›

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

pdf 59 trang thiennha21 18/04/2022 5180
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Nghiên cứu độ ổn định của cám gạo sau khi xử lý bằng công nghệ sấy vi sóng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_nghien_cuu_do_on_dinh_cua_cam_gao_sau_khi_xu_ly_ba.pdf

Nội dung text: Khóa luận Nghiên cứu độ ổn định của cám gạo sau khi xử lý bằng công nghệ sấy vi sóng

  1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TRẦN THANH HUYỀN NGHIÊN CỨU ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA CÁM GẠO SAU KHI XỬ LÝ BẰNG CÔNG NGHỆ SẤY VI SÓNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC Hà Nội - 2021
  2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC Người thực hiện: TRẦN THANH HUYỀN NGHIÊN CỨU ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA CÁM GẠO SAU KHI XỬ LÝ BẰNG CÔNG NGHỆ SẤY VI SÓNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC (NGÀNH DƯỢC HỌC) Khóa : QH.2016.Y Người hướng dẫn: TS. ĐÀO THỊ THANH HIỀN ThS. NGUYỄN VĂN KHANH Hà Nội – 2021
  3. LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến TS. Đào Thị Thanh Hiền, Trường Đại học Dược Hà Nội và ThS. Nguyễn Văn Khanh, bộ môn Bào chế và Công nghệ Dược phẩm, Trường Đại học Y Dược, ĐHQGHN đã chỉ dạy, hướng dẫn tận tình, luôn sát sao để giúp em hoàn thành được khóa luận. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến ThS. Nguyễn Xuân Tùng cùng các thầy cô trong bộ môn Bào chế và Công nghệ Dược phẩm, Trường Đại học Y Dược, ĐHQGHN đã luôn quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện tối đa cho em trong suốt thời gian học tập cũng như quá trình em thực hiện khóa luận tốt nghiệp của mình. Ngoài ra, em muốn cảm ơn tất cả các thầy, cô giáo, các anh chị trong trường đã gắn bó, luôn quan tâm và yêu thương em. Trong suốt 5 năm học, em không chỉ nhận được sự đào tạo về chuyên môn mà còn được trang bị rất nhiều hành trang quý báu, những bài học về đạo đức và lối sống, về ước mơ và động lực từ các thầy cô, các anh chị đi trước. Cuối cùng, em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu Trường Đại học Y Dược đã tạo điều kiện thuận lợi và xây dựng một môi trường học tập - nghiên cứu - sáng tạo tuyệt vời cho chúng em. Do còn thiếu nhiều kinh nghiệm, nên trong quá trình làm khóa luận tốt nghiệp và báo cáo, em khộng thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được những nhận xét và góp ý từ phía các thầy cô để khóa luận của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2021 Sinh viên Trần Thanh Huyền
  4. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng việt British 1 BP Dược điển Anh pharmacopoeia 2 CĐ Chuẩn độ 3 DĐVN V Dược điển Việt Nam 5 4 FFA Free fat acid Acid béo tự do High density 5 HDL Lipoprotein tỷ trọng cao lipoprotein Low density 6 LDL Lipoprotein tỷ trọng thấp lipoprotein 7 LOX Enzym lipoxygenase Monounsaturated 8 MUFA Acid béo không bão hòa đơn fatty acid 9 NSX Nhà sản xuất Polyunsaturated fatty 10 PUFA Acid béo không bão hòa đa acids 11 PV Peroxid value Giá trị peroxid 12 RBO Rice bran oil Dầu cám gạo 13 SFA Saturated fatty acid Acid béo bão hòa 14 TKHH Tinh khiết hóa học 15 TT Thuốc thử Very low density 16 VLDL Lipoprotein tỷ trọng rất thấp lipoprotein
  5. DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tên hình Trang 1.1 Hình ảnh cây lúa 3 1.2 Hình ảnh cám lúa gạo và thành phần hạt thóc 4 1.3 Quy trình xay xát 4 1.4 Công thức cấu tạo một số cấu tử γ – oryzanol 8 Ảnh hưởng enzym lipase và LOX tới triglycerid cám gạo 1.5 14 trong thời gian bảo quản 3.1 Cám lúa gạo sau khi rây 24 Biểu đồ thể hiện xu hướng giá trị acid béo trong thời gian 3.2 28 bảo quản Biểu đồ thể hiện xu hướng giá trị acid béo trong thời gian 3.3 28 bảo quản (tiếp) Biểu đồ thể hiện xu hướng giá trị acid béo trong thời gian 3.4 29 bảo quản (tiếp) Biểu đồ thể hiện xu hướng của chỉ số peroxid qua thời 3.5 31 gian bảo quản Biểu đồ thể hiện xu hướng của chỉ số peroxid qua thời 3.6 31 gian bảo quản (tiếp) Biểu đồ thể hiện xu hướng của chỉ số peroxid qua thời 3.7 32 gian bảo quản (tiếp)
  6. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 1.3 Đặc tính đặc hiệu của một số enzym lipase 13 2.1 Dung môi, hóa chất sử dụng 18 3.1 Chất lượng cám gạo ban đầu sau xay xát 24 3.2 Đánh giá hình thức các mẫu cám gạo được xử lý vi sóng 25 3.3 Đánh giá hình thức các mẫu cám gạo sau 8 tuần 26 3.4 Chỉ số acid béo tự do trong thời gian bảo quản (n = 3) 27 3.5 Chỉ số peroxid qua thời gian bảo quản (n = 3) 30
  7. MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Chương 1 – TỔNG QUAN 3 1.1. Cây lúa 3 1.1.1. Đặc điểm thực vật 3 1.1.2. Phân bố 3 1.2. Cám gạo 4 1.2.1. Thành phần hóa học của cám lúa gạo 5 1.2.2. Công dụng của cám gạo 9 1.2.3. Tác dụng sinh học của cám gạo 9 1.3. Enzym lipase 12 1.4. Một số nghiên cứu khử enzym trong cám gạo 14 Chương 2 – ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1. Đối tượng nghiên cứu 18 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 18 2.1.2. Dung môi, hóa chất 18 2.1.3. Dụng cụ, thiết bị 18 2.2. Phương pháp nghiên cứu 19 2.2.1. Phương pháp khử enzym lipase trong cám gạo bằng sấy vi sóng 19 2.2.2. Đánh giá chất lượng cám gạo đã được xử lý sau thời gian bảo quản . 19 2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu 23 Chương 3 – KẾT QUẢ 24 3.1. Đánh giá chất lượng cám gạo ban đầu 24
  8. 3.2. Đánh giá chất lượng của cám gạo sau khi xử lý bằng sóng vi sóng theo thời gian bảo quản 26 3.2.1. Hình thức 26 3.2.2. Chỉ số acid béo tự do 27 3.2.3. Chỉ số peroxid 30 Chương 4 – BÀN LUẬN 34 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 37
  9. MỞ ĐẦU Cây lúa (Oryza sativa L.) thường được gọi là “vàng của Phương Đông” là loại lương thực hàng ngày của gần một nửa dân số toàn cầu, bao gồm hơn 3,5 tỷ người chủ yếu đến từ châu Á, châu Phi, một phần của châu Mỹ La-tinh và vùng Ca-ri-bê [26]. Cây lúa được trồng ở ít nhất 114 quốc gia, chủ yếu ở các nước châu Á và hiện nay gạo chiếm khoảng 25% sản lượng lương thực của thế giới (FAO - Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc năm 2004). Với điều kiện thổ nhưỡng và khí hậu nhiệt đới, đã từ lâu, cây lúa trở thành cây lương thực chủ yếu tại Việt Nam, có ý nghĩa lớn trong việc bảo đảm an ninh lương thực, vừa là mặt hàng xuất khẩu quan trọng. Năm 2020, Việt Nam đã xuất khẩu 6,15 tấn gạo, đứng thứ hai thế giới sau Ấn Độ (VFA - Hiệp hội Lương thực Việt Nam). Tuy lượng xuất khẩu lớn, nhưng giá trị xuất khẩu chưa cao, ngoài xu hướng chuyển dịch cơ cấu sang phát triển các giống lúa chất lượng cao, có giá trị lớn hơn thì việc giảm thất thoát sau thu hoạch và tận dụng các phụ phẩm lúa gạo (như rơm, rạ, cám gạo, trấu, ) đang ngày càng được quan tâm. Trong đó phải kể đến cám gạo - phụ phẩm lúa gạo thu được trong quá trình xay xát. Theo thống kê, trên thế giới mỗi năm tạo ra 66 – 75 triệu tấn cám gạo từ hoạt động xay xát, một phần được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, phần còn lại bị loại bỏ như chất thải [14]. Tại Việt Nam, tính riêng đồng bằng sông Cửu Long có khoảng 4 triệu tấn cám gạo. Các nghiên cứu khoa học chỉ ra phần cám gạo chiếm khoảng 8% khối lượng hạt thóc nhưng chứa tới 60% giá trị dinh dưỡng. Cám gạo chứa protein, chất béo, chất xơ hòa tan, vitamin nhóm B, các nguyên tố vi lượng, chất chống oxy hóa [3] Đây là nguồn nguyên liệu giá trị cho hoạt động chiết xuất dầu, sử dụng trong sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm. Mặc dù có tiềm năng lớn nhưng cám lúa gạo lại có độ ổn định thấp. Trong vòng 24 giờ đầu, hàm lượng các thành phần có giá trị đã bị giảm nhanh do sự hoạt hóa của các enzym như lipase, protease [7]. Đây chính là nguyên nhân làm cho giá trị của cám gạo chưa được đánh giá cao. Hiện nay, để khắc phục nhược điểm kém ổn định của cám gạo, đã có rất nhiều nghiên cứu trên thế giới nhằm bất hoạt enzym trong cám gạo với nhiều phương pháp xử lý khác nhau có thể kể đến như: dùng nhiệt (sấy vi sóng, sấy tầng sôi, sấy điện ), 1
  10. nghiên cứu gen, Trong đó, phương pháp xử lý cám gạo bằng sóng vi sóng khá đơn giản, dễ làm nhưng lại chưa được nghiên cứu ở nước ta. Vì vậy, đề tài nghiên cứu khoa học: “Nghiên cứu độ ổn định của cám gạo sau khi xử lý bằng công nghệ sấy vi sóng” đươc thực hiện với 2 mục tiêu sau: 1. Đánh giá được một số yếu tố của phương pháp sấy bằng vi sóng ảnh hưởng tới chất lượng cám gạo trong thời gian bảo quản. 2. Lựa chọn được điều kiện kỹ thuật sấy vi sóng phù hợp để ổn định chất lượng cám gạo. 2
