Nghiên cứu độ ổn định của cám gạo sau khi xử lý bằng công nghệ sấy vi sóng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC

TRẦN THANH HUYỀN

NGHIÊN CỨU ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA CÁM GẠO
SAU KHI XỬ LÝ BẰNG CƠNG NGHỆ
SẤY VI SĨNG
KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC

Hà Nội - 2021


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC

Người thực hiện: TRẦN THANH HUYỀN

NGHIÊN CỨU ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA CÁM GẠO
SAU KHI XỬ LÝ BẰNG CƠNG NGHỆ
SẤY VI SĨNG

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
(NGÀNH DƯỢC HỌC)
Khóa

: QH.2016.Y

Người hướng dẫn: TS. ĐÀO THỊ THANH HIỀN
ThS. NGUYỄN VĂN KHANH

Hà Nội – 2021


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến TS. Đào
Thị Thanh Hiền, Trường Đại học Dược Hà Nội và ThS. Nguyễn Văn Khanh, bộ
môn Bào chế và Công nghệ Dược phẩm, Trường Đại học Y Dược, ĐHQGHN
đã chỉ dạy, hướng dẫn tận tình, ln sát sao để giúp em hồn thành được khóa
luận.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến ThS. Nguyễn Xuân Tùng cùng các thầy
cô trong bộ môn Bào chế và Công nghệ Dược phẩm, Trường Đại học Y Dược,
ĐHQGHN đã luôn quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện tối đa cho em trong suốt
thời gian học tập cũng như q trình em thực hiện khóa luận tốt nghiệp của
mình.
Ngồi ra, em muốn cảm ơn tất cả các thầy, cơ giáo, các anh chị trong
trường đã gắn bó, ln quan tâm và yêu thương em. Trong suốt 5 năm học, em
không chỉ nhận được sự đào tạo về chuyên mơn mà cịn được trang bị rất nhiều
hành trang q báu, những bài học về đạo đức và lối sống, về ước mơ và động
lực từ các thầy cô, các anh chị đi trước.
Cuối cùng, em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu
Trường Đại học Y Dược đã tạo điều kiện thuận lợi và xây dựng một môi trường
học tập - nghiên cứu - sáng tạo tuyệt vời cho chúng em.
Do còn thiếu nhiều kinh nghiệm, nên trong q trình làm khóa luận tốt
nghiệp và báo cáo, em khộng thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận
được những nhận xét và góp ý từ phía các thầy cơ để khóa luận của em được
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2021
Sinh viên

Trần Thanh Huyền


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Ký hiệu

Tên tiếng Anh

Tên tiếng việt

1

BP

British
pharmacopoeia

Dược điển Anh

2

CĐ

Chuẩn độ

3

DĐVN V

Dược điển Việt Nam 5

4

FFA

Free fat acid

Acid béo tự do

5

HDL

High density
lipoprotein

Lipoprotein tỷ trọng cao

6

LDL

Low density
lipoprotein

Lipoprotein tỷ trọng thấp

7

LOX

8

MUFA

9

NSX

10

PUFA

Polyunsaturated fatty
acids

Acid béo khơng bão hịa đa

11

PV

Peroxid value

Giá trị peroxid

12

RBO

Rice bran oil

Dầu cám gạo

13

SFA

Saturated fatty acid

Acid béo bão hịa

14

TKHH

Tinh khiết hóa học

15

TT

Thuốc thử

16

VLDL

Enzym lipoxygenase
Monounsaturated
fatty acid

Acid béo khơng bão hịa đơn
Nhà sản xuất

Very low density
lipoprotein

Lipoprotein tỷ trọng rất thấp


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Tên hình

Trang

1.1

Hình ảnh cây lúa

3

1.2

Hình ảnh cám lúa gạo và thành phần hạt thóc

4

1.3

Quy trình xay xát

4

1.4

Cơng thức cấu tạo một số cấu tử γ – oryzanol

8

1.5

Ảnh hưởng enzym lipase và LOX tới triglycerid cám gạo
trong thời gian bảo quản

14

3.1

Cám lúa gạo sau khi rây

24

3.2

Biểu đồ thể hiện xu hướng giá trị acid béo trong thời gian
bảo quản

28

3.3

Biểu đồ thể hiện xu hướng giá trị acid béo trong thời gian
bảo quản (tiếp)

28

3.4

Biểu đồ thể hiện xu hướng giá trị acid béo trong thời gian
bảo quản (tiếp)

29

3.5

Biểu đồ thể hiện xu hướng của chỉ số peroxid qua thời
gian bảo quản

31

3.6

Biểu đồ thể hiện xu hướng của chỉ số peroxid qua thời
gian bảo quản (tiếp)

31

3.7

Biểu đồ thể hiện xu hướng của chỉ số peroxid qua thời
gian bảo quản (tiếp)

32


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

Tên bảng

Trang

1.3

Đặc tính đặc hiệu của một số enzym lipase

13

2.1

Dung mơi, hóa chất sử dụng

18

3.1

Chất lượng cám gạo ban đầu sau xay xát

24

3.2

Đánh giá hình thức các mẫu cám gạo được xử lý vi sóng

25

3.3

Đánh giá hình thức các mẫu cám gạo sau 8 tuần

26

3.4

Chỉ số acid béo tự do trong thời gian bảo quản (n = 3)

27

3.5

Chỉ số peroxid qua thời gian bảo quản (n = 3)

