MỞ ĐẦU 1. Giới thiệu chung Gạo là một trong những nguồn lương thực chính của thế giới, đặc biệt là ở các nước Đông, Nam và Đông Nam Châu Á. Hạt gạo chứa rất nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể, điển hình như các amino acid không thay thế, chất xơ, sắt, vitamin và khoáng. Tuy nhiên, trong quá trình chế biến gạo, các chất dinh dưỡng này bị thất thoát đáng kể vì đa số các chất dinh dưỡng này chứa trong lớp cám của hạt gạo; mà lớp cám lại bị loại bỏ trong quá trình đánh bóng hạt gạo.
Để có thể giữ được các chất dinh dưỡng bên trong hạt gạo, năm 1970, tại Nhật Bản, đã xuất hiện sản phẩm gạo lứt: là gạo sau khi tách vỏ trấu và vẫn còn giữ được lớp vỏ cám. Tại Việt Nam vẫn chưa có định nghĩa rõ ràng về gạo lứt dù sản phẩm này đã được sử dụng rộng rãi.1: Quy trình xay xát gạo 2 Theo quy trình sản xuất gạo hiện nay, sau khi qua công đoạn đánh bóng hạt gạo thì sẽ làm mất đi lớp cám và mầm gạo. Những thành phần này tuy chiếm tỉ lệ khối lượng so với lúa không cao (chỉ khoảng 10% w/w), nhưng chứa hầu hết các chất dinh dưỡng của hạt gạo và các hợp chất có hoạt tính sinh học như: γ-oryzanol, tocopherols và tocotrienols có lợi cho sức khoẻ và có hoạt tính chống oxy hoá (Moongngarm và cộng sự, 2012). Do đó, với quy trình sản xuất lúa hiện tại, một lượng lớn chất dinh dưỡng đã bị tổn thất.
Tuy nhiên, gạo lứt vẫn còn nhược điểm là khó chế biến, mùi vị cũng không ngon và cho dù đã nấu trong nồi áp suất nhưng hạt gạo vẫn cứng, khó nhai. Do đó, sự thịnh hành của gạo lứt ở Nhật Bản không duy trì được lâu; gạo lứt không còn được người tiêu dùng ưa chuộng nữa. Các nhà khoa học Nhật Bản đã nghiên cứu và đã cho nảy mầm gạo lứt, tạo thành nên một sản phẩm mới về gạo: gạo nảy mầm. Sản phẩm gạo nảy mầm không những đã giải quyết được những nhược điểm trên của gạo lứt, mà còn làm tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng vốn có trong gạo lứt như: một vài amino acid thiết yếu, các vitamin nhóm B, các hợp chất có hoạt tính sinh học (Kim và cộng sự, 2012; Moongngarm và Saetung, 2010).
Gạo lứt nảy mầm được xem là một loại thực phẩm chức năng vì gạo dễ tiêu hoá và chứa hàm lượng γ-aminobutyric acid (GABA) và ferulic acid nhiều hơn hẳn so với gạo lứt ban đầu. Quá trình nảy mầm đã làm tăng giá trị dinh dưỡng của hạt gạo (các amino acid, GABA, đường khử…) và các chất có hoạt tính sinh học như các vitamin nhóm B và enzyme. Về giá trị cảm quan, gạo nảy mầm đã khắc phục được những nhược điểm của gạo lứt, gạo nảy mầm có cấu trúc mềm hơn so với gạo lứt (Kayahara và Tsukahara, 2000). Bên cạnh đó, gạo nảy mầm sau khi chế biến sẽ mềm hơn, ngọt hơn và có độ nở, độ kết dính hơn so với gạo lứt thông thường (Jiamyangyen và Ooraikul, 2008).
3 Những lợi ích về sức khoẻ mà gạo nảy mầm mang lại đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu trong suốt thập kỷ qua: nếu sử dụng gạo nảy mầm thường xuyên sẽ làm giảm chứng đau đầu, giảm táo bón, ngăn ngừa ung thư ruột kết, điều hoà lượng đường trong máu và ngăn ngừa chứng đau tim. Trong gạo nảy mầm còn chứa chất ức chế enzyme protylendopetidase, ngăn ngừa bệnh Alzheimer (Kayahara và Tsukahara, 2000). Gạo nảy mầm còn có hiệu quả trong việc kiểm soát lượng glucose trong máu sau bữa ăn mà không làm tăng lượng insulin trong máu ở các đối tượng bị tăng đường huyết (Ito và cộng sự, 2005). Bên cạnh việc chứa nhiều chất dinh dưỡng thì gạo nảy mầm còn có chứa 2 hợp chất quan trọng nhất là: GABA và chất xơ.