  11. Chương 1 – TỔNG QUAN 1.1. Cây lúa 1.1.1. Đặc điểm thực vật Cây lúa có tên khoa học Oryza sativa L., họ Lúa (Poaceae). Cây lúa là loại cây cỏ, cao 0,6 – 1,5 m, sống hằng năm chu kỳ dài từ 70 – 90 ngày. Cây có thể sống ở đất (lúa nương) hoặc ở nước (lúa nước). Thân mọc thẳng đứng, chia đốt, nhẵn và bóng. Lá mọc thành hai dãy, hình dài, dài 30 – 60 cm, gốc ốp sát thân, đầu thuôn nhọn, hai mặt và mép lá đều nháp; bẹ lá nhẵn có tai, lưỡi bẹ dài hình mũi mác chẻ đôi. Cụm hoa mọc ở kẽ lá thành chùy bông dài 15 – 30 cm, hơi uốn cong; cuống cụm hoa to, có rãnh và nháp, bông nhỏ hình bầu dục thuôn; nhị 6, mảnh, bao phấn hình dải; bầu có vòi nhụy ngắn. Quả thóc thuôn hẹp, bao bọc bởi mày hoa, chứa nhiều bột màu trắng. [10] Hình 1.1: Hình ảnh cây lúa 1.1.2. Phân bố Hiện nay, lúa được trồng ở các vùng nhiệt đới, cận đới và ôn đới. Chúng được trồng trên khắp thế giới, đặc biệt khu vực châu Á. Các khu vực chính bao 3
  12. gồm: Ấn Độ, Trung Quốc, Đông Dương, Indonesia, Nhật Bản, Hàn Quốc, Philippin, Pakistan, Mỹ, Brazil, Ai Cập và một số nước châu Âu [16]. Ở nước ta, trồng lúa được coi là ngành nông nghiệp trọng điểm, không chỉ sản xuất trong nước mà còn xuất khẩu ra bên ngoài. Trong giai đoạn 1989 - 2009, diện tích trồng lúa chiếm 41,67% diện tích đất nông nghiệp, sản lượng lúa gạo khoảng 30 triệu tấn mỗi năm, sản lượng xuất khẩu gạo là khoảng 4,4 triệu tấn đứng thứ hai thế giới [5, 10]. Cây lúa được trồng ở khắp cả nước, với đa dạng loại địa hình: từ đồng bằng, sườn núi, với hai trung tâm chính là đồng bằng Sông Cửu Long và đồng bằng Sông Hồng. 1.2. Cám gạo Cám lúa gạo (rice bran) là phụ phẩm chính thu được từ quá trình xay xát và chiếm 8 – 10% trọng lượng hạt thóc. Cám gạo gồm các thành phần: lớp vỏ nội nhũ, mầm, phôi của hạt và một phần từ tấm. Cám lúa gạo mới xay có màu sáng, vị ngọt nhẹ, mùi thơm đặc trưng, tính mát, bình [10]. Hình 1.2: Hình ảnh cám lúa gạo và thành phần hạt thóc Trấu (20%) Lúa Chà lứt Cám (10%) (100% Gạo lứt ) Chà bóng (80%) Gạo trắng (70%) Hình 1.3: Quy trình xay xát 4
  13. 1.2.1. Thành phần hóa học của cám lúa gạo Cám gạo là chất dinh dưỡng bao phủ bên ngoài của nội nhũ tinh bột có thành phần thay đổi theo loại cây trồng, đất và điều kiện khí hậu nơi nó được trồng, kỹ thuật xay xát, các phương pháp ổn định hóa và bảo quản [14]. Trong cám gạo có chứa protein (12 – 18%), chất béo (12 – 29%), carbohydrat (10 – 55%), chất xơ (6 – 31%), vitamin nhóm B (B1, B2, B5, B6), các vitamin khác, acid folic, chất khoáng (Fe, P, Mg, Zn, ) và các chất chống oxy hóa [40]. 1.2.1.1. Protein Protein chiếm tỷ lệ 12 – 18% và hầu hết các protein trong hạt lúa đều được tìm thấy trong cám lúa gạo, chủ yếu là các protein dự trữ. Dựa trên độ hòa tan, protein cám gạo có thể được phân loại thành albumin, globulin, prolamin và glutelin, tương ứng có thể hòa tan trong nước, nước muối, rượu và kiềm [36]. Tùy từng giống lúa, đặc điểm đất đai và khí hậu ở từng nơi mà các thành phần protein trong cám gạo cũng khác nhau. Cagampang và cộng sự cho thấy protein cám gạo chứa 37% albumin, 36% globulin, 22% glutelin và 5% prolanin [17]. Nghiên cứu của Hamada đã báo cáo có các thành phần protein cám gạo trung bình bao gồm albumin 34%, globulin 15%, glutelin 11% và prolanin 6% [25]. Trong khi đó Abediyi và cộng sự lại chỉ ra giống lúa Nhật Bản có chứa albumin 37%, globulin 31%, glutelin 27% và prolamin 2% [11]. Dựa trên các số liệu đã đưa ra cho thấy thành phần albumin và prolamin trong protein cám gạo chiếm khoảng 34 – 37% và 2 – 6% trong khi giá trị globulin và glutelin chiếm khoảng 15 – 36% và 11 – 27%. Iwazaki và cộng sự (1982) đã sử dụng sắc ký loại trừ kích thước và ước tính trọng lượng phân tử tương đối của các albumin trong lớp nội nhũ của hạt thóc dao động từ 10 – 200 kD. Giống như các albumin khác, albumin trong cám gạo được đông tụ bằng cách gia nhiệt và dễ dàng tan trong nước do mang điện tích và thiếu cầu nối disulfid liên kết ngang. Globulin chiếm khoảng 15 – 36% số protein dự trữ trong cám, rất giàu lưu huỳnh, tan trong dung dịch nước muối. Globulin gạo bao gồm các chuỗi 5
  14. polypeptid có kích thước khác nhau được ổn định bởi cầu nối disulfid nội chuỗi. Protein này chứa hàm lượng cystin và methionin khá cao, không chứa lysin [27]. Glutelin trong cám gạo chiếm khoảng 11 – 27% tổng lượng protein. Glutein trong cám gạo không tan và rất khó chiết xuất do bị kết tập bởi các cầu nối disulfid và glycosyl hóa. Khi sử dụng kiềm mạnh để tách protein từ cám gạo cho thấy có hai phân nhóm chính của glutelin là α-polypeptid có trọng lượng phân tử 34 – 39 kDa và β-polypeptid có trọng lượng phân tử 21 – 23 kDa. Ngoài ra, trong cám gạo lứt còn tìm thấy các polypeptid glutelin có trọng lượng thấp hơn khoảng 28,5 – 31 kDa và 20 – 23 kDa [22]. Nhóm protein hòa tan trong rượu là prolamin, chỉ chiếm từ 2 – 6% tổng lượng protein trong cám gạo, ít nhất trong số các protein dự trữ của cám gạo. Prolamin gần như không hòa tan trong nước, tan dễ trong ethanol 60 – 70% và trong dung dịch acid hoặc kiềm. Prolamin gạo bao gồm hai nhóm polypeptid chính, hai nhóm này hàm lượng các amino acid tương tự nhau với mức cao của acid glutamic hay glutamin, alanin, glycin, agrinin và mức thấp lysin, histidin [45]. Ngoài ra, các enzym cũng được tìm thấy trong cám lúa gạo như: lipase, acid ascorbic oxidase, cytochrome, catalase, polyphenol, lipoxygenase, esterase và dehydrogenase [14]. 1.2.1.2. Dầu cám gạo Dầu cám gạo là sản phẩm có giá trị cao được chiết xuất từ cám gạo, được tiêu thụ nhiều ở một số nước châu Á có truyền thống sản xuất gạo và ngày càng mở rộng tiêu thụ tại thị trường phương Tây. Tại Nhật Bản, hằng năm mức tiêu thụ dầu gạo đạt mức 80 tấn, thay thế cho các loại dầu khác và sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm Tùy thuộc vào giống cây trồng, điều kiện sinh trưởng và mức độ đánh bóng hoặc xay xát, cám gạo chứa 15 – 25% dầu. Dầu cám gạo chứa 95,6% lipid có khả năng phân huỷ được, bao gồm glycolipid và phospholipid; 4,2% lipid không tan được [40]. Các lipid phân hủy được chủ yếu là triglycerid. Tuy nhiên, những chất béo trung tính được hydro hóa một cách dễ dàng bởi lipase để tạo 6
  15. thành các acid béo tự do. Thành phần dầu cám gạo chứa khoảng 35 – 45% acid oleic, 30 – 35% acid linoleic, 1 – 2% acid linolenic, và lượng acid palmitic 15 – 20% [49]. 1.2.1.3. γ – Oryzanol γ – Oryzanol là một phytosterol có nguồn gốc từ dầu cám gạo. Ban đầu, γ – oryzanol được biết đến như là một hợp chất cụ thể có bản chất là este của sterol và acid ferulic. Tuy nhiên, hiện tại nó được chứng minh là một hỗn hợp của mười thành phần khác nhau. Trong đó, campesteryl ferulat; 2,4 – methylen cycloartanyl ferulat và cycloartenyl ferulat là ba thành phần chính chiếm đến 80%. Về tính chất vật lý, γ – oryzanol có dạng bột tinh thể màu trắng hoặc vàng sáng, không mùi, có điểm nóng chảy trong khoảng 137,5 – 138,5oC [48]. Nó không tan trong nước, tan một chút trong n – heptan và diethyl ete, trên thực tế tan được trong cloroform [15]. Hàm lượng của γ – oryzanol trong dầu cám gạo chiếm 1,6% dao động từ 115 đến 780 ppm, tùy thuộc vào từng loại gạo, mức độ và phương pháp chế biến mà có thể cao gấp khoảng 13 – 20 lần (w/w) so với tổng số tocopherol và tocotrienol trong gạo [12]. Khoảng 20% phần không xà phòng hóa trong dầu cám gạo là γ – oryzanol [39]. 7
  16. Hình 1.4: Công thức cấu tạo một số cấu tử γ – oryzanol 1.2.1.4. Các thành phần khác Ngoài là nguồn dồi dào các thành phần như protein, dầu, cám lúa gạo cũng chứa lượng lớn carbohydrat gồm: polysaccharid, oligosaccharid, cellulose (9 – 12,8%), hemicellulose (8,7 – 11,4%), tinh bột (5 – 15%) và một số loại đường [14]. Chất xơ trong cám lúa gạo bao gồm chất xơ hòa tan và không hòa tan trong nước. Cám lúa gạo rất giàu vitamin B – complex, đặc biệt là thiamin (B1) và acid nicotinic (B3), đồng thời cũng chứa riboflavin (B2) và vitamin B6. Hơn nữa, cám gạo còn chứa các nguyên tố vi lượng như nhôm, canxi, clo, natri, magie, silic, phốt pho Ngoài ra, cám lúa gạo là một nguồn chứa nhiều chất chống oxy hóa tự nhiên và các hợp chất dinh dưỡng như tocopherol, tocotrienol, squalen, polycosanol Trong đó, phytosterol (1,8%), và tổng số tocopherol (81 mg/dL) là điểm khác biệt so với 1% trong các loại dầu thực vật khác [14]. 8
