Nghiên cứu sản xuất gạo mầm từ gạo nương đỏ ở tây nguyên

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT GẠO MẦM TỪ
GẠO NƯƠNG ĐỎ Ở TÂY NGUYÊN
Mã số: 2015/02KP-CNSHTPMT

Chủ nhiệm đề tài: ThS Huỳnh Phương Quyên
Đồng chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Thị Ngọc Yến

TP. Hồ Chí Minh, Tháng 6/2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT GẠO MẦM TỪ
GẠO NƯƠNG ĐỎ Ở TÂY NGUYÊN
Mã số: 2015/02KP-CNSHTPMT

Xác nhận của Chủ tịch HĐ nghiệm thu

TP. Hồ Chí Minh, Tháng 6/2017

Chủ nhiệm đề tài


LỜI CẢM ƠN
Chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại học Cơng Nghệ Thành Phố
Hồ Chí Minh đã cấp kinh phí, Ban lãnh đạo Khoa Cơng nghệ sinh học – Thực phẩm
– Mơi trường, Phịng Khoa học Cơng nghệ - Đảm bảo chất lượng, Phịng Tài chính
đã tạo điều kiện cho nhóm tác giả có cơ hội thực hiện đề tài nghiên cứu này.
Chân thành cảm ơn Cô ThS Nguyễn Hồng Ngọc Hân, Trưởng phịng
Tài Ngun - Mơi Trường thuộc Trung Tâm Dịch Vụ Phân Tích và Thí Nghiệm –
Số 02 Nguyễn Văn Thủ - Phường Đa Kao – Quận 1 - Thành Phố Hồ Chí Minh đã
tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm tác giả thực hiện đề tài nghiên cứu này.
Chân thành cảm ơn Phòng Sắc ký – Công ty Liên Doanh TNHH ANOVA - 36
Đại Lộ Độc Lập KCN VSIP, P. Bình Hịa, TX. Thuận An, Tỉnh Bình Dương đã
nhiệt tình hỗ trợ nhóm tác giả thực hiện phân tích một số chỉ tiêu bằng phương pháp
HPLC.
Chân thành cảm ơn các bạn sinh viên Khoá 11DTP, 11DSH Khoa Công nghệ
sinh học – Thực phẩm – Môi trường Trường Đại học Cơng Nghệ Thành Phố Hồ Chí
Minh và các bạn sinh viên thực tập tại Trung Tâm Dịch Vụ Phân Tích và
Thí Nghiệm đã nhiệt tình tham gia nghiên cứu thực nghiệm cho đề tài này.
Nhóm tác giả kính chúc Q Thầy/Cơ, Anh/Chị và các bạn sức khỏe, thành
cơng trong cuộc sống.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2017
Nhóm tác giả
ThS. Huỳnh Phương Quyên
ThS. Nguyễn Thị Ngọc Yến


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU..........................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................................... 3
1.1 THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC HẠT GẠO .............................................3
1.1.1 Cấu tạo và giá trị các phần của hạt gạo ...............................................3
1.1.1.1 Vỏ ......................................................................................................3
1.1.1.2 Lớp aleuron .......................................................................................4
1.1.1.3 Nội nhũ ..............................................................................................4
1.1.1.4 Phơi ....................................................................................................5
1.1.2 Thành phần hố học hạt gạo .................................................................6
1.2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NẢY MẦM ............................................8
1.2.1 Khái niệm ................................................................................................8
1.2.2 Các giai đoạn của quá trình nảy mầm .................................................9
1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm .................................10
1.2.3.1 Độ ẩm ..............................................................................................10
1.2.3.2 Nhiệt độ ...........................................................................................10
1.2.3.3 Ánh sáng ..........................................................................................10
1.2.3.4 Khơng khí ........................................................................................11
1.2.3.5 Các enzyme tham gia quá trình nảy mầm .......................................11
1.2.4 Những biến đổi khi hạt nảy mầm .......................................................12
1.3 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU GẠO MẦM TRONG VÀ
NGỒI NƯỚC ....................................................................................................15
1.3.1 Ngồi nước ............................................................................................15
1.3.2 Việt Nam ...............................................................................................28

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........... 32
2.1 NGUỒN GỐC NGUYÊN LIỆU ................................................................32
2.2 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HỐ CHẤT THÍ NGHIỆM ........................32
2.2.1 Thiết bị ..................................................................................................32
2.2.2 Dụng cụ .................................................................................................33
2.2.3 Hóa chất ................................................................................................34

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH .......................................................34


2.3.1 Phương pháp xác định các chỉ tiêu hoá lý .........................................34
2.3.2 Phương pháp xác định chỉ tiêu vi sinh vật .........................................34
2.3.3 Các phương pháp gửi mẫu phân tích .................................................34
2.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU…………………………………..…35
2.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ......................................................................35
2.6 SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU TỔNG QUÁT .....................................................36
2.7 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM TRONG NỘI DUNG 2 ................................36
2.8 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM TRONG NỘI DUNG 3 ................................38
2.9 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ HẠN SỬ DỤNG GẠO MẦM
TRONG NỘI DUNG 4 ........................................................................................39

