Đặt vấn đề Lúa là cây lương thực quan trọng, là nguồn thực phẩm chủ yếu cho hơn hai phần ba dân số thế giới. Ngày nay, cùng với sự phát triển của kinh tế, xã hội thì nhu cầu thị hiếu của con người cũng thay đổi. Gạo không chỉ để ăn no mà còn phải có giá trị dinh dưỡng cao. Chất lượng hạt gạo là một yếu tố quan trọng có ảnh hưởng lớn đến giá trị thương phẩm và sự chấp nhận của người tiêu dùng (Demont et al.
Hàm lượng amylose được xem là tiêu chí quan trọng nhất ảnh hưởng đến chất lượng của gạo trong quá trình chế biến (Juliano, 1971). Hàm lượng này hiện diện có ảnh hưởng đến độ dẻo, sự kết dính, màu sắc và độ bóng của hạt khi nấu chín (Cruz and Khush, 2000). Đồng thời thành phần này cũng là một yếu tố quyết định đến giá trị của hạt gạo trên thị trường (Larkin et al., 2003) và là một trong những thông số quan trọng để phân loại chất lượng của các giống lúa (Juliano, 1985). Ngoài amylose, protein là thành phần hóa học chính ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của hạt gạo.
Hàm lượng protein trong hạt gạo càng cao thì giá trị dinh dưỡng càng nhiều. Mặc dù, hàm lượng protein trong gạo phổ biến hiện nay chỉ chiếm khoảng từ 7 - 8%, nhưng đây lại là nguồn cung cấp protein chính cho con người, đặc biệt là người dân ở các nước châu Á, trong đó có Việt Nam (Jennings et al. Cải tiến giống lúa có hàm lượng protein cao trong những năm gần đây rất được quan tâm (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). Bên cạnh giá trị dinh dưỡng và chất lượng thì tính dược liệu của nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm đang được con người rất quan tâm.
Trong gạo đen, vỏ quả có chứa hàm lượng anthocyanin cao (Saito et al. Anthocyanin thuộc nhóm flavonoid nên có khả năng chống oxy hóa, chống lại tia UV, mầm bệnh và côn trùng (Zhang et al. Các thử nghiệm trên động vật cho thấy hợp chất chống oxy hóa này giúp bảo vệ động mạch và ngăn ngừa sự phá hủy của DNA hạn chế sự phát triển tế bào ung thư. Ngoài ra, anthocyanin được sử dụng làm chất màu tự nhiên trong thực phẩm.
Dấu phân tử cung cấp cơ hội mới cho việc nhận dạng từng vùng gen cụ thể để giúp phát triển các chương trình nhân giống thích hợp (Palanga et al. Sử dụng dấu phân tử cho phép ứng dụng rộng rãi DNAvào chọn giống với độ chính xác cao và khách quan. Trong số các dấu phân tử, SSR đã được chứng minh đặc biệt có giá trị và được sử dụng tốt trên lúa vì bộ gen lúa có trình tự lặp cao, locus đặc hiệu, dễ sử dụng và hàm lượng thông tin nhiều Ngành Công nghệ Sinh học 1 Viện NC & PT Công nghệ Sinh học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo luận án tiến sĩ Trường Đại học Cần Thơ (Rathi and Sarma, 2012). Ngoài ra, còn có các dấu phân tử đặc trưng khác được nghiên cứu phù hợp cho cho từng cặp tính trạng như CAPS, Indel (Lim et al.
Sử dụng dấu phân tử kết hợp với phương pháp hóa học để tuyển chọn giống lúa có hàm lượng amylose thấp và anthocyanin, protein cao là công việc quan trọng cần thực hiện để tìm nguồn nguyên liệu tốt để tạo ra các sản phẩm thực phẩm có chất lượng cao. Bánh mì là một trong những sản phẩm thực phẩm được sử dụng phổ biến hiện nay ở các quốc gia khác nhau, trong đó có Việt Nam. Tuy nhiên, một số người không hấp thu được lượng gluten trong bột mì,nếu sử dụng gluten sẽ dẫn đến tổn thương ruột gây ra bệnh celiac (Arentz-Hansen et al., 2004; Ludvigsson et al. Các bệnh nhân bị bệnh celiac thường hấp thu protein và chất xơ thấp (Thompson, 2000).