30

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
Chương 1 – TỔNG QUAN ............................................................................... 3
1.1. Cây lúa .................................................................................................... 3
1.1.1. Đặc điểm thực vật ............................................................................. 3
1.1.2. Phân bố.............................................................................................. 3
1.2. Cám gạo .................................................................................................. 4
1.2.1. Thành phần hóa học của cám lúa gạo ............................................... 5
1.2.2. Cơng dụng của cám gạo .................................................................... 9
1.2.3. Tác dụng sinh học của cám gạo ........................................................ 9
1.3. Enzym lipase ......................................................................................... 12
1.4. Một số nghiên cứu khử enzym trong cám gạo...................................... 14
Chương 2 – ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................ 18
2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................... 18
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................... 18
2.1.2. Dung mơi, hóa chất ......................................................................... 18
2.1.3. Dụng cụ, thiết bị .............................................................................. 18
2.2. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 19
2.2.1. Phương pháp khử enzym lipase trong cám gạo bằng sấy vi sóng ......
...................................................................................................... 19
2.2.2. Đánh giá chất lượng cám gạo đã được xử lý sau thời gian bảo quản .
...................................................................................................... 19
2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu .............................................................. 23
Chương 3 – KẾT QUẢ ................................................................................... 24
3.1. Đánh giá chất lượng cám gạo ban đầu .................................................. 24


3.2. Đánh giá chất lượng của cám gạo sau khi xử lý bằng sóng vi sóng theo
thời gian bảo quản ................................................................................. 26

3.2.1. Hình thức......................................................................................... 26
3.2.2. Chỉ số acid béo tự do ...................................................................... 27
3.2.3. Chỉ số peroxid ................................................................................. 30
Chương 4 – BÀN LUẬN ................................................................................ 34
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ............................................................................ 37


MỞ ĐẦU
Cây lúa (Oryza sativa L.) thường được gọi là “vàng của Phương Đông”
là loại lương thực hàng ngày của gần một nửa dân số toàn cầu, bao gồm hơn
3,5 tỷ người chủ yếu đến từ châu Á, châu Phi, một phần của châu Mỹ La-tinh
và vùng Ca-ri-bê [26]. Cây lúa được trồng ở ít nhất 114 quốc gia, chủ yếu ở các
nước châu Á và hiện nay gạo chiếm khoảng 25% sản lượng lương thực của thế
giới (FAO - Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc năm 2004).
Với điều kiện thổ nhưỡng và khí hậu nhiệt đới, đã từ lâu, cây lúa trở thành cây
lương thực chủ yếu tại Việt Nam, có ý nghĩa lớn trong việc bảo đảm an ninh
lương thực, vừa là mặt hàng xuất khẩu quan trọng. Năm 2020, Việt Nam đã
xuất khẩu 6,15 tấn gạo, đứng thứ hai thế giới sau Ấn Độ (VFA - Hiệp hội Lương
thực Việt Nam). Tuy lượng xuất khẩu lớn, nhưng giá trị xuất khẩu chưa cao,
ngoài xu hướng chuyển dịch cơ cấu sang phát triển các giống lúa chất lượng
cao, có giá trị lớn hơn thì việc giảm thất thoát sau thu hoạch và tận dụng các
phụ phẩm lúa gạo (như rơm, rạ, cám gạo, trấu,…) đang ngày càng được quan
tâm. Trong đó phải kể đến cám gạo - phụ phẩm lúa gạo thu được trong quá trình
xay xát.
Theo thống kê, trên thế giới mỗi năm tạo ra 66 – 75 triệu tấn cám gạo từ
hoạt động xay xát, một phần được sử dụng làm thức ăn chăn ni, phần cịn lại
bị loại bỏ như chất thải [14]. Tại Việt Nam, tính riêng đồng bằng sơng Cửu
Long có khoảng 4 triệu tấn cám gạo. Các nghiên cứu khoa học chỉ ra phần cám
gạo chiếm khoảng 8% khối lượng hạt thóc nhưng chứa tới 60% giá trị dinh
dưỡng. Cám gạo chứa protein, chất béo, chất xơ hòa tan, vitamin nhóm B, các

nguyên tố vi lượng, chất chống oxy hóa [3]… Đây là nguồn nguyên liệu giá trị
cho hoạt động chiết xuất dầu, sử dụng trong sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm.
Mặc dù có tiềm năng lớn nhưng cám lúa gạo lại có độ ổn định thấp.
Trong vịng 24 giờ đầu, hàm lượng các thành phần có giá trị đã bị giảm nhanh
do sự hoạt hóa của các enzym như lipase, protease [7]. Đây chính là nguyên
nhân làm cho giá trị của cám gạo chưa được đánh giá cao. Hiện nay, để khắc
phục nhược điểm kém ổn định của cám gạo, đã có rất nhiều nghiên cứu trên thế
giới nhằm bất hoạt enzym trong cám gạo với nhiều phương pháp xử lý khác
nhau có thể kể đến như: dùng nhiệt (sấy vi sóng, sấy tầng sơi, sấy điện…),
1


nghiên cứu gen,…Trong đó, phương pháp xử lý cám gạo bằng sóng vi sóng
khá đơn giản, dễ làm nhưng lại chưa được nghiên cứu ở nước ta. Vì vậy, đề tài
nghiên cứu khoa học: “Nghiên cứu độ ổn định của cám gạo sau khi xử lý
bằng công nghệ sấy vi sóng” đươc thực hiện với 2 mục tiêu sau:
1. Đánh giá được một số yếu tố của phương pháp sấy bằng vi sóng ảnh
hưởng tới chất lượng cám gạo trong thời gian bảo quản.
2. Lựa chọn được điều kiện kỹ thuật sấy vi sóng phù hợp để ổn định chất
lượng cám gạo.

2


Chương 1 – TỔNG QUAN
1.1.