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................. 40
3.1 Nội dung 1: Kết quả phân tích thành phần và tính chất hoá lý của
nguyên liệu gạo nương đỏ ...................................................................................40
3.2 Nội dung 2: Khảo sát các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến hàm lượng
gamma-aminobutyric acid tích lũy trong q trình ngâm ủ ...........................44
3.2.1 Quá trình ngâm gạo lứt .......................................................................44
3.2.2 Kết quả khảo sát thời gian ủ ...............................................................47
3.2.3 Kết quả khảo sát độ ẩm gạo lứt ..........................................................51
3.2.4 Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng đến sự nảy mầm ....................52
3.2.5 Kết quả khảo sát nhiệt độ ủ ................................................................55
3.3 Nội dung 3: Kết quả khảo sát quá trình sấy gạo mầm ............................59
3.4 Nội dung 4: Kết quả xác định thời hạn bảo quản gạo mầm ...................60
3.5 Nội dung 5: Phân tích thành phần và tính chất hố lý của sản phẩm gạo
mầm từ gạo nương đỏ .........................................................................................62

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ...................................... 70

4.1 KẾT LUẬN ..................................................................................................70
4.2 KHUYẾN NGHỊ .........................................................................................72


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng
1

2

Tên bảng
Bảng 1.1: Thành phần trung bình (% khối lượng) của hạt
gạo (độ ẩm 14%)
Bảng 1.2: Tóm tắt kết quả nghiên cứu về sự thay đổi các
thành phần hóa học trong gạo mầm so với gạo lứt

Trang
6

17

Bảng 1.3: Tóm tắt một số nghiên cứu về khả năng hỗ trợ
3

điều trị một số bệnh ở động vật thí nghiệm với chế độ ăn

20

có thành phần gạo lứt nảy mầm
4

5

6

7

8

9
10
11

Bảng 3.1: Thành phần và tính chất hố lý của gạo lứt
nương đỏ
Bảng 3.2: Biến đổi độ ẩm của hạt gạo lứt theo thời gian
ngâm
Bảng 3.3: Chỉ tiêu vi sinh của gạo lứt sau giai đoạn ngâm
(mẫu ngâm 12 giờ)
Bảng 3.4: So sánh chỉ tiêu vi sinh của gạo lứt và gạo lứt
sau khi ngâm 12 giờ
Bảng 3.5: Kết quả khảo sát độ dài mầm, tỷ lệ nảy mầm và
hàm lượng GABA của gạo mầm theo thời gian ủ
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hàm lượng
enzyme α-amylase và đường khử
Bảng 3.7: Chỉ tiêu vi sinh của gạo mầm sau 36 giờ ủ
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát gạo mầm theo độ ẩm với thời
gian ủ 36 giờ

40

45

46

47

48

50
51
52


12

Bảng 3.9: Kết quả khảo sát gạo mầm theo cường độ chiếu
sáng

53

Bảng 3.10: Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng đến tổng
13

hàm lượng anthocyanin, phenolic và hoạt tính thu nhận

54

gốc tự do DDPH của gạo mầm ở 300C
14

15
16

Bảng 3.11: Chỉ tiêu vi sinh của gạo mầm ủ ở cường độ
chiếu sáng 50 Lux
Bảng 3.12: Kết quả khảo sát gạo mầm theo nhiệt độ ủ
Bảng 3.13: Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến các thành phần
có trong gạo mầm

55
56
57

Bảng 3.14: Kết quả khảo sát thời gian ủ gạo mầm ở nhiệt
17

18
19
20

21

22

23
24

độ ủ 20oC  1oC
Bảng 3.15: Chỉ tiêu vi sinh của gạo mầm ủ ở 20oC, 44 giờ
ủ

Bảng 3.16: Kết quả khảo sát quá trình sấy mẫu gạo mầm
Bảng 3.17: Chỉ số peroxyt của gạo mầm ở 30oC và 40oC
sau 2 tuần lưu trữ
Bảng 3.18: Chỉ số peroxyt của gạo mầm ở điều kiện gia
tốc 60oC
Bảng 3.19: Thành phần và một số tính chất hố lý của sản
phẩm gạo mầm
Bảng 3.20: So sánh thành phần và một số tính chất hố lý
của gạo mầm và gạo lứt
Bảng 3.21: Hình ảnh gạo mầm qua các giai đoạn phát triển

