›

Đồ án Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gạo mầm từ gạo lứt nương đỏ Tây Nguyên (điều kiện khảo sát t = 30⁰C)

pdf 121 trang thiennha21 12/04/2022 4460
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gạo mầm từ gạo lứt nương đỏ Tây Nguyên (điều kiện khảo sát t = 30⁰C)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhao_sat_cac_yeu_to_anh_huong_den_chat_luong_gao_mam_tu_gao.pdf

Nội dung text: Đồ án Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gạo mầm từ gạo lứt nương đỏ Tây Nguyên (điều kiện khảo sát t = 30⁰C)

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG GẠO MẦM TỪ GẠO LỨT NƯƠNG ĐỎ TÂY NGUYÊN (ĐIỀU KIỆN KHẢO SÁT t= 300C) Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : ThS. Huỳnh Phương Quyên Sinh viên thực hiện : Phan Ngọc Tuyết Nhung MSSV: 1151110043 Lớp:11DSH01 TP. Hồ Chí Minh, 2015
  2. Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫn của ThS. Huỳnh Phương Quyên. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu nhập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo. Ngoài ra, trong đồ án còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc. Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình. Trường đại học Công Nghệ TP.HCM không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có).
  3. Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Qua thời gian làm luận văn tại phòng thí nghiệm trường đại học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh, tôi đã được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của quý thầy cô ThS. Huỳnh Phương Quyên đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy và động viên em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Các thầy cô, cán bộ trong phòng thí nghiệm trường đại học Công Nghệ TP.HCM đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất, trang thiết bị, giúp em hoàn thành đề tài này. Quý thầy cô Khoa Công Nghệ Sinh học-Thực Phẩm-Môi Trường trường đại học Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh đã giảng dạy và truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt 4 năm học vừa qua. Các bạn bè và gia đình đã không ngừng động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Xin chân thành cảm ơn! Phan Ngọc Tuyết Nhung
  4. Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH viii MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 1.1. Giới thiệu về lúa gạo 5 1.1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển 5 1.1.2. Phân loại 6 1.1.3. Tình hình sản lượng gạo ở Việt Nam 7 1.1.4. Cấu tạo của hạt gạo 9 1.1.4.1. Lớp vỏ 10 1.1.4.2. Lớp aleurone 11 1.1.4.3. Nội nhũ 11 1.1.4.4. Phôi 11 1.1.5. Thành phần hóa học hạt gạo 11 1.1.5.1. Nước 12 1.1.5.2. Carbohydrate 13 1.1.5.3. Tinh bột 14 1.1.5.4. Protein 14 1.1.5.5. Lipid 15 1.1.5.6. Vitamin 17 1.1.5.7. Chất khoáng. 18 1.1.5.8. Chất màu trong gạo lứt 19 1.1.5.9. Các thành phần khác. 19 1.1.6. Giá trị dinh dưỡng của gạo 20 1.2. Cơ sở khoa học của quá trình nảy mầm 23 i
  5. Đồ án tốt nghiệp 1.2.1. Khái niệm về gạo mầm 23 1.2.2. Quá trình nảy mầm 25 1.2.3. Các giai đoạn của quá trình nảy mầm 27 1.2.4. Các biến đổi xảy ra trong quá trình nảy mầm 28 1.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm 29 1.2.6. Giá trị dinh dưỡng gạo mầm 31 1.3. Các enzyme tham gia trong quá trình nảy mầm 32 1.3.1. Enzyme amylase 32 1.3.2. Enzyme Protease 33 1.3.3. Enzyme Phytase 33 1.4. Các nghiên cứu về gạo trong nước và ngoài nước 33 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước 33 1.4.2. Tình hình nghiên cứu nước ngoài 33 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 36 2.2. Đối tượng nghiên cứu 36 2.2.1 Thiết bị và dụng cụ 36 2.2.2 Danh mục các hóa chất sử dụng 36 2.3. Phương pháp nghiên cứu 37 2.3.1. Sơ đồ nghiên cứu dự kiến 37 2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm 41 2.3.2.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát thời gian ngâm để gạo lứt hút nước đạt trạng thái bão hòa 41 2.3.2.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát điều kiện ngâm ủ sáng 100% đến khả năng nảy mầm của hạt. 42 2.3.2.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát các điều kiện ngâm ủ tối 100% đến khả năng nảy mầm của hạt. 45 ii
  6. Đồ án tốt nghiệp 2.3.2.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát các điều kiện ngâm ủ 50% tối 50% sáng đến khả năng nảy mầm của hạt. 47 2.3.2.5. Thí nghiệm 5: So sánh các điều kiện ngâm ủ để chọn điều kiện ủ thích hợp cho gạo lứt nảy mầm. 49 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51 3.1. Kết quả ảnh hưởng thời gian ngâm của gạo đến độ ẩm gạo lứt. 51 3.2. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng điều kiện ngâm ủ sáng 100% đến khả năng nảy mầm 52 3.2.1. Kết quả đo hoạt tính enzyme amylase 53 3.2.2. Kết quả đo hàm lượng đường khử 55 3.2.3. Kết quả đo hàm lượng protein. 57 3.2.4. Theo dõi chiều dài mầm 58 3.3. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng điều kiện ngâm ủ tối 100% đến khả năng nảy mầm. 60 3.3.1. Kết quả đo hoạt tính enzyme amylase 60 3.3.2. Kết quả đo hàm lượng đường khử 62 3.3.3. Kết quả đo hàm lượng protein. 63 3.3.4. Theo dõi chiều dài mầm 65 3.4. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng điều kiện ngâm ủ 50% tối 50% sáng đến khả năng nảy mầm 66 3.4.1. Kết quả đo hoạt tính enzyme amylase 67 3.4.2. Kết quả đo hàm lượng đường khử 69 3.4.3. Kết quả đo hàm lượng protein. 71 3.4.4. Theo dõi chiều dài mầm 72 3.5. Kết quả so sánh các điều kiện ủ để chọn điều kiện ngâm ủ thích hợp cho gạo nảy mầm. 73 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 iii
  7. Đồ án tốt nghiệp 4.1. Kết luận 76 4.2. Kiến nghị 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC iv
  8. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TP. HCM Thành Phố Hồ Chí Minh TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam USDA United States Department of Agriculture SOD Superoxide dismutase GABA Gamma amino butyric acid DNS Acid 2-hydroxy-3,5-dinitrobenzoic ĐB Đồng bằng v
  9. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Diện tích, năng suất và sản lượng lúa nước ta 8 Bảng 1.2: Thành phần trung bình của hạt gạo. 12 Bảng 1.3: Phân bố các loại carbohydrate trong các phần khác nhau của hạt gạo mẫu. 13 Bảng 1.4: Tính chất hóa lý của tinh bột gạo đã loại chất béo. 14 Bảng 1.5: Tỷ lệ % các loại protein trong lúa gạo. 15 Bảng 1.6: Hàm lượng các chất lipid trong các phần khác nhau của hạt gạo. 16 Bảng 1.7: Thành phần vitamin trong thành phần hạt gạo. 18 Bảng 1.8: Thành phần chất khoáng của gạo. 19 Bảng 1.9: Thành phần trung bình của hạt gạo xét cho 100g phần ăn được. 20 Bảng 1.10: Tóm tắt kết quả nghiên cứu về gạo mầm của các bài báo. 34 Bảng 3.1: Ảnh hưởng thời gian ngâm gạo đến độ ẩm của gạo. 51 Bảng 3.2: Ảnh hưởng điều kiện ủ sáng 100% đến hoạt tính enzyme amylase có trong gạo mầm. 53 Bảng 3.3: Ảnh hưởng điều kiện ủ sáng 100% đến hàm lượng đường khử có trong gạo mầm. 55 Bảng 3.4: Ảnh hưởng điều kiện ủ sáng 100% đến hàm lượng protein có trong gạo mầm. 57 Bảng 3.5: Ảnh hưởng ở điều kiện ủ tối 100% đến hoạt tính enyzme amylase có trong gạo mầm 60 Bảng 3.6: Ảnh hưởng ở điều kiện ủ tối 100% hàm lượng đường khử có trong gạo mầm 62 Bảng 3.7: Ảnh hưởng điều kiện ủ tối 100% đến hàm lượng protein có trong gạo mầm 64 Bảng 3.8: Ảnh hưởng điều kiện ủ 50% tối 50% đến hoạt tính enyzme amylase có trong gạo mầm 67 vi
  10. Đồ án tốt nghiệp Bảng 3.9: Ảnh hưởng ở điều kiện ủ 50% tối 50% sáng đến hàm lượng đường khử có trong gạo mầm 69 Bảng 3.10: Ảnh hưởng điều kiện ủ 50% tối 50% sáng đến hàm lượng protein có trong gạo mầm 71 Bảng 3.11: So sánh điều kiện thích hợp nhất cho hạt nảy mầm 74 vii
  11. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Cấu tạo của hạt gạo 9 Hình 1.2 Gạo lứt nảy mầm 24 Hình 1.3: Gạo mầm VIBIGABA 24 Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu gạo mầm 38 Hình 2.2: Sơ đồ nghiên cứu thí nghiệm 1 42 Hình 2.3: Sơ đồ nghiên cứu thí nghiệm 2 44 Hình 2.4: Sơ đồ nghiên cứu thí nghiệm 3 46 Hình 2.5: Sơ đồ nghiên cứu thí nghiệm 4 48 Hình 2.6: Sơ đồ nghiên cứu thí nghiệm 5 50 Hình 3.1: Độ ẩm khi ngâm gạo lứt từ 0 giờ đến 24 giờ 51 Hình 3.2: Ảnh hưởng điều kiện ủ sáng 100% đến hoạt tính enyzme amylase 54 Hình 3.3: Ảnh hưởng điều kiện ủ sáng 100% đến hàm lượng đường khử 56 Hình 3.4: Ảnh hưởng điều kiện ủ sáng 100% đến hàm lượng protein. 57 Hình 3.5: Chiều dài mầm lúc 18 giờ ở điều kiện ủ sáng 100% 58 Hình 3.6: Chiều dài mầm lúc 24 giờ ở điều kiện ủ sáng 100% 58 Hình 3.7: Chiều dài mầm lúc 30 giờ ở điều kiện ủ sáng 100% 59 Hình 3.8: Chiều dài mầm lúc 36 giờ ở điều kiện ủ sáng 100% 59 Hình 3.9: Ảnh hưởng điều kiện ủ tối 100% đến hoạt tính enyzme amylase 61 Hình 3.10: Ảnh hưởng điều kiện ủ tối 100% đến hàm lượng đường khử. 62 Hình 3.11: Ảnh hưởng điều kiện tối 100% đến hàm lượng protein 64 Hình 3.12: Chiều dài mầm lúc 18 giờ ở điều kiện ủ tối 100% 65 Hình 3.13: Chiều dài mầm lúc 24 giờ ở điều kiện ủ tối 100% 65 Hình 3.14: Chiều dài mầm lúc 30 giờ ở điều kiện ủ tối 100% 66 Hình 3.15: Chiều dài mầm lúc 36 giờ ở điều kiện ủ tối 100% 66 Hình 3.16: Ảnh hưởng điều kiện ủ 50% tối 50% sáng đến hoạt tính enyzme amylase 68 viii
  12. Đồ án tốt nghiệp Hình 3.17: Ảnh hưởng điều kiện ủ 50% tối 50% sáng đến hàm lượng đường khử 70 Hình 3.18: Ảnh hưởng điều kiện ủ 50% tối 50% sáng đến hàm lượng protein 71 Hình 3.19: Chiều dài mầm lúc 18 giờ ở điều kiện 50% tối 50% sáng 72 Hình 3.20: Chiều dài mầm lúc 24 giờ ở điều kiện 50% tối 50% sáng 72 Hình 3.21: Chiều dài mầm lúc 30 giờ ở điều kiện 50% tối 50% sáng 73 Hình 3.22: Chiều dài mầm lúc 36 giờ ở điều kiện 50% tối 50% sáng 73 Hình 4.1: Sơ đồ nghiên cứu gạo mầm ủ ở điều sáng 100% 75 ix
  13. Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết đề tài Lúa nương là giống lúa truyền thống có khả năng chịu được khí hậu và thời tiết khắc nghiệt, với phương pháp trồng trên rẫy của đồng bào Tây Nguyên, không sử dụng bất kỳ một loại thuốc bảo vệ thực vật nào nên đây được xem là sản phẩm nông nghiệp xanh và sạch. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, cây lúa đã tự mình vượt qua những trở ngại của thời tiết, khí hậu khắc nghiệt và vươn lên đón nắng mặt trời, hạt gạo hút được nhiều dưỡng khí của đất trời nên đây là nguyên liệu thích hợp cho chế độ thực dưỡng và là nguyên liệu làm sản phẩm thực phẩm chức năng cho chế độ dinh dưỡng hàng ngày. Giống lúa nương Tây Nguyên Việt Nam đang được Bộ Nông nghiệp Việt Nam đưa vào danh sách bảo tồn giống gạo quý và là nguyên liệu có giá trị trong chế độ ăn của đồng bào dân tộc Tây Nguyên, món quà quý mà Đồng bào Tây Nguyên gởi tặng cho các đồng bào ở các tỉnh thành khác nhưng chưa được các nhà khoa học ứng dụng quan tâm nghiên cứu, đặc biệt giống lúa nương cho gạo màu đỏ hạt tròn thì đến nay vẫn chưa có kết quả phân tích thành phần nào được công bố trên tạp chí trong cũng như ngoài nước. Sự nảy mầm của hạt gạo là một quá trình sinh lý phức tạp chịu sự tác động của các yếu tố bên trong: giống cây trồng, thành phần, hàm lượng các chất và các yếu tố bên ngoài: nhiệt độ, hàm lượng nước, không khí các yếu tố này ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm của hạt. Trong quá trình hấp thụ nước thì hoạt động trao đổi chất được khôi phục. Cấu trúc của hạt thay đổi và một số enzyme cần thiết cho quá trình trao đổi chất được kích hoạt và tiếp tục quá trình hô hấp của hạt gạo. Khi hạt được hình thành, hầu hết các thành phần dự trữ trong hạt như protein, tinh bột, chất béo sẽ cung cấp dinh dưỡng cho phôi hình thành và phát triển. Khi hạt hút nước, các enzyme thủy phân được kích hoạt sẽ phá vỡ những thành phần dự trữ tạo thành những hợp chất có lợi cho quá trình trao đổi chất. 1
  14. Đồ án tốt nghiệp Ngoài ra khả năng nảy mầm của hạt còn phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường, nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của tế bào và tốc độ phát triển của hạt. Ở nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp sẽ ức chế quá trình nảy mầm. Thông thường, hạt nảy mầm ở nhiệt độ hơi cao hơn nhiệt độ phòng. Chính vì vậy độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong khả năng nảy mầm của hạt. Khi hạt nảy mầm trong điều kiện thích hợp sẽ tăng hàm lượng một số chất dinh dưỡng đặc biệt là gamma amino butyric acid (GABA), hàm lượng đường, protein, chất xơ, vitamin E, niacin, vitamin B1, B6 và một số chất chống oxi hóa có hàm lượng cao hơn gạo lứt. Do đó tôi đã thực hiện đề tài “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gạo mầm từ gạo lứt nương đỏ Tây Nguyên (điều kiện khảo sát t= 300C)” nhằm mục đích xác định các yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện ủ, thời gian ủ thích hợp để hạt lúa nương nảy mầm có giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan cao. 2. Tình hình nghiên cứu Tình hình nghiên cứu ngoài nước Gạo lứt là một loại thực phẩm chứa nhiều chất có giá trị dinh dưỡng cao hơn so với gạo trắng. Tuy nhiên, gạo lứt sẽ tăng giá trị sử dụng hơn khi cho gạo nảy mầm. Trong những năm gần đây, thế giới đã rất quan tâm nghiên cứu về điều kiện nảy mầm và xác định những hợp chất có giá trị sinh học có trong gạo nảy mầm. Sau đây là bảng tóm tắt kết quả nghiên cứu của các công trình nghiên cứu về gạo mầm trên thế giới 2
