CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Thông thường nhiệt độ tối ưu cho quá trình hạt đậu xanh nẩy mầm là từ 25-370C. Nếu như nhiệt độ dưới mức tối ưu dẫn đến tỷ lệ nẩy mầm thấp và thời gian nẩy mầm kéo dài hơn[10].2 Các biến đổi trong quá trình nẩy mầm 1.1 Sự biến đổi các chất dinh dưỡng Quá trình nẩy mầm của đậu xanh bắt đầu từ giai đoan ngâm đậu sau đó kéo dài đến sau giai đoạn ủ đậu. Quá trình này nhằm cải thiện chất lượng dinh dưỡng vốn đã có sẵn trong hạt. Sản phẩm đậu xanh nẩy mầm cung cấp chất dinh dưỡng quan trọng cho con người như protein và carbohydrate dễ tiêu hóa, năng lượng, khoáng và vitamin, các hợp chất oxi hóa [Deshpvàe 1992 và Negi và những cộng sự 2001].
Từ đậu xanh nẩy mầm ta có thể tạo được nhiều loại sản phẩm mới và có giá trị dinh dưỡng cao, thực phẩm chức năng, làm giảm hàm lượng các chất ức chế hấp thu protein [Deshpvàe và cộng sự 1984; Garcia và cộng sự 1997; Trugo và von Baer 1998]. Trong quá trình nẩy mầm thì thành phần dinh dưỡng của hạt có một số chất tăng lên đáng kể nhưng cũng có một số chất giảm đi như theo một quy luật. Quá trình nẩy mầm ở đậu xanh làm giảm các thành phần không mong muốn [Muquiz và cộng sự 1998; Oboh và cộng sự 1998; Orue và cộng sự 1998], tăng cường và cải thiện chất dinh dưỡng [Riddoch và cộng sự 1998], tăng cường protein dễ tiêu hóa [Schulze và cộng sự 1997]. Quá trình trao đổi chất phức tạp xảy ra trong nẩy mầm là sự thủy phân các protein, lipid, carbohydrate thành năng lượng lưu trữ và các acid amin cần thiết cho sự phát triển của thực vật [Podesta và Plaxton 1994; Ferreira và cộng sự 1995; Jachmanian và cộng sự 1995; Ziegler 1995].
Sự biến đổi về các thành phần hóa học của hạt đậu xanh trước và sau khi nẩy mầm được thể hiện ở bảng sau: 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Bảng 1.8: Thành phần hóa học của đậu trước và sau khi nẩy mầm (g/100g chất khô) Thành phần Đậu xanh Ngâm Nẩy mầm Protein thô 27,5b 27,0c 30,0a Lipid thô 1,85a 1,53a 1,45b Xơ thô 4,63a 4,45a,b 4,40a,b Tro 3,76a 3,32c 3,55b Tinh bột 62,3b 63,4a 61,7c Độ ẩm 9,75b 10,50b 11,10a Nguồn : Nutritional composition và antinutritional factors of mung bean seeds (Phaseolus aureus) as affected by some home traditional processes 2004. Theo nghiên cứu của A. Mubara (2004), sự nẩy mầm làm giảm hàm lượng protein đồng thời tăng hàm lượng các acid amin do hoạt động của các enzyme protease tăng. Tuy nhiên hàm lượng carbohydrate thì giảm do chúng được sử dụng như một nguồn năng lượng từ khi bắt đầu nẩy mầm.
Tương tự, hàm lượng tro và chất lipid cũng giảm trong quá trình nẩy mầm. Các biến đổi về thành phần trong protein Một số nghiên cứu nói về sự biến đổi của các thành phần hóa học trong quá trình nẩy mầm trên cây họ đậu và cho thấy sự nẩy mầm có thể tăng hàm lượng protein dễ tiêu hóa, [35]. 12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Bảng 1.9: Sự thay đổi hàm lượng acid amin của đậu xanh ở các giai đoạn (g/16g N) Amino acid Đậu thô Ngâm Nẩy mầm Tyrosine 3,27 3,11 3,28 Phenylalanine 5,66 5,60 5,70 Threonine 3,15 3,10 3,20 Cystine 0,75 0,64 0,77 Methionine 1,92 1,70 1,95 Leucine 8.36 8,25 8,53 Isoleucine 4,74 4,64 4,70 Lysine 4,19 4,15 4,26 Valine 5,20 5,23 5,20 Tryptophan 0,97 0,95 1,00 Aspartic acid 13,5 13,8 13,5 Glutamic acid 21,7 21,6 21,5 Proline 4,23 4,35 4,20 Serine 4,95 4,96 4,80 Glycine 4,26 4,35 4,20 Alanine 4,35 4,53 4,41 Arginine 6,33 6,50 6,35 Histidine 2,49 2,58 2,42 Leucine/ Isoleucine 1,76:1 1,77:1 1,81:1 (Nguồn : Nutritional composition và antinutritional factors of mung bean seeds (Phaseolus aureus) as affected by some home traditional processes, 2004 Đa số hàm lượng các acid amin đều tăng, do trong quá trình nẩy mầm chúng được phân giải từ protein. Tuy nhiên cũng có một số acid amin giảm do sự chuyển hóa hình thành các hợp chất mới.