  17. 1.2.2. Công dụng của cám gạo Cám gạo là thực phẩm bổ sung dinh dưỡng, được dùng để bổ sung vitamin B, đặc biệt là acid folic và B1 cho khẩu phần ăn của phụ nữ có thai, giúp cho sự phát triển hệ thần kinh của thai nhi. Theo trang web thông tin sức khỏe Self Nutrition Data, một chén cám gạo thô có khả năng đáp ứng 88% nhu cầu calo hàng ngày [14]. Ngoài ra, cám gạo có lượng lớn protein, chất xơ, tốt cho sức khỏe con người. Protein dự trữ trong cám lúa gạo được đánh giá cao về giá trị dinh dưỡng, chứa đầy đủ tất cả các acid amin thiết yếu cho con người như lysin, methionin, tryptophan, leucin, phenylalanin [41, 47]. Các protein này đã được chứng minh là dễ tiêu hóa và hoạt tính sinh học cao hơn các loại ngũ cốc khác (lúa mạch, ngô). Protein trong cám gạo có giá trị sinh học cao nhất là albumin do được cơ thể hấp thu và sử dụng dễ dàng nhất [33]. Dầu cám gạo được sử dụng như thực phẩm bổ sung giúp mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe đối với người bị tiểu đường bởi cơ chế làm giảm quá trình stress, oxy hóa dẫn tới quá trình tái sinh các tế bào tụy, thận, tim, gan [23]. Ngoài ra, RBO cũng làm giảm tình trạng rối loạn lipid máu, làm giảm sự tăng đáp ứng với nồng độ insulin cao trong trường hợp đái tháo đường [19, 20]. Trong ngành công nghiệp thực phẩm: cám gạo đã qua xử lý được sử dụng làm chất phụ gia thay thế cho bột mì để tăng độ ổn định trong sản xuất các loại bánh, mì, kem mà không ảnh hưởng đến chất lượng [35]. 1.2.3. Tác dụng sinh học của cám gạo 1.2.3.1. Tác dụng lên tim mạch Sử dụng RBO trong khẩu phần ăn hằng ngày làm giảm mức cholesterol trong huyết thanh và phần cholesterol lipoprotein mật độ thấp. Vì cứ giảm 1% cholesterol, sẽ làm giảm 2% nguy cơ đau tim, RBO có thể được coi là lợi ích cho bệnh nhân bị bệnh tim [14]. Thêm vào đó, tỷ lệ giữa 03 thành phần SFA:MUFA:PUFA trong dầu cám gạo gần với tỷ lệ 10:15:10 – tỷ lệ được Hiệp hội tim mạch Hoa Kỳ khuyên nên dùng cho bệnh nhân có vấn đề liên quan đến các bệnh tim mạch để phòng tăng huyết áp, xơ vữa động mạch, cholesterol máu cao [19, 20]. 9
  18. Tác dụng quan trọng của γ-oryzanol phải kể đến là tác dụng trên chuyển hóa lipid và cholesterol. Sử dụng γ-oryzanol làm cải thiện các chỉ số lipid trong huyết thanh như làm giảm nồng độ LDL, VLDL, triglycerid, cholesterol, cholesterol không HDL (non–HDL–C) và làm tăng cholesterol kết hợp với HDL [24, 31]. Cơ chế hạ cholesterol của γ-oryzanol có thể do làm giảm hấp thu ở ruột hoặc tăng cường chuyển hóa cholesterol thành acid mật và sterol [32]. Các sản phẩm thủy phân của γ-oryzanol trong ruột như acid ferulic và các sterol làm ức chế hoạt động của cả enzym lipase và HMG–CoA reductase, một enzym ngăn cản chuyển HMG- CoA thành mevalonat, tiền chất của cholesterol. Trong đó acid ferulic có khả năng gắn tốt với lipase còn các sterol liên kết tốt hơn với HMG-CoA reductase [13]. 1.2.3.2. Tác dụng chống oxy hóa γ-Oryzanol là chất chống oxy hóa tiêu biểu trong dầu cám gạo. Cả ba thành phần chính của γ-oryzanol gồm 2,4-methylen cycloartanyl ferulat, cycloartenyl ferulat, và campesteryl ferulat đều thể hiện tác dụng oxy hóa cao hơn cả bốn thành phần của vitamin E (α-tocopherol, α-tocotrinol, γ-tocopherol và γ-tocotrienol), cao gấp mười lần tocopherol và tocotrienol, trong đó thể hiện tác dụng mạnh nhất là 2,4-methylen cycloartanyl ferulat. Trên gan, γ-oryzanol ức chế quá trình superoxy hóa bảo vệ tế bào gan, ngăn ngừa sự tổn thương tế bào gan do ethanol [41]. Ngoài các thành phần trong dầu cám gạo, các protein trong cám lúa gạo cũng có tác dụng chống oxy hóa. Theo báo cáo của Zhang và cộng sự (2009), protein nội nhũ lúa được thủy phân bằng cách sử dụng năm loại enzym khác nhau; tạo ra các peptid chống oxy hóa, chẳng hạn như chymotrypsin, neutrase, flavorase, alcalase và papain. Mặt khác, Adebiyi và cộng sự (2009) báo cáo rằng các chất thủy phân albumin và globulin được phân lập từ cám gạo có khả năng chống oxy hóa cao hơn so với protein thô. Tác dụng chống oxy hóa của các sản phẩm thủy phân protein cám gạo bằng trypsin cũng đã được nghiên cứu bởi Chanput và cộng sự (2009). Họ phát hiện ra rằng protein albumin từ cám gạo có hoạt tính cao nhất, tiếp theo là các phân đoạn globulin, prolamin, glutelin và hordein, hoạt tính giảm tương ứng [50]. 10
  19. 1.2.3.3. Tác dụng chống ung thư Ngày nay, tác dụng dược lý được quan tâm của γ-oryzanol là phòng chống ung thư. γ-Oryzanol đã được chứng minh là có khả năng ức chế sự thúc đẩy tạo khối u và sự phát triển khối u ở chuột bằng cách cảm ứng hoạt động tiêu diệt tự nhiên, bất hoạt đại thực bào và ức chế hình thành mạch. Hoạt hóa đại thực bào, tế bào NK, ức chế sự phát triển của tế bào ung thư trên chuột thí nghiệm gây ung thư đại tràng. Ức chế sự phát triển dòng tế bào ung thư bàng quang DU145 và PC3. Ngoài ra, hàm lượng MUFA cao trong dầu cám gạo giúp ngăn ngừa sự hình thành các gốc tự do gây ung thư khi đun ở nhiệt độ cao [14]. 1.2.3.4. Các tác dụng khác Tác dụng trên hormon kích thích tuyến giáp (TSH): Nghiên cứu của Kuno T. và cộng sự cho thấy uống γ-oryzanol với liều 300 mg/kg giúp làm giảm đáng kể nồng độ TSH đang cao ở bệnh nhân suy giáp nhưng không ảnh hưởng trên người bình thường. Tương tự, điều trị mạn tính với γ-oryzanol làm giảm nồng độ TSH huyết thanh ở sáu trên tám bệnh nhân và không ảnh hưởng đến nồng độ T3 và T4 trong quá trình nghiên cứu [20]. Nghiên cứu sâu hơn về cơ chế cho thấy, γ-oryzanol hoạt động như một chất thúc đẩy tăng trưởng tăng cường chức năng của tuyến yên và thúc đẩy việc giải phóng endorphin vùng dưới đồi [14]. Tác dụng chống tăng huyết áp: Shobako đã xác định được peptid mới chống tăng huyết áp Leucin-Arginin-Alanin (LRA) từ cám gạo phân hủy bằng thermolysin. Tác dụng chống tăng huyết áp mạnh và giãn mạch của peptid này đã được báo cáo trước đây. LRA dùng đường uống đã được chứng minh tác dụng chống tăng huyết áp trên chuột tăng huyết áp tự phát. Đây cũng là peptid chống tăng huyết áp mạnh nhất có nguồn gốc từ protein cám gạo. Ngoài ra, các peptid thủy phân từ protein gạo có tác dụng hạ huyết áp cũng được báo cáo như: Tyrosin-Tyrosin (YY), Tyrosin-Serin-Lysin (YSK). Cám gạo chế biến thô cũng được nghiên cứu lâm sàng cho tác dụng hạ huyết áp trên người [44]. Tác dụng chống viêm, chống dị ứng: Tác dụng này của γ-oryzanol là do ức chế sự hoạt động của NF-kB, ức chế biểu hiện gen của yếu tố hoại tử u TNF-α, enzym COX-2, Interleukin (IL-1β) dẫn đến tác dụng chống viêm. 11
  20. Ngoài ra, γ-oryzanol cũng ức chế enzym DNA polymerase ở động vật có vú dẫn đến tác dụng chống viêm in vivo, gắn kết với IgE làm ngăn cản phản ứng quá mẫn xảy ra. Một số nghiên cứu cũng chỉ ra cám gạo đã khử chất béo có vai trò như một nguồn protein ít gây dị ứng [50]. Tác dụng trên thần kinh trung ương: γ-oryzanol giúp cải thiện các triệu chứng của phụ nữ tiền mãn kinh, cải thiện trí nhớ người già và các rối loạn thần kinh vận động. γ-Oryzanol cũng được phát hiện có hiệu quả trong việc điều trị các rối loạn tiêu hóa như viêm dạ dày, loét dạ dày và ruột kích thích nhờ khả năng làm giảm tiết acid dịch vị và điều chỉnh việc kiểm soát bài tiết tiêu hóa của hệ thần kinh [14]. Tác dụng làm đẹp: Tác dụng làm đẹp của cám gạo là do γ-oryzanol ức chế enzym tyrosinase ngăn cản hình thành melanin. Tác động lên tuyến nhờn làm cải thiện tình trạng khô da trong trường hợp viêm da cơ địa, da khô, giữ ẩm, ngăn cảm tia UV [18]. 1.3. Enzym lipase Một số enzym trong cám lúa gạo lại tham gia vào quá trình thủy phân, oxy hóa chất dinh dưỡng trong cám gây ra sự ôi hóa, trong đó phải kể đến enzym lipase. Lipase (triacylglycerol acylhydrolase) là enzym tan trong nước, xúc tác cho phản ứng thủy phân trigycerid tạo thành glycerin và acid béo tương ứng nhờ hoạt động của nó trên bề mặt phân cách pha dầu và pha nước. Lipase có nhiều trong sữa, các hạt có dầu (đậu nành, đậu phộng), ngũ cốc (lúa mạch, yến mạch), trong trái cây và rau, trong hệ thống tiêu hóa của động vật và nhiều loại vi sinh vật. Về tính chất vật lý, lipase là enzym có khả năng chịu kiềm, chịu nhiệt. Lipase có thể thủy phân cả 3 liên kết ester trong trigycerid hoặc chỉ thủy phân một số liên kết ester nhất định giữa gốc –OH và các gốc acyl trong phân tử acyl lipid. Bảng sau cho biết đặc tính đặc hiệu của một số enzym lipase. 12
  21. Bảng 1.3: Đặc tính đặc hiệu của một số enzym lipase Liên kết thủy phân Nguồn lipase Các gốc acyl ở vị trí 1, 3 Tuyến tụy, sữa, Pseudomonas fragi Penicilium roqueforti, yến mạch, hạt Các gốc acyl ở vị trí 1, 2 và 3 thầu dầu, Aspergillus flavus Acid oleic và linoleic ở vị trí 1, 2, 3 Geotrichum candidum Hai lipase hòa tan: lipase-I và lipase-II đã được tinh chế từ cám gạo. Lipase-I, với khối lượng phân tử 40000 Da và pH tối ưu là 7,5 là một protein phụ thuộc canxi và ưu tiên phân cắt các acid béo từ vị trí sn-1 và sn-3 của triacylglycerol. Lipase–II được báo cáo là lipase chính trong cám gạo với khối lượng phân tử 34000 Da, độ pH tối ưu là 7,5. Hai tiểu đơn vị của lipase-II, tiểu đơn vị chính có khối lượng phân tử 14000 Da và một tiểu đơn vị phụ có khối lượng phân tử 3900 Da, được liên kết thông qua các liên kết disulfua đã được xác định cho đến nay. Sự biểu hiện chức năng của lipase-II cho thấy rằng enzym này xúc tác tốt cho các acid béo chuỗi ngắn và hiệu suất xúc tác tương quan với khoảng cách nucleophilic Ser–OH và liên kết cắt kéo, khoảng cách càng ngắn, hiệu suất xúc tác càng lớn [14]. Các enzym này có vị trí đặc biệt có khả năng thủy phân triglycerid tạo ra các acid béo tự do, dẫn đến làm tăng độ acid và giảm pH của cám cũng như tạo ra vị lạ, thay đổi đặc tính của cám. Khả năng thủy phân của enzym lipase cám gạo tùy thuộc vào loại enzym có mặt trong cám, điều kiện bảo quản và phương pháp đóng gói. Ngoài enzym lipase, có thể có sự hiện diện của một số thành phần khác như các gốc tự do, ion kim loại (sắt, đồng, coban), ánh sáng, bức xạ và enzym có chứa một kim loại thuộc nhóm chuyển tiếp như lipoxygenase (LOX) cũng góp phần làm tăng thêm sự chóng biến chất và giảm giá trị sử dụng của cám gạo. Trong đó, thành phần LOX cũng được tìm thấy trong nhiều loại thực vật, đặc biệt là các cây thuộc họ đậu như đậu nành, đậu xanh, đậu Hà Lan hoặc trong một số loại ngũ cốc như lúa mạch đen, lúa mì, yến mạch, ngô 13