  15. Đồ án tốt nghiệp Một số thay đổi về thành phần các hợp Nguồn tài liệu chất có trong gạo mầm (so với gạo lứt chưa nảy mầm) Banchuen va cộng sự (2010) Hàm lượng đường, gamma-aminobutyric acid , ferulic acid  Li và cộng sự (2008) Tổng hợp chất phenol , tổng hàm lượng chất xơ , gamma-aminobutyric acid . Tian và cộng sự (2004) Tổng phenolic , hoạt chất chống oxi hóa  Maisont and Narkrugsa (2010)  gamma-aminobutyric acid, tổng phenolic , khả năng chống oxi hóa , amylose , chất béo giảm  Jayadeep and Malleshi (2011) Chất xơ hòa tan , tocotrienol , chất béo giảm , hàm lượng tocopherol , hoạt chất chống oxi hóa  Songtip và cộng sự (2012) Hàm lượng đường khử , gamma- aminobutyric acid  Imam va cộng sự (2012) gamma-aminobutyric acid , tổng phenolic , khả năng chống oxi hóa  Tình hình nghiên cứu trong nước Thế giới đã rất quan tâm nghiên cứu và có rất nhiều sản phẩm gạo mầm trong thương mại hóa. Ở Việt Nam, hiện nay có một dòng sản phẩm gạo mầm từ giống gạo hạt trắng duy nhất của Công ty bảo vệ thực vật An Giang. 3. Mục tiêu nghiên cứu Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của gạo mầm từ gạo lứt nương đỏ Tây nguyên (điều kiện khảo sát t= 300C) 3
  16. Đồ án tốt nghiệp 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Khảo sát thời gian ngâm thích hợp để gạo lứt hút nước đạt trạng thái bão hòa. - Khảo sát ảnh hưởng điều kiện ngâm ủ sáng 100% đến khả năng nảy mầm, chiều dài mầm, hoạt tính enzyme amylase, hàm lượng đường khử, hàm lượng protein có trong gạo mầm (t=300C) - Khảo sát ảnh hưởng điều kiện ngâm ủ tối 100% đến khả năng nảy mầm, chiều dài mầm, hoạt tính enzyme amylase, hàm lượng đường khử, hàm lượng protein có trong gạo mầm (t=300C) - Khảo sát ảnh hưởng điều kiện ngâm ủ 50% tối 50% sáng đến khả năng nảy mầm, chiều dài mầm, hoạt tính enzyme amylase, hàm lượng đường khử, hàm lượng protein có trong gạo mầm (t=300C) - So sánh các điều kiện ngâm ủ để chọn điều kiện ủ thích hợp cho gạo lứt nảy mầm. 5. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp xác định độ ẩm, theo TCVN 1867:2001. Phương pháp xác định hoạt tính enzyme amylase, theo Nguyễn Hoài Hương. Phương pháp xác định hàm lượng đường khử, theo Nguyễn Hoài Hương. Phương pháp xác định hàm lượng protein, theo Nguyễn Hoài Hương. 6. Kết cấu của đồ án Đồ án gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Vật liệu và phương pháp. Chương 3: Kết quả và biện luận Chương 4: Kết luận và kiến nghị. 4
  17. Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu về lúa gạo Lúa gạo thuộc: Họ (Family): Poacereal Graminease (Hòa thảo). Phân họ (Subfamily): Oryzoideae. Tộc (Tribe): Oryzae. Chi (Genus): Oryza. Loài (Species): Oryza sativar L. 1.1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển Cây lúa là một trong những cây trồng lâu đời nhất trên thế giới. Từ những cây lúa hoang mọc ở các vùng đầm lầy ven sông, con người đã dần dần thuần hóa và tạo nên cây lúa trồng ngày nay. Tồn tại rất nhiều những ý kiến, nhưng học thuyết khác nhau về sự xuất hiện của cây lúa. Nhiều ý kiến cho rằng cây lúa có nguồn gốc từ Châu Á và xuất hiện vào khoảng thời gian cách đây 8000 năm. Người ta tìm thấy dấu vết của giống lúa cổ tại ba địa điểm là Đông Nam Á; vùng Assam (Ấn Độ); vùng biên giới Thái Lan – Myanmar và vùng trung du Tây Bắc Việt Nam. Tuy nhiên, gần đây các nhà khảo cổ Trung Quốc đã tìm thấy những hạt gạo nguyên thủy cùng các nông cụ cổ có niên đại khoảng 9000 năm. Đầu tiên, lúa được trồng ở Châu Á. Sau đó những người du mục Ả Rập mang chúng đến Hy Lạp cổ đại, từ đây Alexander đại đế mang chúng đến Ấn Độ và bắt đầu đi khắp thế giới. Có một số ý kiến khác về nguồn gốc cây lúa châu Á, xuất từ vùng Assam (Ấn Độ), giống lúa O.sativa dần tiến hóa thành giống O.sativa Indica thích ứng được khí hậu khô hạn đặc trưng của khí hậu vùng này. Sau đó, giống này phát tán dần về phía Đông Bắc qua Nepal, Myanma, di chuyển theo bờ biển lên hạ lưu sông Dương Tử và tiến hóa thành giống lúa O.sativa Japonica. Giống lúa mới thích nghi với khí hậu lạnh ở vùng địa lý này. 5
  18. Đồ án tốt nghiệp Từ nguồn gốc giống lúa cổ O.sativa, theo thời gian, tiến hóa phân chia thành hai giống lớn là O.sativa Indica và O.sativa Japonica và một số giống khác như O.sativa Sinica, O.sativa Javanica Ngày nay, cây lúa phát triển trên một bình diện rộng khắp thế giới với khoảng 100 quốc gia trồng lúa. Vùng trồng và tiêu thụ lúa chính vẫn là châu Á, là nơi mà gạo đóng một vai trò không thể thay thế trong đời sống hàng ngày. Ba nước xuất khẩu gạo lớn nhất thế giới là Thái Lan, Việt Nam và Trung Quốc. Ở Việt Nam, lúa được trồng ở cả ba miền với nhiều giống khác nhau, phổ biến nhất là giống lúa lai năng suất cao, kháng sâu bệnh tốt. 1.1.2. Phân loại Với kỹ thuật chọn lọc, lai tạo giống, con người đã tạo ra được nhiều giống lúa khác nhau và hiện nay việc phân loại chúng cũng có nhiều hình thức khác nhau. Theo nhiều ý kiến khác nhau về phân loại chi Oryza. Ví dụ, Chaherjee (1948) chia làm 23 loài, Richharia R. (1960) chia thành 18 loài, và viện nghiên cứu chia lúa quốc tế IRRI (1963) chia thành 19 loài. Trong đó, chỉ có loài Oryza sativa L. là lúa được trồng nhiều nhất để làm lương thực. Do tính phổ biến của lúa gạo nên lúa có rất nhiều giống và có nhiều cách phân loại khác nhau. Tuy nhiên, các cách phân loại này cũng chỉ có tính chất tương đối vì cùng sự phát triển của khoa học, ngày càng có nhiều các giống lúa lai đáp ứng nhu cầu của con người. Sau đây là một vài cách phân loại: - Theo điều kiện sinh thái: Kato (1930) chia lúa trồng thành hai nhóm lớn là Japonica (lúa cánh) và Indica (lúa tiên). - Theo thời gian sinh trưởng: căn cứ vào thời điểm gieo trồng hay thời gian khi thu hoạch có thể phân loại các giống lúa như sau:  Roxburg chia các giống lúa trồng ở Ấn Độ thành giống lúa chín sớm và giống lúa chín muộn.  Watt chia thành lúa thu và lúa đông. 6
  19. Đồ án tốt nghiệp Ở Việt Nam lúa lai ngắn ngày đang được lai tạo hay nhập khẩu để trồng tăng vụ, trái vụ, và tăng năng suất lúa. Các giống này phản ứng trung tính với ánh sáng nên trồng rộng rãi vào các vụ xuân, hè thu, đông xuân ở Nam Bộ. - Theo điều kiện tưới và gieo cấy: Quá trình thuần hóa cây lúa diễn ra trong thời gian dài, cây lúa thích nghi dần từ môi trường nước lên môi trường trên cạn. Lúa cạn là lúa trồng tại các vùng đồi nương, không cần nước trên mặt đất. Lúa có thể chịu nước sâu với mức ngập nước là 1m và cả giống lúa nổi chịu ngập đến 3-4m. 1.1.3. Tình hình sản xuất gạo ở Việt Nam Nước ta thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa nên thuận lợi cho nghề trồng lúa, nước ta có hai vùng trồng lúa chính là Đồng bằng sông Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long. Khu vực Đồng bằng sông Hồng mỗi năm có hai vụ chính là vụ chiêm và vụ mùa. Ở khu vực miền Nam có ba vụ là Đông xuân, Hè thu và vụ ba. Với những điều kiện thuận lợi cho cây lúa nước, Việt Nam đã trở thành một trong những nước sản xuất và xuất khẩu lúa gạo hàng đầu thế giới. Ngoài những giống lúa cao sản, những giống lai cho năng suất cao (có thể đạt 7 tấn/ha) đáp ứng nhu cầu lúa gạo về mặt số lượng, Việt Nam còn thực hiện trồng trọt và sản xuất những giống gạo đặc sản có giá trị dinh dưỡng và cảm quan. Các giống lúa đặc sản này tuy không cho năng suất cao, nhưng với những đặc tính như mùi thơm, màu sắc các giống lúa này đã có một thị trường nhất định. Sản lượng lúa trong cả nước: sản lượng lúa của địa phương không ngừng tăng qua các năm. Trong đó, vùng Đồng bằng sông Hồng chiếm hơn 50% sản lượng lúa ở miền Bắc, Đồng bằng sông Cửu Long chiếm hơn 80% sản lượng lúa miền Nam. Đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long có thể coi là hai nơi sản xuất lúa chủ yếu trong vùng với diện tích trồng, năng suất, và sản lượng lúa đạt được cao hơn các địa phương khác trong cả nước. 7
  20. Đồ án tốt nghiệp Bảng 1.1: Diện tích, năng suất và sản lượng lúa nước ta, 2009 [1] Diện tích (1000 ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (1000 tấn) Cả nước 7.226,5 355,7 37.901,2 MIỀN BẮC 2.520,6 208,9 13.419,6 ĐB sông Hồng 1.155,4 58,8 6.796,3 Trung du và Miền 669,9 45,5 3.047,1 núi phía bắc Bắc Trung Bộ 695,3 51,4 3.576,2 MIỀN NAM 4.705,9 146,8 24.481,6 Duyên hải Nam 526,3 50,8 2.675,8 Trung Bộ Đông Nam Bộ 306,7 43,1 1.322,4 ĐB sông Cửu 3.872,9 52,9 20.483,4 Long Ngoài ra ở vùng đất Tây Nguyên, lúa nương đóng vai trò quan trọng cho việc ổn định lương thực cho đồng bào miền núi, đặc biệt ở các huyện vùng cao, vùng sâu và vùng xa của cả nước. Lúa nương là kiểu canh tác lúa trên nương rẫy, đây là kiểu canh tác truyền thống của dân tộc Tây Nguyên, với diện tích trồng ở Tây Nguyên khoảng 24970 ha (Trích Báo cáo tác động hiệu quả sử dụng đất vùng Tây Nguyên đến quá trình hình thành và thoái hóa đất, năm 2009), năng suất 11,7 tạ/ha. Lúa nương còn được trồng nhiều ở vùng trung du miền núi phía Bắc với diện tích khoảng 104200 ha, chiếm 28,5% diện tích đất trồng cây hàng năm. Theo số liệu của Cục Trồng trọt - Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn, Mùa vụ 2010/2011, Việt Nam xuất khẩu 7 triệu tấn gạo trong tổng sản lượng 26,37 triệu tấn, so với 6,73 triệu tấn trong mùa vụ 2009/2010. Với sản lượng này, Việt Nam tiếp tục giữ 8
  21. Đồ án tốt nghiệp vị trí thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo, sau Thái Lan. Theo tổ chức USDA, dự báo mùa vụ 2011/2012, Việt Nam vẫn duy trì mức xuất khẩu gạo khoảng 7 triệu tấn. Với sản lượng sản xuất lúa gạo cao, Việt Nam hoàn toàn có khả năng giải quyết vấn đề lương thực cho người dân. Số lượng lúa gạo tiêu thụ trong nước chiếm tỷ lệ khoảng 70% tổng sản lượng thu được. Với lượng lúa gạo dồi dào, Việt Nam đã xuất khẩu lúa gạo. 1.1.4. Cấu tạo của hạt gạo Gạo lứt là sản phẩm của cây lúa, do đó trước khi tìm hiểu về phẩm chất gạo và những tiêu chuẩn đánh giá, cần phải xem xét về cấu trúc và chức năng của hạt gạo. Cấu tạo của hạt gạo gồm: 4 thành phần chính lớp vỏ, lớp aleurone, nội nhũ và phôi. Hình 1.1: Cấu tạo của hạt gạo 9
  22. Đồ án tốt nghiệp 1.1.4.1. Lớp vỏ Lớp vỏ là bộ phận bảo vệ cho phôi và nội nhũ khỏi bị tác động cơ học từ bên ngoài. Vỏ thường được phân làm ba lớp vỏ trấu, vỏ quả và vỏ hạt Vỏ trấu: có tác dụng bảo vệ hạt gạo, chống các ảnh hưởng xấu của điều kiện môi trường (nhiệt, ẩm) và sự phá hại của sinh vật có hại (côn trùng, nấm mốc). Trên mặt vỏ trấu có các đường gân và có nhiều lông ráp xù xì. Tùy theo giống lúa mà vỏ lúa có độ dày và chiếm một tỉ lệ khác nhau so với toàn hạt gạo. Độ dày của vỏ trấu thường là 0,12-0,15mm và thường chiếm 18-20% so với khối lượng toàn hạt gạo. Vỏ quả: gồm các lớp tế bào biểu bì, vỏ quả ngoài, vỏ quả giữa và vỏ quả trong: -Biểu bì ở ngoài cùng gồm các tế bào nhỏ. -Lớp vỏ quả ngoài gồm 2-3 dãy tế bào dài hướng dọc theo hạt. -Lớp vỏ quả giữa là các tế bào dài hướng ngang hạt. Đối với hạt đã chín thì lớp tế bào giữa trống rỗng, còn ở hạt xanh thì lớp tế bào này chứa các hạt diệp lục tố nên hạt có màu xanh. -Lớp vỏ quả trong là các tế bào hình ống hướng dọc hạt. Vỏ quả thường liên kết không bền với vỏ quả. Trong thành phần vỏ quả thường chứa cellulose, pentosan, pectin và khoáng. Trong cùng một hạt, chiều dài lớp tế bào vỏ quả không giống nhau, ở gần phôi, lớp vỏ quả là mỏng nhất. Vỏ hạt: là lớp vỏ mỏng bao bọc nội nhũ, có màu trắng đục hay vỏ cua. Gồm hai lớp tế bào: -Lớp ngoài chứa tế bào hình chữ nhật nhỏ, có chứa các sắc tố thuộc nhóm flavon như anthocyanin, carotenoid. -Lớp bên trong có các tế bào hình dạng không đều, xốp, dễ dàng cho ẩm đi qua. Tùy theo giống lúa và độ chín của lúa mà lớp vỏ hạt này dày hay mỏng. Trung bình lớp vỏ hạt chiếm 1-2,5% khối lượng hạt gạo. 10
