(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu sử dụng gạo lứt trong chế biến đồ uống lên men bổ dưỡng cho bộ đội

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện cơng trình nghiên cứu tơi đã nhận được nhiều sự
giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo chân tình của các thầy cô, bạn bè, đồng
nghiệp và các cơ quan, đơn vị trong và ngồi qn đội.
Trước hết tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS. TS.
Nguyễn Thanh Hằng, TS. Nguyễn Trường Giang thuộc Bộ môn Công nghệ
thực phẩm và Bộ môn Công nghệ sinh học, Viện Công nghệ sinh học - Công
nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn và
định hướng cho tơi trong suốt q trình nghiên cứu để hồn thành bản luận án
này.
Tơi xin cảm ơn tới PGS. TS Lê Thị Cúc và các thầy cô giáo thuộc Viện
Công nghệ sinh học - Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà
Nội đã giúp đỡ và góp ý cho tơi rất nhiều trong q trình học tập và nghiên cứu.
Nhân dịp này cho tôi gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo, chỉ huy Viện nghiên cứu
quân nhu, Cục Quân nhu, Tổng cục Hậu cần, Đoàn 871, Tổng cục Chính trị và
các bạn bè, đồng nghiệp đã hết sức giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi
học tập và nghiên cứu.
Tôi xin cảm ơn các giáo sư, phó giáo sư, tiến sĩ là chủ tịch hội đồng, phản
biện, thư ký và ủy viên hội đồng đã dành thời gian quý báu để đọc, tham gia hội
đồng chấm luận án với những góp ý cụ thể, những gợi ý bổ ích, giúp tơi hồn
thiện tốt hơn các nội dung nghiên cứu của luận án.
Tôi cũng vơ cùng cảm ơn sự khích lệ, động viên và giúp đỡ hết sức nhiệt
tình của gia đình, bố, mẹ, vợ, con đã dành cho tơi để tơi hồn thành bản luận án
nghiên cứu này.

Hà Nội, ngày …. tháng …. năm 2021
Nghiên cứu sinh

Lưu Anh Văn

i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và
kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất
kỳ cơng trình nào khác. Một số số liệu đã được đăng trên các tạp chí khoa học
chun ngành trong: “Danh mục các cơng trình khoa học đã cơng bố có liên
quan đến luận án”, đã được sự đồng ý cho phép sử dụng các số liệu của các
đồng tác giả. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và
ghi nguồn tài liệu tham khảo theo đúng yêu cầu.

Hà Nội, ngày …. tháng …. năm 2021
Người hướng dẫn
khoa học

Người hướng dẫn
khoa học

Nghiên cứu sinh

PGS.TS Nguyễn Thanh Hằng

TS. Nguyễn Trường Giang

Lưu Anh Văn

ii


MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................ ix
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. x
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ........................................................... xi
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN ........................................................................................ 5
1.1 Tổng quan về nguyên liệu ............................................................................... 5
1.1.1 Một số giống thóc dùng sản xuất đồ uống ............................................... 5
1.1.2. Gạo lứt .................................................................................................. 6
1.1.3 Gạo lứt nẩy mầm .................................................................................... 8
1.1.3.1 Thành phần dinh dưỡng và các hoạt chất sinh học trong gạo lứt nẩy mầm .......... 9
1.1.3.2 Quá trình nẩy mầm và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nẩy mầm ................. 16
1.1.3.3 Một số biến đổi về cấu trúc tinh bột gạo và gạo lứt nẩy mầm ............................... 21
1.2 Tổng quan về quá trình thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm........................ 23
1.2.1 Một số enzyme tham gia chính vào q trình thủy phân ........................ 23
1.2.1.1 Hệ enzyme amylaza .................................................................................................... 24
1.2.1.2 Hệ enzyme proteaza.................................................................................................... 26
1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân dịch gạo lứt .................. 28
1.2.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ ............................................................................................. 28
1.2.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme, nồng độ cơ chất.................................................. 29
1.2.2.3 Ảnh hưởng của pH...................................................................................................... 29
1.2.2.4 Ảnh hưởng của thời gian............................................................................................ 30
1.3 Vi sinh vật trong lên men đồ uống ............................................................... 30
1.3.1 Nấm men trong lên men đồ uống .......................................................... 31
1.3.1.1 Nấm men Saccharomyces cerevisiae ........................................................................ 31
1.3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của nấm men...................... 32
1.3.2. Vi khuẩn trong lên men đồ uống .......................................................... 33
1.3.2.1 Vi khuẩn Lactobacillus............................................................................................... 34
1.3.2.2 Vi khuẩn Leuconostoc ................................................................................................ 35
1.3.3 Hỗn hợp vi khuẩn và nấm men trong lên men ....................................... 35

iii


1.3.3.1. Chuyển hóa cacbonhydrat trong lên men ............................................................... 36
1.3.3.2 Chuyển hoá nitơ trong lên men ................................................................................. 37
1.3.3.3 Khả năng sinh CO2 và hợp chất dễ bay hơi trong lên men .................................... 38
1.3.3.4 Tính kháng khuẩn và chống oxy hóa trong lên men ............................................... 39
1.4 Các nghiên về cứu đồ uống lên men hiện nay............................................. 39
1.4.1 Tình hình nghiên cứu trong nước .......................................................... 39
1.4.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước ......................................................... 41
1.5 Nhu cầu về đồ uống trong quân đội............................................................. 47
1.5.1 Tình hình thực tế về đồ uống trong quân đội ......................................... 47
1.5.2 Nhu cầu về đồ uống bổ dưỡng trong quân đội ....................................... 49
1.5.3 Các trang thiết bị chế biến trong Quân đội ............................................ 50
1.5.4 Tiêu chí sản phẩm đồ uống dinh dưỡng trong Quân đội......................... 50
CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 52
2.1. Vật liệu .......................................................................................................... 52
2.1.1. Nguyên liệu ......................................................................................... 52
2.1.1.1 Nguyên liệu thóc, gạo ................................................................................................. 52
2.1.1.2 Nguồn giống nấm men ............................................................................................... 52
2.1.1.3 Nguồn giống vi khuẩn ................................................................................................ 53
2.1.2. Thiết bị và hóa chất ............................................................................. 54
2.1.2.1 Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ............................................................................ 54
2.1.2.2 Hóa chất sử dụng........................................................................................................ 55
2.1.2.3 Môi trường nuôi cấy, nhân giống ............................................................................. 56
2.2. Phương pháp nghiên cứu............................................................................. 57
2.2.1 Nghiên cứu, lựa chọn nguyên liệu gạo lứt ............................................. 57
2.2.1.1 Đánh giá thành phần dinh dưỡng trong nguyên liệu gạo lứt................................. 57
2.2.1.2 Nghiên cứu, so sánh khả năng nẩy mầm và sinh tổng hợp enzyme α-amylaza
và Glutamat decacboxylaza của các loại gạo lứt ................................................................ 57

