Nghiên cứu Nâng Cao Hàm Lượng Thành Phần Chức Năng Gạo Mầm & Chế Biến Bột Dinh Dưỡng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ PHẠM QUANG TRUNG NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HÀM LƯỢNG CÁC THÀNH PHẦN CHỨC NĂNG TRONG SẢN XUẤT GẠO NẢY MẦM VÀ CHẾ BIẾN THỬ NGHIỆM BỘT DINH DƯỠNG GẠO MẦM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÃ SỐ 9.01 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ PHẠM QUANG TRUNG MÃ SỐ NCS: P1114003 NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HÀM LƯỢNG CÁC THÀNH PHẦN CHỨC NĂNG TRONG SẢN XUẤT GẠO NẢY MẦM VÀ CHẾ BIẾN THỬ NGHIỆM BỘT DINH DƯỠNG GẠO MẦM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÃ SỐ 9.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS. NGUYỄN CÔNG HÀ PGS. LÊ NGUYỄN ĐOAN DUY 2022 TÓM TẮT Cho đến nay, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về sản xuất gạo mầm từ lúa gạo có chứa nhiều thành phần chức năng gia tăng đặc biệt là hàm lượng γ- aminobutyric acid (GABA) rất cao, ngoài ra còn có phytic acid, γ-oryzanol, acid ferulic…. Tuy nhiên, ở nước ta, gạo mầm chưa được phát triển nhiều cũng như việc nghiên cứu sản xuất các sản phẩm chế biến từ gạo mầm vẫn còn hạn chế.

Trong chế biến gạo mầm, quá trình ngâm và nảy mầm được xem là biện pháp phổ biến để tăng hàm lượng GABA, một chất chức năng đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe của con người. Các phương pháp nảy mầm được áp dụng với mục đích làm tăng hàm lượng GABA trong gạo lức. Sự gia tăng hàm lượng GABA bị ảnh hưởng bởi các phương pháp nảy mầm khác nhau. Bên cạnh đó, rang là một trong những bước chế biến hạt và quả hạch ăn được chủ yếu để cải thiện mùi vị, màu sắc, kết cấu, hình thức và hương vị.

Mặt khác, trong giai đoạn sản xuất gạo mầm, quá trình oxy hóa chất béo và một số thành phần có hoạt tính sinh học trong gạo, gạo mầm cần được cải thiện. Nhiều công trình nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng các chất chống oxy hóa tổng hợp có khả năng gây bệnh cho người. Vì vậy cần tìm kiếm nguồn chất chống oxy hóa tự nhiên, an toàn, hiệu quả kinh tế. Theo nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy, ergothioneine là một chất chống oxy hóa tự nhiên hoạt động ổn định và mạnh mẽ chỉ được tổng hợp bởi một số vi khuẩn và nấm.

Ergothioneine chiết xuất từ nấm có hoạt động chống oxy hóa tiềm năng, có khả năng ổn định sự oxy hóa màu và lipid trong quá trình bảo quản. Vì vậy, nghiên cứu nâng cao hàm lượng các thành phần chức năng trong sản xuất gạo nảy mầm và chế biến thử nghiệm bột dinh dưỡng gạo mầm đã được thực hiện với bốn nội dung. Nội dung 1, xác định một số giống lúa thích hợp dùng trong sản xuất gạo mầm có hàm lượng dinh dưỡng và giá trị chức năng cao. Nội dung 2, xây dựng quy trình nâng cao khả năng sinh tổng hợp những thành phần chức năng khác trong quá trình nảy mầm.

Nội dung 3, xây dựng quy trình chế biến và bảo quản sản phẩm bột gạo mầm uống liền thật sự có hiệu quả về mặt dinh dưỡng và chức năng. Nội dung 4, nghiên cứu thử nghiệm tác động của sản phẩm bột gạo mầm chức năng (rang) in vitro (thử khả năng kháng tế bào ung thư gan HepG2 cell) và in vivo (trên chuột mắc bệnh đái tháo đường). Sau quá trình thực hiện, nghiên cứu đã ghi nhận các kết quả như sau: Nội dung 1: IR 50404 là giống lúa được tuyển chọn. Gạo lức được ngâm trong dung dịch acid glutamic 0,6% (ở giá trị pH bằng 3) trong 6 giờ được lựa chọn với hàm lượng GABA đạt 141,94mg/kg chất khô.

Ngoài ra, CaCl2 không ảnh hưởng đến quá trình sinh GABA; (2) Nội dung 2: Gạo lức sau ngâm được ủ i ở 37°C ii trong 28 giờ với độ dày lớp hạt 0,9 cm và số vỉ là 30 cho kết quả phù hợp nhất, có hàm lượng GABA đạt 269,23 mg/kg. Gạo mầm được sấy ở 65°C trong 3 giờ và được bảo quản bằng bao bì PA hút chân không cho chất lượng tốt nhất; (3) Nội dung 3: Nhiệt độ rang 200°C trong thời gian 30 phút là điều kiện rang tốt nhất với sản phẩm bột gạo mầm rang (xét về giá trị cảm quan và hàm lượng GABA) ở mẻ thí nghiệm 100 gram. Gạo mầm được bổ sung 10% (w/w) dịch chiết nấm kim châm giúp duy trì chất lượng bột ổn định sau 4 tháng bảo quản và không có sự khác biệt về chất lượng ở bao bì PA và bao bì Nhôm (có hút chân không); (4) Nội dung 4: Bột gạo mầm rang được trích ly bằng nước cất với tỷ lệ 1:7 (w/v), thời gian 10 phút và nhiệt độ 80°C được lựa chọn. Vì vậy, khi sử dụng sản phẩm cần được pha với nước ấm 70-80°C để đạt hiệu quả tốt nhất.