  23. Đồ án tốt nghiệp 1.1.4.2. Lớp aleurone Lớp aleurone có cấu tạo chủ yếu là protein (35-45%), lipid (8-9%), vitamin và tro (11-14%), đường (6-8%), cellulose (7-10%), pentozane (15-17%). Khi xay xát lớp vỏ hạt (chủ yếu là aleurone) bị vụn nát ra thành cám. Nếu cám còn sót lại nhiều trong gạo, trong quá trình bảo quản dễ bị oxi hóa làm cho gạo bị chua (độ acid cao) và ôi khét (do lipid bị oxi hóa). 1.1.4.3. Nội nhũ Nội nhũ là phần chính trong hạt gạo. Trong nội nhũ chủ yếu là carbohydrate, chiếm tới 90%, trong khi đó trong toàn hạt gạo carbohydrate chỉ chiếm khoảng 75%. Nội nhũ được chia thành hai vùng: vùng lớp gần vỏ hạt gọi là lớp subaleurone và vùng nội nhũ tâm hạt. Tùy theo giống và điều kiện canh tác mà nội nhũ có thể trắng trong hay trắng đục. Các giống lúa hạt dài thường trắng trong, còn các giống hạt ngắn (bầu) nội nhũ thường trắng đục. Các giống lúa mà nội nhũ trắng đục thường có một vệt trắng ở giữa hạt hay phía bên hạt gọi là bạc bụng, khi xay xát dễ bị nát và khi nấu thì lâu chín, phẩm chất cơm không ngon bằng gạo có nội nhũ trắng trong. 1.1.4.4. Phôi Phôi nằm ở góc dưới nội nhũ, thuộc loại đơn diệp tử (chỉ có một diệp tử áp vào nội nhũ), đây là bộ phận có nhiệm vụ biến các chất dự trữ trong nội nhũ thành chất dinh dưỡng nuôi phôi khi hạt gạo nảy mầm. Phôi chứa nhiều protein, lipid, vitamin (vitamin B1 trong phôi chiếm tới 66% lượng vitamin B1 của toàn hạt gạo). Tùy theo giống và điều kiện canh tác mà phôi to, nhỏ khác nhau (chiếm 2,3-3% khối lượng toàn hạt). Phôi có cấu tạo xốp, nhiều dinh dưỡng, hoạt động sinh lý mạnh, nên trong quá trình bảo quản dễ bị côn trùng và vi sinh vật tấn công, gãy hạt; khi xay xát, phôi thường vụn nát và thành cám. 1.1.5. Thành phần hóa học của hạt gạo Thành phần hóa học của hạt gạo thay đổi rõ rệt tùy theo giống lúa, phân bón, kỹ thuật canh tác, điều kiện khí hậu, thời tiết từng vụ Nhưng nhìn chung hạt gạo có các 11
  24. Đồ án tốt nghiệp thành phần như nước, carbohydrate, protein, cellulose, lipid, vitamin, khoáng và enzyme. Sự phân bố các chất dinh dưỡng trong các phần của hạt không giống nhau và được biểu diễn trong bảng 1.2 Bảng 1.2: Thành phần trung bình (% khối lượng) của hạt gạo, có độ ẩm 14% [2] Thành phần Thóc Gạo lứt Gạo xát Trấu Carbohydrate 63-73 73-87 77-89 22-34 (g) Cellulose (g) 7,2-10,4 0,6-1,0 0,2-0,5 34,5-45,9 Protein 5,8-7,7 7,1-8,3 6,3-7,1 2,0-2,8 (gN×5.95) Lipid (g) 1,5-2,3 1,6-2,8 0,3-0,5 0,3-0,8 Tro (g) 2,9-5,2 1,0-1,5 0,3-0,8 13,2-21,0 Ca (mg) 10-80 10-50 10-30 60-130 P (g) 0,16-3,1 0,17-0,43 0,08-0,15 0,03-0,07 Fe (mg) 1,4-6,0 0,2-5,2 0,2-2,8 3,9-9,5 Zn (mg) 1,7-3,1 0,6-2,8 0,6-2,3 0,9-4,0 Phytin P (g) 0,18-0,21 0,13-0,27 0,02-0,2 0 Thành phần hóa học của hạt gạo phân bố không đều trong các phần của hạt nên khi chế biến cần tách những phần không hoặc ít chất dinh dưỡng, đồng thời tận dụng hợp lý những sản phẩm còn nhiều chất dinh dưỡng. 1.1.5.1. Nước Lượng nước ảnh hưởng đến công nghệ bảo quản và chế biến lúa gạo. Nước được xem là thành phần quan trọng của lúa. Hạt gạo càng chín vàng trên cây, độ ẩm của hạt càng giảm. Khi hạt ở giai đoạn chín sữa, lượng nước chiếm gần 70% khối lượng hạt, khi hạt ở giai đoạn thu hoạch thì độ ẩm khoảng 16-28% tùy thuộc điều kiện thời tiết khi thu hoạch. Lượng nước trong hạt ở hai dạng là tự do và liên kết. 12
  25. Đồ án tốt nghiệp 1.1.5.2. Carbohydrate Carbohydrate là thành phần chủ yếu và chiếm tỷ lệ cao nhất trong thành phần hạt gạo. Các carbohydrate của lúa ngoài tinh bột là thành phần chủ yếu có đường, cellulose, hemicelluloses, dextrin. Hàm lượng carbohydrate ở các phần khác nhau của hạt gạo rất khác nhau. Phân bố của các loại carbohydrate trong hạt gạo được trình bày trong bảng 1.3. Tinh bột chủ yếu tập trung trong nội nhũ. Trong cám, phôi hàm lượng carbohydrate không cao. Bảng 1.3: Phân bố các loại carbohydrate trong các phần khác nhau của hạt gạo, độ ẩm 14% (Đơn vị % theo khối lượng) [2] Loại Nguyên hạt Gạo lứt Gạo xát Cám Phôi carbohydrate Tổng 63,6-73,2 72,9-75,9 76,7-78,4 34,1-52,3 34,2-41,4 carbohydrate Tinh bột 53,4 66,4 77,6 13,8 2,1 Xơ thô 7,2-10,4 0,6-1,0 0,2-0,5 7,0-11,4 2,4-3,5 Xơ trung tính 16,4 3,9 0,7-2,3 23,7-28,6 13,1 Pentosan 3,7-5,3 1,2-2,1 0,5-1,4 7,0-8,3 4,9-6,4 Hemicellulose - - 0,1 9,5-16,9 9,7 Cellulose - - - 5,9-9,0 2,7 1,3:1,4β- - 0,11 0,11 - - glucans Đường tự do 0,5-1,2 0,7-1,3 0,22-0,45 5,5-6,9 8,0-12,0 Lignin 3,4 - 0,1 2,8-3,9 0,7-4,1 13
  26. Đồ án tốt nghiệp 1.1.5.3. Tinh bột Tinh bột là thành phần chủ yếu của hạt gạo, chiếm đến 90% lượng chất khô của hạt gạo xát. Tinh bột tồn tại dưới hai dạng là amylose và amylopectin có tỷ lệ thay đổi tùy thuộc vào giống lúa. Tinh bột quyết định giá trị cảm quan của gạo. Hàm lượng amylose trong gạo quyết định độ dẻo của cơm. Nếu thành phần tinh bột trong gạo có 10-18% amylose thì cơm được xem là mềm, dẻo; từ 25-30% thì cơm được xem là cứng. Các loại gạo Việt Nam có hàm lượng amylose thay đổi từ 18-45% amylose. Gạo nếp có thành phần tinh bột chủ yếu là amylopectin (xấp xỉ 100%), cơm rất dẻo và ít nở. Hạt tinh bột của lúa gạo có hình dạng đa giác đặc trưng, kích thước thay đổi 2- 10µm. Kích thước này nhỏ nhất trong số các hạt lương thực. Nhiệt độ hồ hóa tinh bột gạo trong khoảng 65-700C ( bảng 1.4). Bảng 1.4: Tính chất hóa lý của tinh bột gạo đã loại chất béo [2] Tính chất Tinh bột gạo nếp Tinh bột gạo tẻ Kích thước hạt (µm) 4-5 4-5 Protein (%) 0,5 0,58-1,81 Nhiệt độ hồ hóa (0C) 56-75 52-71 Hàm lượng amylose (%) 0,9 13,3-37,2 Tỷ trọng 1,49 1,496-1,511 Đường: trong lúa gạo, đường tồn tại ở dạng chủ yếu là saccharose, ngoài ra còn có một ít đường glucose, fructose và raffinose. Trong hạt gạo nảy mầm, tồn tại đường maltose. 1.1.5.4. Protein Trong hạt gạo, protein tồn tại ba dạng là các hạt cầu protein lớn nằm cả ở hai vùng gần lớp aleurone (subaleurone) và trung tâm hạt. Các hạt cầu protein này có đường kính 1-2µm. Các hạt cầu protein nhỏ, chủ yếu nằm ở vùng subaleurone, có đường kính 0,5-0,7µm. Trong các hạt cầu, các sợi protein sắp xếp thành các vòng đồng tâm hay tia 14
  27. Đồ án tốt nghiệp hướng tâm. Càng ở giữa hạt cầu thì mật độ protein càng cao. Dạng thứ ba là dạng tinh thể có đường kính từ 2-3µm cũng tồn tại trong lớp subaleurone. Protein gạo cũng gồm bốn loại, trong đó glutelin hay còn có tên riêng là oryzenin chiếm đa số, các protein còn lại là albumin, globulin và prolamin (oryzin). Phân bố các loại protein trong các phần khác nhau của hạt được trình bày trong bảng 1.5 Bảng 1.5: Tỷ lệ % các loại protein trong lúa gạo, (đơn vị tính % lượng protein tổng) [2] Thành phần Albumin Globulin Prolamin Glutelin (oryzin) (oryzenin) Gạo lứt 5-10 6-10 3-6 70-80 Phôi 24 14 8 54 Cám 37 36 5 22 Gạo xát 5 9 3 83 Bảng 1.5 cho thấy trong phôi và gạo lứt có nhiều glutelin còn trong cám có nhiều các protein albumin và globulin. Thành phần protein của lúa gạo có đủ 20 acid amin khác nhau. Nếu xét trên các acid amin không thay thế thì protein gạo có giá trị sinh học cao hơn ngô và lúa mì. Thành phần các acid amin tham gia tạo nên các nhóm protein khác nhau thì khác nhau. Phân bố các acid amin tại các phần khác nhau của hạt cũng không giống nhau. 1.1.5.5. Lipid Trong lúa gạo, hàm lượng chất béo rất nhỏ chỉ khoảng 1,5-2,3%. Lipid tồn tại dưới dạng các giọt chất béo có kích thước <0,5µm trong lớp aleurons, <1µm trong lớp subaleurone và <0,7µm trong phôi và các phần khác của hạt. Trong hạt gạo, lipid có thể ở dạng các triglyceride đơn giản, acid béo tự do, glycolipid, các phosphatid và một số các lipid đặc biệt như oryzanol, glycosyl 15
  28. Đồ án tốt nghiệp flyceride, sphingolipid, tocol Hàm lượng của các chất béo trong hạt gạo được trình bày trong bảng 1.6 Bảng 1.6: Hàm lượng các chất lipid trong các phần khác nhau của hạt gạo. (Đơn vị % khối lượng) [2] Tính chất Trấu Gạo lứt Gạo xát Cám Phôi Gạo trắng Tổng lipid (% khối 0,4 27 0,8 18,3 30,2 10,8 lượng) Chỉ số xà phòng hóa 145 181 190 184 189 Chỉ số iod 69 94 100 99 101 Thành phần acid béo Palmitic 18 23 33 23 24 23 Oleic 42 35 21 37 36 35 Linoleic 28 38 40 36 37 38 Các acid béo khác 12 4 6 4 3 4 Lipid trung tính, % 64 86 82 89 91 87 tổng lipids Triglycerides - 71 58 76 79 72 Acid béo tự do - 7 15 4 4 5 Glycolipids, % tổng 5 8 4 2 5 lipids Phospholipids, % 25 9 10 7 7 8 tổng lipids Phosphotidylcholine 11 4 9 3 3 3 Phosphatidylethanol - 4 4 3 3 3 amine 16
  29. Đồ án tốt nghiệp Qua bảng hàm lượng chất béo tập trung nhiều nhất ở phôi (30,2% KL phôi) và cám (18,3% KL cám). Acid palmitic và linoleic chiếm đa số các acid béo của hạt gạo. Hàm lượng các phospholipids cao cũng làm tăng giá trị sử dụng của dầu cám. Tuy nhiên, hàm lượng acid béo không no nhiều nối đôi cao làm cho cám vừa tách khỏi hạt gạo rất dễ oxi hóa tạo mùi khó chịu. 1.1.5.6. Vitamin Trong lúa có chứa nhiều loại vitamin sau đây: B1, B2, B6, PP, E, B12 phần lớn tập trong ở phôi, vỏ hạt và lớp aleuron. Gạo hầu như không có hoặc có rất ít vitamin A, C và D. Trong nội nhũ có chứa vitamin với tỷ lệ thấp; do đó gạo sau xay xát thường có hàm lượng vitamin rất nhỏ do đã bị tách ra theo cám. Gạo càng xát kỹ thì lượng vitamin càng tổn thất nhiều. 17
  30. Đồ án tốt nghiệp Bảng 1.7: Thành phần vitamin trong thành phần hạt gạo, độ ẩm 14%, (Đơn vị % khối lượng hạt) [2] Vitamin Thóc Gạo lứt Gạo xay Trấu Cám Phôi Gạo trắng Retinol (A) 0-0,08 0-0,11 0 0 0-3,6 0-1,0 0-0,9 Thiamine (B1) 2,6-3,3 2,9-6,1 0,2-1,1 0,9-2,1 12-24 17-59 3-19 Riboflavin 0,6-1,1 0,4-1,4 0,2-0,6 0,5-0,7 1,8-4,3 1,7-4,3 1,7-2,4 (B2) Niacin 29-56 35-53 13-24 16-42 297-499 28-83 224-389 Pyridoxine 4-7 5-9 0,4-1,2 - 9-28 13-15 9-27 (B5) Panthothnic 7-12 9-15 3,7 - 20-61 11-28 29-56 acid Biotin 0,04-0,08 0,04-0,1 0,01-0,06 - 0,2-0,5 0,3-0,5 0,1-0,6 Cyanocobalam 0-0,003 0-0,004 0-0,0014 - 0-0,004 0-0,01 0-0,003 in (B12) α-Tocopherol 9-20 9-25 Vết - 26-130 76 54-86 (E) 1.1.5.7. Chất khoáng Các chất khoáng vô cơ tập trung ở lớp vỏ hạt gạo. Chất khoáng nhiều nhất trong hạt gạo là phospho. Trong lớp vỏ trấu, chất khoáng có hàm lượng cao nhất là silic. Trong phôi hạt, chất khoáng có hàm lượng cao là phospho, kali và magie. Lượng phospho trong hạt gạo đa số tồn tại ở dạng phytin (83%) và ở dạng acid nucleic (13%). 18
  31. Đồ án tốt nghiệp Bảng 1.8: Thành phần chất khoáng của gạo. (Đơn vị % khối lượng chất khô) [2] Gạo Khoáng Thóc Gạo lứt Trấu Cám Phôi xay Canxi 0,1-0,8 0,1-0,5 0,1-0,3 0,6-1,3 0,3-1,2 0,2-1,0 Magie 0,6-1,5 0,2-1,5 0,2-0,5 0,3 5-13 4-13 Phospho 1,7-3,9 1,7-4,3 0,8-1,5 0,3-0,7 11-25 10-21 Phospho dạng 1,8-2,1 1,3-2,7 0,3-0,7 0 9-22 7-16 phytin Kali 1,5-3,7 0,6-2,8 0,7-1,3 1,5-7,5 10-20 11-15 Silic 10,8 0,6-1,4 0,1-0,4 64-95 3-5 0,4-0,9 Lưu huỳnh 0,4-1,6 0,3-1,9 0,8 0,4 1,7 1.1.5.8. Chất màu trong gạo lứt Trong quá trình nghiên cứu, chất màu có trong gạo lứt là do carotenoid và anthocyanin, là chất màu thuộc nhóm flavonoid. Nhưng có điểm khác về cơ bản với flavonoid thông thường không có nhóm cacbonyl ở C4. Có 3 nhóm anthocyanin chủ yếu là Pelargonidin (I): màu vàng cam hoặc hồng. Cyamidin (II): màu hồng xỉn. Delphimidin (III): màu đỏ hoặc tím. Anthocyanin là chất chống oxi hóa mạnh, có thể cắt đứt các cơn đau tim và ngăn cản sự tạo thành các cục máu đông trong lòng mạch máu. Thêm vào đó gạo lứt có chứa sắc tố có hàm lượng vitamin B2 nhiều hơn gạo trắng bình thường. 1.1.5.9. Các thành phần khác Trong lúa gạo có những chất dễ bay hơi NH3, H2S, các acetaldehyde. Đặc biệt, hợp chất 2-acetyl-1-pyrroline tạo hương thơm đặc trưng cho cơm. Tuy nhiên, khi bảo quản 19
  32. Đồ án tốt nghiệp hạt không tốt, thành phần lipid trong gạo bị phân hủy tạo ra những mùi khó chịu như thành các aldehyde, hexanal, và cetone 1.1.6. Giá trị dinh dưỡng của gạo Bảng 1.9: Thành phần trung bình của hạt gạo xét cho 100g phần ăn được [3] Thành phần Hàm lượng Năng lượng 360kcal Carbohydrate 73-75g Protein 7,5-10g Lipid 1,3-2,1g Cellulose 0,9g Thiamin (vitamin B1) 0,33mg Riboflavin (vitamin B2) 0,09mg Vitamin PP 4,9mg Vitamin B3 1,6mg Viamin B6 0,79mg Photpho 285mg K 340mg Ca 68mg Mg 90mg Fe 1,2mg Cu 0,3mg Mn 6mg Zn 2,2mg Se 23,4µg 20
  33. Đồ án tốt nghiệp Ngoài tinh bột ra, gạo còn có các chất dinh dưỡng khác như protein, chất béo, chất khoáng, vitamin gạo là một trong những loại ngũ cốc có độ sinh năng lượng khá cao. Một kg gạo có thể cung cấp khoảng 3600Kcal, như vậy nếu mỗi ngày ăn khoảng 450g gạo và một số thức ăn nữa là có thể đủ số calo cần thiết cho cơ thể một người lao động bình thường. Tinh bột Tinh bột là nguồn chủ yếu cung cấp năng lượng. Cấu trúc của tinh bột quyết định khả năng đồng hóa tinh bột của cơ thể con người, độ đồng hóa tinh bột gạo có thể đạt được 95,9%. Protein Lúa gạo tương đối tốt hơn các loại lương thực khác. Tồn tại đầy đủ 20 loại acid amin trong thành phần protein, lúa gạo cung cấp 10 loại acid amin không thay thế cho cơ thể con người. Mặt khác, protein lúa gạo dễ hấp thụ vào cơ thể. Khả năng tiêu hóa protein lúa gạo trong cơ thể là 84-92%, cao hơn so với các loại lương thực khác (lúa mì 81-90%, ngô 89-90% ). Tuy nhiên, lượng protein trong gạo không cao, thấp hơn các loại lương thực khác như lúa mì, ngô. Vitamin Cũng giống như các loại ngũ cốc khác, lúa gạo không chứa các loại vitamin A, C hay D nhưng có vitamin B1, vitamin B2, niacin, vitamin E, ít chất sắt và kẽm và nhiều chất khoáng Mg, P, K, Ca. -Thiamin là vitamin B1 giúp tiêu hóa lượng đường glucose để cho năng lượng, vì thế hỗ trợ cho các tế bào thần kinh, hoạt động của tim và vị giác. Vitamin B1 không thể dự trữ trong cơ thể nên phải cung cấp hàng ngày. -Riboflavin: gạo chứa ít riboflavin hay vitamin B2, rất cần thiết cho sản xuất năng lượng và nuôi dưỡng biểu bì của mắt và da. 21