2.2.2 Nghiên cứu điều kiện nẩy mầm hạt gạo lứt Anh Đào............................. 57
2.2.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của pH nước ngâm ............................................................. 57
2.2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ủ...................................................................... 58
2.2.2.3 Nghiên cứu lựa chọn thời gian ủ ............................................................................... 58

iv


2.2.3 Nghiên cứu điều kiện thủy phân dịch gạo lứt Anh Đào nẩy mầm ........... 58
2.2.3.1 Lựa chọn nhiệt độ thủy phân ..................................................................................... 58
2.2.3.2 Lựa chọn pH dịch thủy phân ..................................................................................... 58
2.2.3.3 Lựa chọn tỷ lệ gạo/nước ............................................................................................ 58
2.2.3.4 Lựa chọn thời gian thủy phân cho quá trình thủy phân 2 giai đoạn ..................... 59
2.2.4 Nghiên cứu lựa chọn điều kiện lên men ................................................ 59
2.2.4.1 Nghiên cứu lựa chọn chủng nấm men ...................................................................... 59
2.2.4.2 Nghiên cứu lựa chọn chủng vi khuẩn ....................................................................... 60
2.2.4.3 Nghiên cứu khả năng kết hợp của tổ hợp nấm men, vi khuẩn ............................... 60
2.2.4.4 Đánh giá cảm quan các tổ hợp nấm men-vi khuẩn................................................. 60
2.2.5 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men ....................... 60
2.2.5.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ cấp giống .................................................................................. 61
2.2.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men............................................................................... 61
2.2.5.3 Ảnh hưởng của pH tới quá trình lên men ................................................................. 61
2.2.5.4 Nghiên cứu động thái của quá trình lên men........................................................... 62
2.2.6 Đánh giá cảm quan sản phẩm cuối ........................................................ 62
2.2.7 Theo dõi một số chỉ tiêu của sản phẩm trong thời gian bảo quản ........... 62
2.3. Phương pháp phân tích .................................................................... 62
2.3.1 Xác định hoạt độ enzyme α- amylaza .................................................... 62
2.3.2. Xác định hoạt độ enzyme Glutamat decacboxylaza (GAD) .................. 63
2.3.3. Xác định hàm lượng GABA ................................................................. 64
2.3.4. Xác định lượng đường khử .................................................................. 65

2.3.5 Xác định hàm lượng dextrin bằng phương pháp kết tủa cồn .................. 65
2.3.6 Xác định độ axit tổng số ....................................................................... 66
2.3.7 Xác định hàm lượng axit amin .............................................................. 67
2.3.8 Xác định nồng độ ethanol ..................................................................... 67
2.3.9 Xác định hoạt độ enzyme proteaza........................................................ 68
2.3.10 Xác định hàm lượng polyphenol ......................................................... 69
2.3.11 Các phương pháp sử dụng sắc ký lỏng cao áp (HPLC) ........................ 70
2.4. Phương pháp đánh giá cảm quan...................................................... 73
2.4.1. Phép thử cho điểm ............................................................................... 73
2.4.2. Phép thử cho điểm chất lượng tổng hợp của sản phẩm ......................... 74

v


2.4.3. Phép thử cho điểm thị hiếu .................................................................. 75
2.5 Các phương pháp vi sinh .............................................................................. 76
2.5.1 Xác định mật độ vi sinh vật .................................................................. 76
2.5.2 Xác định khả năng lên men bằng ống einhorn ....................................... 77
2.6 Các phương pháp phân tích khác ................................................................ 77
2.7 Phương pháp xử lý số liệu ............................................................................ 78
2.7.1 Phương pháp thống kê .......................................................................... 78
2.7.2 Phương pháp xử lý số liệu .................................................................... 78
CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................... 79
3.1. Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu gạo lứt cho nẩy mầm ........................... 79
3.1.1. Khảo sát thành phần dinh dưỡng các loại gạo lứt ................................. 79
3.1.2 Khảo sát thời gian hút nước bão hòa của các loại gạo lứt ...................... 80
3.1.3. Khảo sát khả năng nẩy mầm của các loại gạo lứt ................................. 81
3.1.4 Khảo sát sự biến đổi hoạt độ α-amylaza và GAD của gạo lứt nẩy mầm
ở các nhiệt độ khác nhau ............................................................................... 82
3.2. Nghiên cứu điều kiện thích hợp để thu nhận gạo lứt Anh đào nẩy

mầm có hoạt tính sinh học cao ........................................................................... 84
3.2.1. Ảnh hưởng của pH nước ngâm đến hoạt độ enzyme và các thành
phần chức năng trong gạo lứt nẩy mầm ......................................................... 84
3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hoạt độ enzyme và các
thành phần chức năng trong gạo lứt nẩy mầm ................................................ 88
3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ủ đến hoạt độ enzyme và các
thành phần chức năng trong gạo lứt nẩy mầm ................................................ 91
3.2.4. Xây dựng quy trình nẩy mầm gạo lứt Anh Đào .................................... 96
3.2.5 Đánh giá thành phần dinh dưỡng của gạo lứt Anh Đào nảy mầm ........... 97
3.3 Nghiên cứu điều kiện thủy phân thích hợp dịch gạo lứt nẩy mầm để
sản xuất đồ uống lên men ................................................................................... 99
3.3.1. Lựa chọn nhiệt độ thích hợp cho quá trình thủy phân dịch gạo lứt nẩy
mầm bằng enzyme nội tại ............................................................................ 100
3.3.2. Lựa chọn pH thích hợp cho thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm ............. 102

vi


3.3.3. Lựa chọn tỷ lệ nguyên liệu/nước thích hợp cho thủy phân dịch gạo
lứt nẩy mầm ................................................................................................ 104
3.3.4. Lựa chọn thời gian thích hợp thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm ........... 107
3.3.5 Đánh giá quá trình thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm ............................ 109
3.4 Nghiên cứu lựa chọn điều kiện lên men thích hợp ................................... 111
3.4.1. Nghiên cứu lựa chọn nấm men thích hợp ........................................... 111
3.4.1.1. Nghiên cứu quá trình sinh trưởng các chủng nấm men trong dịch thủy phân
gạo lứt nẩy mầm. ................................................................................................................... 111
3.4.1.2 Đánh giá khả năng lên men các chủng nấm men trong dịch thủy phân gạo lứt
nẩy mầm. ................................................................................................................................ 112
3.4.2. Nghiên cứu khả năng sinh trưởng các chủng vi khuẩn trong môi
trường dịch thủy phân gạo lứt nảy mầm....................................................... 114