Cây lúa

1.1.1. Đặc điểm thực vật

Cây lúa có tên khoa học Oryza sativa L., họ Lúa (Poaceae).
Cây lúa là loại cây cỏ, cao 0,6 – 1,5 m, sống hằng năm chu kỳ dài từ 70
– 90 ngày. Cây có thể sống ở đất (lúa nương) hoặc ở nước (lúa nước). Thân
mọc thẳng đứng, chia đốt, nhẵn và bóng. Lá mọc thành hai dãy, hình dài, dài
30 – 60 cm, gốc ốp sát thân, đầu thuôn nhọn, hai mặt và mép lá đều nháp; bẹ lá
nhẵn có tai, lưỡi bẹ dài hình mũi mác chẻ đơi.
Cụm hoa mọc ở kẽ lá thành chùy bông dài 15 – 30 cm, hơi uốn cong;
cuống cụm hoa to, có rãnh và nháp, bơng nhỏ hình bầu dục thn; nhị 6, mảnh,
bao phấn hình dải; bầu có vịi nhụy ngắn.
Quả thóc thuôn hẹp, bao bọc bởi mày hoa, chứa nhiều bột màu trắng.
[10]

Hình 1.1: Hình ảnh cây lúa
1.1.2. Phân bố
Hiện nay, lúa được trồng ở các vùng nhiệt đới, cận đới và ôn đới. Chúng
được trồng trên khắp thế giới, đặc biệt khu vực châu Á. Các khu vực chính bao

3


gồm: Ấn Độ, Trung Quốc, Đông Dương, Indonesia, Nhật Bản, Hàn Quốc,
Philippin, Pakistan, Mỹ, Brazil, Ai Cập và một số nước châu Âu... [16].
Ở nước ta, trồng lúa được coi là ngành nông nghiệp trọng điểm, không
chỉ sản xuất trong nước mà cịn xuất khẩu ra bên ngồi. Trong giai đoạn 1989
- 2009, diện tích trồng lúa chiếm 41,67% diện tích đất nơng nghiệp, sản lượng
lúa gạo khoảng 30 triệu tấn mỗi năm, sản lượng xuất khẩu gạo là khoảng 4,4
triệu tấn đứng thứ hai thế giới [5, 10]. Cây lúa được trồng ở khắp cả nước, với
đa dạng loại địa hình: từ đồng bằng, sườn núi,... với hai trung tâm chính là đồng
bằng Sơng Cửu Long và đồng bằng Sông Hồng.
1.2.

Cám gạo

Cám lúa gạo (rice bran) là phụ phẩm chính thu được từ q trình xay xát
và chiếm 8 – 10% trọng lượng hạt thóc. Cám gạo gồm các thành phần: lớp vỏ
nội nhũ, mầm, phôi của hạt và một phần từ tấm.
Cám lúa gạo mới xay có màu sáng, vị ngọt nhẹ, mùi thơm đặc trưng, tính
mát, bình [10].

Hình 1.2: Hình ảnh cám lúa gạo và thành phần hạt thóc
Lúa
(100%
)

Chà lứt

Trấu (20%)
Cám (10%)
Gạo lứt
(80%)

Chà bóng

Hình 1.3: Quy trình xay xát
4

Gạo trắng (70%)


1.2.1. Thành phần hóa học của cám lúa gạo

Cám gạo là chất dinh dưỡng bao phủ bên ngoài của nội nhũ tinh bột có
thành phần thay đổi theo loại cây trồng, đất và điều kiện khí hậu nơi nó được
trồng, kỹ thuật xay xát, các phương pháp ổn định hóa và bảo quản [14].
Trong cám gạo có chứa protein (12 – 18%), chất béo (12 – 29%),
carbohydrat (10 – 55%), chất xơ (6 – 31%), vitamin nhóm B (B1, B2, B5, B6),
các vitamin khác, acid folic, chất khoáng (Fe, P, Mg, Zn,…) và các chất chống
oxy hóa [40].
1.2.1.1. Protein
Protein chiếm tỷ lệ 12 – 18% và hầu hết các protein trong hạt lúa đều
được tìm thấy trong cám lúa gạo, chủ yếu là các protein dự trữ. Dựa trên độ hịa
tan, protein cám gạo có thể được phân loại thành albumin, globulin, prolamin
và glutelin, tương ứng có thể hịa tan trong nước, nước muối, rượu và kiềm
[36].
Tùy từng giống lúa, đặc điểm đất đai và khí hậu ở từng nơi mà các thành
phần protein trong cám gạo cũng khác nhau. Cagampang và cộng sự cho thấy
protein cám gạo chứa 37% albumin, 36% globulin, 22% glutelin và 5%
prolanin [17]. Nghiên cứu của Hamada đã báo cáo có các thành phần protein
cám gạo trung bình bao gồm albumin 34%, globulin 15%, glutelin 11% và
prolanin 6% [25]. Trong khi đó Abediyi và cộng sự lại chỉ ra giống lúa Nhật
Bản có chứa albumin 37%, globulin 31%, glutelin 27% và prolamin 2% [11].
Dựa trên các số liệu đã đưa ra cho thấy thành phần albumin và prolamin trong
protein cám gạo chiếm khoảng 34 – 37% và 2 – 6% trong khi giá trị globulin
và glutelin chiếm khoảng 15 – 36% và 11 – 27%.
Iwazaki và cộng sự (1982) đã sử dụng sắc ký loại trừ kích thước và ước
tính trọng lượng phân tử tương đối của các albumin trong lớp nội nhũ của hạt
thóc dao động từ 10 – 200 kD. Giống như các albumin khác, albumin trong cám
gạo được đông tụ bằng cách gia nhiệt và dễ dàng tan trong nước do mang điện
tích và thiếu cầu nối disulfid liên kết ngang.
Globulin chiếm khoảng 15 – 36% số protein dự trữ trong cám, rất giàu
lưu huỳnh, tan trong dung dịch nước muối. Globulin gạo bao gồm các chuỗi