58

58
59
61

61

62

64
67


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hình

Tên hình

Trang

1

Hình 1.1. Cấu tạo hạt thóc

3

2

Hình 1. 2. Các pha của q trình nảy mầm

13

Hình 1.3. Chu trình sinh hố liên quan đến tổng hợp
3

GABA trong thực vật (Nicolas Bouche và Hillel Fromm,

14

2004)
4
5
6

7

8

9

10

11

12

Hình 1.4. Cơ chế hoạt động của GABA trong não (Li K,
Xu E, June 2008)
Hình 1.5. Website iHerb thương mại sản phẩm gạo mầm
Hình 1.6. Website Sprouted flour thương mại sản phẩm
gạo mầm
Hình 1.7. Website Vitacost thương mại sản phẩm gạo
mầm
Hình 1.8. Website Amazom thương mại sản phẩm gạo
mầm
Hình 1.9. Sản phẩm gạo mầm Vibigaba của Cơng ty
BVTV An Giang – Việt Nam
Hình 1.10. Sản phẩm cốm gạo mầm rong biển GABA của
công ty GABA Nature
Hình 1.11. Sản phẩm gạo lứt nảy mầm GABA của cơng
ty GABA Nature
Hình 2.1. Hạt lúa nương đỏ cịn vỏ trấu và đã bóc vỏ trấu
được sử dụng nghiên cứu

25
26
27

27

28

30

30

31

32


13
14

15

16

17

18
19

Hình 2.2. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát
Hình 3.1. Biến đổi độ ẩm của hạt gạo lứt theo thời gian
ngâm
Hình 3.2. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến tỷ lệ nảy mầm
và độ dài mầm

Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hàm lượng
enzyme α-amylase và đường khử
Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian sấy đến độ ẩm gạo
mầm
Hình 3.5. Sắc ký đồ gamma-aminobutyric acid khi đo sản
phẩm gạo mầm
Hình 3.6. Sắc ký đồ vitamin E khi đo sản phẩm gạo mầm

36
45

49

50

60

63
64


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

ĐỊNH NGHĨA

TỪ VIẾT TẮT

1

AOAC

Association of Official Analytical Chemists

2

Asean GAP

Asean Good Agricultural Practice: Thực hành sản xuất
tốt Asean

3

ASG

Acylated steryl glucoside

4

BVTV

Bảo vệ thực vật

5

DPPH

Phương pháp ức chế gốc tự do

6

DNS

Dinitrosalicylic acid

7

Euro GAP

Euro Good Agricultural Practice: Thực hành sản xuất
tốt Châu Âu

8

FAO

Food and Agriculture Organization: Tổ chức Lương
Thực và Nông Nghiệp Liên Hiệp Quốc

9

GABA

Gamma- amino butyric acid

10

GAD

Glutamic acid decarboxylase

11

GDH

Glutamate Dehydrogenase

12

HDL cholesterol

High density lipid cholesterol

13

HPLC

High Performance Liquid Chromatography: Sắc ký
lỏng cao áp

14

LDL cholesterol

Low density lipid cholesterol

15

Global GAP

Global Good Agricultural Practice

16

QĐ – BYT

Quyết định – Bộ Y tế

17

TCA

Tricarboxylic acid

18

TCN

Tiêu chuẩn ngành

19

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

20

TNHH

Trách nhiệm hữu hạn



1

MỞ ĐẦU
Lúa là cây lương thực quan trọng nhất của nước ta. Trồng lúa là một nghề
truyền thống của nhân dân Việt Nam từ rất xa xưa, có lẽ khi người Việt cổ xưa bắt
đầu cơng việc trồng trọt thì cây lúa đã được quan tâm đầu tiên. Thế giới nói chung,
Việt Nam nói riêng có rất nhiều giống lúa cũng như phương pháp canh tác lúa khác
nhau. Xét về phương pháp trồng thì có phương pháp trồng lúa nước, phương pháp
trồng lúa nương, … Xét về màu sắc hạt gạo thì có giống gạo màu trắng, giống gạo
màu vàng, giống gạo màu hồng, giống gạo màu đỏ, giống gạo màu đen.
Lúa nương đỏ là giống lúa truyền thống có khả năng chịu được khí hậu và
thời tiết khắc nghiệt. Hiện nay, đồng bào Tây Nguyên không sử dụng bất kỳ một
loại thuốc bảo vệ thực vật nào tác động lên cây lúa trong quá trình trồng nên đây
được xem là sản phẩm nông nghiệp khá xanh, sạch. Do đặc thù của phương pháp
trồng nên lúa cho năng suất khá thấp nhưng chúng không tiêu tốn nhiều vốn đầu tư
trồng trọt của đồng bào và đóng vai trị rất quan trọng trong việc ổn định lương thực
cho đồng bào miền núi. Và cũng do đặc thù của phương pháp trồng nên cấu trúc hạt
gạo nương đỏ khô cứng hơn gạo lứt trồng bằng phương pháp lúa nước, vì vậy tuy
chúng là thực phẩm quý của đồng bào Tây Nguyên nhưng chưa được đồng bào
miền xuôi quan tâm sử dụng và cũng như các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.
Gạo lứt nói chung chứa một nguồn dinh dưỡng khá tốt như protein, chất xơ,
chất béo, khoáng chất, vitamin và các hợp chất phytochemical như tocopherol,
tocotrienol, oryzanol .... Thông qua quá trình ủ mầm, một hợp chất sinh học khác
cũng được tích lũy trong gạo lứt, đó là gamma-aminobutyric acid (GABA). GABA
là một acid amin có chức năng quan trọng trong hệ thống thần kinh. GABA thực
hiện vai trò cơ bản trong q trình truyền tín hiệu thần kinh qua khe xináp và giữ

liên lạc các tế bào với nhau trong hệ thống thần kinh trung ương. Ngoài ra, GABA
đã được biết có khả năng điều hịa một số rối loạn thần kinh giống như bệnh
Parkinson, Huntington và bệnh Alzheimer.


