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
1
2
3
4
5

6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Tên

1.1

Hình ảnh cây lúa

1.2

Hình ảnh cám lúa gạo và thà

1.3

Quy trình xay xát

1.4

Cơng thức cấu tạo một số cấ

1.5
3.1
3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

Ảnh hưởng enzym lipase và
trong thời gian bảo quản
Cám lúa gạo sau khi rây

Biểu đồ thể hiện xu hướng g
bảo quản

Biểu đồ thể hiện xu hướng g
bảo quản (tiếp)

Biểu đồ thể hiện xu hướng g
bảo quản (tiếp)

Biểu đồ thể hiện xu hướng c
gian bảo quản

Biểu đồ thể hiện xu hướng c
gian bảo quản (tiếp)

Biểu đồ thể hiện xu hướng c
gian bảo quản (tiếp)


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

Tên

1.3

Đặc tính đặc hiệu của một s

2.1

Dung mơi, hóa chất sử dụng

3.1

Chất lượng cám gạo ban đầu

3.2

Đánh giá hình thức các mẫu

3.3

Đánh giá hình thức các mẫu

3.4

Chỉ số acid béo tự do trong

3.5

Chỉ số peroxid qua thời gian


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 nông 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 Sơng Hồng.
1.2.

Cám gạo

Cám lúa gạo (rice bran) là phụ phẩm chính thu được từ quá 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

Chà lứt

(100%

Hình 1.3: Quy trình xay xát
4


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 (B 1, 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 khơng 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 (B 1) và
acid nicotinic (B3), đồng thời cũng chứa riboflavin (B2) và vitamin B6. Hơn
nữa, cám gạo cịn chứa các ngun tố vi lượng như nhơm, 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, γoryzanol 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
Liên kết thủy phân
Các gốc acyl ở vị trí 1, 3
Các gốc acyl ở vị trí 1, 2 và 3
Acid oleic và linoleic ở vị trí 1, 2, 3
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
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 – 5 oC hoặc 25oC trong 16 tuần để so sánh hàm lượng
acid béo tự do với mẫu cám thô khơng 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 – 5 oC 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 – 5 oC hầu như khơng thay đổi trong
suốt 16 tuần bảo quản. Cịn mẫu được lưu trữ ở 25 oC 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 lị 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
o

cám gạo được bảo quản trong túi polyethylen có zip ở 4 C 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 dịng 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 120 oC 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 50 oC 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 120 oC 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].
Ngồi ra một số hóa chất cũng được sử dụng trong xử lý chất lượng
cám lúa gạo như ethanol, acid clohydric, ion Fe 3+, 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 vô 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, khơng u cầu máy móc, kỹ thuật có trình độ cao.

17