GABA là một chất dẫn truyền xung thần kinh, thúc đẩy quá trình truyền tính hiệu ở não, giảm căng thẳng; chất xơ tốt cho hệ tiêu hoá (Hiroshi, 2005). Gạo nảy mầm lần đầu tiên được công ty Domer (thành phố Ueda, quận Nagano) nghiên cứu và thương mại hóa trên thị trường Nhật Bản vào năm 1995. Cho tới nay, trên thế giới cũng đã có nhiều nước tham gia vào việc sản xuất gạo nảy mầm như Mỹ, Thái Lan, Ấn Độ. Phương pháp sản xuất gạo nảy mầm cũng khá đơn giản; gạo lứt được ngâm từ 1 đến 2 ngày tùy vào nhiệt độ môi trường xung quanh, sau đó, cho nảy mầm trong tủ ấm ở nhiệt độ thích hợp với từng loại gạo.
Quá trình này đã làm thay đổi lượng khoáng bên trong hạt gạo và làm tăng giá trị dinh dưỡng cho gạo lứt, làm cho gạo lứt mềm hơn và dễ chế biến hơn. Đối với những cơ sở sản xuất nhỏ hay quy mô gia đình đều có thể áp dụng phương pháp trên để sản xuất gạo nảy mầm; nhưng độ ổn định chất lượng của sản phẩm là không cao. Tuy nhiên, trong quá trình chế biến còn có công đoạn ngâm gạo lứt từ 1 đến 2 ngày; chính quá trình này đã làm tổn thất một lượng chất khô đáng kể, đặc biệt là những vitamin nhóm B dễ hoà tan vào trong nước. Đây là một vấn đề cần được nghiên cứu và cải tiến thêm.
Như vậy, gạo nảy mầm cho thấy một tiềm năng rất lớn trong ngành lương thực thế giới, cung cấp cho người tiêu dùng một loại thực phẩm chức năng có nhiều 4 giá trị dinh dưỡng và chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học hơn loại gạo truyền thống. Với một nước sản xuất lúa gạo hàng đầu trên thế giới như Việt Nam, việc đa dạng hóa sản phẩm từ gạo góp phần nâng cao giá trị kinh tế của ngành lương thực, cung cấp thêm cho người tiêu dùng một sản phẩm có giá trị cao về mặt dinh dưỡng. Mục đích nghiên cứu Nhằm để góp phần xây dựng và hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất gạo nảy mầm, mục đích nghiên cứu của đề tài này là: - Khảo sát quy trình sản xuất gạo nảy mầm hiện nay. - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp GABA và chất lượng của sản phẩm.
- Cải tiến một số công đoạn nhằm nâng cao chất lượng của sản phẩm gạo mầm. Nội dung nghiên cứu Để đáp ứng được mục đích của đề tài, các nội dung nghiên cứu sau đây sẽ được thực hiện: - Khảo sát các tính chất chung của gạo: thành phần hóa học cơ bản, tỷ lệ thu hồi gạo sau khi tách vỏ trấu, khả năng nảy mầm của gạo sau khi tách vỏ trấu. - Khảo sát ảnh hưởng của acid glutamic lên hàm lượng GABA trong quá trình nảy mầm. - Khảo sát ảnh hưởng của quá trình phun ẩm kết hợp ngâm acid glutamic lên hàm lượng GABA trong quá trình nảy mầm.
- Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng đến hàm lượng GABA trong quá trình nảy mầm. - Khảo sát ảnh hưởng của chất kích thích sinh trưởng lên hàm lượng GABA trong quá trình nảy mầm. 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo trên thế giới và Việt Nam Diện tích trồng lúa trên thế giới đã gia tăng rõ rệt từ năm 2003 đến 2013, chỉ trong vòng 10 năm, diện tích trồng lúa tăng thêm 20 triệu ha.