5


polypeptid có kích thước khác nhau được ổn định bởi cầu nối disulfid nội chuỗi.
Protein này chứa hàm lượng cystin và methionin khá cao, không chứa lysin
[27].
Glutelin trong cám gạo chiếm khoảng 11 – 27% tổng lượng protein.
Glutein trong cám gạo khơng tan và rất khó chiết xuất do bị kết tập bởi các cầu
nối disulfid và glycosyl hóa. Khi sử dụng kiềm mạnh để tách protein từ cám
gạo cho thấy có hai phân nhóm chính của glutelin là α-polypeptid có trọng
lượng phân tử 34 – 39 kDa và β-polypeptid có trọng lượng phân tử 21 – 23
kDa. Ngồi ra, trong cám gạo lứt cịn tìm thấy các polypeptid glutelin có trọng
lượng thấp hơn khoảng 28,5 – 31 kDa và 20 – 23 kDa [22].
Nhóm protein hịa tan trong rượu là prolamin, chỉ chiếm từ 2 – 6% tổng
lượng protein trong cám gạo, ít nhất trong số các protein dự trữ của cám gạo.
Prolamin gần như khơng hịa tan trong nước, tan dễ trong ethanol 60 – 70% và
trong dung dịch acid hoặc kiềm. Prolamin gạo bao gồm hai nhóm polypeptid
chính, hai nhóm này hàm lượng các amino acid tương tự nhau với mức cao của
acid glutamic hay glutamin, alanin, glycin, agrinin và mức thấp lysin, histidin
[45].
Ngoài ra, các enzym cũng được tìm thấy trong cám lúa gạo như: lipase,
acid ascorbic oxidase, cytochrome, catalase, polyphenol, lipoxygenase,
esterase và dehydrogenase [14].
1.2.1.2. Dầu cám gạo
Dầu cám gạo là sản phẩm có giá trị cao được chiết xuất từ cám gạo, được
tiêu thụ nhiều ở một số nước châu Á có truyền thống sản xuất gạo và ngày càng
mở rộng tiêu thụ tại thị trường phương Tây. Tại Nhật Bản, hằng năm mức tiêu
thụ dầu gạo đạt mức 80 tấn, thay thế cho các loại dầu khác và sử dụng rộng rãi
trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm...
Tùy thuộc vào giống cây trồng, điều kiện sinh trưởng và mức độ đánh

bóng hoặc xay xát, cám gạo chứa 15 – 25% dầu. Dầu cám gạo chứa 95,6% lipid
có khả năng phân huỷ được, bao gồm glycolipid và phospholipid; 4,2% lipid
không tan được [40]. Các lipid phân hủy được chủ yếu là triglycerid. Tuy nhiên,
những chất béo trung tính được hydro hóa một cách dễ dàng bởi lipase để tạo
6


thành các acid béo tự do. Thành phần dầu cám gạo chứa khoảng 35 – 45% acid
oleic, 30 – 35% acid linoleic, 1 – 2% acid linolenic, và lượng acid palmitic 15
– 20% [49].
1.2.1.3. γ – Oryzanol
γ – Oryzanol là một phytosterol có nguồn gốc từ dầu cám gạo. Ban đầu,
γ – oryzanol được biết đến như là một hợp chất cụ thể có bản chất là este của
sterol và acid ferulic. Tuy nhiên, hiện tại nó được chứng minh là một hỗn hợp
của mười thành phần khác nhau. Trong đó, campesteryl ferulat; 2,4 – methylen
cycloartanyl ferulat và cycloartenyl ferulat là ba thành phần chính chiếm đến
80%.
Về tính chất vật lý, γ – oryzanol có dạng bột tinh thể màu trắng hoặc
vàng sáng, khơng mùi, có điểm nóng chảy trong khoảng 137,5 – 138,5oC [48].
Nó khơng tan trong nước, tan một chút trong n – heptan và diethyl ete, trên thực
tế tan được trong cloroform [15].
Hàm lượng của γ – oryzanol trong dầu cám gạo chiếm 1,6% dao động từ
115 đến 780 ppm, tùy thuộc vào từng loại gạo, mức độ và phương pháp chế
biến mà có thể cao gấp khoảng 13 – 20 lần (w/w) so với tổng số tocopherol và
tocotrienol trong gạo [12]. Khoảng 20% phần không xà phịng hóa trong dầu
cám gạo là γ – oryzanol [39].

7

Hình 1.4: Cơng thức cấu tạo một số cấu tử γ – oryzanol
1.2.1.4. Các thành phần khác
Ngoài là nguồn dồi dào các thành phần như protein, dầu, cám lúa gạo
cũng chứa lượng lớn carbohydrat gồm: polysaccharid, oligosaccharid, cellulose
(9 – 12,8%), hemicellulose (8,7 – 11,4%), tinh bột (5 – 15%) và một số loại
đường [14]. Chất xơ trong cám lúa gạo bao gồm chất xơ hịa tan và khơng hịa
tan trong nước.
Cám lúa gạo rất giàu vitamin B – complex, đặc biệt là thiamin (B1) và
acid nicotinic (B3), đồng thời cũng chứa riboflavin (B2) và vitamin B6. Hơn
nữa, cám gạo còn chứa các nguyên tố vi lượng như nhôm, canxi, clo, natri,
magie, silic, phốt pho…
Ngoài ra, cám lúa gạo là một nguồn chứa nhiều chất chống oxy hóa tự
nhiên và các hợp chất dinh dưỡng như tocopherol, tocotrienol, squalen,
polycosanol... Trong đó, phytosterol (1,8%), và tổng số tocopherol (81 mg/dL)
là điểm khác biệt so với 1% trong các loại dầu thực vật khác [14].

8


1.2.2. Công dụng của cám gạo
Cám gạo là thực phẩm bổ sung dinh dưỡng, được dùng để bổ sung
vitamin B, đặc biệt là acid folic và B1 cho khẩu phần ăn của phụ nữ có thai,
giúp cho sự phát triển hệ thần kinh của thai nhi. Theo trang web thông tin sức
khỏe Self Nutrition Data, một chén cám gạo thô có khả năng đáp ứng 88% nhu
cầu calo hàng ngày [14]. Ngồi ra, cám gạo có lượng lớn protein, chất xơ, tốt
cho sức khỏe con người.
Protein dự trữ trong cám lúa gạo được đánh giá cao về giá trị dinh dưỡng,
chứa đầy đủ tất cả các acid amin thiết yếu cho con người như lysin, methionin,
tryptophan, leucin, phenylalanin [41, 47]. Các protein này đã được chứng minh
là dễ tiêu hóa và hoạt tính sinh học cao hơn các loại ngũ cốc khác (lúa mạch,