  34. Đồ án tốt nghiệp -Niacin: là yếu tố cần thiết để phân tách chất glucose cho năng lượng và cho da, hoạt động bình thường của hệ thần kinh. -Vitamin E: là một loại vitamin tan trong mỡ, giúp cho vitamin A và các chất béo chống oxi hóa trong tế bào và bảo vệ hủy hoại mô biểu bì của cơ thể. Chất selen Chất selen là thành phần thiết yếu của một vài con đường trao đổi chất trong cơ thể, bao gồm sự trao đổi chất hormone tuyến giáp, hệ thống phòng chống sự oxi hoá và hệ miễn dịch. -Selen giúp thúc đẩy sự phục hồi và tổng hợp ADN trong các tế bào bị phá huỷ, ngăn chặn sự sinh sôi của các tế bào ung thư, gây ra các phản ứng dị ứng của nó, kết quả sự tự phá hủy của cơ thể đối với các tế bào ốm yếu hay bất bình thường. -Selen kết hợp chặt chẽ với các cofactor như glutathione peroxidase rất quan trọng đối với quá trình chống ung thư. Không những thế, nó còn kết hợp với vitamin E trong rất nhiều hệ thống chống oxi hoá thiết yếu cho sự sống của cơ thể người. Các hoạt động chống oxi hoá mạnh mẽ này của selen khiến cho selen rất hữu ích trong việc phòng chống không chỉ ung thư mà còn cả nguy cơ đau tim, cũng như làm giảm các triệu chứng của bệnh hen suyễn, các cơn đau và sưng khớp. Chất mangan -Tạo năng lượng và bảo vệ quá trình chống oxi hoá. -Chất khoáng này giúp tạo năng lượng từ protein và carbonhydrat, tham gia vào quá trình tổng hợp acid béo rất cần thiết cho một hệ thần kinh khoẻ mạnh cũng như quá trình sản xuất cholesterol cần thiết cho cơ thể để sản xuất ra các hormone giới tính. -Mangan cũng là thành phần chính của một loại enzyme chống oxi hoá rất quan trọng tên là superoxide dismutase (SOD). SOD được tìm thấy ở ty thể trong tế bào của cơ thể giúp ngăn chặn ảnh hưởng xấu của các gốc tự do được giải phóng trong quá trình giải phóng năng lượng. Chất magie 22
  35. Đồ án tốt nghiệp Chất magie là một chất dinh dưỡng khác cũng có nhiều trong gạo lứt, đã được chứng minh trong các nghiên cứu là có tác dụng giảm tính khắc nghiệt của bệnh hen suyễn, giảm huyết áp, giảm sự thường xuyên của các cơn đau nửa đầu, giảm nguy cơ của các cơn đau tim và đột quỵ. Ngoài ra, gạo còn cung cấp những chất cần thiết cho cơ thể với ít chất Sắt (thành phần của hồng huyết cầu và enzyme) và Kẽm (giúp chống oxi hóa trong máu, thành phần của enzyme trong tăng trưởng, phân chia tế bào), nhưng nhiều chất Phospho (giúp xương, răng, biến hóa trong cơ thể), Kali (cho tổng hợp protein, hoạt động enzyme), Canxi (giúp xương, răng và điều hòa cơ thể) Bên cạnh đó còn có một số chất dinh dưỡng có trong gạo lứt như chất xơ, carotenoid, phytosterol, acid omega 3 và inositol hexaphosphate (IP6) đều có vai trò rất quan trọng trong việc phòng chống sự ngưng kết các tiểu huyết cầu và làm giảm hàm lượng cholesterol và triglyceride. Các thành phần không có lợi cho dinh dưỡng Trong thành phần hạt có những hợp chất tác động không tốt cho cơ thể người. Các thành phần có hại trong dinh dưỡng gạo tập trung ở phôi và lớp aleuron, bao gồm phytin, antitrypsin, hemagglutinin và oryzacystain. Trừ phytin, tất cả các thành phần kể trên đều có bản chất protein nên dễ biến tính ở nhiệt độ cao. 1.2. Cơ sở khoa học về quá trình nảy mầm 1.2.1. Khái niệm về gạo mầm 23
  36. Đồ án tốt nghiệp Hình 1.2: Gạo lứt nảy mầm Hình 1.3: Gạo mầm VIBIGABA 24
  37. Đồ án tốt nghiệp Gạo mầm được cho lên mầm từ gạo lứt còn nguyên phôi, xuất hiện lần đầu tiên năm 1995 tại Nhật Bản và ngày càng trở nên phổ biến trên thế giới. Tại Việt Nam, trong các nghiên cứu thành công gần đây, đã chứng minh khi cho gạo lứt nảy mầm trong điều kiện thích hợp sẽ tăng hàm lượng một số chất dinh dưỡng đặc biệt là gamma amino butyric acid (GABA), vitamin E, niacin, vitamin B1, B6 và một số chất chống oxi hóa có hàm lượng cao hơn gạo lứt. Ta gọi là gạo mầm. Gạo mầm có màu vàng nhạt, một đầu hạt gạo có mầm đục nhỏ. Gạo mầm khi nấu thì hạt gạo mềm, có vị ngọt hơn gạo lứt. Công dụng của gạo mầm là phòng chống bệnh giúp cân bằng huyết áp đối, giảm choresterol, chống béo phì. Gạo mầm còn có tác dụng giảm cân tăng cường chức năng của thận, an thần, đẹp da, giảm stress căng thẳng thần kinh và chứng mất ngủ. Đồng thời giúp ổn định đường huyết cho những người bệnh tiểu đường. Theo nghiên cứu của Dinesh và cộng sự (2009), gạo mầm được xem như là một loại gạo tiên tiến 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. Trong sản phẩm gạo mầm có chỉ số glyceride thấp giúp kiểm soát 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 của họ. Sản phẩm gạo mầm cũng là một nguồn dồi dào magie, 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 1.2.2. Quá trình nảy mầm Bình thường trong kho bảo quản tốt, hạt không thể nảy mầm do hàm lượng nước trong hạt thấp. Chỉ khi độ ẩm hạt tăng và gặp điều kiện thuận lợi về nhiệt độ, và oxi không khí thì hạt mới nảy mầm. Tuy nhiên trong thực tế vẫn có khả năng xảy ra hiện tượng nảy mầm khi bảo quản nhất là tại các góc kho, nơi tiếp xúc với không khí. Quá trình nảy mầm bắt đầu diễn ra khi độ ẩm môi trường tăng mạnh, hạt sẽ hút ẩm và trương nở. Các enzyme trong hạt bắt đầu hoạt động, nhất là amylase và protease thủy 25
  38. Đồ án tốt nghiệp phân các chất dinh dưỡng dự trữ trong hạt để cung cấp các chất và năng lượng cho hạt nảy mầm và cho sự phát triển của mầm non. Một phần glucose sinh ra để hô hấp, phần còn lại chuyển đến miền sinh trưởng của phôi, tái tạo thành cellulose để hình thành nên màng của các tế bào mới hay kết hợp với asparagin tạo thành protein mới. Các acid amin cũng được đưa tới phôi để tổng hợp thành sinh chất giúp phôi phát triển. Nảy mầm là sự phát triển của phôi bên trong hạt. Đây là một quá trình bao gồm sự kết hợp những khả năng có thể xảy ra để bắt đầu sự hấp thu nước của hạt gạo, kết thúc quá trình này là sự phát triển của phôi và sự hình thành rễ mầm xuyên qua cấu trúc của hạt xung quanh phôi và tiếp theo là sự phát triển thành cây con (Bewley và Black, 1994). Trong hạt gạo lứt có sẵn một lượng nước ở dạng liên kết. Nước từ bên ngoài thấm vào trong hạt làm hòa tan các chất dự trữ và hoạt hóa các enzyme xúc tác quá trình phân giải các hợp chất cao phân tử trong hạt gạo lứt thành những chất đơn giản cung cấp cho hoạt động của phôi để hình thành cây mầm. Phôi là nơi hút nước mạnh nhất. Ở thời gian đầu tốc độ hút nước rất mạnh do sự chênh lệch áp suất thẩm thấu rất lớn giữa môi trường bên ngoài, nhưng càng về sau hút nước càng giảm (Nguyễn Đức Lượng và cộng sự, 2004). Quá trình nảy mầm gạo lứt làm cải thiện chất lượng của gạo. Quá trình nảy mầm bị ảnh hưởng bởi các nhân tố bên ngoài như: thời gian nảy mầm, sự hiện diện của ánh sáng, hàm lượng chất dinh dưỡng dự trữ trong hạt, (Ridge, 1991). Quá trình nảy mầm của hạt gạo lứt giúp các enzyme nội bào bên trong hạt gạo hoạt động và phân cắt thành các chất có khối lượng phân tử lớn (protein, tinh bột, ) thành những phần tử có khối lượng phân tử nhỏ. Hơn nữa, tinh bột trong hạt sau khi nảy mầm sẽ dễ dàng bị thủy phân bởi enzyme amylase tạo thành các đường đơn, giúp quá trình tiêu hóa tốt hơn (N. Srisang và cộng sự, 2011). Ngoài ra quá trình nảy mầm gây ra những thay đổi quan trọng về dinh dưỡng như tăng hàm lượng GABA (Gama 26
  39. Đồ án tốt nghiệp Amynobutyric acid), hàm lượng chất xơ, tocotrienol và Gamma oryzanol (Kim và cộng sự, 2012). Quá trình này phụ thuộc vào điều kiện bên trong và bên ngoài. Thời gian mà hạt giống có thể sống sót rất khác nhau và phụ thuộc vào điều kiện tồn trữ và loại hạt giống (Mayer và Poljakoff-Mayber, 1975). Để hạt gạo có thể nảy mầm, nó phải được đặt trong môi trường thuận lợi như: cung cấp đầy đủ nước, nhiệt độ thích hợp, thành phần không khí trong khí quyển, ánh sáng, 1.2.3. Các giai đoạn của quá trình nảy mầm Giai đoạn I: Sự hoạt hóa Hút ẩm (quá trình vật lý), sự hấp thu nước của hạt khô làm tăng hàm lượng nước trong hạt, làm mềm vỏ hạt. Hạt trương lên và vỏ hạt bị nứt ra. Sự tổng hợp các enzyme: hoạt động enzyme bắt đầu trong vòng vài giờ sau khi xảy ra sự hấp thu nước của hạt. Hoạt động của các enzyme một phần từ sự tái hoạt hóa các enzyme dự trữ được hình thành từ sự phát triển của phôi và một phần từ sự tổng hợp các enzyme mới khi hạt bắt đầu nảy mầm. Giai đoạn II: Sự phân giải các chất dự trữ và vận chuyển. Các chất dự trữ (tinh bột, protein, lipid) được thủy phân thành các hợp chất hữu cơ đơn giản và sau đó vận chuyển đến các vị trí tăng trưởng của trục phôi. Tinh bột Dextrin Maltose Protein Acid amin Lipid Glycerin + Acid béo Các hoạt động sinh tổng hợp của tế bào sẽ được kích hoạt. Sự hấp thu nước và hô hấp tiếp tục diễn ra ở một tốc độ đều đặn. Khi xảy ra hiện tượng nảy mầm, hạt gạo 27
  40. Đồ án tốt nghiệp xảy ra hiện tượng biến đổi về màu sắc và thành phần hóa học: - Hàm lượng tinh bột giảm đáng kể. - Hàm lượng đường tăng cao. - Enzyme amylase phát triển mạnh. - Enzyme protease phát triển mạnh. Giai đoạn III: Sự tăng trưởng của cây mầm. Sự phân chia tế bào xảy ra hai đầu của trục phôi. Một đầu phát triển thành chồi mầm, một đầu phát triển thành rễ mầm trên trục phôi có một hoặc hai lá mầm được gọi là tử diệp. Khi mầm bắt đầu tăng trưởng, trọng lượng tươi và khô của cây mầm bắt đầu tăng. 1.2.4. Các biến đổi xảy ra trong quá trình nảy mầm Biến đổi sinh hóa Đặc trưng nhất của biến đổi sinh hóa trong khi nảy mầm là sự tăng đột ngột hoạt động thủy phân xảy ra trong hạt. Các hợp chất dự trữ dưới dạng các polymer bị phân giải thành các monome phục vụ cho sự nảy mầm. Chính vì vậy mà các enzyme thủy phân, đặc biệt là α-Amylase được tổng hợp mạnh và hoạt tính cũng được tăng lên khi hạt sinh trưởng. Kết quả là tinh bột bị thủy phân thành đường làm nguyên liệu cho hô hấp và hoạt tính protease tăng lên mạnh, hoặc hạt chứa nhiều chất béo thì hoạt tính của lipase chiếm ưu thế. Biến đổi sinh lý Biến đổi sinh lý đặc trưng nhất trong quá trình nảy mầm là hô hấp. Ngay sau khi hạt hút nước, hoạt tính các enzyme sau hô hấp tăng lên mạnh, làm cường độ hố hấp của hạt tăng lên rất nhanh. Việc tăng hô hấp đã giúp cây có đủ năng lượng cần thiết cho sự nảy mầm. Các biến đổi hóa học khác khi nảy mầm Thủy phân lipid nhờ lipaza: 28
  41. Đồ án tốt nghiệp Có khoảng 20-30% lipid bị thủy phân. Acid oleic bị thủy phân hoàn toàn và acid linoleic bị phân hủy một phần. Một phần acid oleic được dùng để chuyển thành acid steric, còn lại phần lớn acid oleic tiêu tốn do hô hấp. Đầu tiên có khoảng 1,3-2,1g acid béo có trong 100g gạo, sau khi nảy mầm lượng này còn 1,2-1,9g trong 100g gạo. 1.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm Những điều kiện môi trường ảnh hưởng đến sự nảy mầm của hạt bao gồm: nước, oxi, nhiệt độ và ánh sáng. Nước Nước là yếu tố cơ bản của sự nảy mầm vì hạt muốn nảy mầm thì phải trải qua quá trình hút nước. Để tách được lớp áo hạt ra, phôi phải hấp thu nước (ngâm trong nước), và tăng thể tích lên, tách được lớp áo hạt. Tuy nhiên, bản chất của áo hạt sẽ quyết định thời gian mà nước có thể được hấp thu vào hạt và sau đó mới bắt đầu sự nảy mầm. Tốc độ hấp thu nước phụ thuộc vào tính thẩm thấu của phần áo hạt, lượng nước trong môi trường và diện tích tiếp xúc với nước của hạt. Với một số loại hạt, hấp thu nước quá nhiều và quá nhanh có thể làm chết hạt. Còn với vài loại hạt khác, một khi nước đã thấm vào, thì quá trình nảy mầm sẽ không thể dừng lại được, do đó nếu làm khô hạt vào thời điểm đó sẽ rất nguy hiểm. Có loại hạt có thể hấp thụ và mất nước vài lần vẫn không bị ảnh hưởng, nhưng nếu bị làm khô có thể rơi vào trạng thái tiềm sinh thứ cấp. Không khí Không khí cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nảy mầm của hạt. Oxi rất cần thiết cho quá trình hô hấp của phôi hạt, mầm non lúc nảy mầm, nó giúp cho quá trình phân giải vật chất trong hạt và quá trình phân chia tế bào mới. Mức độ mẫm cảm với oxi cho sự nảy mầm của các loại khác nhau. Một số nảy mầm trong không khí, thậm trí vùi sâu dưới đất sẽ ức chế nảy mầm (lúa mì). Mặc dù vậy một số loại hạt có thể nảy mầm ở dưới nước trong điều kiện thiếu oxi như lúa và 29
