Đặt vấn đề Cây lúa có vị trí đặc biệt quan trọng ở Đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL), đóng góp 50% sản lượng lúa cả nước và 80% sản lượng gạo xuất khẩu của cả nước. Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu lớn nhất trên thế giới nhưng thị trường gạo Việt Nam đang đối mặt với những thách thức khó khăn, nông dân được mùa nhưng mất giá, đôi khi còn không tiêu thụ được, ảnh hưởng rất lớn đến thu nhập, mức sống và chất lượng sống của người dân nơi đây. Vấn đề đặt ra là cần có những bước đột phá mới đối với mặt hàng lúa gạo không chỉ gia tăng chất lượng hạt gạo, gia tăng sản lượng trên cơ sở phát triển bền vững mà còn phải đột phá trong phát triển đa dạng hóa các sản phẩm từ lúa gạo. Nhiều nghiên cứu cho thấy gạo lức có nhiều chất dinh dưỡng hơn gạo trắng, vì vậy việc sử dụng gạo lức sẽ mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe.
Tuy nhiên, cơm gạo lức có cấu trúc cứng và có vị không hấp dẫn như cơm trắng. Do vậy, trong quá trình chế biến gạo xuất khẩu, gạo lức thường được xát trắng để loại bỏ lớp cám và phôi mầm vì lý do cảm quan và an toàn thực phẩm, tuy rằng các chất có hoạt tính sinh học của hạt gạo chủ yếu tập trung ở đây. Để cải thiện tình trạng trên cần phải có phương pháp chế biến gạo lức thích hợp nhằm đẩy mạnh giá trị xuất khẩu cũng như tận dụng nguồn dinh dưỡng trong gạo lức. Một trong những phương pháp hiệu quả là nảy mầm gạo lức, giúp cải thiện chất lượng dinh dưỡng và cảm quan của gạo.
Đặc biệt, quá trình nảy mầm tạo nên những thay đổi quan trọng về dinh dưỡng như gia tăng hàm lượng GABA α- tocotrienols, γ-oryzanol, acid ferulic, …. đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe của con người. Một nghiên cứu của Kim et al. (2012), cho thấy hàm lượng GABA tăng cao từ 15,34 đến 31,79 mg/100g sau quá trình nảy mầm.
Một số nghiên cứu ban đầu đối với quy trình sản xuất gạo mầm đã ghi nhận kết quả bước đầu, tuy nhiên ở Việt Nam chưa có nhiều công trình nghiên cứu về sản xuất gạo mầm cũng như xây dựng những thông số tối ưu cho quy trình sản xuất gạo mầm hay sử dụng gạo mầm chế biến thành bột dinh dưỡng và thử nghiệm trên in vitro, in vivo. Mặc dù trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu tối ưu hóa quá trình nảy mầm giúp tăng GABA. Qua đó cho thấy tiềm năng của vùng ĐBSCL với rất nhiều giống lúa khác nhau có thể là khu vực tiềm năng để phát triển sản phẩm này. Vì vậy, việc nghiên cứu về sản phẩm gạo mầm, phát triển một loại thực phẩm mới có giá trị trong lĩnh vực thực phẩm chức năng là vấn đề mang tính cấp thiết tại ĐBSCL và cả nước nói chung.
1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đặc biệt, gạo mầm có hàm lượng GABA cao cùng với những thành phần chức năng khác như acid phytic, vitamine E, γ-oryzanol, acylated steryl glycoside (ASC), đã được chứng minh có nhiều ưu điểm về mặt chức năng đối với sức khỏe con người (Kayahara et al., 2000; Okada et al., 2000; Rasolt, 2008; Imam et al. Tuy nhiên, tác động thật sự của từng thành phần này đối với cơ thể người khi ăn như thế nào mới là điểm cần được quan tâm. Năm 2013, công bố của Imam et al. cho thấy, nếu trích ly hàm lượng GABA và các thành phần chức năng khác một cách riêng rẽ như γ-oryzanol, acylated steryl glycoside (ASG), sẽ có tác động không tốt đến sức khỏe.
Đây là cơ sở để đánh giá hàm lượng GABA và các thành phần chức năng khác ở tỷ lệ như thế nào mới có tác dụng đối với cơ thể làm cơ sở cho nghiên cứu phối chế, bổ sung các sản phẩm thực phẩm sử dụng gạo mầm GABA. Bên cạnh đó, 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 nhằm nâng cao chất lượng và hoàn thiện sản phẩm sau cùng. Mặt khác, xu hướng hiện nay trên thế giới là dùng các chất chống oxy hóa có nguồn gốc tự nhiên, chủ yếu từ thực vật, để bảo quản sản phẩm chứa nhiều lipid. Vì vậy, cần tìm kiếm nguồn chất chống oxy hóa tự nhiên, an toàn, hiệu quả kinh tế (Mathew & Abraham, 2006).
Ergothioneine được biết đến là chất chống oxy hóa tự nhiên mạnh và ổn định, được tìm thấy trong các loại thực vật và được tích lũy trong động vật (Akanmu et al., 1991; Aruoma et al. Một số nghiên cứu cho thấy trong nấm kim châm có chứa nhiều ergothioneine (Encarmacion et al. Do vậy, để tạo bước đi mới trong công nghệ chế biến các sản phẩm cao cấp, chất lượng từ gạo, gạo mầm cần nghiên cứu chọn lựa giống lúa thích hợp từ nguồn lúa gạo dồi dào ở ĐBSCL cho việc sản xuất gạo mầm, nghiên cứu các giải pháp công nghệ nâng cao hàm lượng GABA và các thành phần chức năng khác trong quá trình sản xuất gạo mầm cũng như các sản phẩm thực phẩm từ gạo mầm cần được thực hiện.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung: chọn được giống lúa phù hợp và các thông số thích hợp trong chế biến gạo lức nảy mầm và hoàn thiện quy trình chế biến và bảo quản gạo mầm; hạn chế được quá trình oxy hóa chất béo trong chế biến bột gạo mầm rang duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm; đánh giá được tính hiệu quả của bột gạo mầm rang in vitro và in vivo. Mục tiêu cụ thể: - Xác định được giống lúa thích hợp sản xuất gạo mầm.
