton… rồi sau cùng hình thành acid. Thường người ta phân biệt 2 loại: ơi hóa hóa
học và ơi hóa sinh học.
1.2.2.1. Ơi hóa sinh học
Ơi hóa sinh học là do sự ơi hóa do enzym lipoxygenase. Kiểu ơi hóa này thường
đặc trưng đối với lipid có chứa axit béo no với phân tử lượng trung bình hoặc nhỏ
và khi có hàm ẩm đáng kể. Khi đó axit béo bị β-oxy hóa và cacboxyl hóa, kết quả là
tích tụ các alkylmetylxeton có mùi khó chịu. Khi lipid bị ơi hóa, thường làm
vitamin bị mất hoạt tính. Vì khi đó các axit béo không no cao phân tử cũng như các
vitamin đều bị phá hủy bởi các chất được tạo ra do oxy hóa trong lipid. Các sản
phẩm oxy hóa của lipid thường làm vô hoạt enzim và đặc biệt làm giảm hoạt độ của
suxioxydase, xitocromoxydase và colinoxydase. Sản phẩm oxy hóa cịn có khả năng
phản ứng với protein. Hợp chất tạo thành này bền vững, khơng hịa tan trong nước
cũng như dung môi hữu cơ và cũng không bị phân ly bởi enzym. Trong quá trình
chế biến cũng như bảo quản lipid có thể bị oxy hóa dưới tác dụng của enzym
lipoxydase (qua chu trình β-oxy hóa) để tạo ra những sản phẩm khác nhau.
Lipoxydase hay lipoxygenase là enzym oxy hóa khử xúc tác sự oxy hóa các axit béo
khơng no chứa 2-3 nối đôi (hoặc nhiều hơn) như axit linoleic, linolenic.
Lipoxygenase chỉ oxy hóa dạng cis - cis cịn dạng cis - trans hay trans – trans thì
hồn tồn khơng tác dụng. [20]
Lipase và lipoxygenase enzyme thường được kích hoạt khi mơ bị phá vỡ hoặc
bị thương việc đó làm xuất hiện các axit béo (lipolytic enzymes), Williams et al.
(1986) báo cáo rằng lipoxygenase là nguyên nhân chính của thay đổi hương vị trong

10

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
đậu xanh. Lipoxygenase chịu trách nhiệm về thay đổi mùi. Lipoxygenase đậu xanh
thì chịu nhiệt tốt hơn peroxidase ở 60°C trong 10 phút. Vì vậy, xử lý nhiệt (50°C,
60°C, hoặc 70°C trong 10 phút) đủ để làm bất hoạt peroxidase nhưng không đủ để
làm bất hoạt lipoxygenase.
1.2.2.2. Ơi hóa hóa học
Q trình ơi hóa hóa học là phản ứng chuỗi nên thường có 3 thời kỳ sau [12]:
-

Phát sinh

Đầu tiên phản ứng được khơi mào bằng việc một vài phân tử lipid bị oxy hóa để
tạo thành gốc tự do:
RH → R’ + (H*) (2.1)
R – gốc của axit béo no hoặc không no tự do hoặc gốc của axit béo trong phân
tử glixerit.
H – Nguyên tử hydro ở Cα so với nối đôi, hoặc nguyên tử H của nhóm metylen
bất kỳ trong axit béo no.
Để cắt đứt liên kết C-H trong phản ứng (2.1) đòi hỏi năng lượng là 70-100
kcal/mol.
Tuy nhiên khi có oxy hịa tan thì tương tác giữa RH ban đầu với oxy sẽ diễn ra
một cách mạnh mẽ hơn. Vì sự tạo thành gốc sau phản ứng lưỡng phân đòi hỏi năng
lượng chỉ là 47 kcal/mol:
RH + O2 → R* + HO2* (2.2)
Trường hợp khi nồng độ RH cao thì có thể xảy ra phản ứng tam phân, phản ứng
này đòi hỏi năng lượng bé hơn phản ứng phản ứng lưỡng phân.
RH + O2 → R* + H2O2 + R*1 (2.3)
Gốc tự do cũng có thể phát sinh khi có ion kim loại giao chuyển:
M3+ + RH → M2+ + R* + H* (2.4)

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
M2+ + RH → M3+ + RO* + OH* (2.5)
-