  42. Đồ án tốt nghiệp môt số cây mọng nước. Hạt gạo có thề nảy mầm trong điều kiện hoàn toàn không có oxi nhưng mầm yếu và phát triển không bình thường. Mầm lúa sinh trưởng tốt nhất khi hàm lượng oxi trong môi trường nước đạt 0.2%. Trong quá trình hô hấp của hạt sản sinh ra CO2, nếu tích lũy lại sẽ ức chế nảy mầm. Vì vậy nếu cung cấp thiếu oxi thì hệ số hô hấp sẽ tăng lên trong quá trình nảy mầm. Khi hàm lượng CO2 tăng lên 35% thì hạt sẽ chết. Vì vậy trong quá trình ngâm ủ hạt giống, ngoài việc xử lý nước ấm thì cần thiết phải đảo khối để cung cấp oxi và tránh tích tụ nhiều CO2 gây nên hô hấp yếm khí, giải phóng rượu gây độc hại cho hạt. [12] Nhiệt độ Nhiêt độ là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng của thực vật. Sự nảy mầm của hạt là tổ hợp của các quá trình bao gồm nhiều phản ứng và pha khác nhau một trong đó là nhiệt độ. Hạt lúa giống hút nước đạt độ ẩm cần thiết và phải có nhiệt độ phù hợp mới có thể nảy mầm. Nhiệt độ ấm áp rất cần để tăng cường các hoạt động ở bên trong hạt giống và do đó đẩy mạnh sự phát triển của phôi. Ngược lại, nhiệt độ thấp làm giảm các hoạt động ở bên trong hạt giống, nhiệt độ quá cao sẽ làm chết phôi mầm hạt lúa. Điều kiện để hạt lúa nảy mầm tốt nhất là ở nhiệt độ xung quanh 30-350C, trên 400C hoặc thấp dưới 100C đều không có lợi cho quá trình nảy mầm. Trong quá trỉnh ủ, bản thân đống hạt hô hấp cũng tạo ra nhiệt lượng để xúc tiến nảy mầm. Nếu ngâm ủ với khối lượng hạt giống nhỏ, dễ bị thiếu nhiệt nên hạt giống nảy mầm chậm. Có thể dùng nước ấm tưới vào hạt giống để hạt hút ẩm, tăng cường hô hấp sẽ nảy mầm mạnh hơn.[12] Ánh sáng Ánh sáng là một trong những nhân tố sinh tồn đối với sinh trưởng và phát triển của thực vật. Ánh sáng không những có tác dụng trực tiếp đến quang hợp mà còn có tác dụng đến quá trình thoát hơi nước, quá trình hô hấp. 30
  43. Đồ án tốt nghiệp Cơ chế điều khiển của ánh sáng đến sự nảy mầm giống như điều khiển sự ra hoa, kéo dài thân và hình thành sắc tố ở quả và lá. Cả cường độ ánh sáng và chất lượng ánh sáng đều ảnh hưởng đến sự nảy mầm. -Cường độ ánh sáng: Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng nhìn chung là khác nhau giữa các loài, một số loài yêu cầu cường độ ánh sáng yếu (100lux) trong khi đó hạt rau diếp yêu cầu cường độ rất cao từ 1080 đến 2160lux. -Chất lượng ánh sáng: ánh sáng kích thích nảy mầm tốt nhất là ánh sáng đỏ (660- 700nm). 1.2.6. Giá trị dinh dưỡng của gạo mầm Hàm lượng protein trong gạo lứt nảy mầm cao hơn 10% vì phôi vẫn còn giữ nguyên trong hạt gạo. Qua quá trình ngâm ủ hạt, các diễn biến sinh lý, sinh hóa bên trong diễn ra và các sinh chất có lợi cho sức khỏe con người gia tăng. So với gạo lứt hàm lượng Vitamin B1 trong gạo tăng lên 59%. Thành phần phôi của gạo lứt nảy mầm chứa tới 50% chất đạm được giữ nguyên giúp hạt gạo có hàm lượng đạm cao, làm chậm mức gia tăng đường huyết sau khi ăn. Ngoài ra, trong quá trình hạt gạo nảy mầm sẽ tạo ra hợp chất GABA (có tên đầy đủ là Gamma Amino Butyric Acid) đây là hợp chất không thể thiếu của cơ thể con người để đảm bảo duy trì hoạt động của não bộ, ngăn cản các truyền dẫn căng thẳng đến vùng thần kinh trung ương. Chất GABA trong gạo lứt nảy mầm có rất nhiều tác dụng tốt cho hệ thần kinh của con người. Nếu cơ thể không đủ chất GABA thì các triệu chứng như lo âu, bồn chồn, mệt mỏi, mất ngủ sẽ thưởng xuyên xảy ra. So với gạo lứt thông thường thì tỷ lệ chất GABA trong gạo mầm tăng lên khoảng 5-8 lần. So với các loại gạo mầm nguyên phôi khác thì gạo mầm có chứa hoạt chất Omega 3-6-9, đây là các acid béo tốt cho sức khỏe con người và được chứng minh có tác dụng ngăn ngừa, phòng chống các bệnh ung thư, tim mạch rất hiệu quả. Ngoài ra, hoạt chất Omega 3-6-9 giúp cải thiện chức năng tiêu hóa, thúc đẩy tuần hoàn máu, tốt cho hệ xương, 31
  44. Đồ án tốt nghiệp Gạo lứt nảy mầm, rất hữu ích trong việc cải thiện sức khỏe người già, người đang bệnh cần phục hồi sức khỏe hoặc có những triệu chứng của bệnh mãn tính như béo phì, tiểu đường, cao huyết áp, mỡ máu, những người muốn giảm cân hoặc gặp những vấn đề về stress, căng thẳng [4] 1.3. Các enzyme tham gia trong quá trình nảy mầm Khi nước từ bên ngoài thấm vào hạt, các hợp chất cao phân tử bên trong hạt thấm nước và trương lên, các enzyme thủy phân hoạt động phân cắt các chất này thành những chất đơn giản hơn ở trạng thái hòa tan. Các chất này một phần được chuyển đến để cung cấp chất dinh dưỡng cho phôi, một phần bị tiêu hóa do hoạt động hô hấp và phần lớn được sử dụng để chuyển hóa thành những hợp chất cao phân tử mới ở các mô của cây mầm. Hoạt động hô hấp trong hạt cần được cung cấp O2 và tỏa nhiệt làm cho nhiệt độ của khối hạt tăng cao do đó cần phải chú ý đảo trộn khối hạt. Sau đây là các enzyme chính tham gia vào quá trình nảy mầm 1.3.1. Enzyme amylase Enzyme α-Amylase: enzyme này hoàn toàn không hoạt động ở hạt chín. Hoạt tính của enzyme amylase tăng dần trong quá trình nảy mầm của hạt. Ở nhiệt độ 15-170C, hoạt tính của α-Amylase đạt tới cực đại vào ngày thứ 10-12 của quá trình nảy mầm. Ở nhiệt độ 28-300C, hoạt tính của enzyme này đạt cực đại ở ngày 5-8 (Nguyễn Đức Lượng và cộng sự, 2004). Enzyme β-amylase: enzyme β-amylase tồn tại ở dạng liên kết và một số ít hoạt động rất yếu trong hạt chín hoàn toàn. Hoạt động này tăng lên trong quá trình hạt nảy mầm. Thời gian để enzyme này đạt cực đại cũng tùy thuộc vào nhiệt độ (Nguyễn Đức Lượng và cộng sự, 2004). Enzyme oxi hóa khử: trong quá trình nảy mầm, hoạt động của các loại enzyme này tăng lên mạnh do đó hoạt động hô hấp của hạt cũng gia tăng. Hoạt động hô hấp của hạt mạnh nhất vào ngày thứ 4-6 ở nhiệt độ 27-280C và cường độ hô hấp phụ thuộc vào độ ẩm hạt, nhiệt độ và lượng O2 cung cấp. 32
  45. Đồ án tốt nghiệp 1.3.2. Enzyme Protease Các protein dự trữ trong hạt bị phân cắt do hoạt động của các protease tạo thành peptides và các amino acid (glutamic acid), và các chất này tiếp tục chịu sự tác động của men glutamate decarboxylase chuyển thành γ-aminobutyric acid (GABA). 1.3.3. Enzyme Phytase Là chất cản trở việc hấp thu chất khoáng, nhất là sắt, kẽm. Quá trình nảy mầm kích hoạt sự hoạt động của men phytase làm cho các phytic acid trong gạo chuyển thành inositol làm tăng mức độ hấp thu của chất khoáng. 1.4. Một số nghiên cứu có liên quan về gạo mầm 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước Thế giới đã rất quan tâm nghiên cứu và có rất nhiều sản phẩm gạo mầm được thương mại hóa. Ở Việt Nam, hiện nay có một dòng sản phẩm gạo mầm từ giống gạo hạt trắng duy nhất của Công ty bảo vệ thực vật An Giang với tên thương mại là VIBAGABA. Gần đây, ở Việt Nam cũng có rất nhiều người quan tâm về nghiên cứu lúa nương đỏ Tây Nguyên, giống lúa có khả năng chịu được khí hậu và thời tiết khắc nghiệt, không sử dụng bất kỳ một loại thuốc bảo vệ thực vật nào nên đây được xem là sản phẩm nông nghiệp xanh và sạch. Nảy mầm là phương pháp vừa làm tăng một số hợp chất có giá trị sinh học vừa giúp cho cấu trúc của hạt gạo xốp hơn nên dự đoán sản phẩm gạo mầm là một sản phẩm vừa có giá trị dinh dưỡng cao hơn vừa làm tăng khả năng chế biến và sử dụng. 1.4.2. Tình hình nghiên cứu nước ngoài Gạo lứt là một loại thực phẩm chứa nhiều chất có giá trị dinh dưỡng cao hơn so với gạo trắng. Tuy nhiên, gạo lứt sẽ tăng giá trị sử dụng hơn khi cho gạo nảy mầm. Trong những năm gần đây, thế giới đã rất quan tâm nghiên cứu về điều kiện nảy mầm và xác định những hợp chất có giá trị sinh học có trong gạo nảy mầm. Sau đây là bảng tóm tắt kết quả nghiên cứu của các công trình nghiên cứu về gạo mầm trên thế 33
  46. Đồ án tốt nghiệp giới. Bảng 1.10: Tóm tắt kết quả nghiên cứu về gạo mầm của các bài báo Nguồn tài liệu Một số thay đổi về thành phần các hợp chất có trong gạo mầm (so với gạo lứt chưa nảy mầm) Banchuen va cộng sự (2010) [5] Hàm lượng đường, gamma-aminobutyric acid , ferulic acid  Li và cộng sự (2008) [6] Tổng hợp chất phenol , tổng hàm lượng chất xơ , gamma-aminobutyric acid . Tian và cộng sự (2004) [7] Tổng phenolic , hoạt chất chống oxi hóa  Maisont and Narkrugsa (2010) [8]  gamma-aminobutyric acid, tổng phenolic , khả năng chống oxi hóa , amylose , chất béo giảm  Jayadeep and Malleshi (2011) [9] Chất xơ hòa tan , tocotrienol , chất béo giảm , hàm lượng tocopherol , hoạt chất chống oxi hóa  Songtip và cộng sự (2012) [10] Hàm lượng đường khử , gamma- aminobutyric acid  Imam va cộng sự (20120 [11] gamma-aminobutyric acid , tổng phenolic , khả năng chống oxi hóa  Trong quá trình ngâm ủ, tinh bột có trong nội nhũ được thủy phân bởi enzyme α- amylase thành đường, cung cấp năng lượng cho sự sống của mầm phôi. Protein dự trữ được chuyển hóa thành polypeptide và tiếp tục bị thủy phân thành các acid amin với xúc tác của enzyme protease và sử dụng như nguồn nito cho sự phát triển của phôi. 34
  47. Đồ án tốt nghiệp Trong quá trình thủy phân protein chuyển thành acid amin, đặc biệt là glutamic acid, glutamic acid có thể chuyển thành ɣ- aminobutyric acid (GABA) với xúc tác của enzyme glutamate decarboxylase. Sau quá trình ngâm ủ, hạt gạo lứt đã có sự chuyển hóa các hợp chất khác nhau với sự xúc tác của các enzyme khác nhau, nhờ đó mà các hợp chất có giá trị sinh học cũng như làm giàu lên trong suốt quá trình nảy mầm (bảng 1.10), như ɣ-aminobutyric acid, tocopherol, protein, đường khử, tồng hợp các hợp chất phenolic, đặc biệt là khả năng chống oxi hóa của gạo mầm tăng lên. 35
  48. Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu Thời gian tiến hành nghiên cứu từ 25/05/2015 đến 16/08/2015. Địa điểm: tại phòng thí nghiệm Công Nghệ Thực Phẩm của trường Đại Học Công nghệ TP.HCM 2.2. Đối tượng nghiên cứu Giống lúa được chọn để thí nghiệm là lúa nương đỏ được thu mua ở vùng cao Tây Nguyên. Gạo đã được sấy khô và bảo quản trong điều kiện thoáng mát. 2.2.1. Thiết bị và dụng cụ Thiết bị dùng trong nghiên cứu: - Máy sấy Memmert. - Máy xay malt - Bình hút ẩm - Cân điện tử. - Bếp điện. Dụng cụ dùng trong nghiên cứu: - Cốc sứ - Đũa thủy tinh. - Erlen. - Phễu thủy tinh. - Becher. - Ống nghiệm. - Pipet các loại. - Giấy lọc. - Ống đong các loại. 2.2.2. Danh mục các hóa chất sử dụng - Nước cất - NaOH - Đêm Na-acetate 0,05M - Dung dịch cơ chất (1% W/V tinh bột 36
  49. Đồ án tốt nghiệp - Dung dịch acid 2-hydroxy-3,5-dinitrobenzoic (DNS) - Dung dịch enzyme đã được trích ly. - Dung dịch glucose chuẩn 10mg/ml - H2SO4 đậm đặc - NaOH 40% - H2SO4 0,1N chuẩn - NaOH 0,1N chuẩn - Thuốc thử tashiro - Chất xúc tác: K2SO4 : CuSO4 tỉ lệ 3 : 1 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Sơ đồ nghiên cứu dự kiến 37
  50. Đồ án tốt nghiệp Gạo lứt Làm sạch Ngâm Khảo sát thời gian ngâm Ủ (t0 phòng) Khảo sát điều kiện Khảo sát điều kiện Khảo sát điều kiện ngâm ủ sáng 100% ngâm ủ tối 100% ngâm ủ 50% tối 50% sáng Làm sạch Làm sạch Làm sạch Sấy (500C) Sấy (500C) Sấy (500C) -Xác định hoạt tính -Xác đ ịnh hoạt tính enzyme -Xác đ ịnh hoạt tính enzyme amylase amylase enzyme amylase -Xác định hàm lượng -Xác định hàm lượng đường -Xác định hàm lượng đường khử khử đường khử -Xác định hàm lượng -Xác định hàm lượng -Xác định hàm lượng protein protein protein -Xác định hàm lượng -Xác định hàm lượng -Xác định hàm lượng GABA GABA GABA -Theo dõi chiều dài mầm - Theo dõi chiều dài mầm - Theo dõi chiều dài mầm Thành phẩm Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu gạo mầm 38
  51. Đồ án tốt nghiệp  Thuyết minh quy trình Lúa nương được thu hoạch tại vùng đất Tây Nguyên, khi thu mua về thì hạt gạo vẫn còn lớp vỏ trấu, những hạt gãy vụn vì vậy ta cần tách các lớp vỏ trấu, loại bỏ những hạt gãy vụn đầu phôi, giữ lại những hạt còn nguyên phôi tạo điều kiện cho hạt dễ ngấm nước trong quá trình ủ. Sau đó cân và chia gạo thành nhiều mẫu nhỏ (50g), thuận lợi cho quá trình ngâm và ủ gạo. a. Làm sạch Mục đích: loại bỏ tạp chất, bụi bẩn, những bột cám vụn. Gạo lứt sẽ được rửa sạch 3 lần bằng nước máy, rửa 1 lần nước muối sinh lý 0,85% để ức chế vi sinh vật gây tổn thương hạt, rồi rửa lại bằng nước đun sôi để nguội (≈ 250C) để loại bỏ tạp chất và nấm mốc. b. Ngâm Mục đích: để gạo hút nước đạt trạng thái bão hòa Ngâm gạo trong nước đun sôi để nguội, sau khi gạo đạt đến trạng thái bão hòa thì ta sẽ đổ ra rỗ để ráo nước rồi cho vào rỗ nhựa. c. Ủ Để hạt nảy mầm tốt nhất là ở xung quanh nhiệt độ là 30-350C do đó tiến hành ủ hạt ở nhiệt độ 30-350C Sau quá trình ngâm thì ta cho vào nhiều rỗ nhựa, mỗi rỗ chứa 50g được phủ bằng lớp vải mùng mục đích tạo sự thoáng khí cho hạt giúp cho hạt có khả năng nảy mầm cao hơn, bên dưới lớp vải mùng ta phủ một lớp khăn ướt để tránh làm khô hạt và tiến hành ủ ở 3 điều kiện khác nhau tức là ủ sáng 100%, tối 100%, 50% tối 50% sáng và mỗi điều kiện ủ gồm 9 mẫu nhỏ (50g) theo từng thời gian ủ khác nhau: 0, 6, 12, 28, 24, 27, 30, 33, 36 giờ. - Ủ ở điều kiện sáng 100% thì bố trí trong căn phòng kín với diện tích căn phòng khoảng 12m2 và tạo điều kiện thoáng khí giúp cho quá trình nảy mầm tốt hơn, nếu ban ngày thì ta sẽ để cho ánh sáng mặt trời chiếu rọi phòng, ban đêm thì bằng cách sử dụng 39