3.4.3 Nghiên cứu khả năng lên men khi kết hợp chủng S.cerevisiae 28 với
các chủng vi khuẩn ..................................................................................... 115
3.4.3.1 Xác định mật độ tế bào từng chủng vi khuẩn khi lên men kết hợp với chủng
S.cerevisiae 28 ....................................................................................................................... 115
3.4.3.2 Khảo sát nồng độ rượu trong quá trình lên men kết hợp ..................................... 118
3.4.3.3 Khảo sát sự thay đổi pH trong quá trình lên men các tổ hợp .............................. 118
3.4.3.4 Khảo sát nồng độ chất khô hịa tan trong q trình lên men các tổ hợp ............ 119
3.4.3.5 Khảo sát lượng đường khử trong quá trình lên men các tổ hợp .......................... 120
3.4.4 Đánh giá cảm quan các tổ hợp nấm men, vi khuẩn .............................. 121
3.4.4.1 Đánh giá cảm quan về mùi thơm dịch sau lên men .............................................. 122
3.4.4.2 Đánh giá cảm quan về vị chua dịch sau lên men .................................................. 122
3.5 Nghiên cứu lựa chọn điều kiện thích hợp cho q trình lên men bởi tổ
hợp S.cerevisiae 28 và Leu.mesenteroides K ...................................................... 124
3.5.1 Tỷ lệ giống cấp .................................................................................. 125
3.5.2 Nhiệt độ lên men ................................................................................ 127
3.5.3 pH dịch trước lên men ........................................................................ 130
3.6 Kết quả đánh giá chất lượng sản phẩm .................................................... 134
3.6.1 Tổng hợp đặc tính hóa lý, hóa sinh và vi sinh vật của sản phẩm .......... 134
3.6.1.1 Thành phần dinh dưỡng và thành phần chức năng trong sản phẩm lên men .... 134
3.6.1.2 Xác định thời gian bảo quản sản phẩm đồ uống bổ dưỡng lên men ................... 137
vii


3.6.2 Đánh giá cảm quan chất lượng đồ uống lên men bổ dưỡng .................. 139
3.6.3 Đánh giá cảm quan sản phẩm bằng phép thử thị hiếu ......................... 139
3.6.4 Xây dựng quy trình sản xuất đồ uống lên men bổ dưỡng ..................... 140
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 142
4.1. Kết luận ....................................................................................................... 142
4.2. Kiến nghị ..................................................................................................... 142
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 143

PHỤ LỤC .............................................................................................................. 151

viii


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Tiếng anh

Tiếng việt

BR

Brown rice

Gạo lứt

GBR

Germinated brown rice

Gạo lứt nẩy mầm

GRR

Germinated brown rough

Thóc nẩy mầm

RR

Rough rice

Thóc

WR

White rice

Gạo trắng

CK

Dry matter

Chất khơ

OD

Optical Density

Mật độ quang

GAD

Glutamat decacboxylase

GABA

γ-aminobutiric axit tic

ĐC

Đối chứng

cs

cộng sự

KPH

Không phát hiện

KP

Khẩu phần

CFU/g

Colony Forming Unit per gram

Đơn vị khuẩn lạc tạo thành/gam

MĐTB

Mật độ tế bào

TB

Tế bào

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

VSV

Vi sinh vật

LAB

Lactic axit bacteria

Vi khuẩn lactic

W/V

weight/ volume

Khối lượng/thể tích

V/V

volume/ volume

Thể tích/thể tích

IC50

50% inhibitor concentration

Nồng độ kìm hãm 50%

ix


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của gạo lứt và gạo lứt nẩy mầm .................. 11
Bảng 1.2 Một số nghiên cứu về GABA trong gạo lứt và gạo lứt nẩy mầm. ..... 13
Bảng 1.3 Tính chất hóa lý của tinh bột gạo thường và gạo nếp......................... 21
Bảng 2.1 Đặc điểm hình thái của các chủng nấm men S. cerevisiae ................. 53
Bảng 2.2 Đặc điểm hình thái của các loài vi khuẩn ........................................... 54
Bảng 2.3 Danh mục thiết bị .............................................................................. 55
Bảng 2.4 Danh mục hóa chất sử dụng ............................................................... 55
Bảng 2.5 Thành phần môi trường Sabouraud ................................................... 56
Bảng 2.6 Thành phần môi trường LB ................................................................ 56
Bảng 2.7 Thành phần môi trường MRS ............................................................. 56
Bảng 2.8 Lượng giống cấp vào quá trình lên men (1x106 CFU/ml) .................. 61
Bảng 2.9. Tiêu chí đánh giá cảm quan và hệ số quan trọng .............................. 75
Bảng 3.1 Thành phần dinh dưỡng của ba loại gạo lứt ....................................... 79
Bảng 3.2 Đánh giá thành phần dinh dưỡng trong gạo lứt Anh Đào .................. 98
Bảng 3.3 Cơ cấu thành phần đường trong quá trình xử lý gạo lứt................... 109
Bảng 3.4 Thành phần dinh dưỡng dịch gạo lứt trước và sau thủy phân .......... 110
Bảng 3.5 Độ rượu của các mẫu dịch thủy phân gạo lứt nảy mầm sau lên men
bởi các chủng nấm men .................................................................................... 113
Bảng 3.6 Kết quả đánh giá cảm quan mùi thơm các tổ hợp chủng ................. 122
Bảng 3.7 Kết quả đánh giá cảm quan về vị chua tổ hợp chủng ....................... 123
Bảng 3.8 Tổng hợp khảo sát sự kết hợp 3 tổ hợp chủng tại mốc 24 giờ ......... 124
Bảng 3.9 Tổng hợp các loại đường có trong gạo lứt, gạo lứt mầm, dịch thủy
phân và dịch lên men gạo lứt nẩy mầm ............................................................ 134
Bảng 3.10 Hàm lượng các axit amin có trong gạo lứt, gạo lứt mầm, dịch thủy

phân và dịch lên men gạo lứt nẩy mầm ............................................................ 135
Bảng 3.11 Thành phần các vitamin có trong trong gạo lứt, gạo lứt mầm, dịch
thủy phân và dịch lên men gạo lứt nẩy mầm .................................................... 136
Bảng 3.12 Thành phần dinh dưỡng đồ uống lên men từ gạo lứt nẩy mầm..... 136
Bảng 3.13 Sự biến đổi một số chỉ tiêu trong điều kiện bảo quản 4-60C ......... 138

x


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Thóc, gạo lứt và gạo lứt nẩy mầm Anh Đào .............................................. 6
Hình 1.2 Cơ chế hình thành GABA ......................................................................... 12
Hình 1.3. Cấu trúc phân tử tinh bột gạo nẩy mầm theo thời gian nẩy mầm ............ 22
Hình 2.1 Hình thái tế bào và khuẩn lạc nấm men S. cerevisiae 28 ......................... 53
Hình 2.2 Hình thái tế bào của các chủng vi khuẩn lactic sử dụng trong nghiên
cứu ............................................................................................................................ 54
Hình 3.1 Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến độ ẩm trong hạt ............................... 80
Hình 3.2 Khả năng nẩy mầm của các loại gạo lứt ở các nhiệt độ ủ khác nhau ....... 82
Hình 3.3 Hoạt độ α-amylaza của các loại gạo lứt nẩy mầm ở các nhiệt độ ủ
khác nhau .................................................................................................................. 82
Hình 3.4 Hoạt độ enzyme GAD của các loại gạo lứt nẩy mầm ở các nhiệt độ ủ
khác nhau .................................................................................................................. 83
Hình 3.5 Ảnh hưởng của pH đến hoạt độ α-amylaza và proteaza trong gạo lứt
mầm .......................................................................................................................... 85
Hình 3.6 Ảnh hưởng pH đến hàm lượng polyphenol trong gạo lứt nẩy mầm ........ 86
Hình 3.7 Ảnh hưởng của pH nước ngâm đến hoạt độ GAD và hàm lượng
GABA ....................................................................................................................... 86
Hình 3.8 Hình ảnh gạo lứt nẩy mầm sau khi xử lý ở các pH ngâm khác nhau ...... 88
Hình 3.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hoạt độ α-amylaza và proteaza ................ 89
Hình 3.10 Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hàm lượng Polyphenol trong gạo lứt