2

Mục tiêu của nghiên cứu này là khảo sát một số thơng số cơng nghệ trong
quy trình sản xuất gạo mầm từ nguyên liệu gạo nương đỏ ở Tây Nguyên nhằm tạo
ra sản phẩm gạo mầm nương đỏ giàu hàm lượng gamma-aminobutyric acid. Nội
dung nghiên cứu được chia thành 5 phần chính:
- Nội dung 1: Phân tích thành phần và tính chất hố lý của ngun liệu gạo
nương đỏ.
- Nội dung 2: Khảo sát các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến hàm lượng GABA
tích lũy trong q trình ngâm ủ.
- Nội dụng 3: Khảo sát nhiệt độ và thời gian sấy ảnh hưởng đến quá trình tách
ẩm của gạo mầm sau khi kết thúc quá trình nảy mầm.
- Nội dung 4: Xác định thời hạn bảo quản gạo mầm.
- Nội dung 5: Phân tích thành phần và tính chất hoá lý của sản phẩm gạo mầm từ
gạo nương đỏ.


3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC HẠT GẠO
1.1.1 Cấu tạo và giá trị các phần của hạt gạo
Hạt gạo đã trở thành lương thực chính ở nhiều nơi trên thế giới đặc biệt là ở
phía Đơng, Nam và Đông Nam Á.
Hạt gạo là sản phẩm từ hạt thóc. Hạt thóc được cấu tạo từ các thành phần

chính: râu, mày thóc, vỏ (vỏ trấu, vỏ quả, vỏ hạt), lớp aleuron, nội nhũ và phơi.

Hình 1.1. Cấu tạo hạt thóc
1.1.1.1

Vỏ

Vỏ là thành phần bảo vệ nội nhũ và phơi. Thành phần của vỏ gồm cellulose,
hemicellulose, lignin và một ít khống. Cấu tạo vỏ gồm có vỏ trấu, vỏ quả, vỏ hạt.
Vỏ trấu: là lớp bao ngoài cùng của hạt, gồm các tế bào rỗng có thành hóa
gỗ, thành phần là cellulose. Các tế bào vỏ trấu được kết với nhau nhờ khống và
lignin. Vỏ trấu thường có gân nổi xù xì và thơ ráp. Màu sắc vỏ trấu khá đa dạng:
vàng, vàng nâu, vàng rơm,…tùy thuộc giống. Độ dày vỏ trấu tùy thuộc vào giống
hạt, vào độ mẩy, chiếm khoảng 18÷ 19,6% so với tồn hạt.
Vỏ quả: gồm vài lớp tế bào:
- Biểu bì ở ngồi cùng gồm các tế bào nhỏ.


4

- Lớp vỏ quả ngoài gồm 2-3 dãy tế bào dài xếp dọc theo hạt.
- Lớp vỏ quả giữa là các tế bào dài hướng ngang hạt. Đối với hạt đã chín thì lớp
tế bào giữa trống rỗng, đối với hạt xanh thì lớp tế bào này chứa các hạt diệp lục tố
nên hạt có màu xanh.
- Lớp vỏ quả trong là các tế bào hình ống xếp dọc hạt.
Vỏ quả liên kết không bền với vỏ hạt. Thành phần vỏ quả: cellulose, pentosan,
pectin và khoáng. Trong cùng một hạt, chiều dày lớp tế bào vỏ quả không giống
nhau, ở gần phôi lớp vỏ quả mỏng nhất.
Vỏ hạt: liên kết chặt chẽ với lớp aleuron, so với vỏ quả thì vỏ hạt chứa ít
cellulose hơn nhưng nhiều protein và glucid hơn. Vỏ hạt gồm 2 lớp tế bào:

- Lớp bên ngồi: tế bào hình chữ nhật, xếp sít nhau, chứa các chất màu như
anthocyanin, flavonoid, carotenoid.
- Lớp bên trong: các tế bào có kích thước khơng đồng đều, xốp, ít thấm nước
nên dễ dàng cho ẩm đi qua.
1.1.1.2 Lớp aleuron

- Vai trị: Bao bọc nội nhũ và phơi, chiếm 6÷12% khối lượng hạt.
- Là các tế bào lớn, thành dày, hình khối chữ nhật hay vng có kích thước nhỏ
dần về phía phơi. Trong lớp aleuron có chứa nhiều protein, tinh bột, cellulose,
pentosan, các giọt lipid và phần lớn vitamin và khống của hạt. Vì vậy, trong q
trình chế biến hạt không nên xay xát quá kỹ để giữ lại các vitamin và khoáng chất.
Chiều dày lớp aleuron phụ thuộc loại, giống hạt và điều kiện canh tác.
1.1.1.3 Nội nhũ