  52. Đồ án tốt nghiệp bóng đèn tròn ánh sáng vàng vì bóng đèn tròn làm bằng sợi dây tóc nên nhiệt lượng tỏa ra cao hơn khi sử dụng bóng đèn trắng, rồi sau đó treo bóng đèn tròn lơ lững trên cao các rỗ nhựa chứa mẫu gạo, tránh không cho rỗ chứa mẫu gạo để gần bóng đèn tròn vì nhiệt lượng tỏa ra cao làm ảnh hưởng quá trình nảy mầm của gạo. - Ủ tối 100% thì cũng bố trí trong căn phòng kín với diện tích căn phòng khoảng 12m2 và tạo điều kiện thoáng khí giúp cho quá trình nảy mầm là tốt nhất, nếu ban ngày để rỗ nhựa chứa mẫu gạo được đặt ở những nơi thoáng mát tránh ánh sáng mặt trời chiếu vào, ban đêm thì tránh mở cửa nhiều lần vì dễ làm thất thoát hơi nóng dự trữ trong phòng kín, mục đích là duy trì nhiệt độ ủ 30-350C. - Ủ 50% tối 50% sáng thì cũng bố trí trong căn phòng kín với diện tích căn phòng khoảng 12m2 và tạo điều kiện thoáng khí giúp cho quá trình nảy mầm là tốt nhất. Nhưng cách ủ 50% tối 50% sáng khác với 2 điều kiện trên là giai đoạn đầu sẽ ủ tối không có ánh sáng mặt trời chiếu vào và giai đoạn sau sẽ ủ dưới ánh sáng mát của mặt trời. Nếu giai đoạn đầu là ban ngày thì che kín ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp vào trong căn phòng, và tới thời gian sau nếu ban đêm thì dùng bóng đèn tròn vàng treo lơ lững trên cao các rỗ nhựa chứa mẫu gạo và ngược lại nếu giai đoạn đầu là ban đêm thì tránh mở cửa nhiều lần làm hơi nóng trong phòng bay ra, giai đoạn sau là ban ngày thì để rỗ nhựa chứa mẫu gạo đặt dưới ánh sáng của mặt trời. Khi ủ cứ 3 giờ ta sẽ tưới nước một lần để hạn chế quá trình lên men gây chua cho hạt, tạo điều kiện cho mầm bệnh phát triển dẫn đến hạt sẽ bị thối và mầm suy yếu hơn. Sau khi các rỗ nhựa chứa mẫu gạo đã lên mầm đồng đều và theo độ dài như mong muốn thì ta kết thúc quá trình nảy mầm, tiếp theo đó sẽ được rửa sạch gạo sau khi ủ qua nước đun sôi để nguội để làm sạch gạo. d. Sấy Mục đích: sấy gạo đến độ ẩm thích hợp (± 13%) để bảo quản. 40
  53. Đồ án tốt nghiệp Sau khi gạo đã lên mầm thì đem đi sấy ở 500C mục đích tránh hiện tượng gây gãy rụng mầm, giữ lại các chất dinh dưỡng có trong hạt và sấy đến khi hạt đạt độ ẩm bảo quản (< 13%). Gạo mầm sấy khô sẽ mang đi phân tích như hoạt tính enzyme amylase, hàm lượng đường khử, hàm lượng protein và hàm lượng GABA, và theo dõi chiều dài mầm. 2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm 2.3.2.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát thời gian ngâm để gạo lứt hút nước đạt trạng thái bão hòa Mục đích Xác định thời gian ngâm thích hợp để gạo hút nước đạt trạng thái bão hòa. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành với một nhân tố thời gian ngâm, lặp lại 3 lần. Nhân tố A: Thời gian ngâm (h) A1: 0h A4: 10h A7: 16h A2: 6h A5: 12h A8: 24h A3: 8h A6: 14h Tổng số đơn vị thí nghiệm: 8×3 = 24 (đvtn) 41
  54. Đồ án tốt nghiệp Gạo lứt Ngâm A A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 Để ráo Đánh giá thí nghiệm Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 Cách tiến hành Cân chính xác 50g gạo đã được tách bỏ trấu và còn nguyên phôi, sau đó cho vào 9 cốc nhỏ bổ sung thêm nước rửa lại 3 lần bằng nước đun sôi để nguội hay nước cất với tỷ lệ 1:2, mỗi cốc ngâm theo từng giờ và cứ mỗi giờ lấy một lần rồi để ráo nước sau đó đem đi cân đến khi nào hạt đạt trạng thái bão hòa thì tiến hành đánh giá kết quả. Chỉ tiêu theo dõi Độ ẩm hạt sau khi ngâm. 2.3.2.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát điều kiện ngâm ủ sáng 100% đến khả năng nảy mầm của hạt 42
  55. Đồ án tốt nghiệp Mục đích Tìm ra điều kiện ủ và thời gian ủ thích hợp để hạt có khả năng nảy mầm tốt nhất. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được thực hiện với một nhân tố là thời gian ủ trong điều kiện sáng 100%. Thí nghiệm lặp lại 3 lần. Nhân tố B: thời gian ủ sáng 100% (h). Tổng số đơn vị thí nghiệm: 9 × 3 = 27 (đvtn). B1: 0h B4: 18h B7: 30h B2: 6h B5: 24h B8: 33h B3: 12h B6: 27 h B9: 36h Sơ đồ thí nghiệm 43
  56. Đồ án tốt nghiệp Gạo lứt Rửa sạch tạp chất Ngâm Làm ráo nước Ủ B B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 Sấy Đánh giá thí nghiệm Hình 2.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 Cách tiến hành Cân chính xác 50g gạo đã được tách bỏ lớp vỏ trấu và còn nguyên phôi sau đó rửa sạch bằng nước muối sinh lý 0.85% rồi rửa lại bằng nước đun sôi để nguội ≈ 250C, sau đó lại ngâm gạo với nước đun sôi để nguội với tỉ lệ 1:2 khi hạt đạt trạng thái bão hòa như thí nghiệm 1 thì sau đó để ráo nước và cho vào 9 rỗ nhỏ được bao phủ bằng lớp vải mùng và dưới lớp vải có phủ khăn ướt để tránh hiện tượng gây khô hạt. Ủ ở điều kiện 44
  57. Đồ án tốt nghiệp sáng 100% với các mốc thời gian khác nhau, nếu ban đêm sẽ sử dụng bóng đèn tròn vàng chiếu sáng treo lơ lững trên các rỗ nhựa chứa mẫu gạo tránh khoảng cách quá gần, cứ 3 giờ thì rãi nước lên khăn 1 lần để tránh quá trình lên men, sau khi hạt lên mầm thì đem đi sấy ở nhiệt độ 50 0C, cuối cùng tiến hành đánh giá kết quả. Chỉ tiêu theo dõi: Xác định hoạt tính enzyme amylase. Xác định hàm lượng protein. Xác định đường khử. Theo dõi chiều dài mầm. 2.3.2.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát các điều kiện ngâm ủ tối 100% đến khả năng nảy mầm của hạt. Mục đích Tìm ra điều kiện ủ và thời gian ủ thích hợp để gạo mầm có chất lượng tốt nhất Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được thực hiện một nhân tố thời gian ủ. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Nhân tố C: thời gian ủ (h). Tổng số đơn vị thí nghiệm: 9 × 3 = 27 (đvtn) C1: 0h C4: 18h C7: 30h C2: 6h C5: 24h C8: 33h C3: 12h C6: 27h C9: 36h Sơ đồ thí nghiệm 45
  58. Đồ án tốt nghiệp Gạo lứt Rửa sạch tạp chất Ngâm Làm ráo nước Ủ C C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 Sấy Đánh giá thí nghiệm Hình 2.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 Cách tiến hành Cân chính xác 50g gạo đã được tách bỏ lớp vỏ trấu và còn nguyên phôi sau đó rửa sạch bằng nước muối sinh lý 0.85% rồi rửa lại bằng nước đun sôi để nguội ≈ 250C, sau đó lại ngâm gạo với nước đun sôi để nguội với tỉ lệ 1:2 khi hạt đạt trạng thái bão hòa như thí nghiệm 1 thì sau đó để ráo nước và cho vào 9 rỗ nhỏ được bao phủ bằng lớp vải mùng và dưới lớp vải có phủ khăn ướt để tránh hiện tượng gây khô hạt. Ủ ở điều 46
  59. Đồ án tốt nghiệp kiện tối 100% với các mốc thời gian khác nhau, nếu ban ngày để rỗ nhựa chứa mẫu gạo được đặt ở những nơi thoáng mát tránh ánh sáng mặt trời chiếu vào, ban đêm thì tránh mở cửa nhiều lần vì dễ làm thất thoát hơi nóng dự trữ trong phòng kín, mục đích là duy trì nhiệt độ ủ 30-350C, cứ 3 giờ thì rãi nước lên khăn 1 lần để tránh quá trình lên men, sau khi hạt lên mầm thì đem đi sấy ở nhiệt độ 50 0C, cuối cùng tiến hành đánh giá kết quả. Chỉ tiêu theo dõi Xác định hoạt tính enzyme amylase. Xác định hàm lượng protein. Xác định đường khử. Theo dõi chiều dài mầm. 2.3.2.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát các điều kiện ngâm ủ 50% tối 50% sáng đến khả năng nảy mầm của hạt. Mục đích Tìm ra điều kiện ủ và thời gian ủ thích hợp để gạo mầm có chất lượng tốt nhất. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được thực hiện với một nhân tố là thời gian ủ. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần Nhân tố D: thời gian ủ 50% tối 50% sáng (h). Tổng số đơn vị thí nghiệm: 9 × 3 = 27 (đvtn) D1: 0h D4: 18h D7: 30h D2: 6h D5: 24h D8: 33h D3: 12h D6: 27h D9: 36h Sơ đồ thí nghiệm 47
  60. Đồ án tốt nghiệp Gạo lứt Rửa sạch tạp chất Ngâm Làm ráo nước Ủ D D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 Sấy Đánh giá thí nghiệm Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4 Cách tiến hành Cân chính xác 50g gạo đã được tách bỏ lớp vỏ trấu và còn nguyên phôi sau đó rửa sạch bằng nước muối sinh lý 0.85% rồi rửa lại bằng nước đun sôi để nguội ≈ 250C, sau đó lại ngâm gạo với nước đun sôi để nguội với tỉ lệ 1:2 khi hạt đạt trạng thái bão hòa như thí nghiệm 1 thì sau đó để ráo nước và cho vào 9 rỗ nhỏ được bao phủ bằng lớp vải mùng, dưới lớp vải có phủ khăn ướt để tránh hiện tượng hạt gây khô hạt . Ủ ở điều kiện 50% tối 50% sáng tức là thời gian đầu ủ tối nơi bóng mát không có ánh sáng mặt trời 48
  61. Đồ án tốt nghiệp chiếu vào, thời gian sau ủ sáng dưới ánh sáng mát của mặt trời; ủ với các mốc thời gian khác nhau, nếu giai đoạn đầu là ban ngày thì che kín ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp vào trong căn phòng, và tới thời gian sau nếu ban đêm thì dùng bóng đèn tròn vàng treo lơ lững trên cao các rỗ nhựa chứa mẫu gạo và ngược lại nếu giai đoạn đầu là ban đêm thì tránh mở cửa nhiều lần làm hơi nóng trong phòng bay ra, giai đoạn sau là ban ngày thì để rỗ nhựa chứa mẫu gạo đặt dưới ánh sáng của mặt trời, cứ 3 giờ thì rãi nước lên khăn 1 lần để tránh quá trình lên men, sau khi hạt nảy mầm thì đem đi sấy ở nhiệt độ 50 0C, cuối cùng tiến hành đánh giá kết quả. Chỉ tiêu theo dõi Xác định hoạt tính enzyme amylase. Xác định hàm lượng protein. Xác định đường khử. Theo dõi chiều dài mầm. 2.3.2.5. Thí nghiệm 5: So sánh các điều kiện ngâm ủ để chọn điều kiện thích hợp cho gạo lứt nảy mầm Mục đích Xác định điều kiện ủ thích hợp cho hạt nảy mầm. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được thực hiện theo 1 nhân tố là điều kiện ủ, được lặp lại 3 lần. Nhân tố E: điều kiện ủ. E1: sáng 100%. E2: tối 100%. E3: 50% tối 50% sáng. Tổng số đơn vị thí nghiệm: 3×3=9 (đvtn). Sơ đồ thí nghiệm 49
  62. Đồ án tốt nghiệp Gạo lứt Rửa sạch tạp chất Ngâm Làm ráo nước Ủ E1 E2 E3 Sấy Đánh giá thí nghiệm Hình 2.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 5 Cách tiến hành Sau khi tiến hành xong 3 thí nghiệm 2, 3 và 4 thì ta sẽ chọn thời gian thích hơp để gạo có hoạt tính enzyme amylase, hàm lượng đường khử, hàm lượng protein cao. Khi chọn được thời gian, mỗi mẫu sẽ lấy 150g gạo để ngâm rồi mang đi ủ. Cuối cùng ta sẽ thu được mẫu, đem mẫu đi sấy để xác đinh hàm lượng GABA. Chỉ tiêu theo dõi Hàm lượng GABA 50
  63. Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả ảnh hưởng thời gian ngâm của gạo đến độ ẩm gạo lứt Bảng 3.1: Ảnh hưởng thời gian ngâm gạo đến độ ẩm của gạo Ngâm ở nhiệt độ phòng (t=300C) Thời gian ngâm (h) Độ ẩm (%) 0 11.35a ± 0.122 6 30.24de ± 0.041 8 30.47ef ± 0.062 10 30.54f ± 0.002 12 29.94c ± 0.083 14 29.41b ± 0.213 16 29.97cd ± 0.239 24 30.23de ± 0.313 Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trên cùng một cột biểu thị sự khác biệt ý nghĩa có thống kê ở mức ý nghĩa 5% 35 30.24 30.47 30.54 29.94 29.41 29.97 30.23 30 25 20 15 11.35 Độ ẩm ẩm Độ (%) 10 5 0 0 6 8 10 12 14 16 24 Thời gian (h) Hình 3.1: Độ ẩm khi ngâm gạo lứt từ 0 giờ đến 24 giờ. 51
  64. Đồ án tốt nghiệp Dựa vào bảng 3.1 và hình 3.1 ta thấy khi tăng thời gian ngâm gạo thì độ ẩm hạt tăngvà có sự khác biệt giữa các mẫu với độ tin cậy 95% (P-value =0.0000<0.05). Độ ẩm của gạo lứt khi ngâm trong khoảng thời gian từ 0 giờ đến 6 giờ thì tăng nhanh từ 11.35% tăng đến 30.24%, từ 6 giờ đến 10 giờ tăng chậm và từ 10 giờ trở đi thì độ ẩm có xu hướng không thay đổi. Nguyên nhân là do trong gạo lứt có sẵn một lượng nước liên kết. Khi ngâm hạt, nước thấm qua các lớp vỏ quả, vỏ hạt, lớp aleuron để phân tán vào nội nhũ. Lớp aleuron có cấu tạo từ những hợp chất keo có tính hút nước kém và khó trương nở cho nên khi nước rất khó vượt qua lớp này. Sau khi thấm qua lớp aleuron nước có sự phân tán vào nội nhũ dễ hơn. Các tế bào nội nhũ là những hợp chất keo tụ, tồn tại dưới dạng sợi hay còn gọi là dạng gel. Những hợp chất này có khả năng hút một lượng nước rất lớn và dễ dàng trương nở. Do sự hút nước của tế bào mà áp suất thẩm thấu dần dần bị giảm. Đến một lúc nào đó áp suất thẩm thấu ở ngoài thành tế bào cân bằng với áp suất ở bên trong thành tế bào thì quá trình hút nước ngừng lại, lượng nước ở trong tế bào đã được bão hòa. Nếu tiếp tục ngâm quá lâu thi hạt hút nhiều nước, tinh bột trong hạt phân giải thành đường rồi hòa tan vào trong nước làm tiêu hao chất dự trữ trong hạt, có hiện tượng sủi bọt khí đồng thời dễ làm hạt bị chua, tạo điều kiện cho mầm bệnh phát triển dẫn đến hạt sẽ bị thối và mầm gạo suy yếu. Do vậy, ta chọn 10 giờ là thời gian ngâm thích hợp để thực hiện tiếp các thí nghiệm sau. 3.2. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng điều kiện ngâm ủ sáng 100% đến khả năng nảy mầm của hạt Sau khi lựa chọn những hạt gạo còn nguyên phôi thì đem đi cân gạo thành nhiều mẫu nhỏ (50g), rửa sạch 3 lần rồi đem đi ngâm bằng nước đun sôi để nguội với tỉ lệ 1:2. Hạt sau khi ngâm được rửa sạch bằng nước đun sôi để nguội rồi ủ trong điều kiện sáng 100%. Kết quả được thể hiện như sau: 52