  22. Triglycerid (trong cám gạo) Lipase Acid béo tự do LOX Peroxid O- Gốc Peroxy (ROO) CoQ10H 2 CoQ10 Gốc tự do (ROOH) Hình 1.5: Ảnh hưởng enzym lipase và LOX tới triglycerid cám gạo trong thời gian bảo quản 1.4. Một số nghiên cứu khử enzym trong cám gạo Để cải thiện đặc tính không ổn định của cám gạo, cho đến nay, đã có nhiều nghiên cứu về phương pháp khử enzym lipase cám lúa gạo được thực hiện: Shin and Godber (1996) đã đánh giá ảnh hưởng của tia gamma (γ) ở các mức khác nhau (5, 10, và 15 kGy) tới hàm lượng acid béo và các thành phần có hoạt tính chống oxy hóa trong cám gạo. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng acid béo trong mẫu xử lý khác nhau không nhiều hơn nữa còn có xu hướng tăng khi so với với mẫu không được xử lý. Ngoài ra khi sử dụng tia gamma còn ảnh hưởng xấu tới độ ổn định của các chất thân dầu trong cám gạo như vitamin E, oryzanol. Như vậy, việc sử dụng tia gamma là không phù hợp để ổn định cám lúa gạo [43]. 14
  23. Ramezanzadeh và cộng sự (1999) đã đánh giá sự ảnh hưởng của phương pháp dùng nhiệt vi sóng, loại bao gói và nhiệt độ bảo quản tới hàm lượng acid béo tự do trong cám lúa gạo. Cám gạo thô vừa mới xay xát được điều chỉnh đến hàm ẩm 21% trước khi được gia nhiệt trong lò vi sóng với công suất 850 W trong 3 phút, sau đó được bảo quản trong túi zip hoặc túi hút chân không ở nhiệt độ 4 – 5oC hoặc 25oC trong 16 tuần để so sánh hàm lượng acid béo tự do với mẫu cám thô không được xử lý trong cùng điều kiện bao gói và bảo quản. Kết quả cho thấy, sau 16 tuần hàm lượng acid béo ở mẫu cám thô được bảo quản ở 25oC tăng rất nhanh với bao gói trong túi hút chân không và túi zip. Tuy nhiên mẫu cám thô bảo quản ở 4 – 5oC thì tăng lên với tốc độ chậm hơn. Đối với mẫu được xử lý bằng nhiệt vi sóng, hàm lượng acid béo tự do ở mẫu bảo quản ở điều kiện 4 – 5oC hầu như không thay đổi trong suốt 16 tuần bảo quản. Còn mẫu được lưu trữ ở 25oC thì hàm lượng acid béo tự do tăng nhẹ trong cả túi zip và túi hút chân không [38]. Ramezanzadeh và cộng sự năm 2000 đã báo cáo rằng hàm lượng ẩm giảm đáng kể trong các mẫu được gia nhiệt bằng lò vi sóng bất kể phương pháp đóng gói và nhiệt độ bảo quản. Hàm lượng protein, chất béo, linoleic và linolenic không thay đổi đáng kể trong tất cả các mẫu thô và làm nóng bằng lò vi sóng trong suốt 16 tuần bảo quản [37]. Lavanya và cộng sự (2018) đã đánh giá sự ổn định của cám gạo sau khi xử lý nhiệt khô bằng lò vi sóng. Cám gạo sau khi được xay xát, được xử lý nhiệt bằng lò vi sóng trong vòng 24 giờ đầu. Các phần cám được ổn định bằng cách gia nhiệt vi sóng liên tục ở các kết hợp xử lý khác nhau (850, 925 và 1000 W với thời gian 3,0; 4,0; 5,0 và 6,0 phút) và độ ổn định của các phân đoạn cám được phân tích theo acid béo tự do (FFA), giá trị acid (AV) và giá trị peroxid (PV) trong 90 ngày. Kết quả cho thấy khi công suất và thời gian tiếp xúc tăng FFA, AV và PV được tìm thấy ở mức thấp trong thời gian lưu trữ. Theo thời gian bảo quản, mức độ ôi thiu của cám gạo đều tăng. Các phân đoạn cám được xử lý ở nhiệt độ công suất 925 W trong 3 phút được coi là điều kiện thích hợp để ổn định cám gạo [30]. Lakkakula và cộng sự (2004) đã sử dụng dòng điện Ohmic (dòng điện tạo ra nhiệt) để ổn định chất lượng cám gạo. Cám gạo thô mới xay xát được 15
  24. điều chỉnh đến các hàm ẩm khác nhau (10,5% và 21%), sau đó được xử lý bằng dòng điện Ohmic có tần số khác nhau (1Hz, 60Hz). Sau khi được xử lý, các mẫu cám gạo được bảo quản trong túi polyethylen có zip ở 4oC và đánh giá hàm lượng acid béo tự do, mà chủ yếu là % acid oleic trong thời gian 0, 1, 2, 4, 6 tuần. So sánh với mẫu cám thô không được xử lý trong cùng điều kiện bao gói và bảo quản. Kết quả cho thấy, hàm lượng acid béo trong mẫu không được xử lý tăng rất nhanh sau 6 tuần. Còn hàm lượng acid béo tự do ở mẫu cám hàm ẩm 10,5%, được xử lý với nhiệt sinh ra từ dòng điện thấp hơn nhưng vẫn ở mức cao. Trong đó, mẫu cám hàm ẩm 21% thì hàm lượng acid béo tự do chỉ tăng nhẹ. Nghiên cứu cũng đã so sánh với phương pháp vi sóng cho thấy hàm lượng acid béo tự do ở phương pháp dùng nhiệt Ohmic là cao hơn sau thời gian bảo quản 6 tuần. Kết quả này cho thấy, việc sử dụng dòng điện tạo ra nhiệt có vai trò quan trọng trong việc ổn định chất lượng cám gạo, ngoài ra còn làm tăng hiệu suất chiết xuất dầu cám gạo [29]. Chauhan G. S. và cộng sự (2004) đã đánh giá một số đặc tính của cám gạo sau khi xử lý bằng phương pháp sấy tĩnh và đùn nóng. Trong phương pháp sấy tĩnh, các mẫu cám gạo được rây qua rây có đường kính mắt rây 0,32 mm, sấy tĩnh trong tủ sấy ở 120oC trong 30 phút, mẫu thu được đóng túi kín PE, bảo quản ở nhiệt độ phòng. Trong phương pháp đùn nóng, mẫu cám gạo được đùn nóng bằng thiết bị đùn nóng ở quy mô phòng thí nghiệm với thông số như sau: nhiệt độ (135 – 140oC), lưu lượng nước (0,000038 m3/s), áp suất hơi nước (275,80 kPa), tốc độ cung cấp nguyên liệu (27 kg/h), chiều rộng ống mở (0,0078 m). Cám gạo sau khi đùn được sấy tĩnh trong tủ sấy ở 50oC trong 24 giờ, rây qua rây có đường kính mắt rây 0,32 mm, sau đó được bảo quản ở nhiệt độ phòng trong túi PE kín. Kết quả nghiên cứu cho thấy sau 60 ngày bảo quản thì hàm lượng acid béo trong mẫu cám gạo không được xử lý tăng lên rất cao, trong khi đó mẫu cám gạo xử lý với nhiệt nóng tăng lên không nhiều, còn mẫu xử lý bằng phương pháp đùn nóng hầu như không thay đổi trong suốt quá trình bảo quản [42]. Tuncel và cộng sự (2014) đã sử dụng tia hồng ngoại (ở công suất 700 W trong 3 phút) để ổn định cám gạo. Kết quả cho thấy tia hồng ngoại có vai trò quan trọng trong việc ổn định một số đặc tính của cám gạo như thành phần dinh 16
  25. dưỡng, màu sắc, chất xơ, hàm lượng acid béo Nghiên cứu cũng cho thấy xử lý cám gạo bằng tia hồng ngoại tạo ra cám gạo giàu chất dinh dưỡng, có tiềm năng lớn trong sản xuất bánh mỳ [46]. Da Silva và cộng sự (2006) đã nghiên cứu hiệu quả của phương pháp pháp hấp (ở 45oC trong 24 giờ) và nướng (ở 120oC trong 20 phút) trong việc ổn định cám lúa gạo thông qua đánh giá độ acid trong dung dịch nước và cồn của các mẫu cám sau khi xử lý trong 16 tuần, so sánh với mẫu cám thô không qua xử lý. Kết quả cho thấy, mẫu cám gạo được xử lý bằng phương pháp nướng là ổn định hơn cả [21]. Haritha Bollinedi và cộng sự (2021) đã xem xét đến các phương pháp nghiên cứu gen để giải quyết vấn đề ôi thiu, không ổn định của cám gạo trong thời gian bảo quản. Nghiên cứu gồm ba hướng tiếp cận: phương pháp tiếp cận gây đột biến thiếu enzym, phương pháp tiếp cận gây thiếu chất nền (giảm lượng acid linoleic và tăng acid oleic) và tăng chất chống oxy hóa tự nhiên. Kết quả bước đầu cho thấy những cách tiếp cận này là khả thi và sẽ là những lựa chọn thay thế bền vững cho các kỹ thuật ổn định truyền thống [14]. Ngoài ra một số hóa chất cũng được sử dụng trong xử lý chất lượng cám lúa gạo như ethanol, acid clohydric, ion Fe3+, Ni2+ (Munshi và cộng sự, 1993), 2+ Li , SeO2 (Gangadhara và Prakash, 2010) với mục đích ức chế sự hoạt động của enzym lipase [28, 34]. Như vậy, có thể thấy các phương pháp bất hoạt enzym vô cùng phong phú. Trong đó, các phương pháp sử dụng nhiệt là phổ biến, có nhiều nghiên cứu hơn cả. Các nghiên cứu bất hoạt enzym bằng nhiệt cũng mang lại rất nhiều hứa hẹn, hiệu quả trong việc giải quyết vấn đề ôi thiu của cám gạo. Điển hình là phương pháp sử dụng nhiệt vi sóng do thao tác đơn giản, dễ dàng, không yêu cầu máy móc, kỹ thuật có trình độ cao. 17
  26. Chương 2 – ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu Mẫu cám gạo của giống lúa Đài thơm 8 (MN 14-2) trồng tại Hồng Kỳ, Sóc Sơn, Hà Nội và thu tại cơ sở xay xát ở địa phương. Các mẫu được đo giá trị acid béo tự do, giá trị peroxid trong tám tuần từ ngày 05/04/2021 – 24/05/2021 tại Bộ môn Bào chế và Công nghệ Dược phẩm, Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội. 2.1.2. Dung môi, hóa chất Bảng 2.1: Dung môi, hóa chất sử dụng STT Tên hóa chất Nguồn gốc Tiêu chuẩn 1 Cồn ethanol 96% (EtOH) Việt Nam DĐVN V 2 Diethyl ether (Et2O) Trung Quốc TKHH 3 Cloroform (CHCl3) Việt Nam TKHH 4 Acid acetic băng (C2H4O2) Trung Quốc TKHH 5 Phenolphtalein (C20H14O4) Đức BP 2013 6 Kali hydroxid (KOH) Trung Quốc TKHH 7 Hồ tinh bột 1% Việt Nam DĐVN V 8 Kali iodua (KI) Việt Nam NSX 9 Natri thiosunfat (Na2S2O3) Việt Nam NSX 10 Acid oxalic (H2C2O4.2H2O) Việt Nam TKHH 11 Kali iodat (KIO3) Việt Nam TKHH 12 Acid clohydric (HCL) Trung Quốc TKHH Nước cất, nước tinh khiết 13 Việt Nam DĐVN V (H2O) 2.1.3. Dụng cụ, thiết bị 2.1.3.1. Dụng cụ Dụng cụ thí nghiệm: Buret, bình nón, ống đong thủy tinh các dung tích, pipet thẳng, pipet bầu, pipet pasteur, bình định mức, rây, cốc có mỏ, đũa thủy tinh, quả bóp, giá đỡ 18