mầm .......................................................................................................................... 90
Hình 3.11 Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hoạt độ enzyme GAD và hàm lượng
GABA ....................................................................................................................... 90
trong gạo lứt mầm..................................................................................................... 90
Hình 3.12 Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hoạt độ α-amylaza và proteaza............. 92
Hình 3.13 Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hàm lượng polyphenol ......................... 93
Hình 3.14 Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hoạt độ enzyme GAD và hàm lượng
GABA trong hạt gạo lứt nẩy mầm ........................................................................... 94
Hình 3.15 Hình ảnh gạo lứt Anh Đào nẩy mầm ở các thời gian ủ khác nhau ........ 95
Hình 3.16 Quy trình sản xuất gạo lứt Anh Đào nẩy mầm ....................................... 96

xi


Hình 3.17. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân tới hàm lượng axit amin và chất
khơ hịa tan.............................................................................................................. 100
Hình 3.18. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân tới hàm lượng dextrin và đường
khử .......................................................................................................................... 101
Hình 3.19 Ảnh hưởng của pH dịch thủy phân tới hàm lượng axit amin, chất khơ
hịa tan..................................................................................................................... 103
Hình 3.20. Ảnh hưởng của pH thủy phân tới lượng đường khử và dextrin tạo ra 104
Hình 3.21 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/nước đến hàm lượng axit amin và
chất khơ hịa tan có trong dịch thủy phân ............................................................... 105
Hình 3.22 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/nước đến hàm lượng đường khử và
dextrin có trong dịch thủy phân .............................................................................. 106
Hình 3.23 Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến lượng axit amin tạo thành ........... 107
Hình 3.24 Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến lượng đường khử tạo thành......... 108
Hình 3.25 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng chất khơ hịa tan
và lượng dextrin tạo thành ...................................................................................... 108
Hình 3.26 Dịch thủy phân gạo lứt Anh Đào nảy mầm .......................................... 111

Hình 3.27. Khả năng sinh trưởng của các chủng nấm men trong mơi trường
dịch gạo................................................................................................................... 112
Hình 3.28 Khả năng sinh khí các chủng nấm men trên dịch thuỷ phân GBR ....... 113
Hình 3.29 Khả năng sinh trưởng các chủng vi khuẩn trong môi trường dịch
thủy phân gạo lứt nảy mầm .................................................................................... 114
Hình 3.30 Mật độ tế bào từng chủng vi khuẩn khi kết hợp lên men ..................... 115
Hình 3.31 Mật độ tế bào chủng S.cerevisiae 28 khi lên men độc lập và lên men
kết hợp với vi khuẩn ............................................................................................... 116
Hình 3.32 Nồng độ rượu dịch sau lên men các tổ hợp nấm men, vi khuẩn .......... 118
Hình 3.32 Nồng độ rượu dịch sau lên men kết hợp nấm men với vi khuẩn .......... 118
Hình 3.33 Biến đổi pH dịch lên men khi lên men các tổ hợp ................................ 119
Hình 3.34 Nồng độ chất khơ hịa tan trong quá trình lên men............................... 120
Hình 3.34 Nồng độ chất khơ hịa tan trong q trình lên men............................... 120
Hình 3.35 Khảo sát sự biến đổi lượng đường khử còn lại trong quá trình lên
men ......................................................................................................................... 121
Hình 3.36 Ảnh hưởng tỷ lệ cấp giống đến mật độ tế bào nấm men, vi khuẩn ....... 125

xii


Hình 3.37 Ảnh hưởng của tỷ lệ cấp giống đến nồng độ chất khơ hịa tan và
lượng đường khử cịn lại dịch lên men sau 24 giờ ................................................. 126
Hình 3.38 Ảnh hưởng tỷ lệ cấp giống đến pH và độ rượu của dịch lên men ........ 127
Hình 3.39 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men đến mật độ tế bào nấm men, vi khuẩn ..... 128
Hình 3.40 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men đến nồng độ chất khơ hịa tan và lượng
đường khử ............................................................................................................... 128
Hình 3.41 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men đến độ pH và độ rượu ............................ 129
Hình 3.42 Ảnh hưởng pH dịch trước khi lên men đến mật độ tế bào trong dịch .. 130
Hình 3.43 Ảnh hưởng pH dịch trước lên men đến nồng độ chất khô hòa tan và
lượng đường khử còn lại trong dịch lên men ......................................................... 131

Hình 3.44 Ảnh hưởng pH dịch trước lên men đến pH dịch sau lên men và nồng
độ rượu của sản phẩm ............................................................................................. 131
Hình 3.45 Ảnh hưởng của thời gian lên men đến mật độ tế bào ........................... 132
Hình 3.46 Ảnh hưởng của thời gian lên men đến nồng độ chất khơ hịa tan và
lượng đường khử cịn lại trong sản phẩm ............................................................... 133
Hình 3.47 Ảnh hưởng thời gian lên men đến pH dịch lên men và nồng độ rượu
sản phẩm ................................................................................................................. 133
Hình 3.48 Quy trình sản xuất đồ uống bổ dưỡng lên men.................................... 140

xiii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, đời sống con người ngày
một nâng cao, vấn đề sức khỏe và dinh dưỡng cho cơ thể đang là mối quan tâm
hàng đầu trong xã hội. Các loại thực phẩm được sử dụng ngày nay khơng chỉ có giá
trị dinh dưỡng mà cịn có giá trị bảo vệ sức khỏe con người. Hầu hết các dân tộc
trên thế giới đều có các loại đồ uống truyền thống riêng, đặc trưng cho khí hậu và
văn hóa của mình. Đồ uống đóng vai trị quan trọng đối với con người, ngoài việc
cung cấp cho cơ thể một lượng nước đáng kể để tham gia vào q trình trao đổi chất
của tế bào, nó cịn bổ sung cho cơ thể một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các loại
vitamin và muối khoáng để bù đắp cho những hao hụt về năng lượng và dinh dưỡng
đã bị tiêu hao trong quá trình hoạt động.
Gạo lứt là loại gạo chỉ xay bỏ vỏ trấu còn lớp cám gạo, là một trong những
loại thực phẩm tốt cho sức khoẻ nhờ vào nguồn cacbonhydrate, vitamin nhóm B,
chất xơ, chất béo, sắt, kali, kẽm, selen, magie và mangan dồi dào. Bên cạnh đó gạo
lứt cịn có một số nhược điểm như: hạt gạo khá cứng so với gạo trắng, do có lớp
cám nên thời gian nấu lâu, mùi khó chịu, ăn khó tiêu hóa, gạo lứt cịn chứa nhiều
phytate – muối của axit phytic làm giảm khả năng hấp thu khoáng chất của cơ thể.