  65. Đồ án tốt nghiệp 3.2.1. Kết quả đo hoạt tính enzyme amylase Bảng 3.2: Ảnh hưởng điều kiện ủ sáng 100% đến hoạt tính enzyme amylase có trong gạo mầm Thời gian ủ sáng Hoạt tính enzyme amylase 100% (h) (U/g) 0 22.59 a ± 0.18 6 24.12 b ± 0.09 12 25.96 c ± 0.16 18 27.53 d ± 0.16 24 28.99 e ± 0.09 27 31.14 f ± 0.16 30 32.82 g ± 0.24 33 29.09 e ± 0.16 36 27.47 d ± 0.09 Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trên cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%. 53
  66. Đồ án tốt nghiệp 35 32.82 31.14 28.99 29.09 30 27.53 27.47 25.96 24.12 25 22.59 20 15 10 5 0 Hoạt Hoạt enzyme tính amylase (U/g) 0 6 12 18 24 27 30 33 36 Thời gian ủ sáng 100% (h) Hình 3.2: Ảnh hưởng điều kiện ủ sáng 100% đến hoạt tính enyzme amylase Dựa vào bảng 3.2 và hình 3.2 ta thấy khi tăng thời gian ủ thì hoạt tính enzyme amylase tăng, có sự khác biệt giữa các mẫu và có độ tin cậy 95% (P-value =0.0000<0.05). Thời gian ủ ở điều kiện sáng 100% thì từ 0 giờ đến 30 giờ hoạt động của enyzme tăng mạnh sau đó giảm dần. Ở mốc thời gian 30 giờ hoạt động enzyme amylase cao nhất (32.82 U/g). Khi ủ ở điều kiện sáng 100% thì cường độ chiếu sáng cao làm hoạt tính của enzyme amylase tăng mạnh, ngoài ra vận tốc phản ứng của enzyme tăng vì đây là thời gian hạt thích ứng với điều kiện nảy mầm và hàm lượng nước trong hạt còn đủ để tạo điều kiện thích hợp cho hạt nảy mầm và enzyme cũng được hoạt hóa và tăng hoạt tính. Thời gian ngâm càng lâu thì hạt trở nên nhớt hơn, mặc khác vi sinh vật khi có điều kiện phát triển nó sẽ phá hủy phôi dẫn đến hoạt tính enzyme amylase cũng giảm theo. Như vậy, ở điều kiện ủ sáng 100% thì hoạt tính enzyme amylase cao nhất sau 30 giờ ủ. 54
  67. Đồ án tốt nghiệp 3.2.2. Kết quả đo hàm lượng đường khử Bảng 3.3: Ảnh hưởng điều kiện ủ sáng 100% đến hàm lượng đường khử có trong gạo mầm Thời gian ủ sáng 100% Hàm lượng đường khử (h) (mg/g) 0 17.46 a ± 0.18 6 21.16 b ± 0.18 12 23.46 c ± 0.18 18 25.10 de ± 0.37 24 24.87 d ± 0.18 27 27.22 f ± 0.10 30 28.10 g ± 0.10 33 25.34 e ± 0.10 36 24.93d ± 0.10 Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trên cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%. 55
  68. Đồ án tốt nghiệp 30 27.22 28.1 25.1 24.87 25.34 24.93 25 23.46 21.16 20 17.46 15 10 5 0 Hàm Hàm lượng đường khử (mg/g) 0 6 12 18 24 27 30 33 36 Thời gian ủ sáng 100% (h) Hình 3.3: Ảnh hưởng điều kiện ủ sáng 100% đến hàm lượng đường khử Dựa vào bảng 3.3 và hình 3.3 ta thấy khi tăng thời gian ủ thì hàm lượng đường khử tăng, có sự khác biệt giữa các mẫu và có độ tin cậy 95% (P-value =0.0000<0.05). Thời gian ủ ở điều kiện ủ sáng 100% hàm lượng đường khử tăng từ 0 giờ đến 30 giờ và từ 30 giờ trở đi hàm lượng đường khử giảm. Hàm lượng đường khử cao nhất ở mốc 30 giờ (28.10mg/g). Ủ ở điều kiện sáng 100% làm cho hàm lượng đường khử cũng tăng đáng kể, mặc khác cũng có thể do là cường độ hấp thụ ánh sáng cao làm thay thay đổi quá trình trao đổi chất có trong hạt, ngoài ra hoạt động đường khử tăng mạnh trong suốt quá trình nảy mầm là do hoạt động của enzyme thủy phân (α- và β-amylase) đã thủy phân tinh bột thành các carbohydrate có khối phân tử nhỏ như maltose, glucose và dextrin để cung cấp năng lượng cho quá trình nảy mầm và tạo vị ngọt cho sản phẩm gạo mầm. Khi ủ càng lâu thì độ ẩm của hạt giảm xuống dẫn đến hoạt động thủy phân tinh bột giảm làm hàm lượng đường khử giảm. Như vậy ở điều kiện ủ sáng 100% thì hàm lượng đường khử cao nhất sau 30 giờ. 56
  69. Đồ án tốt nghiệp 3.2.3. Kết quả đo hàm lượng protein Dựa vào kết quả của hoạt tính enzyme amylase và hàm lượng đường khử thì thời gian ủ từ 27 đến 30 giờ cao nhất nên ta sẽ khảo sát hàm lượng protein ở khoảng thời gian này. Bảng 3.4: Ảnh hưởng điều kiện ủ sáng 100% đến hàm lượng protein có trong gạo mầm Thời gian ủ Hàm lượng protein (%) sáng 100% (h) 27 5.21 a ± 0.88 30 8.31 b ± 0.65 33 6.06 a ± 0.49 Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trên cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%. 9 8.31 8 7 6.06 6 5.21 5 4 3 2 1 Hàm lượng protein (%) (%) Hàm lượngprotein 0 27 30 33 Thời gian ủ sáng 100% (h) Hình 3.4: Ảnh hưởng điều kiện ủ sáng 100% đến hàm lượng protein Dựa vào bảng 3.4 và hình 3.4 ta thấy khi tăng thời gian ủ thì hàm lượng protein tăng, có sự khác biệt giữa các mẫu và có độ tin cậy 95% (P-value =0.0000<0.05). 57
  70. Đồ án tốt nghiệp Từ kết quả bảng 3.4 và hình 3.4 ta thấy thời gian ủ ở điều kiện sáng 100% hàm lượng protein tăng từ 27 giờ đến 30 giờ và sau đó giảm dần ở thời gian 33 giờ. Hàm lượng protein đạt giá trị cao nhất là 30 giờ 8.31%. Wichamanee và cộng sự (2012) đã giải thích rằng hàm lượng protein tăng sau quá trình nảy mầm do trong quá trình nảy mầm các chất lipid chuyển hóa làm cho hàm lượng đường tăng lên, mặc khác trong quá trình ủ một số hợp chất sinh học được tổng hợp, các acid amin được chuyển hóa thành các hợp chất protein mới. Như vậy, ở điều kiện ủ sáng 100% thì hàm lượng protein cao nhất sau 30 giờ ủ 3.2.4. Theo dõi chiều dài mầm Mẫu sau khi ngâm 6 giờ trong nước sẽ được ủ trong các khoảng thời gian khác nhau 18, 24, 30, 36 giờ, ở nhiệt độ phòng. Hình 3.5: Chiều dài mầm lúc 18 giờ ở điều kiện ủ sáng 100% Hình 3.6: Chiều dài mầm lúc 24 giờ ở điều kiện ủ sáng 100% 58
  71. Đồ án tốt nghiệp Hình 3.7: Chiều dài mầm lúc 30 giờ ở điều kiện ủ sáng 100% Hình 3.8: Chiều dài mầm lúc 36 giờ ở điều kiện ủ sáng 100% Theo hình ta thấy rằng sau khi ủ ở điều kiện sáng 100% thì phôi phát triển nhanh do cường độ hấp thụ ánh sáng mạnh và một phần khi nhiệt độ ủ ở 30-350C cần thiết làm tăng cường các hoạt động bên trong hạt và do đó đẩy mạnh sự phát triển của phôi. Khi quan sát hình thì 18 giờ hạt gạo mới nhú phần mầm ra. Thời gian ủ càng lâu thì chiều dài mầm càng kéo dài và càng mất đi nhiều chất dinh dưỡng chứa trong hạt. Ở thời gian 30-36 giờ thì hạt xuất hiện rễ mầm và ủ càng lâu rễ càng mọc dài chính vì vậy nên sấy ở khoảng thời gian này để tránh hiện tượng bị gãy rụng. Nếu ủ quá lâu thì hạt sẽ bị vi sinh vật tấn công gây hiện tượng mốc, làm chua cho hạt, mất đi giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan. Như vậy, ở điều kiện ủ sáng 100% thì chiều dài mầm ở 30 giờ là tốt nhất vì thời 59
  72. Đồ án tốt nghiệp gian này cho hàm lượng các chất dinh dưỡng là cao nhất 3.3. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng điều kiện ngâm ủ tối 100% đến khả năng nảy mầm của hạt Sau khi lựa chọn những hạt gạo còn nguyên phôi thì đem đi cân gạo thành nhiều mẫu nhỏ (50g), rửa sạch 3 lần rồi đem đi ngâm bằng nước đun sôi để nguội với tỉ lệ 1:2. Hạt sau khi ngâm sẽ được rửa sạch bằng nước đun sôi để nguội sau đó ủ ở điều kiện tối 100%. Kết quả được thể hiện ở các bảng sau: 3.3.1. Kết quả đo hoạt tính enzyme amylase Bảng 3.5: Ảnh hưởng ở điều kiện ủ tối 100% đến hoạt tính enyzme amylase có trong gạo mầm Thời gian ủ tối 100% Hoạt tính enzyme amylase (h) (U/g) 0 20.29 a ± 0.31 6 22.44 b ± 0.18 12 25.90 c ± 0.18 18 27.42 d ± 0.24 24 27.68 d ± 0.16 27 31.25 e ± 0.18 30 31.72 f ± 0.18 33 32.93 g ± 0.33 36 32.82 g ± 0.45 Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trên cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%. 60
  73. Đồ án tốt nghiệp 35 32.93 32.82 31.25 31.72 30 27.42 27.68 25.9 25 22.44 20.29 20 15 10 5 0 Hoạt Hoạt enyzme tính amylase (U/g) 0 6 12 18 24 27 30 33 36 Thời gian ủ tối 100% (h) Hình 3.9: Ảnh hưởng điều kiện ủ tối 100% đến hoạt tính enyzme amylase Dựa vào bảng 3.5 và hình 3.9 ta thấy khi tăng thời gian ủ thì hoạt tính enzyme amylase tăng, có sự khác biệt giữa các mẫu và có độ tin cậy 95% (P-value =0.0000<0.05). Từ kết quả bảng 3.5 và hình 3.9, có thể thấy rằng ở điều kiện ủ tối 100% thì thời gian từ 0 giờ đến 33 giờ hoạt động của enyzme tăng mạnh sau đó giảm dần. Ở mốc thời gian 33 giờ hoạt động enyzme amylase cao nhất (32.93 U/g). Khi ủ ở điều kiện tối 100% thì cường độ hấp thu ánh sáng của hạt thấp cũng là một phần gây ra cho hạt nên hoạt tính của enzyme amylase tối 100% tăng không mạnh bằng ủ ở điều sáng 100%, ngoài ra vận tốc phản ứng của enzyme tăng vì đây là thời gian hạt thích ứng với điều kiện nảy mầm và hàm lượng nước trong hạt còn đủ để tạo điều kiện thích hợp cho hạt nảy mầm và enzyme cũng được hoạt hóa và tăng hoạt tính. Mặc khác thời gian ủ càng lâu thì vi sinh vật khi có điều kiện phát triển nó sẽ phá hủy phôi dẫn đến hoạt tính enzyme amylase cũng giảm theo. Như vậy, ở điều kiện ủ tối 100% thì hoạt tính enyzme amylase cao nhất là sau 33 giờ ủ. 61
  74. Đồ án tốt nghiệp 3.3.2. Kết quả đo hàm lượng đường khử Bảng 3.6: Ảnh hưởng ở điều kiện ủ tối 100% hàm lượng đường khử có trong gạo mầm Thời gian ủ tối 100% Hàm lượng đường khử (h) (mg/g) 0 17.05 a ± 0.27 6 17.99 b ± 0.18 12 19.64 c ± 0.27 18 20.93 d ± 0.10 24 23.28 e ± 0.18 27 23.40 e ± 0.24 30 24.69 f ± 0.35 33 26.87 h ± 0.10 36 26.16 g ± 0.10 Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trên cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%. 30 26.87 26.16 24.69 25 23.28 23.4 20.93 19.64 20 17.05 17.99 15 (mg/g) 10 5 Hàm Hàm lượng đường khử 0 0 6 12 18 24 27 30 33 36 Thời gian ủ tối 100% (h) Hình 3.10: Ảnh hưởng điều kiện ủ tối 100% đến hàm lượng đường khử. 62
  75. Đồ án tốt nghiệp Dựa vào bảng 3.6 và hình 3.10 ta thấy khi tăng thời gian ủ thì hàm lượng đường khử tăng, có sự khác biệt giữa các mẫu và có độ tin cậy 95% (P-value =0.0000<0.05). Như ta đã khảo sát hoạt động enzyme amylase ở trên thì hoạt tính enzyme amylase tăng dần theo thời gian cũng ảnh hưởng đến hàm lượng đường khử nên hàm lượng đường khử cũng sẽ tăng. Từ kết quả bảng 3.6 và hình 3.10 khi ủ ở điều kiện tối 100% hàm lượng đường khử tăng chậm từ 0 giờ đến 33 giờ và sau đó giảm xuống. Hàm lượng đường khử cao nhất ở 33 giờ (26.87mg/g). Ủ ở điều kiện tối 100% làm cho hàm lượng đường khử cũng tăng đáng kể nhưng không cao bằng ở điều kiện sáng 100%, do cường độ ánh sáng thấp nên hàm lượng đường khử cũng ảnh hưởng một phần. Bên cạnh đó hoạt động đường khử tăng mạnh trong suốt quá trình nảy mầm là do hoạt động của enzyme thủy phân (α- và β-amylase) đã thủy phân tinh bột thành các carbohydrate có khối phân tử nhỏ như maltose, glucose và dextrin để cung cấp năng lượng cho quá trình nảy mầm và tạo vị ngọt cho sản phẩm gạo mầm. Như vậy, ở điều kiện ủ tối 100% thì hàm lượng đường khử cao nhất ở 33 giờ. 3.3.3. Kết quả đo hàm lượng protein Hàm lượng protein cũng là một phần quan trọng có trong gạo. Khảo sát hàm lượng protein để cho ta hiểu thêm về chất lượng của gạo trong thời gian ủ. Sau khi đã khảo sát của hoạt tính enzyme amylase và hàm lượng đường khử thì thời gian ủ từ 27 đến 30 giờ cao nhất nên ta sẽ khảo sát hàm lượng protein ở khoảng thời gian này. 63
  76. Đồ án tốt nghiệp Bảng 3.7: Ảnh hưởng điều kiện ủ tối 100% đến hàm lượng protein có trong gạo mầm Thời gian ủ tối Hàm lượng protein 100% (h) (%) 27 3.94 a ± 0.24 30 5.25 b ± 0.22 33 5.35 b ± 0.65 Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trên cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%. 6 5.25 5.35 5 3.94 4 3 2 1 Hàm (%) Hàm lượngprotein 0 Thời gian ủ tối 100% (h) Hình 3.11: Ảnh hưởng điều kiện tối 100% đến hàm lượng protein Dựa vào bảng 3.7 và hình 3.11 ta thấy khi tăng thời gian ủ thì hàm lượng protein tăng, có sự khác biệt giữa các mẫu và có độ tin cậy 95% (P-value =0.0000<0.05). Từ kết quả bảng 3.7 và hình 3.11 ta nhận thấy hàm lượng protein tăng mạnh nhưng ở thời gian ủ 33 giờ hàm lượng protein tương đối cao hơn 30 giờ nhưng không đáng kể. Hàm lượng protein đạt giá trị cao nhất là 33 giờ 5.35%. Khi ủ ở điều kiện tối 100% hàm lượng protein cũng tăng mạnh sau quá trình nảy mầm nhưng thấp hơn điều kiện ủ sáng 100%. Nguyên nhân hàm lượng protein tăng là do trong quá trình ủ một số hợp chất sinh học được tổng hợp cụ thể các acid amin thành các hợp chất protein mới. Theo Kayahara (2000), gạo lứt nảy mầm không những đem lại nhiều chất dinh dưỡng mà còn 64
  77. Đồ án tốt nghiệp nấu dễ dàng và cung ứng cho chúng ta khẩu vị hơi ngọt vì các enzyme đã tác động vào các chất đường chứa đạm trong hạt gạo. Như vậy, ở điều kiện ủ tối 100% thì hàm lượng protein cao nhất khi ủ ở 33 giờ. 3.3.4. Theo dõi chiều dài mầm Mẫu sau khi ngâm 6 giờ trong nước sẽ được ủ trong các khoảng thời gian khác nhau 18, 24, 30, 36 giờ, ở nhiệt độ phòng. Hình 3.12: Chiều dài mầm lúc 18 giờ ở điều kiện ủ tối 100% Hình 3.13: Chiều dài mầm lúc 24 giờ ở điều kiện ủ tối 100% 65