Phát triển

Gốc tự do R* hoặc RO* được tạo thành do quá trình khơi mào sẽ bắt đầu chuỗi
chuyển hóa oxy hóa :
R* + O2 → RO*2 (2.6)
RO*2 + RH → ROOH + R* (2.7)
Từ hydro peroxyt sẽ phân mạch để cho những gốc tự do khác theo đường
hướng sau:
ROOH → RO* + *OH (2.8)
2ROOH → RO*2 + H2O + RO* (2.9)
ROOH + RH → RO* + H2O + R* (2.10)
Việc cắt đứt liên kết O-O để tạo thành 2 gốc tự do theo phản ứng (2.8) sẽ thuận
lợi khi nồng độ hydro peroxyt lớn. Việc tạo nên dime (do liên kết hydro) sẽ làm yếu
liên kết O-H và O-O, do đó làm giảm bớt năng lượng phân giải dime thành các gốc.
Hydro peroxyt có thể phân giải theo phản ứng (2.10) địi hỏi năng lượng hoạt
hóa bé hơn phản ứng đơn phân (2.8)
Các gốc peroxyt cũng có thể đứt nguyên tử H- đặt biệt ở vị trí β do q trình nội
phân và cũng có thể kết hợp với nối đơi olefin. Vì vậy việc chuyển hóa các gốc
peroxyt sẽ tạo nên không những hydro peroxyt mà cả peroxyt polime, peroxyt vòng,
oxyt, aldehyt và các sản phẩm khác.
Do quá trình phát triển của chuỗi phản ứng oxy hóa với các phản ứng phân
mạch (2.8), (2.9), (2.10) nên tích tụ gốc alcocxyl RO*, peroxyt RO*2 và hydroxyl

*OH. Từ gốc alcoxyl có thể tạo nên những sản phẩm thứ cấp như rượu, xeton,
aldehyt,…
-

Kết thúc

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Việc đứt mạch, nghĩa là mất các gốc tự do xảy ra chủ yếu do kết quả tương tác
của các gốc theo cơ chế lưỡng phân:

R* + R*
R* + RO*2

sản phẩm phân tử

RO*2 + RO*2
Năng lượng hoạt hóa của các phản ứng này khơng đáng kể (1-2 kcal/mol) do
đó vận tốc phản ứng rất lớn.
CÁCH XÁC ĐỊNH TUỔI THỌ CỦA BỘT GẠO MẦM

1.3.

Để xác định hạn sử dụng người ta dựa vào các yếu tố sau:
-

Vi sinh vật: sản phẩm cịn hạn sử dụng phải có hàm lượng vi sinh vật sao

cho đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng, chúng có số lượng ở mức cho phép,
thông thường người ta sẽ quan tâm đến các vi sinh vật sinh độc tố.
-

Cảm quan: sản phẩm còn hạn sử dụng phải có cấu trúc, mùi vị, màu sắc…

ở mức độ cho phép phù hợp với yêu cầu của từng sản phẩm như: khơng tách lớp,
khơng hóa nâu, sậm màu…
-

Dinh dưỡng: một số loại sản phẩm có vai trị cung cấp chất dinh dưỡng

đặc biệt như vitamin thì hàm lượng của chúng sẽ được theo dõi để đánh giá hạn sử
dụng. [16]
Các dự báo hạn sử dụng cho các sản phẩm thực phẩm được dựa trên việc áp dụng
các nguyên tắc của nhiệt động học phản ứng hóa học. Tốc độ phản ứng phụ thuộc
vào thành phần sản phẩm cũng như các yếu tố môi trường, như là: nhiệt độ, độ ẩm,
khơng khí, vv …. Labuza đã chỉ ra sự giảm chất lượng theo phương trình [17]:
dQ/dt = k(Q)a
Trong đó:
DQ / dt: là sự thay đổi trong các yếu tố chất lượng đo lường

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
K: là hằng số
Có hai phương pháp để xác định hạn sử dụng: gián tiếp và trực tiếp
1.3.1.

Phương pháp trực tiếp

Ở phương pháp này người ta sẽ theo dõi trực tiếp sản phẩm để xác định hạn sử
dụng thơng qua các tiêu chí đã xác định trước tại điều kiện bảo quản thực tế. Đối
với phương pháp này chỉ áp dụng cho sản phẩm có thời hạn bảo quản ngắn hạn. Vì
vậy nó khơng phù hợp trong việc xác định hạn dùng của sản phẩm trong nghiên cứu
này.
1.3.2.

Phương pháp gián tiếp: tăng tốc thời gian sử dụng (ASLT)

Nguyên tắc cơ bản tăng tốc thời gian sử dụng (ASLT) được áp dụng cho bất kỳ
quá trình suy giảm mà có một mơ hình động học hợp lệ. Q trình đó có thể là hóa
học, vật lý, sinh hóa hay vi sinh vật. Các nguyên tắc của ASLT sẽ giống nhau trong
tất cả các trường hợp. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu về ASLT đã được thực
hiện trên tính chất hóa lý của các loại thực phẩm. [13]
Phương pháp này là ta nâng nhiệt cao hơn nhiệt độ bảo quản sản phẩm nhằm rút
ngắn thời gian phá hủy sản phẩm, tăng vận tốc phản ứng phá hủy để xác định hạn
sử dụng tại nhiệt độ cao này sau đó ta sẽ suy về hạn sử dụng tại nhiệt độ bảo quản
sản phẩm với thời gian dài hơn bằng phương pháp dựng đường chuẩn.
Hầu hết phương pháp thường được sử dụng trong ASLT được dựa trên một yếu
tố duy nhất là đẩy nhanh q trình suy thối bằng việc thay đổi nhiệt độ. Mơ hình
Arrhenius chỉ ra sự liên quan giữa tỷ lệ của một phản ứng hóa lý với những thay đổi
về nhiệt độ [17]. Từ đó để xác định hạn sử dụng người ta sử dụng công thức
Arrhenius
K=Ko.e-Ea/RT
Trong đó:
K: tốc độ phản ứng phân hủy.