ngơ). Protein trong cám gạo có giá trị sinh học cao nhất là albumin do được cơ
thể hấp thu và sử dụng dễ dàng nhất [33].
Dầu cám gạo được sử dụng như thực phẩm bổ sung giúp mang lại nhiều
lợi ích cho sức khỏe đối với người bị tiểu đường bởi cơ chế làm giảm quá trình
stress, oxy hóa dẫn tới q trình tái sinh các tế bào tụy, thận, tim, gan [23].
Ngoài ra, RBO cũng làm giảm tình trạng rối loạn lipid máu, làm giảm sự tăng
đáp ứng với nồng độ insulin cao trong trường hợp đái tháo đường [19, 20].
Trong ngành công nghiệp thực phẩm: cám gạo đã qua xử lý được sử dụng
làm chất phụ gia thay thế cho bột mì để tăng độ ổn định trong sản xuất các loại
bánh, mì, kem mà không ảnh hưởng đến chất lượng [35].
1.2.3. Tác dụng sinh học của cám gạo
1.2.3.1. Tác dụng lên tim mạch
Sử dụng RBO trong khẩu phần ăn hằng ngày làm giảm mức cholesterol
trong huyết thanh và phần cholesterol lipoprotein mật độ thấp. Vì cứ giảm 1%
cholesterol, sẽ làm giảm 2% nguy cơ đau tim, RBO có thể được coi là lợi ích
cho bệnh nhân bị bệnh tim [14]. Thêm vào đó, tỷ lệ giữa 03 thành phần
SFA:MUFA:PUFA trong dầu cám gạo gần với tỷ lệ 10:15:10 – tỷ lệ được Hiệp
hội tim mạch Hoa Kỳ khuyên nên dùng cho bệnh nhân có vấn đề liên quan đến
các bệnh tim mạch để phòng tăng huyết áp, xơ vữa động mạch, cholesterol máu
cao [19, 20].
9


Tác dụng quan trọng của γ-oryzanol phải kể đến là tác dụng trên chuyển
hóa lipid và cholesterol. Sử dụng γ-oryzanol làm cải thiện các chỉ số lipid trong
huyết thanh như làm giảm nồng độ LDL, VLDL, triglycerid, cholesterol,
cholesterol không HDL (non–HDL–C) và làm tăng cholesterol kết hợp với
HDL [24, 31]. Cơ chế hạ cholesterol của γ-oryzanol có thể do làm giảm hấp
thu ở ruột hoặc tăng cường chuyển hóa cholesterol thành acid mật và sterol
[32]. Các sản phẩm thủy phân của γ-oryzanol trong ruột như acid ferulic và các

sterol làm ức chế hoạt động của cả enzym lipase và HMG–CoA reductase, một
enzym ngăn cản chuyển HMG- CoA thành mevalonat, tiền chất của cholesterol.
Trong đó acid ferulic có khả năng gắn tốt với lipase còn các sterol liên kết tốt
hơn với HMG-CoA reductase [13].
1.2.3.2. Tác dụng chống oxy hóa
γ-Oryzanol là chất chống oxy hóa tiêu biểu trong dầu cám gạo. Cả ba
thành phần chính của γ-oryzanol gồm 2,4-methylen cycloartanyl ferulat,
cycloartenyl ferulat, và campesteryl ferulat đều thể hiện tác dụng oxy hóa cao
hơn cả bốn thành phần của vitamin E (α-tocopherol, α-tocotrinol, γ-tocopherol
và γ-tocotrienol), cao gấp mười lần tocopherol và tocotrienol, trong đó thể hiện
tác dụng mạnh nhất là 2,4-methylen cycloartanyl ferulat. Trên gan, γ-oryzanol
ức chế q trình superoxy hóa bảo vệ tế bào gan, ngăn ngừa sự tổn thương tế
bào gan do ethanol [41].
Ngoài các thành phần trong dầu cám gạo, các protein trong cám lúa gạo
cũng có tác dụng chống oxy hóa. Theo báo cáo của Zhang và cộng sự (2009),
protein nội nhũ lúa được thủy phân bằng cách sử dụng năm loại enzym khác
nhau; tạo ra các peptid chống oxy hóa, chẳng hạn như chymotrypsin, neutrase,
flavorase, alcalase và papain. Mặt khác, Adebiyi và cộng sự (2009) báo cáo
rằng các chất thủy phân albumin và globulin được phân lập từ cám gạo có khả
năng chống oxy hóa cao hơn so với protein thơ. Tác dụng chống oxy hóa của
các sản phẩm thủy phân protein cám gạo bằng trypsin cũng đã được nghiên cứu
bởi Chanput và cộng sự (2009). Họ phát hiện ra rằng protein albumin từ cám
gạo có hoạt tính cao nhất, tiếp theo là các phân đoạn globulin, prolamin, glutelin
và hordein, hoạt tính giảm tương ứng [50].