Do đó, nghiên cứu sản xuất bánh mì không gluten và tăng cường giá trị dinh dưỡng của sản phẩm là một chủ đề mới đang thu hút sự chú ý trên toàn thế giới. Trong các loại bột, bột gạo là loại ngũ cốc không gluten có nhiều ưu điểm để lựa chọn thay thế bột mì do bột gạo có hương thơm nhẹ, hàm lượng natri thấp, carbohydrate dễ tiêu hóa và không gây dị ứng. Tuy nhiên, bột gạo không thể hình thành một mạng lưới có tính chất tương tự như gluten. Nguyên nhân là trong gạo các protein dự trữ chủ yếu là glutelin (65-85%), trong khi prolamin chiếm một phần nhỏ nên không hình thành được gluten (Gujral and Rosell, 2004a).
Tùy theo loại gạo mà chất lượng bánh mì được tạo thành khác nhau. Aoki et al. (2010) cho rằng gạo có hàm lượng amylose cao (26%) và nhiệt độ hồ hóa cao làm cho bánh mì cứng gấp 1,3 - 1,4 lần. Ngược lại bột gạo có hàm lượng amylose và nhiệt độ hồ hóa thấp sẽ cho bánh mì có chất lượng và thể tích tốt.
Bánh mì không gluten có hàm lượng vitamin, sắt, protein và chất xơ rất kém nhưng nhu cầu về sản xuất bánh mì không gluten chất lượng cao ngày càng tăng. Sử dụng vi khuẩn lactic được gợi ý là một giải pháp tốt để sản xuất bánh mì không gluten đạt chất lượng tốt (Moroni et al. Bột gạo nảy mầm cũng được sử dụng làm thực phẩm chức năng trong sản xuất bánh mì do chứa hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học như flavonoid, phenolic, đặc biệt là GABA (Charoenthaikij et al. Để cải thiện chất lượng của bánh mì không gluten, bổ sung enzyme vào bột nhào giúp rút ngắn thời gian lên men, tăng cơ chất cho quá trình lên men là cần thiết.
Enzyme thường được bổ sung để thay đổi trạng thái của bột nhào, tăng khả năng giữ khí, cải thiện cấu trúc và làm giảm sự hình thành acrylamide trong các sản phẩm bánh mì (Dangeet al. Ngành Công nghệ Sinh học 2 Viện NC & PT Công nghệ Sinh học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo luận án tiến sĩ Trường Đại học Cần Thơ Bột gạo mầm được sử dụng làm thực phẩm chức năng trong sản xuất bánh mì do chứa các hợp chất có hoạt tính sinh học cao và các chất chống oxy hoá (Cáceres et al. Trong quá trình nảy mầm tạo ra 1 lượng lớn α- amylase có tác dụng thay đổi các đặc tính lý, hóa học của bột nhão, cải thiện cấu trúc ruột bánh, tăng lượng khí trong quá trình lên men và làm chậm quá trình đóng bánh (Charoenthaikij et al., 2010b; Watanabe et al. Một trong những phương pháp cải tiến chất lượng của bành mì không gluten là sử dụng bột nhào chua để tạo ra một sản phẩm thực phẩm chức năng.