  27. 2.1.3.2. Thiết bị - Cân kĩ thuật Sartorius PRACTUM612 – 1S (Đức) - Cân phân tích Sartorius QUINTIX224 – 1S (Đức) - Tủ sấy Memmert UN110 (Đức) - Bếp điện Heating Mantles WHM12054 (Hàn Quốc) - Lò vi sóng Midea MMO-20KE1 20L 700W (Trung Quốc) - Máy đo hàm ẩm MB45 (Switzerland) 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp khử enzym lipase trong cám gạo bằng sấy vi sóng Cách tiến hành: Mẫu cám gạo giống lúa Đài tám thơm trồng tại Hồng Kỳ, Sóc Sơn, Hà Nội thu tại cơ sở xay xát địa phương được xử lý ngay trong 24 giờ đầu. Đem rây cám gạo qua rây 355, trải đều cám gạo đã được rây lên khay, cho vào lò vi sóng đã được làm nóng trước đó, mỗi mẻ sấy 200 g, sấy ở các mức công suất: 70, 210, 350, 490 W trong thời gian: 3,0; 4,5; 6,0; 7,5; 9,0 phút tùy từng mẫu. Mẫu sau khi xử lý được đóng vào túi zip kín, bảo quản ở điều kiện phòng. Lấy mẫu ở các thời điểm: 1, 2, 4, 6, 8 tuần để định lượng AFF và PV. 2.2.2. Đánh giá chất lượng cám gạo đã được xử lý sau thời gian bảo quản 2.2.2.1. Hình thức Đánh giá hình thức các mẫu cám bằng cảm quan về màu sắc, mùi vị. Độ ẩm của cám gạo: Được đánh giá bằng phương pháp mất khối lượng do làm khô. Tiến hành: Cân chính xác khoảng 1 g mẫu cám gạo trên mặt đĩa của thiết bị, dàn đều mẫu ra mặt đĩa, rồi đậy nắp và chạy máy. Nhiệt độ đo ở 105ºC, kết quả hiển thị trên máy. Đọc và ghi lại kết quả. Mỗi mẫu đo 3 lần lấy kết quả trung bình. 19
  28. 2.2.2.2. Chỉ số acid béo tự do Định lượng acid béo tự do trong cám gạo theo TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 6127:2010 [9] và DĐVN V [2]. Chuẩn bị: - Dung dịch KOH (đã được chuẩn độ bằng dung dịch acid oxalic chuẩn 0,01N). - Pha hỗn hợp dung môi ethanol 96% và diethyl ether tỉ lệ thể tích 1:1 - Trung hòa hỗn hợp dung môi bằng dung dịch KOH. Tiến hành: - Cân 5,0 g mẫu cám gạo cho vào bình nón 250 ml. - Thêm 30 ml hỗn hợp dung môi đã trung hòa và hòa tan phần mẫu thử bằng cách làm nóng nhẹ. - Sau khi thêm khoảng 0,5 ml chất chỉ thị phenolphtalein (TT), chuẩn độ bằng dung dịch kali hydroxyd (CĐ). Việc chuẩn độ được coi là kết thúc khi thêm một giọt kiềm làm đổi màu dung dịch sang hồng nhạt (ổn định trong ít nhất 15s). - Mỗi mẫu tiến hành đo ba lần. Kết quả: Hàm lượng acid béo tự do tính theo công thức sau: V c M 100 W FFA 1000 m Trong đó: - WFFA: hàm lượng acid béo tự do (%). - V: là thể tích của dung dịch chuẩn natri hydroxid hoặc kali hydroxid đã sử dụng, tính bằng mililit (ml). - C: là nồng độ của dung dịch chuẩn natri hydroxid hoặc kali hydroxid đã sử dụng, tính bằng mol trên lit (mol/l). 20
  29. - M: là khối lượng mol của acid được chọn để biểu thị kết quả (Acid oleic, M = 282), tính bằng gam trên mol (g/mol), tùy theo loại chất béo. - m: là khối lượng phần mẫu thử, tính bằng gam (g). Chuẩn độ dung dịch KOH bằng acid oxalic chuẩn 0,01 N [8]: - Dùng pipet lấy chính xác V ml (10ml) dung dịch acid oxalic chuẩn vào bình nón cỡ 250ml. - Thêm 2-3 giọt dung dịch chất chỉ thị phenolphtalein 0,1% trong cồn, lắc đều. - Từ buret, vừa nhỏ từ từ dung dịch KOH cần xác định nồng độ vào bình nón, vừa lắc đều đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng thì ngừng chuẩn độ. Ghi số ml KOH đã chuẩn độ - V0 ml. - Tiến hành 3 lần và lấy kết quả trung bình. Nồng độ mol/l dung dịch NaOH được tính theo công thức: 2 × ( 표 푙푖 × 표 푙푖 ) 퐾 = 0 2.2.2.3. Chỉ số peroxid Chỉ số peroxid hóa được định lượng theo chuyên luận 7.6 - Dược điển Việt Nam V Tập 2 [2]. Chuẩn bị: - Dung dịch acid acetic – cloroform: Trộn 3 thể tích CH3COOH với 2 thể tích CHCl3 - Dung dịch kali iodua bão hòa - Dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,1 và 0,01 M. Tiến hành: - Cân 5,00 g chế phẩm cho vào bình nón nút mài dung tích 250 ml. 21
  30. - Thêm 30 ml hỗn hợp gồm 3 thể tích acid axetic băng (TT) và 2 thể tích cloroform (TT), lắc cho tan và thêm 0,5 ml dung dịch kali iodua bão hòa (TT). - Lắc đúng 1 phút, thêm 30 ml nước. - Chuẩn độ chậm bằng dung dịch natri thiosulfat 0,01 N (CĐ), liên tục lắc mạnh, cho đến khi màu vàng gần như biến mất. - Thêm 0,5 ml dung dịch hồ tinh bột (TT) và tiếp tục chuẩn độ, lắc mạnh, đến khi dung dịch mất màu. Song song tiến hành một mẫu trắng. - Lượng dung dịch natri thiosulfat 0,01 N (CĐ) đã dùng trong mẫu trẳng không được vượt quá 0,1 ml. - Mỗi mẫu tiến hành đo ba lần. Kết quả: Giá trị peroxid (mili đương lượng peroxid/kg cám hoặc chất béo) được tính theo công thức sau ( − ) × × × 1000 푃 = 푃 Trong đó: - a là số ml dung dịch natri thiosulfat 0,01 N (CĐ) đã dùng trong mẫu thử. - b là số ml dung dịch natri thiosulfat 0,01 N (CĐ) đã dùng trong mẫu trắng. - c là nồng độ của dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N, tính bằng mol/l. - P là lượng chế phẩm đem thử (g). - f là độ chuẩn của dung dịch natri thiosulfat 0,01 N. Xác định độ chuẩn của dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N (xác định hệ số) [1]: - Cân chính xác khoảng từ 0,27 g đến 0,33 g kali iodat, chính xác đến 0,001 mg cho vào bình định mức 250 ml và thêm nước đến vạch. 22
  31. - Dùng pipet, chuyển 5 ml hoặc 10 ml dung dịch kali iodat này vào cốc có mỏ 250 ml. Thêm 60 ml nước vừa mới đun sôi, 5 ml HCl và 0,5 ml dung dịch kali iodua bão hòa. - Chuẩn độ dung dịch này bằng dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N để xác định hệ số của dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N. Tính hệ số của dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N, f, bằng công thức: 퐾 × 1 × 6 × 1000 × 푊퐾 = 3 3 퐾 3 × 2 × 3 × 2푆2 3 × 100 Trong đó: - C(Na2S2O3) là nồng độ của dung dịch chuẩn natri thiosulfat, tính bằng mol trên lít (mol/l). - mKIO3 là khối lượng kali iodat, tính bằng gam (g). - MKIO3 là khối lượng phân tử tương đối của kali iodat. - V1 là thể tích của dung dịch kali iodat đã dùng để chuẩn độ (5 ml hoặc 10 ml), tính bằng mililit (ml). - V2 là tổng thể tích của dung dịch kali iodat, tính bằng mililit (ml). - V3 là thể tích của dung dịch chuẩn natri thiosulfat 0,01 N đã dùng trong phép xác định, tính bằng mililit (ml). - WKIO3 là độ tinh khiết của kali iodat theo phần khối lượng, tính bằng gam trên 100 g. - 6 là khối lượng đương lượng để chuẩn độ (1 mol KIO3 = 3 mol I2). 2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu Các kết quả được xử lý thống kê với sự hỗ trợ của phần mềm Microsoft Excel 2016 và phần mềm IBM SPSS phiên bản 20.0. Kết quả được trình bày dưới dạng: X ± SD. Trong đó: X là giá trị trung bình, SD là độ lệch chuẩn (cỡ mẫu: n = 3). 23
  32. Chương 3 – KẾT QUẢ 3.1. Đánh giá chất lượng cám gạo ban đầu Cám gạo sau khi xay xát được xử lý như mô tả trong mục 2.2.1 ngay trong 24 đầu: Mẫu cám gạo ban đầu được đánh giá về hình thức, hàm ẩm, chỉ số acid, chỉ số peroxid như mô tả trong mục 2.2.2. Kết quả thu được như trong bảng 3.1 và 3.2. Bảng 3.1: Chất lượng cám gạo ban đầu sau xay xát Công Thời Chỉ số Chỉ số Tên Độ ẩm suất gian Hình thức acid peroxid mẫu (%) (W) (phút) (%) (meq/kg cám) Bột tơi màu vàng sáng đều, dạng bột, mùi thơm đặc 11,21 2,701 2,541 M1 0 0 trưng, vị ngọt, ± 0,03 ± 0,012 ± 0,114 không bị sâu mọt, vón cục. Hình 3.1: Cám lúa gạo sau khi rây 24
  33. Bảng 3.2: Đánh giá hình thức các mẫu cám gạo được xử lý vi sóng Thời Tên Công gian Hình thức mẫu suất (W) (phút) M2 3,0 Cám không đổi màu, mùi thơm nhẹ M3 4,5 Cám không đổi màu, mùi thơm nhẹ M4 70 6,0 Cám không đổi màu, mùi thơm nhẹ M5 7,5 Cám không đổi màu, mùi thơm M6 9,0 Cám không đổi màu, mùi thơm M7 3,0 Cám không đổi màu, mùi thơm M8 4,5 Cám không đổi màu, mùi thơm 210 M9 6,0 Cám không đổi màu, mùi thơm M10 7,5 Cám không đổi màu, mùi thơm M11 3,0 Cám không đổi màu, mùi thơm M12 4,5 Cám không đổi màu, mùi rất thơm 350 Cám xuất hiện các cục hơi sẫm màu do nhiệt, M13 6,0 rất thơm M14 3,0 Cám xuất hiện cục đổi màu sẫm, mùi thơm 490 Cám xuất hiện nhiều cục đổi màu sẫm hoặc M15 4,5 đen, ít thơm, mùi cháy Nhận xét: Mẫu cám gạo ban đầu là phù hợp về hình thức để tiến hành nghiên cứu, đạt tiêu chuẩn về độ ẩm (< 12%) đối với thức ăn chăn nuôi [4]. Mẫu ban đầu sau xay xát có hàm lượng acid béo trong cám nhỏ hơn 5% (2,701%) và chỉ số peroxid nhỏ hơn 6 meq/kg cám (2,541 meq/kg cám). Sau khi xử lý vi sóng, mẫu M15 bị biến đổi nhiều về hình thức, cám gạo chuyển sang màu sẫm, có cục đen do bị cháy. Nguyên nhân có thể do sấy cám ở mức công suất cao trong thời gian tương đối dài với điều kiện độ ẩm không phù hợp. 25