2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Xác định được các điều điều kiện thích hợp để chế biến và bảo quản gạo mầm. - Xác định chế độ rang phù hợp và nồng độ dịch chiết nấm kim châm bổ sung trong chế biến và bảo quản bột gạo mầm rang. - Đánh giá được tác động của bột gạo mầm rang in vitro và in vivo.3 Nội dung nghiên cứu Để đạt được các mục tiêu đề ra, luận án nghiên cứu triển khai các nội dung cơ bản sau: - Xác định giống lúa thích hợp dùng trong sản xuất gạo mầm có hàm lượng dinh dưỡng và giá trị chức năng cao. - Xây dựng quy trình sản xuất nâng cao khả năng sinh tổng hợp những thành phần chức năng khác trong quá trình nảy mầm.
- Xây dựng quy trình chế biến và bảo quản sản phẩm bột gạo mầm rang có hiệu quả về mặt dinh dưỡng và chức năng. - Nghiên cứu tác động của sản phẩm bột gạo mầm rang in vitro (thử khả năng kháng tế bào ung thư gan HepG2 cell) và in vivo (trên chuột mắc bệnh đái tháo đường).4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án là gạo lức từ các giống lúa OM 4900, OM 2517, Một bụi đỏ, Nếp trắng CLN, Jasmine 85, IR 50404 được trồng phổ biến ở ĐBSCL. Tiến hành xác định điều kiện ngâm (nồng độ acid glutamic, CaCl2, pH, thời gian ngâm) và nẩy mầm thích hợp trong các khoảng thời gian, chế độ ủ (yếm khí, hiếu khí) và nhiệt độ khác nhau để tạo ra sản phẩm gạo mầm có thành phần chức năng được tăng cường và giá trị dinh dưỡng cao. Nghiên cứu tuyển chọn được giống lúa thích hợp thông qua việc xác định hàm lượng các thành phần chức năng của gạo mầm.
Từ giống lúa được chọn, xây dựng quy trình sản xuất gạo mầm với các thông số và điều kiện thích hợp đã được xác định. Sản phẩm gạo mầm được tiếp tục sử dụng để tiến hành nghiên cứu chế biến và bảo quản bột gạo mầm rang.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu thực hiện trên các giống lúa, nếp tại vùng ĐBSCL. Tiến hành xác định thành phần hóa học cơ bản của gạo lức, gạo mầm và gạo mầm rang, phân tích hàm lượng các chất chức năng (GABA, γ-oryzanol, acid ferulic, ergothioneine) trong gạo mầm và gạo mầm rang. Từ đó nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng trong chế biến gạo mầm.
Sau đó tiến hành khảo sát chất lượng bột 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com gạo mầm rang bổ sung hợp chất chống oxy hóa ergothioneine. Trên cơ sở đó, hoàn thiện quy trình chế biến và bảo quản gạo mầm, bột gạo mầm rang. Và đánh giá tính chức năng của bột gạo mầm rang ở mức độ in vitro và in vivo.5 Ý nghĩa của luận án 1.1 Ý nghĩa khoa học Nội dung luận án là cơ sở dữ liệu khoa học quan trọng trong việc đánh giá tính phù hợp của giống lúa ở ĐBSCL cho sản xuất gạo mầm; tác động của các yếu tố khảo sát đến khả năng sinh tổng hợp GABA và gia tăng các thành phần chức năng khác trong gạo mầm. Đặc biệt nghiên cứu cho thấy mối liên quan giữa những thành phần chức năng này trong quá trình tác động ở thử nghiệm in vivo và in vitro và hiệu quả của việc sử dụng dịch chiết nấm kim châm như một nguồn cung cấp chất chống oxy hóa tự nhiên để hạn chế sự oxy hóa lipid.
Đây sẽ là nguồn tham khảo tốt cho các nghiên cứu tiếp theo trên gạo mầm cũng như sử dụng chất chống oxy hóa tự nhiên trong chế biến thực phẩm, tác động của bột gạo mầm rang trên in vitro và in vivo.2 Ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu đã xây dựng hoàn thiện quy trình công nghệ chế biến và bảo quản bột gạo mầm rang góp phần tạo ra thêm sản phẩm mới cho ngành sản xuất thực phẩm có giá trị gia tăng, thực phẩm chức năng phục vụ nhu cầu phát triển bền vững sản xuất nông nghiệp, có thể áp dụng ở quy mô hộ gia đình, doanh nghiệp vừa và nhỏ. Kết quả này góp phần nâng cao giá trị của cây lúa (cụ thể là giống IR 50404) thông qua sản phẩm giá trị gia tăng của nó.6 Điểm mới của luận án Kết quả nghiên cứu của luận án cho thấy những điểm mới như sau: - Chọn được giống lúa thích hợp từ các giống phổ biến ở ĐBSCL để chế biến gạo mầm - Gạo mầm được sản xuất thử nghiệm và khảo sát ở quy mô pilot - Sản phẩm bột gạo mầm rang được thực nghiệm in vitro và in vivo để chỉ rõ khả năng dinh dưỡng và chức năng. - Sử dụng dịch trích nấm kim châm chứa chất chống oxy hóa tự nhiên (ergothioneine) hỗ trợ hiệu quả cho việc hạn chế oxy hóa lipid và duy trì chất lượng sản phẩm theo thời gian bảo quản.