14

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ko: hằng số tốc độ
Ea: năng lượng hoạt hóa cho phản ứng
R: hằng số khí
T: nhiệt độ
❖ Ứng dụng Arrhenius
Với ts1, ts2 là hạn sử dụng tại T1, T2 và ts1*k1= ts2*k2
Ta có: Log(ts1/ ts2)=( Ea/2,3R)*(1/ T1-1/ T2)
Hay : Log(ts1)-Log(ts2) = ( Ea/2,3R)*(1/ T1)- ( Ea/2,3R)*(1/ T2)
Đặt Log(ts)=y; Ea/2,3R=k; 1/T=x
Suy ra: y=kx+b
Tiến hành xác định ts tại các điều kiện nhiệt độ cao khác nhau với chỉ tiêu xác
định (oxy hóa chất béo) và xây dựng đường chuẩn, với hệ số tương quan r2>0.99.
Từ đó suy ra ts.
Mơ hình này đã được sử dụng trong nhiều trường hợp tạo thành một cơ sở dữ
liệu thực nghiệm, chủ yếu là năng lượng kích hoạt các phản ứng khác nhau, có thể
sử dụng thơng tin cơ sở dữ liệu này để có được một ước tính hợp lý của các mức độ
thay đổi nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. Từ mơ hình và q trình
suy luận thực nghiệm người ta đã đơn giản hóa hơn nữa việc xác định hạn sử dụng,
người ta cho rằng chất lượng sản phẩm suy thoái theo một hằng số Qn khi nhiệt độ
thay đổi theo một số nhất định nên có thể bỏ qua việc phải đánh giá Ko bằng cách
sử dụng một tỷ lệ giữa giá trị của phản ứng khi nhiệt độ thay đổi bằng bất kỳ giá trị
tùy ý (n). Các giá trị thường được sử dụng nhất là 10°C và do đó tỷ lệ giữa các tỷ lệ
phản ứng được biết đến như Q10. Sự đơn giản hóa của việc sử dụng Q10 đã làm cho
nó là một phương pháp rất phổ biến cho việc ước tính thời gian sử dụng. Do đó
phương pháp này còn được gọi là phương pháp Q (phương pháp gia tốc nhiệt).
[15,17]

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Phương pháp Q: Đó là một trong những cách để xác định nhanh hạn sử dụng
thông qua việc đẩy nhanh tốc độ thối hóa sản phẩm. Việc đẩy nhanh tốc độ thái
hóa sản phẩm bằng phương pháp gia tốc nhiệt. Phương pháp Q cho rằng chất lượng
sản phẩm suy thoái theo một hằng số Qn khi nhiệt độ thay đổi một số nhất định. Với
bước thay đổi nhiệt độ thường là 10°C, Qn đôi khi được gọi là Q10. Với giá trị Q10
đã biết, hạn sử dụng có thể được tính bằng cơng thức: [15]
ts = to .(Q10)n
Trong đó:
ts: hạn sử dụng ở điều kiện lưu trữ bình thường.
to: hạn sử dụng ở điều kiện gia tốc nhiệt.
n: nhiệt độ gia tốc nhiệt (°C) trừ đi nhiệt độ lưu trữ bình thường (°C) chia cho
10°C

Hình 1.2. Tủ sấy gia tốc
Tăng nhiệt độ nói chung là làm tăng tốc độ phản ứng hóa học có thể dẫn đến
suy thối. Trong các loại thực phẩm có chứa chất béo, chất béo rắn hơn sẽ trở thành
chất lỏng và hành động như một dung môi cho các phản ứng trong pha dầu và
những thay đổi trong tinh thể chất béo xảy ra.
Sản phẩm có thể có nhiều giá trị Q10 do có nhiều kiểu thối hóa khác nhau. Có
thể xác định tương đối giá trị của Q10 bằng cách lưu trữ sản phẩm ở các nhiệt độ

16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
cách nhau 10°C, sau đó xác định hạn sử dụng của sản phẩm ở các nhiệt độ đó. Mỗi

lần tăng nhiệt độ 10°C, sản phẩm sẽ giảm hạn sử dụng tương ứng là Q10 lần.

17