10


1.2.3.3. Tác dụng chống ung thư
Ngày nay, tác dụng dược lý được quan tâm của γ-oryzanol là phòng

chống ung thư. γ-Oryzanol đã được chứng minh là có khả năng ức chế sự thúc
đẩy tạo khối u và sự phát triển khối u ở chuột bằng cách cảm ứng hoạt động
tiêu diệt tự nhiên, bất hoạt đại thực bào và ức chế hình thành mạch. Hoạt hóa
đại thực bào, tế bào NK, ức chế sự phát triển của tế bào ung thư trên chuột thí
nghiệm gây ung thư đại tràng. Ức chế sự phát triển dòng tế bào ung thư bàng
quang DU145 và PC3. Ngoài ra, hàm lượng MUFA cao trong dầu cám gạo giúp
ngăn ngừa sự hình thành các gốc tự do gây ung thư khi đun ở nhiệt độ cao [14].
1.2.3.4. Các tác dụng khác
Tác dụng trên hormon kích thích tuyến giáp (TSH): Nghiên cứu của
Kuno T. và cộng sự cho thấy uống γ-oryzanol với liều 300 mg/kg giúp làm
giảm đáng kể nồng độ TSH đang cao ở bệnh nhân suy giáp nhưng khơng ảnh
hưởng trên người bình thường. Tương tự, điều trị mạn tính với γ-oryzanol làm
giảm nồng độ TSH huyết thanh ở sáu trên tám bệnh nhân và không ảnh hưởng
đến nồng độ T3 và T4 trong quá trình nghiên cứu [20]. Nghiên cứu sâu hơn về
cơ chế cho thấy, γ-oryzanol hoạt động như một chất thúc đẩy tăng trưởng tăng
cường chức năng của tuyến yên và thúc đẩy việc giải phóng endorphin vùng
dưới đồi [14].
Tác dụng chống tăng huyết áp: Shobako đã xác định được peptid mới
chống tăng huyết áp Leucin-Arginin-Alanin (LRA) từ cám gạo phân hủy bằng
thermolysin. Tác dụng chống tăng huyết áp mạnh và giãn mạch của peptid này
đã được báo cáo trước đây. LRA dùng đường uống đã được chứng minh tác
dụng chống tăng huyết áp trên chuột tăng huyết áp tự phát. Đây cũng là peptid
chống tăng huyết áp mạnh nhất có nguồn gốc từ protein cám gạo. Ngoài ra, các
peptid thủy phân từ protein gạo có tác dụng hạ huyết áp cũng được báo cáo
như: Tyrosin-Tyrosin (YY), Tyrosin-Serin-Lysin (YSK). Cám gạo chế biến thô
cũng được nghiên cứu lâm sàng cho tác dụng hạ huyết áp trên người [44].
Tác dụng chống viêm, chống dị ứng: Tác dụng này của γ-oryzanol là do
ức chế sự hoạt động của NF-kB, ức chế biểu hiện gen của yếu tố hoại tử u
TNF-α, enzym COX-2, Interleukin (IL-1β) dẫn đến tác dụng chống viêm.

11


Ngoài ra, γ-oryzanol cũng ức chế enzym DNA polymerase ở động vật có vú
dẫn đến tác dụng chống viêm in vivo, gắn kết với IgE làm ngăn cản phản ứng
quá mẫn xảy ra. Một số nghiên cứu cũng chỉ ra cám gạo đã khử chất béo có vai
trị như một nguồn protein ít gây dị ứng [50].
Tác dụng trên thần kinh trung ương: γ-oryzanol giúp cải thiện các triệu
chứng của phụ nữ tiền mãn kinh, cải thiện trí nhớ người già và các rối loạn thần
kinh vận động. γ-Oryzanol cũng được phát hiện có hiệu quả trong việc điều trị
các rối loạn tiêu hóa như viêm dạ dày, loét dạ dày và ruột kích thích nhờ khả
năng làm giảm tiết acid dịch vị và điều chỉnh việc kiểm soát bài tiết tiêu hóa
của hệ thần kinh [14].
Tác dụng làm đẹp: Tác dụng làm đẹp của cám gạo là do γ-oryzanol ức
chế enzym tyrosinase ngăn cản hình thành melanin. Tác động lên tuyến nhờn
làm cải thiện tình trạng khơ da trong trường hợp viêm da cơ địa, da khô, giữ
ẩm, ngăn cảm tia UV [18].
1.3.

Enzym lipase

Một số enzym trong cám lúa gạo lại tham gia vào q trình thủy phân,
oxy hóa chất dinh dưỡng trong cám gây ra sự ơi hóa, trong đó phải kể đến
enzym lipase. Lipase (triacylglycerol acylhydrolase) là enzym tan trong nước,
xúc tác cho phản ứng thủy phân trigycerid tạo thành glycerin và acid béo tương
ứng nhờ hoạt động của nó trên bề mặt phân cách pha dầu và pha nước. Lipase
có nhiều trong sữa, các hạt có dầu (đậu nành, đậu phộng), ngũ cốc (lúa mạch,
yến mạch), trong trái cây và rau, trong hệ thống tiêu hóa của động vật và nhiều
loại vi sinh vật.
Về tính chất vật lý, lipase là enzym có khả năng chịu kiềm, chịu nhiệt.

Lipase có thể thủy phân cả 3 liên kết ester trong trigycerid hoặc chỉ thủy phân
một số liên kết ester nhất định giữa gốc –OH và các gốc acyl trong phân tử acyl
lipid. Bảng sau cho biết đặc tính đặc hiệu của một số enzym lipase.

12


Bảng 1.3: Đặc tính đặc hiệu của một số enzym lipase
Nguồn lipase

Liên kết thủy phân
Các gốc acyl ở vị trí 1, 3

Tuyến tụy, sữa, Pseudomonas fragi

Các gốc acyl ở vị trí 1, 2 và 3

Penicilium roqueforti, yến mạch, hạt
thầu dầu, Aspergillus flavus

Acid oleic và linoleic ở vị trí 1, 2, 3 Geotrichum candidum
Hai lipase hòa tan: lipase-I và lipase-II đã được tinh chế từ cám gạo.
Lipase-I, với khối lượng phân tử 40000 Da và pH tối ưu là 7,5 là một protein
phụ thuộc canxi và ưu tiên phân cắt các acid béo từ vị trí sn-1 và sn-3 của
triacylglycerol. Lipase–II được báo cáo là lipase chính trong cám gạo với khối
lượng phân tử 34000 Da, độ pH tối ưu là 7,5. Hai tiểu đơn vị của lipase-II, tiểu
đơn vị chính có khối lượng phân tử 14000 Da và một tiểu đơn vị phụ có khối
lượng phân tử 3900 Da, được liên kết thông qua các liên kết disulfua đã được
xác định cho đến nay. Sự biểu hiện chức năng của lipase-II cho thấy rằng enzym
này xúc tác tốt cho các acid béo chuỗi ngắn và hiệu suất xúc tác tương quan với