Nội nhũ là phần dự trữ chất dinh dưỡng của hạt. Các tế bào nội nhũ khá lớn,
thành mỏng, có hình dạng khác nhau tùy loại ngũ cốc. Thành phần hoá học của nội
nhũ chủ yếu là tinh bột, protein, ngoài ra cịn chứa 1 lượng nhỏ lipid, muối khống,
cellulose và 1 số sản phẩm phân giải của tinh bột như dextrin, đường. Chính các


5

chất dự trữ trong nội nhũ là nguồn cung cấp tinh bột và protein cho động vật ăn ngũ
cốc. Lượng vitamin và muối khống trong nội nhũ khơng nhiều, ta có thể làm tăng
hàm lượng các chất này trong nội nhũ nhờ q trình gia cơng nước nhiệt.
Tùy theo giống, điều kiện canh tác và bảo quản mà nội nhũ có thể trắng trong
hay trắng đục. Các giống lúa hạt dài thường trắng trong, còn các giống hạt ngắn
(bầu) nội nhũ thường trắng đục. Các giống lúa mà nội nhũ trắng đục thường có một
vệt trắng ở giữa hạt hay phía bên hạt gọi là bạc bụng, khi xay xát dễ bị nát và khi
nấu thì lâu chín, phẩm chất cơm khơng ngon bằng gạo có nội nhũ trắng trong.

Độ đục của nội nhũ và tính bạc bụng có thể do yếu tố giống hoặc môi trường.
Độ đục của gạo nếp là do các vi khoảng trống trên bề mặt hạt tinh bột, các lỗ hổng
bên trong hạt và với các hạt tinh bột còn ở thể đa diện. Lúa trồng ở ruộng bị đột
ngột quá ẩm khi vào thời kỳ chín sinh lý, lúa bị phơi sấy quá nhiệt khi còn đang ẩm,
lúa gạo bị ẩm trở lại trong thời gian bảo quản…thì độ đục của nội nhũ sẽ tăng lên.
Những loại thóc có nội nhũ trắng đục thường dễ bị rạn nứt dưới tác động của ẩm,
nhiệt; khi xay xát thường có tỷ lệ tấm cao hơn những loại thóc có nội nhũ trắng
trong. Quan sát nội nhũ của thóc, có thể dự đốn thóc có thể dễ bị nát hay khơng
trong q trình xay, xát...
1.1.1.4 Phơi

Phơi của hạt thóc thuộc loại đơn tử diệp, nằm ở góc dưới của hạt. Khi hạt nảy
mầm thì phơi sẽ phát triển thành cây con vì vậy trong phơi chứa nhiều các chất dinh
dưỡng cần thiết cho sự phát triển ban đầu. Thành phần hóa học của phơi gồm có
protein, glucid hịa tan, khá nhiều lipid, khống, cellulose và các vitamin.
Phơi cách nội nhũ bởi 1 lớp ngù. Lớp ngù đóng vai trị quan trọng vì chất
dinh dưỡng muốn chuyển từ nội nhũ sang phôi phải đi qua lớp ngù. Lớp ngù được
cấu tạo từ những tế bào dễ thẩm thấu các chất hịa tan. Trong ngù có chứa các
enzyme có khả năng chuyển chất hữu cơ không tan thành các chất hịa tan. Do đó,
chất dinh dưỡng trong phơi rất dễ bị biến đổi.


6

1.1.2 Thành phần hố học hạt gạo
Thành phần hóa học hạt gạo nói chung bao gồm glucid, protein, cellulose,
lipid, vitamin, khống vơ cơ, các enzym và nước. Sự phân bố các chất dinh dưỡng
trong các phần của hạt không giống nhau và được biểu diễn trong bảng 1.1
Bảng 1.1: Thành phần trung bình (% khối lượng) của hạt gạo (độ ẩm 14%)
Thành phần

Thóc

Gạo lứt

Gạo xát

64 ÷ 73

73 ÷ 87

77 ÷ 89

Cellulose (g)

7,2 ÷ 10,4

0,6 ÷ 1,0

0,2 ÷ 0,5

Protein (gNx5,95)

5,8 ÷ 7,7

7,1 ÷ 8,3

6,3 ÷ 7,1

Lipid (g)

1,5 ÷ 2,3

1,6 ÷ 2,8

0,3 ÷ 0,5

Tro (g)

2,9 ÷ 5,2

1,0 ÷ 1,5

0,3 ÷ 0,8

Ca (mg)

10 ÷ 80

10 ÷ 50

10 ÷ 30

P (g)

0,17 ÷ 3,1

0,17 ÷ 0,43

0,08 ÷ 0,15

Fe (mg)

1,4 ÷ 6,0

0,2 ÷ 5,2

0,2 ÷ 2,8

Zn (mg)

1,7 ÷ 3,1

0,6 ÷ 2,8

0,6 ÷ 2,3

0,18 ÷ 0,21

0,13 ÷ 0,27

0,02 ÷ 0,2

Glucid (g)

Phytin P (g)

(Trần Thị Thu Trà, 2007)
Các thành phần hóa học này thay đổi theo giống, chế độ canh tác, phương
pháp trồng trọt,…