Để khắc phục những điểm hạn chế trên, có nhiều biện pháp giải quyết, nhưng q
trình ủ và nẩy mầm gạo lứt là đơn giản và hiệu quả nhất. Gạo lứt nẩy mầm không
chỉ giữ nguyên được các thành phần dinh dưỡng có trong gạo lứt mà qua q trình
nẩy mầm cịn làm tăng các yếu tố dinh dưỡng như lysine, vitamin E, vitamin B1,
B2, B3, B5, B6, B9, magie, canxi, sắt, polyphenol, các chất chống oxy hóa và đặc
biệt là γ – amino butyric axit (GABA) một loại amino axit có nhiều tác dụng tốt trên hệ
thần kinh.
Hạt gạo lứt trong quá trình nẩy mầm có những thay đổi quan trọng về dinh
dưỡng do hệ enzyme trong hạt được hoạt hóa, có nhiều enzyme được tăng hoạt độ
sau khi nẩy mầm. Bên cạnh đó, việc nghiên cứu sử dụng enzyme nội tại để thủy
phân các hợp chất cao phân tử trong hạt gạo lứt nẩy mầm chưa được quan tâm. Quá
trình thủy phân dùng lượng enzyme có sẵn trong hạt sau nẩy mầm là một giải pháp
mang tính kinh tế cao. Bên cạnh đó, lên men dịch thủy phân gạo lứt nẩy mầm kết
hợp với hoạt động của tổ hợp vi khuẩn, nấm men có thể tạo ra một loại đồ uống lên
1


men bổ dưỡng, độ rượu thấp, chứa lợi khuẩn sẽ đem lại nhiều tác dụng tốt cho sức
khỏe người sử dụng. Loại đồ uống lên men này đã được nhiều nước trên thế giới sử
dụng, phổ biến như Kvass loại nước uống truyền thống của Nga và Đông Âu [91],
hay các loại đồ uống khác như Boza, Kaffir [86, 87]. Ở nước ta, trên thị trường có
bán các sản phẩm lên men bởi vi khuẩn và nấm men như TH true MATL của tập
đoàn sữa TH True milk năm 2018, năm 2019 có thêm đồ uống lên men Star
Kombucha với những sản phẩm từ các loại trà được lên men có tính lợi khuẩn.
Trong điều kiện chiến tranh cơng nghệ cao, vũ khí, trang thiết bị hiện đại sẽ
khơng cịn phân biệt tiền tuyến, hậu phương nên môi trường tác chiến của bộ đội rất
khắc nghiệt. Để đáp ứng được yêu cầu trong tác chiến hiện đại, người lính phải có
sức chịu đựng lớn, có thể lực và trí lực tốt mới có thể hồn thành được các u cầu
ngày càng cao trong hoạt động quân sự. Để nâng cao khả năng thích nghi và sức
khỏe cho người lính thì giải pháp dinh dưỡng là một trong những giải pháp quan

trọng, cần được tiến hành đồng bộ. Đối với quân đội, ăn uống khơng chỉ nhằm duy
trì sức khỏe mà cịn góp phần nâng cao sức mạnh chiến đấu. Trong quá trình huấn
luyện, dã ngoại và tác chiến do yêu cầu thời gian gấp, tính cơ động cao, địi hỏi phải
tuyệt đối bí mật, bất ngờ nên cơng tác bảo đảm ăn uống cịn nhiều khó khăn, ảnh
hưởng khơng nhỏ đến sức khỏe của bộ đội. Bộ đội là một lực lượng có hoạt động
đặc thù, có những lực lượng như trinh sát đặc nhiệm, đặc cơng, tầu ngầm…đều có
hoạt động thể lực cao, tiêu hao năng lượng lớn, thể lực và trí lực phải vận động tối
đa khi thực hiện nhiệm vụ nên thần kinh căng thẳng, thể lực bị tiêu hao nhanh
chóng [1]. Sau huấn luyện cơ thể bị mất nước nên rất mệt mỏi, trong hoàn cảnh đó
nếu có một loại đồ uống lên men bổ dưỡng, chứa các thành phần chức năng để sử
dụng sẽ cung cấp năng lượng, vitamin, khoáng chất và các hoạt chất sinh học giúp
bộ đội tỉnh táo, hồi phục sức khỏe, thể lực một cách nhanh chóng. Tuy nhiên, nước
uống chính bảo đảm hiện nay cho bộ đội vẫn chỉ là nước đun sơi để nguội được
mang theo trong các bình tơng cá nhân. Trong qn đội, Bộ Quốc phịng có các quy
định về tiêu chuẩn, định lượng, mức tiền ăn cho từng đối tượng, Quân binh chủng,
với lực lượng có mức tiền ăn cao, năng lượng đảm bảo từ 3.800 Kcal/người/ngày
trở lên được đảm bảo thêm về đồ uống như sữa tươi, chè khô…[2]. Lực lượng tầu
ngầm khi đi biển có thêm 100ml rượu vang/người/ngày [3], các sản phẩm này đều
mua sẵn trên thị trường. Như vậy hiện nay trong quân đội chưa có 1 loại đồ uống
2


dinh dưỡng, lên men nào được nghiên cứu, bảo đảm riêng cho các lực lượng này.
Với nhu cầu cấp thiết về loại đồ uống dinh dưỡng bảo đảm cho bộ đội trong huấn
luyện, dã ngoại, diễn tập, tác chiến, cùng nguồn nguyên liệu gạo lứt dồi dào và
những thành phần dinh dưỡng ưu việt của nó, chúng tơi tiến hành đề tài: “Nghiên
cứu sử dụng gạo lứt trong chế biến đồ uống lên men bổ dưỡng cho Bộ đội”.

2. Mục tiêu của luận án: Đưa ra được công nghệ chế biến đồ uống lên men bổ
dưỡng có chứa các thành phần chức năng từ gạo lứt cho bộ đội.

3. Nội dung nghiên cứu
- Lựa chọn nguyên liệu gạo lứt và điều kiện nẩy mầm thích hợp để thu nhận gạo
lứt nẩy mầm cho sản xuất đồ uống lên men.
- Nghiên cứu điều kiện thủy phân thích hợp dịch gạo lứt nẩy mầm cho sản xuất
đồ uống lên men.
- Nghiên cứu lên men dịch thủy phân gạo lứt nẩy mầm sử dụng tổ hợp nấm
men, vi khuẩn tạo đồ uống lên men.
- Đánh giá chất lượng sản phẩm.
4. Những điểm mới của luận án.
- Luận án là cơng trình đầu tiên nghiên cứu, xác lập điều kiện nẩy mầm thích
hợp gạo lứt giống Anh Đào cho hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học cao
như:hoạt độ enzyme α-amylaza, glutamate decacboxylase (GAD), proteaza và hàm
lượng polyphenol, gamma-aminobutiric axit (GABA) cao.
- Là nghiên cứu đầu tiên xác định được điều kiện thủy phân gạo lứt Anh Đào
nảy mầm và điều kiện lên men thích hợp sử dụng tổ hợp chủng nấm men
Saccharomyces cerevisiae 28 và vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides K tạo đồ
uống lên men bổ dưỡng, giàu hoạt chất GABA, polyphenol và các vitamin…
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án.
- Đây là cơng trình nghiên cứu có hệ thống về công nghệ sản xuất đồ uống
lên men từ gạo lứt:
+ Đã lựa chọn được nguyên liệu và xác lập được điều kiện nẩy mầm từ giống
gạo lứt Anh Đào cho hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học cao.
+ Đã xác định được điều kiện thủy phân gạo lứt Anh Đào nẩy mầm và điều
kiện lên men thích hợp sử dụng tổ hợp chủng nấm men, vi khuẩn tạo đồ uống lên
men bổ dưỡng.
3


+ Đã đánh giá được chất lượng sản phẩm đồ uống lên men từ gạo lứt nẩy
mầm Anh Đào.