Chức năng này chủ yếu là do vi khuẩn lactic tạo ra (Moroni et al. Ngoài ra, chiết xuất protein, anthocyanin trong cám gạo cẩm bổ sung vào thành phần nhập liệu nhằmcải thiện chất lượng của bánh mì không gluten. Chọn giống lúa có các tính trạng phù hợp, chất lượng cao dựa vào dấu phân tửkết hợp với phương pháp hóa học, sinh học để ứng dụng trong sản xuất bánh mì không gluten là vấn đề cần được thực hiện nhằm tạo ra một sản phẩm quen thuộc,giàu giá trị dinh dưỡng cho mọi đối tượng, đặc biệt là người bị bệnh celiac.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung: Chọn giống lúa có hàm lượng anthocyanin, protein cao (>8%) và amylose thấp (<20%) cùng với công nghệ sinh học để tạo ra một sản phẩm bánh mì không gluten đạt chất lượng tốt. Mục tiêu cụ thể: Chọn được giống lúa có chứa hàm lượng anthocyanin cao, protein cao (>8%), amylose thích hợp (<20%) dựa vào dấu phân tử và phương pháp hóa học.
Xây dựng quy trình sản xuất bánh mì không gluten với công thức tối ưu từ tỷ lệ các loại bột, loại và lượng chất keo, tỷ lệ nước, tỷ lệ nấm men và thời gian lên men. Tạo ra được sản phẩm bánh mì không gluten giàu giá trị dinh dưỡng, giá trị sinh học với các hợp chất như GABA, polyphenol, anthocyanin và đảm bảo các tiêu chuẩn về an toàn thực phẩm, sản phẩm được đánh giá thị hiếu người tiêu dùng. Ngành Công nghệ Sinh học 3 Viện NC & PT Công nghệ Sinh học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo luận án tiến sĩ Trường Đại học Cần Thơ 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Mười giống lúa đặc sản được chọn và trồng tại nhà lưới trường Đại học Tiền Giang và ruộng lúa ở Cai Lậy, Tiền Giang. Lúa được chọn làm thí nghiệm thu hoạch, xay, xát tại Phòng Thí nghiệm của công ty lương thực Tiền Giang.
Bánh mì không gluten được thực hiện tại Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ; Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Tiền Giang. Phạm vi về nội dung: Sử dụng giống lúa có hàm lượng anthocyanin, protein cao và amylose thấp để nghiên cứu tạo ra sản phẩm bánh mì không gluten đạt chất lượng tốt phù hợp cho mọi đối tượng đặc biệt là người bị bệnh celiac.4 Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Kết hợp dấu phân tử với phương pháp hóa học để chọn giống lúa chứa hàm lượng anthocyanin, protein cao và amylose thấp.1: Sử dụng dấu phân tử kết hợp với phương pháp hóa học để xác định giống lúa có hàm lượng amylose thấp, protein và anthocyanin cao từ 10 giống lúa nghiên cứu Nội dung 1.2: Xác định thời gian tăng trưởng, các thành phần năng suất và năng suất, đánh giá chất lượng của 10 giống lúa nghiên cứu được trồng trong nhà lưới Nội dung1.3: Trồng khảo nghiệm các giống lúa phù hợp với điều kiện trồng ngoài đồng ở huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang Nội dung1.4: Khảo sát sự biến đổi các hợp chất anthocyanin, protein, amylose và một số tính chất vật lý của hạt trong 12 tháng bảo quản Nội dung 2: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc và giá trị cảm quan của sản phẩm bánh mì không gluten được nghiên cứu từ nguồn nguyên liệu gạo Cẩm Cai Lậy.1: Tối ưu hóa quá trình kết hợp của bột gạo, bột bắp, tinh bột khoai tây và đậu nành để nâng cao thể tích riêng và giá trị cảm quan của bánh mì Nội dung 2.2: Tối ưu hóa quá trình kết hợp của HPMC, maltodextrin, nước, nấm men, thời gian lên men ảnh hưởng đến thể tích riêng và giá trị cảm quan của sản phẩm bánh mì không gluten Ngành Công nghệ Sinh học 4 Viện NC & PT Công nghệ Sinh học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo luận án tiến sĩ Trường Đại học Cần Thơ Nội dung 3: Áp dụng công nghệ sinh học (sử dụng enzyme, vi khuẩn lactic, gạo mầm, chiết xuất các hợp chất sinh học có trong cám gạo) vào quy trình sản xuất bánh mì không gluten nhằm nâng cao chất lượng và giá trị sinh học của bánh.