Nước: lượng nước ảnh hưởng đến công nghệ bảo quản và chế biến lúa gạo.
Hạt lúa càng chín vàng trên cây thì độ ẩm của hạt càng giảm. Khi hạt ở giai đoạn


7

chín sữa, lượng nước chiếm gần 70% khối lượng hạt, khi hạt ở giai đoạn thu hoạch
thì độ ẩm khoảng 16÷28% tùy thuộc điều kiện thời tiết khi thu hoạch. Lượng nước
trong hạt ở 2 dạng tự do và liên kết.
Glucid bao gồm tinh bột, đường, dextrin, cellulose và hemicellulose. Hàm
lượng glucid ở các phần khác nhau của hạt lúa rất khác nhau. Tinh bột lúa thuộc loại
tinh bột phức tạp, qua kính hiển vi thấy mỗi hạt tinh bột gồm nhiều hạt nhỏ. Kích
thước tinh bột thóc rất nhỏ, có thể nói là nhỏ nhất trong các hạt lương thực (3 ÷ 8
m). Thành phần cấu tạo tinh bột lúa tẻ khoảng 17% amylose và 83% amylopectin,
còn trong tinh bột lúa nếp hầu như khơng có amylose mà gần 100% là amylopectin,
do đó khi nấu chín gạo nếp dẻo và dính hơn gạo tẻ.
- Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột gạo khoảng 65 ÷ 700C.
- Đường trong lúa gạo có glucose, saccharose, fructose, raffinose và maltose.
Maltose chỉ xuất hiện ở những hạt đã nảy mầm.
Protein của thóc gồm chủ yếu là globulin và glutelin (orizein), ngồi ra cịn
có một ít leucosin và prolamin. Glutelin tập trung nhiều ở nội nhũ, cịn trong cám có
chứa nhiều globulin và leucosin hơn trong gạo, nghĩa là globulin và leucosin chủ
yếu phân bố ở lớp vỏ trong, vỏ ngoài, lớp aleuron và phơi hạt.
Chất béo trong hạt thóc chủ yếu tập trung ở phôi và lớp aleuron với hàm
lượng rất thấp, khoảng 1,5÷2,3%. Trong hạt thóc, lipid có thể ở dạng các triglycerid
đơn giản, acid béo tự do, glycolipid, các phosphatid,… Trong thành phần chất béo
của thóc có 3 acid chính là oleic, linoleic và palmitic. Hàm lượng linoleic cao (40%)
làm cho dầu cám có giá trị sinh học cao. Hàm lượng các phospholipid cao cũng làm
tăng giá trị sử dụng của dầu cám. Tuy nhiên, hàm lượng acid béo không no nhiều
nối đôi cao làm cho cám vừa tách khỏi hạt gạo rất dễ oxy hóa tạo mùi khó chịu.

Chất khống: phân bố không đồng đều trong các phần của hạt thóc, chủ yếu
tập trung ở các lớp vỏ. Chất khống nhiều nhất trong hạt thóc là phospho. Phospho
phân bố nhiều ở các lớp vỏ hạt, do đó sau khi xát kỹ thì lượng phospho của gạo mất


8

đi khá nhiều. Chất khoáng nhiều nhất trong vỏ trấu là silic. Chất khống nhiều nhất
trong phơi thóc là P, K, Mg. Có 83% photpho của phơi hạt ở dạng phytin, 13% ở
dạng acid nucleic. Ngồi ra, trong hạt thóc cịn có Cu, Ni và Co.
Vitamin: trong thóc có chứa các loại vitamin sau B1, B2, B3, PP, E, D, B12,…
Phần lớn các vitamin tập trung ở phôi, vỏ hạt và lớp aleuron. Trong nội nhũ có chứa
vitamin với tỷ lệ thấp do đó sau khi xay xát gạo thường có hàm lượng vitamin rất
nhỏ, phần lớn vitamin đã bị tách ra theo cám. Gạo càng xát kỹ thì hàm lượng
vitamin càng tổn thất nhiều. Nếu khơng vì u cầu bảo quản lâu dài thì khơng nên
xát gạo q kỹ.
Lượng vitamin B1 là 0,45 mg/100 hạt (trong đó ở phơi 47%, vỏ cám 34,5%,
hạt gạo 3,8%). Các vitamin B hòa tan trong nước do đó người ta áp dụng biện pháp
gia công nước nhiệt để tăng hàm lượng vitamin của gạo xát.
Các thành phần khác:
Các thành phần khác: Trong lúa gạo có những chất dễ bay hơi NH3, H2S, các
acetaldehyde. Đặc biệt, hợp chất 2-acetyl-1-pyrroline tạo hương thơm đặc trưng cho
cơm. Khi bảo quản hạt không tốt, thành phần lipid trong gạo bị phân hủy tạo ra
những mùi khó chịu như thành các aldehyde, hexanal và cetone…
1.2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NẢY MẦM
1.2.1 Khái niệm
Nảy mầm là sự phát triển của phơi trong hạt. Đây là một q trình bao gồm
sự kết hợp những khả năng có thể xảy ra để bắt đầu sự hấp thu nước của hạt gạo
khơ, kết thúc q trình này là sự phát triển của phơi và sự hình thành rễ mầm xun
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 khơ có sẵn một lượng nước ở dạng liên kết. Nước từ bên ngoài
khi thấm vào trong hạt sẽ hịa 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