  78. Đồ án tốt nghiệp Hình 3.14: Chiều dài mầm lúc 30 giờ ở điều kiện ủ tối 100% Hình 3.15: Chiều dài mầm lúc 36 giờ ở điều kiện ủ tối 100% Nhìn vào hình ta thấy rằng sau khi ủ ở điều kiện tối 100% thì phôi cũng phát triển mạnh một phần khi nhiệt độ ủ ở 30-350C cần thiết để tăng cường các hoạt động bên trong hạt và do đó đẩy mạnh sự phát triển của phôi nhưng do hấp thu ánh sáng yếu nên cũng làm cho mầm phát triển không tốt khi ủ ở điều kiện sáng 100%. Khi quan sát hình thì 18 giờ hạt gạo mới nhú phần mầm ra. Thời gian 36 giờ trở về sau thì chiều dài mầm càng dài càng mất đi nhiều chất dinh dưỡng chính vì vậy càng sấy ở khoảng thời gian này để tránh hiện tượng gãy mầm. Nếu ủ quá lâu thì hạt sẽ bị vi sinh vật tấn công gây hiện tượng mốc, làm chua cho hạt, mất đi giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan. Ở điều kiện ủ tối 100% thì chiều dài mầm ở khoảng giữa 30-36 giờ thì cho hàm lượng các chất dinh dưỡng là cao nhất. 3.4. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng điều kiện ngâm ủ 50% tối 50% sáng đến khả năng nảy mầm của gạo lứt Sau khi lựa chọn những hạt gạo còn nguyên phôi thì đem đi cân gạo thành nhiều mẫu nhỏ (50g), rửa sạch 3 lần rồi đem đi ngâm bằng nước đun sôi để nguội với tỉ lệ 66
  79. Đồ án tốt nghiệp 1:2. Hạt sau khi ngâm sẽ được rửa sạch bằng nước đun sôi để nguội sau đó ủ ở điều kiện 50% tối 50% sáng. Kết quả được thể hiện ở các bảng sau: 3.4.1. Kết quả đo hoạt tính enzyme amylase Bảng 3.8: Ảnh hưởng điều kiện ủ 50% tối 50% đến hoạt tính enyzme amylase có trong gạo mầm Thời gian ủ 50% tối Hoạt tính enzyme amylase 50% sáng (h) (U/g) 0 22.59 a ± 0.09 6 23.28 b ± 0.24 12 25.38 c ± 0.09 18 27.95 d ± 0.18 24 27.63 d ± 0.09 27 30.83 f ± 0.16 30 31.62 g ± 0.31 33 29.15 e ± 0.09 36 27.89 d ± 0.24 Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trên cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%. 67
  80. Đồ án tốt nghiệp 35 30.83 31.62 29.15 30 27.95 27.63 27.89 25.38 25 22.59 23.38 20 15 (U/g) 10 5 Hoạt tính enzyme enzyme Hoạt amylase tính 0 0 6 12 18 24 27 30 33 36 Thời gian ủ 50% tối 50% sáng (h) Hình 3.16: Ảnh hưởng điều kiện ủ 50% tối 50% sáng đến hoạt tính enyzme amylase Dựa vào bảng 3.8 và hình 3.16 ta thấy khi tăng thời gian ủ thì hoạt tính enzyme amylase tăng, có sự khác biệt giữa các mẫu và có độ tin cậy 95% (P-value =0.0000<0.05). Từ kết quả bảng 3.8 và hình 3.16, có thể thấy rằng thời gian hoạt động enyzme amylase tăng khá cao từ 0 giờ đến 30 giờ rồi sau đó giảm xuống. Hoạt động enzyme amylase hoạt động mạnh nhất ở 30 giờ (31.62 U/g). Khi ủ ở điều kiện 50% tối 50% sáng do điều kiện chiếu sáng bị thay đổi theo không gian ủ nên hoạt tính enzyme amylase cũng bị thay đổi một phần, nhưng không ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm của hạt, ngoài ra vận tốc phản ứng của enzyme tăng vì đây là thời gian hạt thích ứng với điều kiện nảy mầm và hàm lượng nước trong hạt còn đủ để tạo điều kiện thích hợp cho hạt nảy mầm và enzyme cũng được hoạt hóa và tăng hoạt tính. Thời gian ngâm càng lâu thì hạt trở nên nhớt, có mùi hôi, vì vậy hoạt tính enzyme amylase cũng giảm theo. Như vậy, ở điều kiện ủ 50% tối 50% sáng thì hoạt tính enzyme amylase cao nhất là 30 giờ 68
  81. Đồ án tốt nghiệp 3.4.2. Kết quả đo hàm lượng đường khử Bảng 3.9: Ảnh hưởng ở điều kiện ủ 50% tối 50% sáng đến hàm lượng đường khử có trong gạo mầm Thời gian ủ 50% tối Hàm lượng đường khử 50% sáng (h) (mg/g) 0 17.23 a ± 0.27 6 19.22b ± 0.18 12 21.16 c ± 0.18 18 25.40 ef ± 0.18 24 25.10 e ± 0.10 27 26.63g ± 0.31 30 27.69 h ± 0.18 33 25.46 f ± 0.10 36 23.57 d ± 0.20 Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trên cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%. 69
  82. Đồ án tốt nghiệp 30 27.69 26.63 25.4 25.1 25.45 25 23.57 21.16 19.22 20 17.23 15 10 5 0 Hàm Hàm lượng đường khử (mg/g) 0 6 12 18 24 27 30 33 36 Thời gian ủ 50% tối 50% sáng (h) Hình 3.17: Ảnh hưởng điều kiện ủ 50% tối 50% sáng đến hàm lượng đường khử Dựa vào bảng 3.9 và hình 3.17 ta thấy khi tăng thời gian ủ thì hàm lượng đường khử tăng, có sự khác biệt giữa các mẫu và có độ tin cậy 95% (P-value =0.0000<0.05). Từ kết quả bảng 3.9 và hình 3.17, thấy rằng khi ủ ở điều kiện 50% tối 50% sáng thì hàm lượng đường tăng mạnh từ 0 giờ đến 30 giờ và sau đó giảm xuống. Hàm lượng đường cao nhất ở 30 giờ (27.69mg/g). Ủ ở điều kiện 50% tối 50% sáng làm cho hàm lượng đường khử cũng tăng mạnh, ở điều kiện này thì cường độ chiếu sáng trung bình và có sự thay đổi về không gian ủ nhưng không ảnh hưởng đến các chất dinh dưỡng có trong hạt. Trong quá trình nảy mầm của hạt gạo lứt giúp các enzyme nội bào bên trong hạt gạo 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. Hơn nữa, tinh bột trong hạt sau khi nảy mầm sẽ dễ dàng bị thủy phân bởi enzyme amylase tạo thành các đường đơn, giúp quá trình tiêu hóa tốt hơn (N. Srisang và cộng sự, 2011). Thời gian sau hàm lượng đường giảm vì ủ càng lâu thì độ ẩm của hạt giảm đồng thời làm hoạt động thủy phân tinh bột giảm dẫn đến hàm lượng đường không tăng. Như vậy, ở điều kiện ủ 50% tối 50% sáng thì hàm lượng đường cao nhất là 30 giờ. 70
  83. Đồ án tốt nghiệp 3.4.3. Kết quả đo hàm lượng protein Qua bảng nhận xét của hoạt tính enzyme amylase và hàm lượng đường khử thì thời gian ủ từ 27 đến 30 giờ tối ưu nhất nên ta sẽ khảo sát hàm lượng protein ở khoảng thời gian này. Bảng 3.10: Ảnh hưởng điều kiện ủ 50% tối 50% sáng đến hàm lượng protein có trong gạo mầm Thời gian ủ 50% tối Hàm lượng protein 50% sáng (h) (%) 27 4.22a ± 0.42 30 7.60 c ± 0.85 33 5.63 b ± 0.24 Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trên cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%. 8 7.60 7 5.63 6 5 4.22 4 3 2 1 Hàm (%) Hàm lượngprotein 0 1 2 3 Thời gian 50% tối 50% sáng(h) Hình 3.18: Ảnh hưởng điều kiện ủ 50% tối 50% sáng đến hàm lượng protein. Dựa vào bảng 3.10 và hình 3.18 ta thấy khi tăng thời gian ủ thì hàm lượng protein tăng, có sự khác biệt giữa các mẫu và có độ tin cậy 95% (P-value =0.0000<0.05). 71
  84. Đồ án tốt nghiệp Nhìn vào kết quả ở bảng 3.10 và hình 3.18, ở điều kiện ủ 50% tối 50% ta thấy hàm lượng protein tăng mạnh từ 27 giờ đến 30 giờ và sau đó giảm dần ở thời gian 33 giờ có thể do hút quá nhiều nước nên hàm lượng protein bị hao hụt nhiều so với thời gian trước đó.Hàm lượng protein đạt giá trị cao nhất là 30 giờ 7.60%. Khi ủ ở điều kiện 50% tối 50% sáng hàm lượng protein tăng sau quá trình nảy mầm một phần là do hoạt tính enzyme tăng đồng thời cũng dẫn đến hàm lượng đường cũng thay đổi nhưng nguyên nhân chính là do trong quá trình nảy mầm các chất lipid chuyển hóa làm cho hàm lượng đường tăng lên tương tự như cách giải thích ở 2 điều kiện trên. Như vậy, ở điều kiện ủ 50% tối 50% sáng thì hàm lượng protein cao nhất ở 30 giờ. 3.4.4. Theo dõi chiều dài mầm Mẫu sau khi ngâm 6 giờ trong nước sẽ được ủ trong các khoảng thời gian khác nhau 18, 24, 30, 36 giờ, ở nhiệt độ phòng. Hình 3.19: Chiều dài mầm lúc 18 giờ ở điều kiện ủ 50% tối 50% sáng Hình 3.20: Chiều dài mầm lúc 24 giờ ở điều kiện ủ 50% tối 50% sáng 72
  85. Đồ án tốt nghiệp Hình 3.21: Chiều dài mầm lúc 30 giờ ở điều kiện ủ 50% tối 50% sáng Hình 3.22: Chiều dài mầm lúc 36 giờ ở điều kiện ủ 50% tối 50% sáng Nhìn vào hình ta thấy chiều dài mầm khi ủ ở điều kiện 50% tối 50% sáng thì hạt nảy mầm tương đối dài, nhưng ngắn hơn so với điều kiện sáng 100%. Mặc khác khi thay đổi không gian ủ cũng không ảnh hưởng nhiều đến quá trình nảy mầm của hạt. Ở 18 giờ thì mầm cũng bắt đầu nhú lên, ủ càng lâu thì mầm càng dài và mất nhiều chất dinh dưỡng cũng tương tự như cách giải thích ở 2 điều kiện trên. Ở điều kiện ủ 50% tối 50% sáng thì chiều dài mầm khoảng 30 giờ thì cho hàm lượng các chất dinh dưỡng là cao nhất. 3.5. Kết quả so sánh các điều kiện ngâm ủ để chọn điều kiện thích hợp cho gạo lứt nảy mầm Sau khi chọn được thông số thích hợp của 3 điều kiện ủ ta tiến hành so sánh 3 điều kiện ủ tốt nhất cho quá trình nảy mầm: 73
  86. Đồ án tốt nghiệp Bảng 3.11: So sánh điều kiện thích hợp nhất cho hạt nảy mầm Hàm Hoạt tính Hàm lượng Thời Hàm lượng lượng Điều kiện ủ enzyme đường khử gian ủ (h) protein (%) GABA amylase (U/g) (mg/g) (mg/kg) Sáng 100% 30 32.82b ± 0.24 28.10c ± 0.10 8.31b ± 0.65 101.76 Tối 100% 33 32.93b ± 0.33 26.87a ± 0.10 5.35a ± 0.65 90.94 50% tối 50 30 31.62a ± 0.31 27.69b ± 0.18 7.60b ± 0.845 85.9 % sáng Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trên cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5%. Dựa vào bảng 3.11 khi tăng thời gian ủ thì các hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong gạo tăng, có sự khác biệt giữa các mẫu và có độ tin cậy 95% (P-value<0.05). Từ kết quả bảng 3.11 ta thấy ủ ở điều kiện sáng 100% thì hàm lượng các chất dinh dưỡng tăng cao hơn như hoạt tính enzyme amylase, hàm lượng đường khử, hàm lượng protein, hàm lượng GABA so với ủ ở điều kiện tối 100% và 50% tối 50% sáng. Đặc biệt hàm lượng GABA khá cao khi hạt nảy mầm, hàm lượng GABA cao nhất khi được ủ ở điều kiện sáng 100% trong 30 giờ là 101.76 mg/kg. Theo các nhà nghiên cứu khi gạo lứt nảy mầm giúp kích hoạt các enzyme thủy phân, thủy phân tinh bột, các polysaccharide, protein thành oligosaccharide và các amino acid, giúp cải thiện giá trị cảm quan, sản phẩm có cấu trúc mềm và tăng mùi vị. Một số nhà nghiên cứu thấy rằng khi nảy mầm thì hàm lượng GABA sinh ra cao hơn so với gạo lứt thông thường. Theo Karladee và Suriyong (2012) về việc tăng hàm lượng GABA trong 21 giống lúa nảy mầm trong năm khoảng thời gian ủ khác nhau là 0, 12, 24, 36 và 48 giờ ở nhiệt độ phòng. Qua quá trình ngâm ủ thì hàm lượng GABA đạt giá trị cao nhất sau 24 giờ ngâm ủ và giảm dần sau 36 và 48 giờ. 74
  87. Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Gạo lứt Làm sạch Khảo sát thời gian Ngâm ngâm Ủ (t0 phòng) Khảo sát điều kiện ủ sáng 100% Làm sạch Sấy (500C) -Xác định ho ạt tính enzyme amylase -Xác định hàm lượng đường khử -Xác định hàm lượng protein, -Xác định hàm lượng GABA -Theo dõi chiều dài mầm Thành phẩm Hình 4.1:Sơ đồ nghiên cứu gạo mầm ủ ở điều sáng 100% 75
  88. Đồ án tốt nghiệp 4.1. Kết luận Qua kết quả thí nghiệm ảnh hưởng ở 3 điều kiện ủ đến khả năng nảy mầm của hạt thì kết quả điều kiện ủ sáng 100% cho khả năng nảy mầm của hạt là tốt nhất: - Thời gian 30 giờ - Hoạt tính enzyme amylase: 32.82 U/g - Hàm lượng đường khử: 28.10 mg/g - Hàm lượng protein: 8.31 % - Hàm lượng GABA: 101.76 mg/kg 4.2. Kiến nghị Để góp phần hoàn thiện hơn cho quá trình nghiên cứu gạo mầm đạt nhiều giá trị dinh dưỡng cao nhưng vì không có điều kiện nghiên cứu sâu hơn nên vẫn còn nhiều mặt hạn chế. Chính vì vậy chúng tôi có một số đề nghị như sau: - Khảo sát thêm từ các giống lúa phổ biến khác ở Đồng bằng sông Cửu Long nhằm tạo loại cơm gạo mầm ngon hơn. - Ngoài khảo sát hàm lượng GABA sinh ra, cần khảo sát thêm các chất có hoạt tính sinh học khác như: gamma oryzanol, ferulic acid, phytate - Khảo sát quá trình ngâm ủ trong môi trường có dung dịch đệm, pH và khảo sát thời gian bảo quản mầm là tốt nhất. 76
  89. Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT [1]. Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, Diện tích, năng suất và sản lượng lúa, số liệu ước tính của USD, 2010. [2]. Trần Thị Thu Trà, Công nghệ bảo quản và chế biến lương thực, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh, 81-98. [3]. Cơ sỡ dữ liệu USDA, Bộ nông nghiệp Hoa kỳ, dịch vụ nghiên cứu nông nghiệp, Cơ sở dữ liệu quốc gia về dinh dưỡng tiêu chuẩn tham khảo, Thư viện Nông nghiệp Quốc gia. [4]. Lê Văn Triều, Giá trị dinh dưỡng của gạo lứt nảy mầm hay gạo mầm NUTIGABA, 2013. TÀI LIỆU NƯỚC NGOÀI [5]. J. Banchuen, P. Thammarutwasik, B. Ooraikul,P. Wuttijumnong, and P. Sivongpaisal, “Increasing the bio-active compounds contents by optimizing the germination conditions of southern Thai brown rice,” Songklanakarin Journal of Science and Technology, vol. 32, no. 3, pp. 219-230,2010. [6]. H. Li, J.-Y. Cho, T.-C. Gao et al, Increment of physiologicall active compounds in germinates brown rice treates with chitosan and its effect on obesity of rat fed a high fat diet, Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, vol. 37 ,no. 8, pp. 985-991, 2008. [7]. S. Tian, K.Nakamura, and H. Kayahara, Analysis of phenolic compounds in white rice, brown rice, and germinated brown rice, Journal of Agricultural and Food Chemistry, vol. 52. No. 15, pp. 4808-4811, 2004. [8]. S. Maisont and W. Narkrugsa, The effect of germination on GABA content, chemical composition, total phenolics content and antioxidant capacity of Thai waxy paddy rice, Kasetsart Journal, vol. 44,no. 5, pp. 912-923, 2010. 77