  34. 3.2. Đánh giá chất lượng của cám gạo sau khi xử lý bằng sóng vi sóng theo thời gian bảo quản Tiến hành khử enzym lipase theo như mô tả trong mục 2.2.1 với các điều kiện khác nhau. Mẫu sau xử lý được đánh giá về hình thức, chỉ số acid béo tự do, chỉ số peroxid như mô tả trong mục 2.2.2. Kết quả được trình bày như mô tả trong bảng 3.3, 3.4 và 3.5. 3.2.1. Hình thức Bảng 3.3: Đánh giá hình thức các mẫu cám gạo sau 8 tuần Công Thời Hình thức Tên suất gian Độ ẩm mẫu Cảm quan (W) (phút) (%) Cám bị đổi màu sẫm, có các đốm mốc, mùi M1 0 0 18,76 hôi, vón cục nhiều Màu cám ít thay đổi, mùi ít thơm, kém tơi, M2 3,0 10,22 vón cục M3 4,5 9,60 Màu cám ít thay đổi, mùi khá thơm, hơi vón 70 M4 6,0 9,08 Màu cám ít thay đổi, mùi khá thơm, tơi M5 7,5 8,82 Màu cám ít thay đổi, mùi thơm, tơi M6 9,0 8,68 Màu cám ít thay đổi, mùi thơm, tơi M7 3,0 9,26 Màu cám ít thay đổi, mùi khá thơm, hơi tơi M8 4,5 8,31 Màu cám ít thay đổi, mùi thơm, tơi 210 M9 6,0 7,93 Màu cám ít thay đổi, mùi thơm, tơi M10 7,5 6,85 Màu cám ít thay đổi, mùi thơm, tơi M11 3,0 7,95 Màu cám ít thay đổi, mùi khá thơm, tơi M12 350 4,5 6,61 Màu cám ít thay đổi, mùi thơm, tơi M13 6,0 6,27 Màu cám ít thay đổi, mùi thơm, tơi M14 3,0 7,58 Màu cám ít thay đổi, mùi thơm, khá tơi 490 M15 4,5 6,36 Mùi thơm hơi cháy, ít tơi, sẫm màu 26
  35. Nhận xét: Trong thời gian bảo quản, về hình thức, các mẫu cám gạo M1, M2, M3, M15 bị biến đổi nhiều, các mẫu còn lại có thể có tiềm năng sử dụng lớn hơn. Cám gạo có độ ẩm từ 5 – 9%, có tỷ lệ thu nhận dầu trung bình 17 - 19% [6], vì vậy, các mẫu cám có tiềm năng tách chiết dầu cao gồm M5, M6, M8, M9, M10, M11, M12, M13, M14. 3.2.2. Chỉ số acid béo tự do Bảng 3.4: Chỉ số acid béo tự do trong thời gian bảo quản (n=3) Tên Chỉ số acid béo tự do (%) mẫu Tuần 1 Tuần 2 Tuần 4 Tuần 6 Tuần 8 M1 5,153 ± 0,034 5,660 ± 0,029 6,750 ± 0,080 7,250 ± 0,049 7,742 ± 0,028 M2 5,028 ± 0,031 5,463 ± 0,037 6,129 ± 0,064 6,377 ± 0,016 6,684 ± 0,022 M3 4,979 ± 0,017 5,367 ± 0,025 5,970 ± 0,021 6,158 ± 0,060 6,479 ± 0,058 M4 4,846 ± 0,019 5,196 ± 0,017 5,776 ± 0,043 5,930 ± 0,043 6,270 ± 0,029 M5 4,600 ± 0,022 4,711 ± 0,017 5,346 ± 0,038 5,592 ± 0,045 5,777 ± 0,029 M6 4,190 ± 0,026 4,244 ± 0,015 5,093 ± 0,043 5,325 ± 0,061 5,602 ± 0,061 M7 4,466 ± 0,038 4,714 ± 0,044 4,918 ± 0,130 5,150 ± 0,053 5,431 ± 0,031 M8 4,164 ± 0,033 4,355 ± 0,039 4,825 ± 0,081 5,332 ± 0,043 5,567 ± 0,035 M9 3,841 ± 0,032 3,967 ± 0,043 4,411 ± 0,069 4,699 ± 0,069 5,058 ± 0,025 M10 3,426 ± 0,029 3,506 ± 0,043 3,737 ± 0,085 4,309 ± 0,044 4,640 ± 0,026 M11 4,449 ± 0,023 4,480 ± 0,047 4,602 ± 0,052 5,111 ± 0,027 5,399 ± 0,027 M12 4,084 ± 0,018 4,178 ± 0,025 4,318 ± 0,052 4,768 ± 0,056 5,100 ± 0,063 M13 3,556 ± 0,019 3,651 ± 0,027 4,235 ± 0,052 4,346 ± 0,023 4,665 ± 0,047 M14 3,211 ± 0,064 3,307 ± 0,038 3,748 ± 0,038 4,164 ± 0,020 4,480 ± 0,034 M15 2,722 ± 0,029 2,827 ± 0,017 3,375 ± 0,039 3,975 ± 0,043 4,266 ± 0,018 27
  36. GIÁ TRỊ ACID BÉO TRONG THỜI GIAN BẢO QUẢN M1 M2 M3 M4 M5 M6 9.000 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 GIÁ TRỊ GIÁ (%) ACID 3.000 2.000 1.000 0.000 T U ẦN 1 T U ẦN 2 T U ẦN 4 T U ẦN 6 T U ẦN 8 Hình 3.2: Biểu đồ thể hiện xu hướng giá trị acid béo trong thời gian bảo quản GIÁ TRỊ ACID BÉO TRONG THỜI GIAN BẢO QUẢN M1 M7 M8 M9 M10 9.000 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 GIÁ TRỊ GIÁ (%) ACID 3.000 2.000 1.000 0.000 T U ẦN 1 T U ẦN 2 T U ẦN 4 T U ẦN 6 T U ẦN 8 Hình 3.3: Biểu đồ thể hiện xu hướng giá trị acid béo trong thời gian bảo quản (tiếp) 28
  37. GIÁ TRỊ ACID BÉO TRONG THỜI GIAN BẢO QUẢN M1 M11 M12 M13 M14 M15 9.000 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 GIÁ TRỊ GIÁ (%) ACID 3.000 2.000 1.000 0.000 T U ẦN 1 T U ẦN 2 T U ẦN 4 T U ẦN 6 T U ẦN 8 Hình 3.4: Biểu đồ thể hiện xu hướng giá trị acid béo trong thời gian bảo quản (tiếp) Nhận xét: Kết quả cho thấy ở mẫu M1 (mẫu cám không được xử lý) thì hàm lượng acid béo tự do tăng rất nhanh ngay sau 4 tuần là 6,75%, gấp 2,5 lần và sau 8 tuần thì hàm lượng acid béo tự do là 7,742%, gấp hơn 2,8 lần so với giá trị acid béo tự do ban đầu. Các mẫu cám gạo từ M2 – M15 được xử lý vi sóng trong quá trình bảo quản FFA đều tăng nhưng mức tăng nhỏ hơn so với mẫu M1 (p 0,05). Tương 29
  38. tự, cùng một thời gian, mức công suất tăng thì hầu hết giá trị FFA của các mẫu giảm (p 0,05. Như vậy, nhìn chung giá trị acid phụ thuộc vào công suất và thời gian, khi công suất và thời gian tăng, giá trị acid giảm. Dầu cám gạo có FFA vượt quá 10% là không thích hợp sử dụng cho con người và FFA dưới 5% là được coi là lý tưởng để sản xuất dầu cám gạo vì FFA cao dẫn đến tổn thất tinh luyện cao [30]. Do đó, mẫu M10, M13 và M14 cho chỉ số acid béo tự do lần lượt là (4,640 ± 0,026), (4,665 ± 0,047) và (4,480 ± 0,034) là có chất lượng đạt chuẩn, phù hợp để sản xuất dầu cám gạo. 3.2.3. Chỉ số peroxid Bảng 3.5: Chỉ số peroxid qua thời gian bảo quản (n = 3) Tên Chỉ số peroxid (meq/kg cám) mẫu Tuần 1 Tuần 2 Tuần 4 Tuần 6 Tuần 8 M1 5,829 ± 0,112 6,092 ± 0,194 7,769 ± 0,031 8,509 ± 0,039 9,097 ± 0,233 M2 3,815 ± 0,107 4,158 ± 0,108 5,621 ± 0,211 6,151 ± 0,020 6,679 ± 0,160 M3 3,695 ± 0,004 3,826 ± 0,115 4,847 ± 0,214 5,133 ± 0,231 5,722 ± 0,350 M4 3,621 ± 0,105 3,761 ± 0,106 4,841 ± 0,225 5,120 ± 0,224 5,591 ± 0,185 M5 3,426 ± 0,109 3,746 ± 0,100 4,727 ± 0,219 4,987 ± 0,012 5,467 ± 0,211 M6 3,287 ± 0,007 3,759 ± 0,115 4,425 ± 0,224 4,721 ± 0,225 5,184 ± 0,228 M7 3,959 ± 0,115 4,219 ± 0,111 5,107 ± 0,254 5,379 ± 0,021 5,878 ± 0,197 M8 3,821 ± 0,117 4,023 ± 0,113 4,853 ± 0,219 5,113 ± 0,230 5,637 ± 0,242 M9 3,752 ± 0,115 3,956 ± 0,111 4,727 ± 0,219 4,954 ± 0,030 5,355 ± 0,344 M10 3,624 ± 0,113 3,890 ± 0,004 4,442 ± 0,210 4,714 ± 0,214 5,196 ± 0,188 M11 3,895 ± 0,004 4,824 ± 0,115 5,644 ± 0,211 5,925 ± 0,217 6,398 ± 0,193 M12 3,762 ± 0,113 4,358 ± 0,108 5,503 ± 0,198 5,767 ± 0,352 6,028 ± 0,277 M13 3,555 ± 0,119 3,821 ± 0,111 4,448 ± 0,215 5,120 ± 0,224 5,489 ± 0,191 M14 2,963 ± 0,119 3,027 ± 0,110 4,172 ± 0,010 4,454 ± 0,220 4,808 ± 0,196 M15 2,630 ± 0,112 2,826 ± 0,114 3,785 ± 0,015 4,056 ± 0,222 4,298 ± 0,199 30
  39. CHỈ SỐ PEROXID QUA THỜI GIAN BẢO QUẢN M1 M2 M3 M4 M5 M6 10.000 9.000 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 CHỈ SỐ PEROXID (MEQ/KG (MEQ/KG CÁM) SỐ CHỈ PEROXID 1.000 0.000 T U ẦN 1 T U ẦN 2 T U ẦN 4 T U ẦN 6 T U ẦN 8 Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện xu hướng của chỉ số peroxid qua thời gian bảo quản CHỈ SỐ PEROXID QUA THỜI GIAN BẢO QUẢN M1 M7 M8 M9 M10 10.000 9.000 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 CHỈ SÓ PEROXID (MEQ/KG (MEQ/KG CÁM) SÓ CHỈ PEROXID 1.000 0.000 T U ẦN 1 T U ẦN 2 T U ẦN 4 T U ẦN 6 T U ẦN 8 Hình 3.6: Biểu đồ thể hiện xu hướng của chỉ số peroxid qua thời gian bảo quản (tiếp) 31
  40. CHỈ SỐ PEROXID QUA THỜI GIAN BẢO QUẢN M1 M11 M12 M13 M14 M15 10.000 9.000 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 CHỈ SỐ PEROXID (MEQ/KG (MEQ/KG CÁM) SỐ CHỈ PEROXID 1.000 0.000 T U ẦN 1 T U ẦN 2 T U ẦN 4 T U ẦN 6 T U ẦN 8 Hình 3.7: Biểu đồ thể hiện xu hướng của chỉ số peroxid qua thời gian bảo quản (tiếp) Nhận xét: Giá trị peroxid (PV) đo lượng peroxid trong cám, đây là những chất trung gian quan trọng của phản ứng oxy hóa vì chúng bị phân hủy do các yếu tố môi trường tạo thành các gốc tự do. Các enzym lipoxygenase và peroxidase cũng có tác động tiêu cực đến trạng thái oxy hóa của cám [30]. Kết quả cho thấy ở mẫu M1 (mẫu cám không được xử lý), chỉ số peroxid tăng rất nhanh ngay sau 4 tuần là 7,769 meq/kg cám, gấp hơn 3,0 lần và sau 8 tuần thì chỉ số peroxid là 9,097 meq/kg cám, gấp 3,6 lần so với giá trị peroxid ban đầu. Các mẫu cám gạo từ M2 – M15 được xử lý vi sóng trong quá trình bảo quản PV đều tăng nhưng mức tăng nhỏ hơn (p < 0,05), mẫu M2 được xử lý với công suất và thời gian nhỏ nhất cho giá trị PV sau 8 tuần là 6,679 meq/kg cám gấp 2,6 lần so với mẫu ban đầu, mẫu M15 xử lý với công suất lớn nhất cho giá trị PV là 4,298 meq/kg cám, gấp 1,7 lần so với mẫu ban đầu. Mức tăng PV ở tất cả các mẫu mạnh nhất trong 4 tuần đầu, từ tuần 4 – 6 và 6 – 8, PV tăng nhưng ổn định hơn. 32
  41. Khi tăng thời gian tiếp xúc vi sóng và giữ nguyên công suất, hầu hết chỉ số PV ở các mẫu giảm (p 0,05) và M10 so với M9 (p > 0,05). Tương tự, khi tăng công suất và giữ nguyên thời gian, các mẫu cho PV giảm (p 0,05). Như vậy, chỉ số PV phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc, và phụ thuộc ít vào công suất, khi tiếp xúc đủ lâu (6,0 và 7,5 phút), việc tăng công suất không mang lại nhiều ý nghĩa. Các mẫu có giá trị FFA tiềm năng là M10, M13, M14 đều có giá trị peroxid nhỏ hơn 6 (meq/kg cám). Như vậy, các mẫu cám M10 (210 W – 7,5 phút), M13 (350 W – 6,0 phút) và M14 (490 W – 3,0 phút) có chất lượng ổn định nhất trong thời gian 8 tuần bảo quản, được lựa chọn để tiếp tục nghiên cứu và mở rộng quy mô công nghiệp. 33