9

cung cấp cho hoạt động tăng trưởng của phôi để hình thành cây mầm. Phơi 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 mơi trường bên ngồi 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 ngồi.
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 ở trong môi trường thuận lợi như: cung cấp đầy đủ nước,
nhiệt độ thích hợp, thành phần khơng khí trong khí quyển, ánh sáng,…
1.2.2 Các giai đoạn của quá trình nảy mầm
Giai đoạn I: Sự hoạt hóa
Giai đoạn hút ẩm của hạt (quá trình vật lý): là 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. Ngồi ra, bên trong hạt có 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 II: Sự phân giải các chất dự trữ và vận chuyển
Một phần 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 phơi.
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.


10

- Hàm lượng đường tăng.
- Enzyme amylase phát triển mạnh.
Giai đoạn III: Sự tăng trưởng của 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 phơi có một hoặc hai lá mầm
được gọi là tử diệp. Khi mầm bắt đầu tăng trưởng, trọng lượng tươi và khô của mầm
bắt đầu tăng.
1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm
1.2.3.1 Độ ẩm

Nước là yếu tố cơ bản của sự nảy mầm vì gạo muốn nảy mầm thì phải trải
qua quá trình hút nước. Trong quá trình ngâm, khi độ ẩm tăng, cường độ hô hấp sẽ
tăng lên mạnh nhất tạo điều kiện cho sự nảy mầm nhanh chóng. Giai đoạn ngủ nghỉ,
hạt có độ ẩm thấp và khơng có hoạt động trao đổi chất. Có khi độ ẩm khơng thích
hợp là không thể cho nảy mầm 100%. Độ ẩm cao cũng có thể ngăn cản hạt nảy
mầm vì nếu độ ẩm cao và kéo dài thì sẽ tạo điều kiện cho các vi sinh vật phát triển
và giảm chất lượng của sản phẩm.
1.2.3.2 Nhiệt độ

Ảnh hưởng của nhiệt độ được biểu diễn bằng một giới hạn từ điểm tối thiểu,
tối ưu mà sự nảy mầm có thể xảy ra. Nhiệt độ tối ưu là nhiệt độ mà hạt có phần trăm

nảy mầm cao nhất, trong một thời gian ngắn nhất, nhiệt độ nảy mầm của gạo
khoảng 35 -37oC. Nhiệt độ yêu cầu có thể thay đổi tùy theo các giai đoạn khác nhau
của sự nảy mầm. Tuy nhiên ở điều kiện mát khoảng 25oC thì gạo mầm tích lũy chất
dinh dưỡng cao, đặc biệt là hàm lượng GABA.
1.2.3.3 Ánh sáng

Ánh sáng có ảnh hưởng đến tồn bộ đời sống của thực vật từ khi hạt nảy
mầm sinh trưởng. Sự nảy mầm của hạt bị kích thích bởi quang chu kì (ánh sáng và
tối). Ánh sáng có thể là một sự kích hoạt của mơi trường cho sự nảy mầm và nó là


11

một dạng tiềm sinh sinh lý. Hầu hết hạt giống khơng bị ảnh hưởng bởi ánh sáng hay
bóng tối, nhưng nhiều loại hạt, bao gồm của những loài mà được tìm thấy ở trong
mơi trường rừng, sẽ khơng nảy mầm cho đến khi một khoảng hở ở tầng tán chính
xuất hiện cho phép một lượng ánh sáng vừa đủ để hạt phát triển thành cây con.
1.2.3.4 Khơng khí

Khơng khí là hỗn hợp 20% O2, 0,03% CO2 và 80% N2. Hầu hết sự nảy mầm
của hạt đều cần sự có mặt của oxy . Khi CO2 cao hơn 0,03% làm chậm sự nảy mầm
trong khi N2 không ảnh hưởng.
Hô hấp tăng mạnh lên trong q trình nảy mầm, hơ hấp là một q trình oxy
hóa cần thiết và phải có sự cung cấp oxy đầy đủ cho quá trình này, nếu hàm lượng
oxy thấp sẽ làm chậm quá trình nảy mầm.
Oxy rất cần thiết cho q trình hơ hấp của phơi hạt, gạo có thể nảy mầm
trong điều kiện khơng có oxy nhưng mầm yếu và phát triển khơng bình thường.
1.2.3.5 Các enzyme tham gia q trình nảy mầm