Đi cùng với việc tăng diện tích thì năng suất lúa cũng tăng mạnh: năm 2013 năng suất lúa sẽ đạt mức 746.7 triệu tấn, tăng 2.1% so với cùng kì năm 2012 (FAO, 2013). Như vậy, nhu cầu sử dụng gạo trên thế giới ngày càng tăng. Cuối năm 2012, Việt Nam vẫn là nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai trên toàn thế giới. Nhưng theo dự báo của các chuyên gia, vào năm 2013 xuất khẩu gạo của Việt Nam sẽ gặp nhiều khó khăn và chịu sự cạnh tranh ngày càng gay gắt (VFA, 2012).
Vì vậy, nhất thiết phải chọn một giải pháp cho gạo Việt Nam nhằm đảm bảo lợi ích của người trồng lúa cũng như cho thương mại lúa gạo ổn định. Tính đến ngày 30/05/2013, theo số liệu của Cục Trồng trọt - Bộ Nông nghiệp và Phát Triển Nông Thôn, các tỉnh, thành phố vùng đồng bằng sông Cửu Long đã thu hoạch dứt điểm vụ Đông Xuân 2013, năng suất khoảng 6,8 tấn/ha, sản lượng đạt khoảng 10,5 triệu tấn lúa. Giá lúa khô tại kho khu vực đồng bằng sông Cửu Long thường dao động từ 4.050 đồng/kg, lúa dài khoảng 5. Giá gạo nguyên liệu loại 1 làm ra gạo 5% tấm hiện khoảng 6.650 đồng/kg tùy từng địa phương, gạo nguyên liệu làm ra gạo 25% tấm là 6.300 đồng/kg tùy chất lượng và địa phương.
Giá gạo thành phẩm 5% tấm không bao bì tại mạn hiện khoảng 7.600 đồng/kg, gạo 15% tấm 7.300 đồng/kg và gạo 25% tấm khoảng 6.050 đồng/kg tùy chất lượng và địa phương. So với giá của gạo nảy mầm hiện đang có mặt trên thị trường: 3 – 5 USD/kg thì giá gạo trắng vẫn còn thấp, nếu Việt Nam bắt đầu sản xuất gạo mầm cùng với lợi thế về nguồn nguyên liệu dồi dào thì lợi nhuận thu về từ xuất khẩu gạo sẽ còn tăng 6 mạnh. Đi kèm với đó là việc giải quyết vấn đề thiếu dinh dưỡng trong mỗi bữa ăn ở các nước đang phát triển vì trong gạo nảy mầm chứa rất nhiều chất dinh dưỡng như: amino acid, đường, GABA, vitamine nhóm B… 2. Cấu tạo hạt lúa Lúa là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới, cùng với ngô (ZeaMays L.
tên khác: tiểu mạch), sắn (Manihot esculenta Crantz, tên khác khoai mì) và khoai tây (Solanum tuberosum L.1: Cây lúa Oryza sativa Hạt lúa được chia làm hai phần chính: - Phần vỏ bao bên ngoài bao gồm: vỏ trấu, râu và mày thóc. - Phần hạt gạo bên trong bao gồm: lớp cám, nội nhũ và phôi. 7 Nguồn: International Rice Research Institude Hình 2.2: Cấu tạo của hạt lúa 2. Phần vỏ ngoài Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát.
có 2 mảnh: một mảnh to và một mảnh nhỏ ôm lấy nhau. Vỏ trấu có màu khác nhau tuỳ theo từng loại giống lúa khác nhau. Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% w/w chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng 25% w/w còn lại chuyển thành tro (Energy Efficiency Guide for Industry in Asia). Chất hữu cơ chứa trong vỏ trấu chủ yếu cellulose, lignin và hemicellulose (90% w/w), ngoài ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitrogen và vô cơ.
Lignin chiếm khoảng 25-30% w/w và cellulose chiếm khoảng 35- 8 40% w/w. Các chất hữu cơ của trấu là các mạch polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các loài sinh vật không thể sử dụng trực tiếp được, nhưng các thành phần này lại rất dễ cháy nên có thể dùng làm chất đốt.