khoảng cách nucleophilic Ser–OH và liên kết cắt kéo, khoảng cách càng ngắn,
hiệu suất xúc tác càng lớn [14]. Các enzym này có vị trí đặc biệt có khả năng
thủy phân triglycerid tạo ra các acid béo tự do, dẫn đến làm tăng độ acid và
giảm pH của cám cũng như tạo ra vị lạ, thay đổi đặc tính của cám. Khả năng
thủy phân của enzym lipase cám gạo tùy thuộc vào loại enzym có mặt trong
cám, điều kiện bảo quản và phương pháp đóng gói.
Ngồi enzym lipase, có thể có sự hiện diện của một số thành phần khác
như các gốc tự do, ion kim loại (sắt, đồng, coban), ánh sáng, bức xạ và enzym
có chứa một kim loại thuộc nhóm chuyển tiếp như lipoxygenase (LOX) cũng
góp phần làm tăng thêm sự chóng biến chất và giảm giá trị sử dụng của cám
gạo. Trong đó, thành phần LOX cũng được tìm thấy trong nhiều loại thực vật,
đặc biệt là các cây thuộc họ đậu như đậu nành, đậu xanh, đậu Hà Lan hoặc
trong một số loại ngũ cốc như lúa mạch đen, lúa mì, yến mạch, ngơ…

13


Triglycerid (trong cám gạo)
Lipase
Acid béo tự do
LOX
Peroxid
OGốc Peroxy (ROO)
CoQ10H
2

CoQ10
Gốc tự do (ROOH)
Hình 1.5: Ảnh hưởng enzym lipase và LOX tới triglycerid cám
gạo trong thời gian bảo quản

1.4.

Một số nghiên cứu khử enzym trong cám gạo

Để cải thiện đặc tính khơng ổn định của cám gạo, cho đến nay, đã có
nhiều nghiên cứu về phương pháp khử enzym lipase cám lúa gạo được thực
hiện:
Shin and Godber (1996) đã đánh giá ảnh hưởng của tia gamma (γ) ở các
mức khác nhau (5, 10, và 15 kGy) tới hàm lượng acid béo và các thành phần
có hoạt tính chống oxy hóa trong cám gạo. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm
lượng acid béo trong mẫu xử lý khác nhau không nhiều hơn nữa cịn có xu
hướng tăng khi so với với mẫu khơng được xử lý. Ngồi ra khi sử dụng tia
gamma cịn ảnh hưởng xấu tới độ ổn định của các chất thân dầu trong cám gạo
như vitamin E, oryzanol. Như vậy, việc sử dụng tia gamma là không phù hợp
để ổn định cám lúa gạo [43].

14


Ramezanzadeh và cộng sự (1999) đã đánh giá sự ảnh hưởng của phương
pháp dùng nhiệt vi sóng, loại bao gói và nhiệt độ bảo quản tới hàm lượng acid
béo tự do trong cám lúa gạo. Cám gạo thô vừa mới xay xát được điều chỉnh đến
hàm ẩm 21% trước khi được gia nhiệt trong lị vi sóng với cơng suất 850 W
trong 3 phút, sau đó được bảo quản trong túi zip hoặc túi hút chân không ở nhiệt
độ 4 – 5oC hoặc 25oC trong 16 tuần để so sánh hàm lượng acid béo tự do với
mẫu cám thô không được xử lý trong cùng điều kiện bao gói và bảo quản. Kết
quả cho thấy, sau 16 tuần hàm lượng acid béo ở mẫu cám thô được bảo quản ở
25oC tăng rất nhanh với bao gói trong túi hút chân không và túi zip. Tuy nhiên
mẫu cám thô bảo quản ở 4 – 5oC thì tăng lên với tốc độ chậm hơn. Đối với mẫu
được xử lý bằng nhiệt vi sóng, hàm lượng acid béo tự do ở mẫu bảo quản ở

điều kiện 4 – 5oC hầu như không thay đổi trong suốt 16 tuần bảo quản. Còn
mẫu được lưu trữ ở 25oC thì hàm lượng acid béo tự do tăng nhẹ trong cả túi zip
và túi hút chân không [38].
Ramezanzadeh và cộng sự năm 2000 đã báo cáo rằng hàm lượng ẩm
giảm đáng kể trong các mẫu được gia nhiệt bằng lị vi sóng bất kể phương pháp
đóng gói và nhiệt độ bảo quản. Hàm lượng protein, chất béo, linoleic và
linolenic không thay đổi đáng kể trong tất cả các mẫu thơ và làm nóng bằng lị
vi sóng trong suốt 16 tuần bảo quản [37].
Lavanya và cộng sự (2018) đã đánh giá sự ổn định của cám gạo sau khi
xử lý nhiệt khơ bằng lị vi sóng. Cám gạo sau khi được xay xát, được xử lý
nhiệt bằng lò vi sóng trong vịng 24 giờ đầu. Các phần cám được ổn định bằng
cách gia nhiệt vi sóng liên tục ở các kết hợp xử lý khác nhau (850, 925 và 1000
W với thời gian 3,0; 4,0; 5,0 và 6,0 phút) và độ ổn định của các phân đoạn cám
được phân tích theo acid béo tự do (FFA), giá trị acid (AV) và giá trị peroxid
(PV) trong 90 ngày. Kết quả cho thấy khi công suất và thời gian tiếp xúc tăng
FFA, AV và PV được tìm thấy ở mức thấp trong thời gian lưu trữ. Theo thời
gian bảo quản, mức độ ôi thiu của cám gạo đều tăng. Các phân đoạn cám được
xử lý ở nhiệt độ công suất 925 W trong 3 phút được coi là điều kiện thích hợp
để ổn định cám gạo [30].
Lakkakula và cộng sự (2004) đã sử dụng dòng điện Ohmic (dòng điện
tạo ra nhiệt) để ổn định chất lượng cám gạo. Cám gạo thô mới xay xát được
15