- Tạo sản phẩm mới, nâng cao giá trị sử dụng của gạo, tạo tiền đề cho sản
xuất đồ uống lên men bổ dưỡng từ gạo lứt, góp phần duy trì, phục hồi và nâng cao
thể lực cho bộ đội, bảo đảm sức mạnh chiến đấu của Quân đội .
- Giúp gia tăng giá trị sản phẩm từ lúa, gạo và thúc đẩy nền nông nghiệp phát
triển.
- Là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nghiên cứu về đồ uống lên men từ
ngũ cốc.
6. Cấu trúc của luận án
Luận án bao gồm 150 trang với 16 bảng số liệu, 53 hình và ảnh liên quan,
116 tài liệu tham khảo. Kết cấu luận án gồm: Mở đầu (03 trang), Tổng quan (45
trang), Vật liệu và phương pháp nghiên cứu (25 trang), Kết quả và thảo luận (65
trang). Kết luận và kiền nghị (01 trang) Danh muc cơng trình cơng bố (01 trang),
Tài liệu tham khảo (06 trang) và phụ lục (26 trang).

4


Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về nguyên liệu
Hiện nay lúa được trồng phổ biến ở nhiều nước nhiệt đới, gạo là lương thực
chính của khoảng 1 nửa dân số trên thế giới. Việt Nam là một nước nông nghiệp có
diện tích sản xuất lúa lớn và đứng đầu trong những nước xuất khẩu lúa gạo. Theo
Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tám tháng đầu năm 2020, xuất khẩu gạo
của Việt Nam đạt gần 4,61 triệu tấn, trị giá hơn 2,25 tỷ USD, tăng 0,6% về khối
lượng và tăng 12,4% về giá trị so với cùng kỳ năm 2019, góp một phần quan trọng
vào an ninh lương thực toàn cầu. Do vậy việc sử dụng gạo lứt làm nguyên liệu cho
sản xuất đồ uống dinh dưỡng là thích hợp, tạo ra sản phẩm có giá trị cung cấp cho
thị trường.
1.1.1 Một số giống thóc dùng sản xuất đồ uống
Một số giống thóc ở miền Bắc Việt Nam có tiềm năng sử dụng để sản xuất

các sản phẩm đồ uống từ gạo lứt như: giống thóc tám xoan, nếp Anh Đào, N97. Do
chúng có nhiều đặc tính tốt như mùi thơm, cơm dẻo, năng suất cao.
Giống thóc Tám xoan: là giống lúa mùa muộn của vùng Tiền Hải (Thái Bình).
Sở Nơng nghiệp và Phát triển nơng thơn Thái Bình mở rộng sản xuất năm 1995.
Cây cao trung bình 140-145 cm, thời gian sinh trưởng ở vụ Mùa là 160-165 ngày.
Năng suất trung bình là 32 tạ/ha, tỷ lệ ra gạo là 65-66%. Bơng dài 25-26 cm. Mỗi
bơng có khoảng 120 hạt chắc, tỷ lệ hạt lép là 18-20%, khối lượng 1000 hạt là 18 –
25g. Hạt gạo dài, kích thưởc là 5,4 x 2,3 mm. Gạo trắng trong, cơm dẻo, thơm ngon,
độ hồ hóa trung bình.
Giống thóc nếp Anh Đào: Do TS Đào Xuân Tân, nguyên Trưởng khoa Công nghệ
sinh học, Trường ĐH Sư phạm Hà Nội 2 lai tạo và chọn lọc. Giống đã tham gia mạng
lưới khảo nghiệm của Trung tâm Khảo, kiểm nghiệm giống – Sản phẩm cây trồng
Quốc gia từ năm 2014. Hiện được gieo trồng tại nhiều HTX ở các tỉnh Bắc Ninh, Bắc
Giang, Vĩnh Phúc…Đây là giống lúa cảm ôn, cấy được cả hai vụ trong năm, thời gian
sinh trưởng vụ xuân: 140 – 145 ngày, vụ mùa: 110 – 115 ngày. Chiều cao cây 115 –
120 cm. Bông dài, hạt to, bầu, vỏ hạt màu vàng sẫm, khối lượng 28 – 30 gam/1000 hạt,
năng suất trung bình 6 – 7 tấn/ha, thâm canh tốt có thể đạt 8 tấn/ha. Gạo đẹp, xơi dẻo
ngon, mùi rất thơm ngay cả khi để nguội. Giống cho năng suất cao hơn các giống lúa
nếp khác cấy cùng trà từ 10 - 15%.
5


B

A

C

Hình 1.1 Thóc, gạo lứt và gạo lứt nẩy mầm Anh Đào

(A- Thóc nếp Anh Đào, B- Gạo lứt Anh Đào, C- Gạo lứt nẩy mầm Anh Đào)
Giống thóc nếp N97: Được tạo ra từ tổ hợp lai: Nếp 87/Nếp 415 từ năm 1993.
Từ năm 1994 đến năm 1997 chọn lọc cá thể. Năm 1998 so sánh sơ bộ và chính
thức. Đã tham gia mạng lưới khảo nghiệm quốc gia từ năm 2001, năm 2002-2003
mở rộng thử ở các tỉnh đồng bằng Bắc, Trung, Nam Bộ và miền núi phía Bắc, năm
2004 được công nhận là giống quốc gia. Giống N97 hạt trịn, kích thước: 3,3 x 2,8
mm, trọng lượng khoảng 25 – 28g/1000 hạt, gạo khi nấu cho cơm dẻo khi nấu chín
và có mùi thơm dễ chịu.
Các giống thóc trên tuy được sử dụng nhiều trong thực tế, nhưng chưa có các
phân tích về hàm lượng dinh dưỡng và các thành phần chức năng có trong hạt và
chưa từng được nghiên cứu để chế biến thành đồ uống. Trong những năm gần đây,
ở các nước châu Á việc sử dụng và nghiên cứu gạo lứt trở nên phổ biến, do trong
gạo lứt có nhiều đặc tính q đối với sức khỏe con người. Bên cạnh đó trước áp lực
cuộc sống và biến đổi khí hậu làm phát sinh nhiều bệnh tật ở các nước đang phát
triển, cần có 1 loại thực phẩm tốt cho sức khỏe. Các sản phẩm từ hạt là một lựa
chọn được nhiều nước quan tâm, nhất là sản phẩm từ hạt gạo lứt.
1.1.2. Gạo lứt
Gạo lứt là thóc được xát bỏ lớp vỏ trấu bên ngồi, giữ lại phơi và lớp vỏ cám
nên giá trị dinh dưỡng hầu như không bị mất. Hạt gạo lứt gồm 3 phần chính: vỏ,
phơi và nội nhũ.
Lớp vỏ có chứa nhiều chất béo và protein nhưng rất ít tinh bột. Trong lớp
aloron có chứa các hợp chất protein (35 - 45%), lipid (8 – 9%), vitamin và tro (11 –
14%), đường (6 – 8%), cellulose (7 – 10%), pentose (15 – 17%). Trong nghiên cứu
của Zhimin .X (2001) thì quá trình chuyển từ gạo lứt sang gạo trắng làm mất đi
6


khoảng 67% vitamin B3, 80% vitamin B1, 90% vitamin B6, 50% mangan, photpho
và 60% sắt, hầu hết các chất xơ và axit béo cần thiết [4]. Các thành phần dinh
dưỡng chính trong gạo lứt cụ thể gồm:

Carbohydrate: 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 amyloza và
amylopectin, hai thành phần này ảnh hưởng đến cấu trúc của hạt cơm. Amyloza
được cấu tạo từ các gốc α-D-glucoza bằng liên kết α-glycoside 1, 4 tạo thành mạch
thẳng, thành phần này cho hạt cơm có cấu trúc khơ 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 hạt cơm cũng khác nhau. Hai
loại gạo nếp và gạo tẻ khác nhau bởi hai thành phần amyloza và amylopectin trong
mỗi hạt tinh bột. Trong đó, amylopectin có vai trị quyết định đến tính dẻo của hạt.
Trong gạo tẻ, lượng amyloza chiếm 80% còn trong gạo nếp lượng amylopectin có
tới 90%. Gạo có hàm lượng amylopectin cao cho cơm dẻo, dính, có mùi thơm [5].
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 hịa tan và khơng hịa tan. Chất xơ hòa tan
được biết như là chất giảm mức cholesterol trong máu và bình ổn đường huyết.
Chất xơ khơng 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. Vì vậy
sử dụng gạo lứt trong bữa ăn, giúp phịng ngừa táo bón, bệnh ung thư, đặc biệt là
ung thư đường tiêu hóa, giảm mỡ máu, phịng ngừa điều trị bệnh tiểu đường.
Protein: Ngồi 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%. Gạo là loại thức ăn dễ tiêu
hóa và cung cấp loại protein tốt cho con người. Chất protein từ gạo cung cấp các
phân tử amino axit để thành lập mơ bì, tạo ra enzyme, kích thích tố và chất kháng
sinh. Chỉ số giá trị sử dụng protein thật sự của gạo là 63, so sánh với 49 cho lúa mì
và 36 cho ngơ (căn cứ trên protein của trứng là 100) đây cũng là một nguồn protein
thực vật dồi dào [6].
7

Lipid: Gạo lứt chứa 2,4 - 3,9% lipid, tập trung nhiều ở vỏ cám với 18,3% và
0,8% ở các phần cịn lại. Loại lipid chính trong cám là triglyceride, axit 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: Glycerolipid,
sterollipid 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 khơng thể xà phịng
hóa được. Vì vậy dầu cám được xem như là một thực phẩm chức năng quan trọng
cho sức khỏe tim mạch [7].
Vitamin: Gạo khơng chứa hoặc chứa rất ít vitamin A, C, D. Tuy nhiên, gạo
lứt được xem như một nguồn cung cấp rất dồi dào các vitamin nhóm B, đặc biệt
vitamin B1, B3, B6. Những vitamin này đa số đóng vai trị là coenzyme của các
enzyme xúc tác nhiều phản ứng sinh hóa trong 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 [8].
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 khống này tham gia vào q
trình điều hòa các hoạt động quan trọng trong cơ thể như trao đổi chất, hoạt động
của cơ và hệ thần kinh [8].
1.1.3 Gạo lứt nẩy mầm
Gạo lứt nẩy mầm là hạt gạo lứt cịn ngun phơi được nẩy mầm sau khi đã trải
qua q trình ngâm và ủ thích hợp. Sự khác nhau giữa gạo lứt và gạo lứt nẩy mầm
đã được các nhà khoa học Nhật Bản nghiên cứu, theo Kayahara và cs., (2000) thì
hàm lượng các chất dinh dưỡng được tăng lên trong quá trình nẩy mầm như: gamma
oryzanol, chất xơ, inositol, axit ferulic, axit phytic, mangan, magie, kali, kẽm, ngoài
ra GABA (Gama Amyno Butyric axit) được tăng lên gấp hàng chục lần. Gạo lứt
nẩy mầm còn chứa gấp 3 lần lysine là một axit amin cần thiết cho sự tăng trưởng và

bảo trì các mơ tế bào cơ thể, các vi chất khác như vitamin E, B1, B6 và magie đều
tăng từ 3, đến 4 lần [9]. Trong quá trình nẩy mầm các enzyme nội bào bên trong hạt
gạo được kích hoạt, 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. Tinh bột trong hạt
8


sau khi nẩy mầm sẽ dễ dàng bị thủy phân bởi enzyme amylaza tạo thành các đường
đơn, giúp quá trình tiêu hóa tốt hơn.
1.1.3.1 Thành phần dinh dưỡng và các hoạt chất sinh học trong gạo lứt nẩy
mầm
* Thành phần dinh dưỡng trong gạo lứt nẩy mầm
Quá trình nẩy mầm của hạt gạo lứt giúp các enzyme nội bào bên trong hạt
gạo hoạt động, tinh bột trong hạt sau khi nẩy mầm sẽ dễ dàng bị thủy phân bởi
enzyme amylaza tạo thành các đường đơn, giúp q trình tiêu hóa tốt hơn [22].
Ngồi ra q trình nẩy mầm tạo ra những thay đổi quan trọng về dinh dưỡng như:
Tăng gấp 3 lần lyzin một axit amin cần thiết tăng trưởng và bảo trì các mơ tế bào cơ
thể, chứa gấp 10 lần hàm lượng GABA một chất quan trọng đối với hệ thần kinh,
hàm lượng chất xơ, tocotrienols và gamma oryzanol cũng tăng lên. Các vi chất khác
như vitamin E, vitamin B1, B2, B3, B5, B6 và magie đều tăng [23,24].
Theo nghiên cứu của Dinesh.P và cs. (2009), gạo mầm được xem như là một
loại gạo ưu việt 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 sốt 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. 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 [25].
Hàm lượng axit amin: Các axit amin tổng số trong gạo lứt nẩy mầm (GBR)
cũng tăng lên trong quá trình nảy mầm, ở gạo trắng, gạo đỏ và gạo đen hàm lượng

lần lượt là: 353,32 ÷ 389,83; 371,25 ÷ 426,37; 456,37 ÷ 472,21. Riêng hàm lượng
GABA trong ba loại gạo trên đã tăng 4,2; 9,7 và 4,8 lần. Alanine tăng 2,3; 6,5 và
2,5 lần. Riêng với serine và threonine hàm lượng khơng đổi, cịn axit aspartic giảm
lần lượt là 75, 65 và 69%, axit glutamic giảm 30, 18 và 39% [40]. Theo Michiyo
Watanabe (2004) trong quá trình nẩy mầm tổng axit amin của hạt gạo lứt đã thay
đổi sau 0 giờ, 8 giờ, 16 giờ, 24 giờ ủ nẩy mầm lần lượt là 47,8; 52,9; 56,3; 54,4
(mg/100g) [41].
Các xu hướng thay đổi về hàm lượng axit amin trong gạo lứt nẩy mầm trên
cũng tương tự ở nảy mầm hạt thóc dưới điều kiện thiếu oxy. Các kết quả này có thể
9