Kết quả cũng chỉ ra rằng bột gạo mầm rang có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư gan đạt 31-38%. Tuy nhiên, sản phẩm này chưa mang lại hiệu quả trong điều trị bệnh đái tháo đường. Qua nghiên cứu cho thấy, gạo lức sau khi được nảy mầm ở điều kiện thích hợp giúp nâng cao hàm lượng các thành phần chức năng, đồng thời gạo mầm sau khi chế biến thành bột rang, giúp tăng giá trị cảm quan và có khả năng ức chế tế bào ung thư gan đạt khoảng 38% nhưng chưa cho thấy hiệu quả trong điều trị bệnh đái tháo đường. Từ khóa: gạo mầm, GABA, γ-oryzanol, acid ferulic, GAD, HepG2 cell, bệnh đái tháo đường, bột gạo mầm rang, bảo quản bột gạo mầm rang, ergothioneine iii ABSTRACT Up to now, in the world, there have been many studies on the production of germ rice from rice containing many functional components, especially very high γ-aminobutyric acid (GABA) content, in addition to phytic acid, γ- oryzanol, acid ferulic….

However, in our country, germ rice has not been developed much as well as research and production of products processed from germ rice is still limited. In the processing of sprouted rice, soaking and sprouting is considered a common method to increase the content of GABA, a functional substance that plays an important role in human health. Germination methods are applied with the aim of increasing the GABA content in brown rice. The increasing in GABA content was influenced by different germination methods.

Besides, roasting was one of the main processing steps of edible seeds and nuts to improve taste, color, texture, appearance and flavor. On the other hand, during the production stage of germinated brown rice (GBR), the oxydation of fats and some biologically active components in rice needed to be improved in order to make better quality germ rice flour later. and longer shelf life of the product. Therefore, measures to limit fat oxydation such as low temperature storage or the use of antioxydants are necessary.

Many recent studies have demonstrated that synthetic antioxydants have the potential to cause disease in humans. Therefore it was necessary to search for natural, safe, and cost-effective sources of antioxydants. According to many studies have be shown, ergothioneine was a stable and powerful natural antioxydant that was synthesized only by certain bacteria and fungi. Ergothioneine extracted from mushrooms had potential antioxydant activity, capable of stabilizing color and lipid oxydation during storage.

Therefore, research on improving the content of functional ingredients in GBR production and experimental processing of GBR nutritional powder has been carried out with four contents. The content 1 which determined some rice varieties suitable for the production of GBR with high nutritional content and functional value. Nextly, The content 2 which contributed a process to improve the biosynthesis of other functional components in germination process. Continuosly, the content 3 which contributed the process of processing and preserving instant rice germ powder products that are really effective in terms of nutrition and function.

Finally, the content 4 which studied and tested the effects of functional rice flour (roasted) product in vitro (testing against HepG2 cell) and in vivo (on diabetic mice). iv After the completed contents, the study has recorded the following results: Content 1: IR 50404 is selected rice variety. The soaking brown rice in buffer solution added 0.6% glutamic acid (at pH value of 3) for 6 hours was selected with GABA content of 141.94 mg/kg dry matter. In addition, CaCl 2 did not affect on GABA generation; Content 2: Brown rice after soaking was incubated at 37°C for 28 hours with a grain thickness of 0.9 cm and number of blisters of 30 giving the most suitable result, with GABA content of 269.

The GBR was dried at 65°C for 3 hours and preserved with PA vacuum packaging for the best quality; Content 3: Roasting temperature of 200°C in 30 minutes was the best roasting condition for roasted germinated rice products (in terms of sensory value and GABA content) in the 100 gram test batch. The GBR is supplemented with 10% (w/w) of Flammulina velutipes extract helped to maintain a stable quality of powder after 4 months of storage. and there is no difference in quality between PA and Aluminum packaging (with vacuum packaging); Content 4: The roasted GBR powder was extracted with distilled water at the rate of 1:7 (w/v), in 10 minutes and temperature of 80°C was selected. Therefore, when using the product, it should be mixed with warm water of 70-80°C for the best effect.

The results indicated that roasted germinated brown rice flour has the ability to inhibit the growth of liver cancer cells by 31-38%. However, this product has not been effective in treating diabetes. Through research shows that brown rice, after being sprouted in the right conditions, helps to increase the content of functional components, while germinated rice, after being processed into roasted flour, increases the sensory value and is capable of The ability to inhibit liver cancer cells is about 38%, but it has not been shown to be effective in diabetes treatment. Key words: germinated brown rice, GABA, γ-oryzanol, ferulic acid, GAD, ergothioneine, HepG2 cells, diabetes, roasted germinated brown rice.

v LỜI CẢM ƠN Luận án nghiên cứu được hoàn thành tại bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp, trường Đại học Cần Thơ. Để hoàn thành được luận án này nhờ vào sự nỗ lực của chính tác giả và sự giúp đỡ vô cùng quý báu của giáo viên hướng dẫn, các thầy cô, cơ quan công tác, các cơ quan ban ngành đã tài trợ cho các đề tài để luận án được hoàn thành, gia đình và bạn bè. Tôi thật lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc đến: PGS. Nguyễn Công Hà, PGS.

Lê Nguyễn Đoan Duy đã tận tình hướng dẫn, trao đổi, động viên và giúp đỡ tôi vượt qua khó khăn để hoàn thành tốt luận án tốt nghiệp. Quý thầy, cô bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp, trường Đại học Cần Thơ đã truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình học tập. Các cán bộ phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm và phòng thí nghiệm Sinh học đất, bộ môn Khoa học đất đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận án.