điều chỉnh đến các hàm ẩm khác nhau (10,5% và 21%), sau đó được xử lý bằng
dịng điện Ohmic có tần số khác nhau (1Hz, 60Hz). Sau khi được xử lý, các
mẫu cám gạo được bảo quản trong túi polyethylen có zip ở 4oC và đánh giá
hàm lượng acid béo tự do, mà chủ yếu là % acid oleic trong thời gian 0, 1, 2, 4,
6 tuần. So sánh với mẫu cám thô không được xử lý trong cùng điều kiện bao
gói và bảo quản. Kết quả cho thấy, hàm lượng acid béo trong mẫu không được

xử lý tăng rất nhanh sau 6 tuần. Còn hàm lượng acid béo tự do ở mẫu cám hàm
ẩm 10,5%, được xử lý với nhiệt sinh ra từ dòng điện thấp hơn nhưng vẫn ở mức
cao. Trong đó, mẫu cám hàm ẩm 21% thì hàm lượng acid béo tự do chỉ tăng
nhẹ. Nghiên cứu cũng đã so sánh với phương pháp vi sóng cho thấy hàm lượng
acid béo tự do ở phương pháp dùng nhiệt Ohmic là cao hơn sau thời gian bảo
quản 6 tuần. Kết quả này cho thấy, việc sử dụng dòng điện tạo ra nhiệt có vai
trị quan trọng trong việc ổn định chất lượng cám gạo, ngồi ra cịn làm tăng
hiệu suất chiết xuất dầu cám gạo [29].
Chauhan G. S. và cộng sự (2004) đã đánh giá một số đặc tính của cám
gạo sau khi xử lý bằng phương pháp sấy tĩnh và đùn nóng. Trong phương pháp
sấy tĩnh, các mẫu cám gạo được rây qua rây có đường kính mắt rây 0,32 mm,
sấy tĩnh trong tủ sấy ở 120oC trong 30 phút, mẫu thu được đóng túi kín PE, bảo
quản ở nhiệt độ phịng. Trong phương pháp đùn nóng, mẫu cám gạo được đùn
nóng bằng thiết bị đùn nóng ở quy mơ phịng thí nghiệm với thơng số như sau:
nhiệt độ (135 – 140oC), lưu lượng nước (0,000038 m3/s), áp suất hơi nước
(275,80 kPa), tốc độ cung cấp nguyên liệu (27 kg/h), chiều rộng ống mở (0,0078
m). Cám gạo sau khi đùn được sấy tĩnh trong tủ sấy ở 50oC trong 24 giờ, rây
qua rây có đường kính mắt rây 0,32 mm, sau đó được bảo quản ở nhiệt độ
phịng trong túi PE kín. Kết quả nghiên cứu cho thấy sau 60 ngày bảo quản thì
hàm lượng acid béo trong mẫu cám gạo không được xử lý tăng lên rất cao, trong
khi đó mẫu cám gạo xử lý với nhiệt nóng tăng lên khơng nhiều, cịn mẫu xử lý
bằng phương pháp đùn nóng hầu như khơng thay đổi trong suốt quá trình bảo
quản [42].
Tuncel và cộng sự (2014) đã sử dụng tia hồng ngoại (ở công suất 700 W
trong 3 phút) để ổn định cám gạo. Kết quả cho thấy tia hồng ngoại có vai trị
quan trọng trong việc ổn định một số đặc tính của cám gạo như thành phần dinh
16


dưỡng, màu sắc, chất xơ, hàm lượng acid béo… Nghiên cứu cũng cho thấy xử

lý cám gạo bằng tia hồng ngoại tạo ra cám gạo giàu chất dinh dưỡng, có tiềm
năng lớn trong sản xuất bánh mỳ [46].
Da Silva và cộng sự (2006) đã nghiên cứu hiệu quả của phương pháp
pháp hấp (ở 45oC trong 24 giờ) và nướng (ở 120oC trong 20 phút) trong việc
ổn định cám lúa gạo thông qua đánh giá độ acid trong dung dịch nước và cồn
của các mẫu cám sau khi xử lý trong 16 tuần, so sánh với mẫu cám thô không
qua xử lý. Kết quả cho thấy, mẫu cám gạo được xử lý bằng phương pháp nướng
là ổn định hơn cả [21].
Haritha Bollinedi và cộng sự (2021) đã xem xét đến các phương pháp
nghiên cứu gen để giải quyết vấn đề ôi thiu, không ổn định của cám gạo trong
thời gian bảo quản. Nghiên cứu gồm ba hướng tiếp cận: phương pháp tiếp cận
gây đột biến thiếu enzym, phương pháp tiếp cận gây thiếu chất nền (giảm lượng
acid linoleic và tăng acid oleic) và tăng chất chống oxy hóa tự nhiên. Kết quả
bước đầu cho thấy những cách tiếp cận này là khả thi và sẽ là những lựa chọn
thay thế bền vững cho các kỹ thuật ổn định truyền thống [14].
Ngoài ra một số hóa chất cũng được sử dụng trong xử lý chất lượng cám
lúa gạo như ethanol, acid clohydric, ion Fe3+, Ni2+ (Munshi và cộng sự, 1993),
Li2+, SeO2 (Gangadhara và Prakash, 2010) với mục đích ức chế sự hoạt động
của enzym lipase [28, 34].
Như vậy, có thể thấy các phương pháp bất hoạt enzym vơ cùng phong
phú. Trong đó, các phương pháp sử dụng nhiệt là phổ biến, có nhiều nghiên
cứu hơn cả. Các nghiên cứu bất hoạt enzym bằng nhiệt cũng mang lại rất nhiều
hứa hẹn, hiệu quả trong việc giải quyết vấn đề ôi thiu của cám gạo. Điển hình
là phương pháp sử dụng nhiệt vi sóng do thao tác đơn giản, dễ dàng, không yêu
cầu máy móc, kỹ thuật có trình độ cao.

17