được giải thích theo nghiên cứu của Magneschi và cs., ông đã kết luận sự kỵ khí dẫn
đến sự tích lũy axit amin trong mầm hạt lúa. Và sự tích lũy axit amin có nguồn gốc
từ sự đồng hóa nitrat ở hạt trong 4 ngày đầu nảy mầm, sau đó chúng có được do
phân hủy protein dự trữ trong hạt [42].
Chất xơ: 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 hịa tan và khơng hịa tan. Chất xơ
hịa 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. Chất xơ cịn có tác dụng giúp no
lâu nên khi ăn cơm gạo lứt, bạn sẽ không bị tăng cân.
Gạo lứt là nguồn cung cấp chất xơ tuyệt vời và ổn định. Vì vậy sử dụng gạo
lứt trong bữa ăn, giúp phịng ngừa táo bón, bệnh ung thư, đặc biệt là ung thư đường
tiêu hóa, giảm mỡ máu, phịng ngừa điều trị bệnh tiểu đường.
Vitamin và khống chất: Vitamin có nhiều trong gạo lứt, khi nẩy mầm hàm
lượng vitamin vẫn cịn duy trì đầy đủ trong hạt gạo lứt nẩy mầm. Đã có nhiều
nghiên cứu chỉ ra hàm lượng vitamin nhóm B giảm đi trong q trình nẩy mầm.
Trong nghiên cứu của Michiyo Watanabe (2004), hàm lượng vitamin B1 giảm nhẹ
từ 0,54 xuống 0,49mg/100g, B2 giảm từ 0,06 xuống 0,04mg/100g, vitamin E giảm
từ 1,6 xuống 1,1mg/100g, natri giảm từ 2,8 xuống 2,3 mg/100g, Magie giảm 120,6

xuống còn 79,1mg/100g. Trong khi đó canxi tăng từ 16,2 lên 37,1mg/100g, sắt tăng
từ 3,1 lên 3,2mg/100g, chất khoáng tăng từ 1,3 lên 1,5g/100g[41]. Theo
Moongngarm và cs. (2010) khi nghiên cứu quá trình gạo lứt và gạo lứt nẩy mầm
ông nhận thấy, khi gạo lứt thành gạo lứt nẩy mầm thì vitamin B1 giảm từ 0,23
xuống 0,12mg/100g, vitamin B3 giảm từ 7,66 xuống 4,47mg/100g, vitamin B6
giảm từ 0,76 xuống 0,66mg/100g, chất khoáng tăng từ 1,96 lên 2,06 g/100g [19].

10


Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của gạo lứt và gạo lứt nẩy mầm

Thành phần

Đơn vị

Gạo lứt

Gạo lứt nẩy mầm

Năng lượng

Kcal

345

364,2

Carbohyrate

g

72,8

78,7

Chất xơ

g

3,4

6,8

Chất béo

g

2,7

2,5

Protein

g

7,5

3,7

Axit phytic

mg

675,6

558,0

Oryzanol

mg

46,9

24,9

Axit feluric

mg

41,4

38,3

Vitamin B1

mg

0,34

0,49

Vitamin B2

mg

0,07

0,04

Vitamin B5

mg

1,5

2,3

Vitamin B6

mg

0,62

0,8

Canxi

mg

19

37,1

Sắt

mg

1,47

3,2

Magie

mg

52

79,1

Natri

mg

7

2,3

Kẽm

mg

1,9

2,1

Gaba

mg

2,64

44,53

Theo bảng 1.1[6], ta thấy rằng hàm lượng vitamin và khoáng chất ở trong
các loại gạo khác nhau thì khác nhau. Có thể các vitamin đóng vai trị quan trọng
trong q trình nẩy mầm nên hàm lượng của chúng giảm nhẹ sau khi nẩy mầm
* Thành phần chức năng trong gạo lứt nẩy mầm
Trong q trình nẩy mầm, ngồi thành phần các chất dinh dưỡng thiết yếu có
trong hạt thay đổi thì các thành phần chức năng có trong gạo lứt nẩy mầm được tăng
lên rất nhiều lần, như: Gama amyno butyric axit (GABA), phytic axit còn gọi là
inositolhexkiphosphate (IP6), gamma-oryzanol, polyphenol, ferulic axit… Trong
gạo lứt nẩy mầm có nhiều thành phần chức năng đã được xác định, với phạm vi
nghiên cứu của mình, chúng tơi tập trung vào một số thành phần chức năng chính
có trong hạt như:
11


Gamma-aminobutyric axit: γ-aminobutyric axit (GABA) là một axit amin phi
protein bốn cacbon. Nó được tổng hợp chủ yếu trong tế bào cây thông qua xúc tác của

enzymeglutamat decacboxylase (GAD). GABA có cơng thức phân tử C4H4NO2, khối
lượng là 103,12 g/mol và nhiệt độ nóng chảy 203,7°C, tan tốt trong nước.
GABA là một loại amino axit không thể thiếu đối với cơ thể để đảm bảo duy
trì sự hoạt động bình thường của não bộ đặc biệt các neuron thần kinh, là một chất
dẫn truyền thần kinh trong não và tủy sống của các lồi động vật có vú. GABA
được tổng hợp từ glutamic axit bởi enzyme glutamate decarboxylase (GAD). Hoạt
động của enzyme GAD có liên quan rất lớn đến quá trình nẩy mầm của hạt gạo.
Theo Khwanchai và cs.(2014), enzyme GAD làm xúc tác cho quá trình decarboxyl
glutamate biến đổi glutamate thành GABA. Sau đó, GABA được chuyển vào trong
ty thể và bị biến đổi thành succinic semialdehyde bởi enzyme GABA-T sử dụng cả
α-ketoglutarate và pyruvate như là nơi tiếp nhận các amino axit. Tiếp theo, succinic
semialdehyde được biến đổi thành succinate bởi enzyme succinic semialdehyde
dehydrogenase (SSADH), sau đó tham gia vào chu trình Krebs [26].

Hình 1.2 Cơ chế hình thành GABA

Trong gạo lứt, GABA được tìm thấy với hàm lượng thấp. Nhờ có q trình
ươm mầm, enzyme GAD được tăng cả về khối lượng và năng lực xúc tác, thông qua
sự trao đổi chất của hạt, axit glutamic được phân cắt với số lượng lớn, lượng GABA
được tăng lên đáng kể [27]. Ngoài ra GABA trong gạo nẩy mầm là chất dẫn truyền
thần kinh có tác dụng giảm stress, an thần, ngủ ngon, thư giãn cơ bắp. Chúng đóng
12