  42. Chương 4 – BÀN LUẬN Mỗi năm, thế giới sản xuất 66 – 75 triệu tấn cám, có tiềm năng sản xuất 3,5 triệu tấn RBO với tỷ lệ chiết xuất dầu trung bình là 17%. Tuy nhiên, hiện tại mới chỉ khai thác được 19% tiềm năng thực tế [14]. Dù có tiềm năng lớn, lượng dưỡng chất dồi dào, nhưng tính kém ổn định đã khiến cám gạo chỉ được biết đến và sử dụng chủ yếu cho chăn nuôi. Nguyên nhân quan trọng gây ra sự ôi thiu cám gạo hàng đầu là enzym lipase. Vì vậy, có rất nhiều nghiên cứu được triển khai nhằm bất hoạt enzym này. Dựa trên tổng quan các phương pháp đã tìm hiểu, đề tài lựa chọn phương pháp dùng nhiệt khô, sấy vi sóng để khử enzym trong cám gạo, đây là phương pháp hứa hẹn cho thấy nhiều kết quả tích cực đã được báo cáo. Phương pháp này có ưu điểm thực hiện nhanh, chỉ cần vài phút sấy thay vì hàng chục phút như phương pháp sấy tĩnh (Chauhan G.S và cộng sự năm 2004) hay cần những 24 giờ như phương pháp hấp (Da Silva và cộng sự - 2006) [21]. Ngoài ra, thao tác thực hiện rất đơn giản, không đòi hỏi những máy móc chuyên dụng như thiết bị đùn trong phương pháp đùn nóng (Chauhan G.S và cộng sự - 2004) [42]. Tuy vậy, phương pháp vẫn còn nhược điểm là hình thức của cám gạo dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt do dùng nhiệt khô. Đề tài quan tâm hai chỉ số chính đánh giá sự ôi thiu của cám gạo trong quá trình bảo quản là chỉ số acid béo tự do và chỉ số peroxid. Kết quả cho thấy ở mẫu M1 (mẫu cám không được xử lý) thì hàm lượng acid béo tự do tăng rất nhanh ngay sau 4 tuần so với mẫu ban đầu là 6,75% (gấp 2,5 lần) và sau 8 tuần thì hàm lượng acid béo tự do là 7,742% (gấp hơn 2,8 lần). Các mẫu cám gạo từ M2 – M15 được xử lý vi sóng trong quá trình bảo quản FFA đều tăng nhưng mức tăng nhỏ hơn (p < 0,05), mẫu M2 được xử lý với công suất và thời gian nhỏ nhất cho giá trị acid béo tự do sau 8 tuần là 6,684% (gấp 2,47 lần) so với mẫu ban đầu, mẫu M15 xử lý với công suất lớn nhất cho hàm lượng FFA là 4,266% (gấp 1,6 lần). Nguyên nhân là do tác động của enzym lipase xúc tác cho phản ứng thủy phân trigycerid tạo thành glycerin và acid béo tương ứng dẫn tới tăng hàm lượng acid béo tự do trong cám gạo. Vì vậy trong 24 giờ đầu xay xát cần xử lý bất hoạt enzym để bảo quản cám gạo không bị ôi 34
  43. thiu. Mức tăng FFA mạnh ở 4 tuần đầu, ở 4 tuần sau mức tăng ổn định hơn; giá trị FFA tỉ lệ nghịch với thời gian và công suất xử lý vi sóng. Với giá trị peroxid, ở mẫu M1 (mẫu cám không được xử lý) thì chỉ số peroxid tăng rất nhanh ngay sau 4 tuần là 7,769 meq/kg cám, gấp hơn 3,0 lần và sau 8 tuần thì chỉ số peroxid là 9,097 meq/kg cám, gấp 3,6 lần so với giá trị peroxid ban đầu. Các mẫu cám gạo từ M2 – M15 được xử lý vi sóng trong quá trình bảo quản PV đều tăng nhưng mức tăng nhỏ hơn (p < 0,05), mẫu M2 được xử lý với công suất và thời gian nhỏ nhất cho giá trị PV sau 8 tuần là 6,679 meq/kg cám gấp 2,6 lần so với mẫu ban đầu, mẫu M15 xử lý với công suất lớn nhất cho giá trị PV là 4,298 meq/kg cám gấp 1,7 lần so với mẫu ban đầu. Mức tăng PV ở tất cả các mẫu mạnh nhất trong 4 tuần đầu, từ tuần 4 – 6 và 6 – 8, PV tăng nhưng ổn định hơn. Chỉ số peroxid phụ thuộc nhiều vào thời gian và ít phụ thuộc vào công suất, khi thời gian tiếp xúc vi sóng lớn (6,0 và 7,5 phút) việc tăng công suất ít có ý nghĩa. Kết quả thu được cũng tương đồng với nghiên cứu của Lavanya và cộng sự (2019), kết quả cho thấy FFA trong cám gạo có xu hướng tăng mạnh trong 30 ngày đầu tiên, càng về sau FFA vẫn tăng nhưng ổn định hơn. Điều này được giải thích nguyên nhân là bởi quá trình oxy hóa tự động, có thể là do sự bất hoạt hoặc tái tạo hoạt tính của enzym có thể đảo ngược làm tăng FFA trong 30 ngày bảo quản. Sau 90 ngày, giá trị FFA tối thiểu và tối đa lần lượt là 4,29 và 5,52% đối với phần cám thứ nhất; 4,41 và 5,83% tương ứng đối với phần thứ hai; 4,96 và 6,19% đối với phần thứ ba và 4,51 và 5,86% tương ứng đối với phần cám hỗn hợp. Hàm lượng FFA và PV đều giảm dần khi tăng thời gian tiếp xúc vi sóng hay tăng công suất. PV cũng tăng mạnh trong 30 ngày đầu tiên bảo quản. Giá trị peroxid tăng lên ít hơn vào những ngày bảo quản sau phản ánh sự bất hoạt của enzym, không còn hiện tượng tái tạo hoạt tính hay đảo ngược [30]. Giá trị PV tối thiểu là 6,18% đã được quan sát thấy trong phần cám gạo đầu tiên sau 90 ngày bảo quản, được ổn định với công suất vi sóng cao và tiếp xúc với thời gian dài hơn. Ngoài ra, kết quả này cũng phù hợp như theo nghiên cứu năm 2004 của G.S. Chauhan và cộng sự [42], sau 60 ngày bảo quản thì hàm lượng acid béo tự do trong mẫu mẫu cám gạo xử lý với nhiệt nóng tăng lên không nhiều từ 35
  44. 3,66% lên 9,15% (gấp 2,5 lần), còn mẫu xử lý bằng phương pháp đùn nóng hầu như không thay đổi trong suốt quá trình bảo quản (3,85% so với 4,1%). Tương tự năm 2004, Lakkakula và cộng sự [29] đã ổn định chất lượng cám gạo bằng nhiệt sử dụng dòng điện, sau 6 tuần bảo quản thì hàm lượng acid tự do tăng nhẹ (5,54%). Kết hợp hình thức, chỉ số acid béo tự do, chỉ số peroxid, nghiên cứu tìm ra ba điều kiện xử lý cám gạo có thể có tiềm năng trong việc xây dựng quy trình hoàn chỉnh bảo quản cám gạo tránh ôi thiu là: 210 W – 7,5 phút; 350 W – 6,0 phút và 490 W – 3,0 phút. Khác với nghiên cứu của Lavanya, nghiên cứu ở mức công suất cao hơn cho thấy mẫu được xử lý ở 925 W – 3,0 phút mang lại hiệu quả bảo quản tốt nhất. Ngoài ra, đề tài cũng chỉ ra ảnh hưởng của độ ẩm tới bảo quản cám gạo. Độ ẩm lớn ở mẫu không xử lý (18,76%) gây mốc, ôi cám. Vì là nguyên nhân góp phần gây ôi thiu cám gạo, nên các đề tài sử dụng nhiệt ẩm (đưa độ ẩm lên 21% [29, 30]) để bất hoạt enzym tuy có hiệu quả trong việc bảo vệ cám trước tác dụng của nhiệt nhưng cũng gây khó khăn cho thao tác, quy trình thực hiện. 36
  45. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 1. Kết luận Như vậy, đề tài “Nghiên cứu độ ổn định của cám gạo sau khi xử lý bằng công nghệ sấy vi sóng” đã đạt được mục tiêu nghiên cứu đề ra ban đầu cụ thể: 1.1. Đã đánh giá được một số yếu tố của phương pháp sấy bằng vi sóng ảnh hưởng tới chất lượng cám gạo trong thời gian bảo quản. - Sau thời gian bảo quản 8 tuần, kết quả cho thấy sử dụng phương pháp sấy vi sóng có tác dụng giảm FFA và PV (p < 0,05). - Các yếu tố thời gian và công suất đều có ảnh hưởng đến giá trị acid béo tự do và peroxid: thời gian và công suất càng tăng FFA càng nhỏ; chỉ số PV phụ thuộc nhiều vào thời gian xử lý, khi thời gian đủ dài, việc tăng công suất không mang lại nhiều ý nghĩa. - Đánh giá sơ bộ ảnh hưởng của độ ẩm lên cám gạo. Trong quá trình xử lý, thời gian và công suất sấy càng lớn sẽ khiến độ ẩm càng giảm, độ ẩm quá thấp sẽ gây cháy cám, ngược lại, trong quá trình bảo quản, độ ẩm càng cao thì cám bị ôi thiu càng nhanh. 1.2. Đã lựa chọn được điều kiện kỹ thuật sấy vi sóng phù hợp để ổn định chất lượng cám gạo - Kết quả nghiên cứu tìm ra ba điều kiện bảo quản có tiềm năng ứng dụng vào sản xuất với quy mô lớn để chiết xuất dầu cám gạo là: 210 W – 7,5 phút; 350 W – 6,0 phút và 490 W – 3,0 phút. 2. Đề xuất Từ các kết quả nghiên cứu đã đạt được, chúng tôi đề xuất tiếp tục tiến hành nghiên cứu theo hướng: - Theo dõi, đánh giá độ ổn định của cám gạo trong thời gian dài hơn. - Mở rộng quy mô nghiên cứu. - Tiếp tục nghiên cứu, đánh giá lượng dầu cám gạo thu được sau thời gian bảo quản. 37
  46. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia (2017), DẦU MỠ ĐỘNG VẬT VÀ THỰC VẬT - XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ PEROXIT - PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ, TCVN 9532:2012, Bộ Khoa học và Công nghệ. [2] Bộ Y tế (2017), Dược điển Việt Nam V, Tập 2, Nhà xuất bản Y học. [3] Võ Văn Chi (2012), "Từ điển cây thuốc Việt Nam", tập I, 1345-1346. [4] Cục Chăn nuôi (2014), Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10381:2014 về Thức ăn chăn nuôi - Cám gạo, TCVN 10381:2014, Bộ Khoa học và Công nghệ. [5] Trần Văn Đạt (2010), Lịch sử trồng lúa Việt Nam, Nhà in 5 Star Printing, Nam California, Hoa Kỳ, 489. [6] Vũ Duy Đô (2013), "Tách chiết dầu từ cám gạo", Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản, 2, 28-33. [7] Đào Anh Hoàng và cộng sự (2015), "Định lượng γ - Oryzanol trong một số giống lúa gạo Việt Nam", Journal of Medicinal Materials, 20, 286- 290. [8] Nguyễn Văn Ri (2006), Thực tập phân tích hóa học, Phần 1, Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG Hà Nội, 12. [9] Ủy ban Tiêu chuẩn Việt Nam (2010), Dầu mỡ động vật và thực vật - xác định trị số axit và độ axit, TCVN 6127:2010, Bộ khoa học và Công nghệ. [10] Viện Dược liệu (2006), Cây thuốc và động vật làm thuốc ở Việt Nam, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, tập 2, 181-184. Tiếng Anh [11] Abayomi P Adebiyi et al. (2009), "Isolation and characterization of protein fractions from deoiled rice bran", European Food Research and Technology, 228(3), 391-401.