Trong hạt khơ, enzyme ở dạng liên kết và chúng được chuyển sang trạng thái

hoạt động khi hạt nảy mầm. Ngồi ra, cịn có một số enzyme được tổng hợp mới.
α –amylase: Enzyme này 100% khơng hoạt động ở hạt chín. Hoạt tính của
enzyme amylase tăng dần trong quá trình nảy mầm của hạt. Ở nhiệt độ 25oC, hoạt
tính của α-amylase đạt tới cực đại sau khi ủ được 34 – 36 giờ, ở nhiệt độ 28 – 30oC,
hoạt tính của α-amylase đạt cực đại ở sau 30 giờ
β –amylase: Enzyme β-amylase tồn tại ở dạng liên kết và một số ít hoạt động
rất yếu trong hạt chín 100%. Hoạt động này tăng lên trong quá trình hạt nảy mầm.
Thời gian để enzyme này đạt cực đại cũng tùy thuộc vào nhiệt độ.
Protease: các protein dự trữ trong hạt bị phân cắt do hoạt động của các
protease tạo thành sản phẩm cuối cùng là các amino acid, các amino acid này sau đó
được sử dụng để tổng hợp thành các hợp chất mới trong tế bào của các mô cây mầm
(Nguyễn Đức Lượng và cộng sự, 2004).


12

Phytic acid: là chất cản trở việc hấp thu chất khống, nhất là sắt, kẽm. Q
trình nảy mầm kích hoạt sự hoạt động của men phytase làm cho các phytic acid
trong gạo chuyển thành inositol làm tăng mức độ hấp thu của chất khống.
Enzyme oxy hóa khử: trong q trình nảy mầm, hoạt động của các loại
enzyme này tăng lên mạnh do đó hoạt động hơ hấp của hạt cũng gia tăng.
1.2.4

Những biến đổi khi hạt nảy mầm

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 ra trong hạt. Các hợp chất dự trữ dưới dạng các polymer bị
phân giải thành các monomer phục vụ cho sự nảy mầm. Chính vì vậy mà các
enzyme thủy phân, đặc biệt là α- 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 ngun liệu cho hơ hấp và
hoạt tính protease tăng lên mạnh hơn hoặc hạt chứa nhiều chất béo thì hoạt tính của
lipase chiếm ưu thế.
Biến đổi sinh lý
Biến đổi sinh lý đặc trưng nhất trong quá trình nảy mầm là hô hấp. Ngay sau
khi hạt hút nước, hoạt tính các enzyme sau hơ hấp tăng lên mạnh, làm cường độ hô
hấp của hạt tăng lên rất nhanh.Việc tăng hơ hấp đã giúp cây có đủ năng lượng cần
thiết cho sự nảy mầm (Nguyễn Đức Lượng và cộng sự, 2004).


13

Hình 1.2. Các pha của quá trình nảy mầm (Bewley, 1997)
Quá trình nảy mầm của hạt xảy ra theo 3 giai đoạn. Ở pha 1 là quá trình hấp
phụ nước diễn ra nhanh dẫn đến sự thay đổi cấu trúc, đầu tiên xảy ra tại màng tế
bào, điều này giúp cho các enzyme có sẵn trong hạt được hoạt hố. Q trình hơ hấp
và sinh tổng hợp protein bắt đầu. Tại pha 2, phôi bắt đầu nảy mầm, dài ra. Trong
giai đoạn này quá trình tổng hợp protein sử dụng mRNA có sẵn, tế bào phân chia
mạnh mẽ, nhu cầu tiêu thụ oxy tăng lên để thực hiện quá trình hơ hấp, hàng loạt q
trình sinh năng lượng cũng diễn ra ở chu kỳ TCA, chu trình glycolysis. Ở pha số 3,
đây là giai đoạn khơng cịn thực hiện hơ hấp hiếu khí nữa, các mRNA và DNA được
tổng hợp mới, mầm sẽ phát triển nhanh hơn để đảm bảo cho quá trình phát triển sau
này. Quá trình nhận năng lượng có thể khơng thơng qua chu trình TCA mà có thể
thực hiện trong một chu trình khác (hình 1.3). Như vậy, q trình nảy mầm khơng
thể thiếu oxy trong giai đoạn đầu. Q trình sinh hố trong giai đoạn nảy mầm là
một quá trình phức tạp, cần oxy trong giai đoạn này để thực hiện q trình hơ hấp
sinh năng lượng. Hàm lượng GABA sẽ được sinh tổng hợp thơng qua việc chuyển
hố acid glutamic thành GABA nhờ enzyme glutamate decarboxylase trong chu
trình sau (hình 1.3).

14

Hình 1.3. Chu trình sinh hố liên quan đến tổng hợp GABA trong thực vật
(Nicolas Bouche và Hillel Fromm, 2004)
Chu trình tổng hợp glutamine-synthetase/glutamate-synthase (GS / GOGAT)
là con đường đồng hoá nitơ thành glutamate và amino acid trong thực vật. Các
enzyme dehydrogenase glutamate (GDH) được hoạt động chủ yếu trong glutamate
cata-bolism nhưng cũng có thể hoạt động theo hướng đối diện. Các enzyme xúc tác
hình thành GABA trong cơ thể bao gồm ba enzyme (màu tím trong hình 1.3).
Glutamate decarboxylase (GAD) là một enzyme cytosol được điều chỉnh (màu xanh
lá cây) bằng phức hợp Ca2+- calmodulin (CaM), nó xúc tác phản ứng khử cacboxyl