  47. [12] CJ Bergman et al. (2003), "Genotype and environment effects on tocopherol, tocotrienol, and γ‐oryzanol contents of Southern US rice", Cereal Chemistry, 80(4), 446-449. [13] G Bhaskaragoud et al. (2016), "Hypolipidemic mechanism of oryzanol components-ferulic acid and phytosterols", Biochemical and biophysical research communications, 476(2), 82-89. [14] Haritha Bollinedi et al. (2021), "Genetic and genomic approaches to address rapid rancidity of rice bran", Critical reviews in food science and nutrition, 61(1), 75-84. [15] Remo Bucci et al. (2003), "Comparison of three spectrophotometric methods for the determination of γ-oryzanol in rice bran oil", Analytical and bioanalytical chemistry, 375(8), 1254-1259. [16] Bruno Burlando et al. (2014), "Therapeutic properties of rice constituents and derivatives (Oryza sativa L.): A review update", Trends in food science & technology, 40(1), 82-98. [17] Gloria B Cagampang et al. (1966), "Studies on the extraction and composition of rice proteins", Cereal Chemistry, 43, 145-155. [18] Vittorio Calabrese et al. (2008), "Redox regulation of cellular stress response by ferulic acid ethyl ester in human dermal fibroblasts: role of vitagenes", Clinics in Dermatology, 26(4), 358-363. [19] Tsui-Wei Chou et al. (2009), "A rice bran oil diet improves lipid abnormalities and suppress hyperinsulinemic responses in rats with streptozotocin/nicotinamide-induced type 2 diabetes", Journal of clinical biochemistry and nutrition, 45(1), 29-36. [20] AFG Cicero et al. (2001), "Rice bran oil and γ‐oryzanol in the treatment of hyperlipoproteinaemias and other conditions", Phytotherapy Research, 15(4), 277-289. [21] Silva Da et al. (2006), "Prevention of hydrolytic rancidity in rice bran", Journal of Food Engineering, 75(4), 487-491.
  48. [22] Cynthia Fabian et al. (2011), "A review on rice bran protein: its properties and extraction methods", Critical reviews in food science and nutrition, 51(9), 816-827. [23] N Frank et al. (2005), "Effects of rice bran oil on plasma lipid concentrations, lipoprotein composition, and glucose dynamics in mares", Journal of animal science, 83(11), 2509-2518. [24] Tae-Youl Ha et al. (2005), "Bioactive components in rice bran oil improve lipid profiles in rats fed a high-cholesterol diet", Nutrition research, 25(6), 597-606. [25] JS Hamada (1997), "Characterization of protein fractions of rice bran to devise effective methods of protein solubilization", Cereal Chemistry, 74(5), 662-668. [26] Hoogenkamp et al. (2017), "Rice protein and rice protein products", Sustainable Protein Sources, 47-65. [27] Hari B Krishnan et al. (1992), "Characterization and localization of rice (Oryza sativa L.) seed globulins", Plant Science, 81(1), 1-11. [28] Parigi Ramesh Kumar et al. (2010), "The structure functional catalytic activity of rice bran lipase in the presence of selenium and lithium", European Food Research and Technology, 230(4), 551-557. [29] N Rao Lakkakula et al. (2004), "Rice bran stabilization and rice bran oil extraction using ohmic heating", Bioresource technology, 92(2), 157- 161. [30] MN Lavanya et al. (2019), "Stabilization of rice bran milling fractions using microwave heating and its effect on storage", Journal of food science and technology, 56(2), 889-895. [31] Alice H Lichtenstein et al. (1994), "Rice bran oil consumption and plasma lipid levels in moderately hypercholesterolemic humans", Arteriosclerosis and thrombosis: a journal of vascular biology, 14(4), 549-556.
  49. [32] BJ Lloyd et al. (2000), "Effects of commercial processing on antioxidants in rice bran", Cereal Chemistry, 77(5), 551-555. [33] Yogesh R Mawal et al. (1987), "Biochemical and immunological characterization of rice albumin", Bioscience reports, 7(1), 1-9. [34] SK Munshi et al. (1993), "Inactivation of rice bran lipase with metal ions", Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 57(2), 169- 174. [35] Frank T Orthoefer (2020), "Rice bran oil", Bailey's industrial oil and fat products, 1-25. [36] MS Otterburn, "Protein Quality and the Effects of Processing," ed: Phillips, RD and Finley, JW New York: Marcel Dekker, 1989, 247. [37] Fatemeh M Ramezanzadeh et al. (2000), "Effects of microwave heat, packaging, and storage temperature on fatty acid and proximate compositions in rice bran", Journal of agricultural and food chemistry, 48(2), 464-467. [38] Fatemeh M Ramezanzadeh et al. (1999), "Prevention of hydrolytic rancidity in rice bran during storage", Journal of agricultural and food chemistry, 47(8), 3050-3052. [39] Ni Rong et al. (1997), "Oryzanol decreases cholesterol absorption and aortic fatty streaks in hamsters", Lipids, 32(3), 303-309. [40] Robert N Sayre, "Rice bran as a source of edible oil and higher value chemicals," in Cereal foods world, 1998, vol. 33, no. 8, pp. 684-684: AMER ASSOC CEREAL CHEMISTS 3340 PILOT KNOB RD, ST PAUL, MN 55121-2097. [41] Issara Sereewatthanawut et al. (2008), "Extraction of protein and amino acids from deoiled rice bran by subcritical water hydrolysis", Bioresource technology, 99(3), 555-561. [42] HR Sharma et al. (2004), "Physico-chemical characteristics of rice bran processed by dry heating and extrusion cooking", International Journal of Food Properties, 7(3), 603-614.
  50. [43] Tai-Sun Shin et al. (1996), "Changes of endogenous antioxidants and fatty acid composition in irradiated rice bran during storage", Journal of agricultural and food chemistry, 44(2), 567-573. [44] Naohisa Shobako et al. (2020), "Anti-Hypertensive Effects of Peptides Derived from Rice Bran Protein", Nutrients, 12(10), 3060. [45] Lie-Fen Shyur et al. (1994), "Purification and characterization of rice prolamins", Botanical Bulletin of Academia Sinica, 35(2). [46] N Barış Tuncel et al. (2014), "The effect of infrared stabilized rice bran substitution on B vitamins, minerals and phytic acid content of pan breads: Part II", Journal of Cereal Science, 59(2), 162-166. [47] M Wang et al. (1999), "Preparation and functional properties of rice bran protein isolate", Journal of agricultural and food chemistry, 47(2), 411- 416. [48] Zhimin Xu et al. (2000), "Comparison of supercritical fluid and solvent extraction methods in extracting γ‐oryzanol from rice bran", Journal of the American Oil Chemists' Society, 77(5), 547-551. [49] Hiromi Yoshida et al. (2011), "Variation in fatty acid distribution of different acyl lipids in rice (Oryza sativa L.) brans", Nutrients, 3(4), 505- 514. [50] Ahmed A Zaky et al. (2020), "An overview on antioxidant peptides from rice bran proteins: extraction, identification, and applications", Critical reviews in food science and nutrition, 1-13.
  51. PHỤ LỤC Phụ lục 1. Hình ảnh các mẫu cám gạo sau khi xử lý nhiệt bằng lò vi sóng Ảnh 1: Mẫu M2 (70W - 3 phút) Ảnh 2: Mẫu M3 (70W - 4,5 phút)
  52. Ảnh 3: Mẫu M4 (70W - 6,0 phút) Ảnh 4: Mẫu M5 (70W - 7,5 phút)
  53. Ảnh 5: Mẫu M6 (70W - 9,0 phút) Ảnh 6: Mẫu M7 (210W - 3,0 phút)
  54. Ảnh 7: Mẫu M8 (210W - 4,5 phút) Ảnh 8: Mẫu M9 (210W - 6,0 phút)
  55. Ảnh 9: Mẫu M10 (210W - 7,5 phút) Ảnh 10: Mẫu M11 (350W - 3,0 phút)
  56. Ảnh 11: Mẫu M12 (350W - 4,5 phút) Ảnh 12: Mẫu M13 (350W - 6,0 phút)
  57. Ảnh 13: Mẫu M14 (490W - 3,0 phút) Ảnh 14: Mẫu M15 (490W - 4,5 phút)
  58. Phụ lục 2. Hình ảnh so sánh màu sắc mẫu chuẩn độ acid so với mẫu chứng Ảnh 15: So sánh màu sắc mẫu chuẩn độ acid và mẫu chứng Ảnh 16: So sánh màu sắc mẫu chuẩn độ acid và mẫu chứng (tiếp)
  59. Phụ lục 3. Hình ảnh so sánh màu sắc mẫu chuẩn độ peroxid với mẫu chứng Ảnh 17:So sánh màu sắc mẫu chuẩn độ peroxid và mẫu chứng Ảnh 18: So sánh màu sắc mẫu chuẩn độ peroxid và mẫu chứng (tiếp)