13 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN b. Các biến đổi về thành phần Carbohydrate Như đã giới thiệu ở trên hàm lượng Carbohydrate giảm qua quá trình nẩy mầm, trong quá trình nẩy mầm carbohydrate được sử dụng như nguồn năng lượng cho sự phát triển của mầm. Điều này có thể giải thích cho những thay đổi của carbohydrate sau khi nẩy mầm, ngoài ra sự hoạt động của enzym β-amylase thủy phân tinh bột làm tăng hàm lượng carbohydrate đơn giản [Suda và cộng sự 1986].10: Sự thay đổi hàm lượng carbohydrate của đậu xanh trước và sau khi nẩy mầm (g/100g chất khô) Thành phần carbohydrate Đậu xanh Ngâm Nẩy mầm Glucose 7,87a 6,18b 5,03c Saccharose 0,67a 0,87a 0,0d Oligosaccharide 2,42a 2b 0,0d Tinh bột 89,05a 88,77a 81,29b Nguồn Nutritional composition và antinutritional factors of mung bean seeds (Phaseolus aureus) as affected by some home traditional processes, 2004 Các tinh bột trong lá mầm phân chia thành những phân tử nhỏ hơn như glucose, fructose để cung cấp năng lượng cho quá trình phân chia tế bào khi những hạt giống trưởng thành và phát triển. Sự thay đổi các thành phần trong chất béo Hàm lượng chất béo cũng giảm một lượng đáng kể trong các mẫu đậu xanh nẩy mầm.
Theo Dhaliwal và Aggarwal (1999). Mức độ giảm hàm lượng chất béo tăng cường với sự gia tăng thời gian nảy mầm. Hahm và cộng sự (2008) cũng đã chứng minh là chất béo đã được oxi hóa thành carbon dioxide và nước để tạo ra năng lượng cho nẩy mầm. Những biến đổi trong thành phần acid béo được miêu tả ở bảng sau: 14 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Bảng 1.11: Sự thay đổi hàm lượng acid béo trong tổng chất béo có trong hạt đậu xanh trước và sau khi nẩy mầm.
Đậu xanh Thành phần acid béo Nẩy mầm (%) Không nẩy mầm (%) Caprylic acid - 10,22 Lauric acid - 4,82 Tridecanoic 1,08 3,06 Myristic acid - - Palmitic acid 20,76 18,47 Stearic acid 5,78 5,32 Arachidic acid 3,10 - Behenic acid 8,45 2,89 Lignoceric acid 7,10 - SFA 46,24 44,78 Pentadecenoic acid - - Oleic acid 3,63 11,37 MUFA 3,63 11,37 Linoleic acid 33,09 31,16 Linolenic acid 17,02 13,70 PUFA 50,10 43,86 Khác - - Nguồn: Nutritional composition và antinutritional factors of mung bean seeds (Phaseolus aureus) as affected by some home traditional processes, 2004 1.2 Sự thay đổi hàm lượng các chất chống oxi hóa a. Hàm lượng phenolic Định nghĩa 15 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Hợp chất phenolic bao gồm một hoặc nhiều vòng benzen thơm với một hoặc nhiều nhóm hydroxyl (C-OH). Các hợp chất phenolic được gắn liền với các phân tử đường và được gọi là glucosides hoặc glycosides. Phenolic là chất chuyển hóa thứ cấp được phân bố rộng rãi trong thực vật.
Các phenolic được thu nhận từ thực vật thông qua việc ăn uống trái cây, rau quả và các hạt nẩy mầm [7]. Phân loại và cấu tạo - Phenolic được chia thành nhóm chính: flavonoid, phenolic acid, tannin, và các thành phần khác. Phân nhóm phenolic Hình 1.3: Phân loại các nhóm phenolic Nguồn: Determination of the Major Phenolic Compounds (Flavanols, Flavonols, Tannins và Aroma) Properties of Black Teas, 2001 Theo Harborne và cộng sự (1999), flavonoid là một nhóm lớn, nó chiếm hơn một nữa trong tổng thành phần hợp chất phenolic.Tương tự như flavonoid, phenolic acid cũng là một nhóm quan trọng trong hợp chất phenolic. Phenolic được chia thành 2 nhóm hydroxybenzoic acid và hydroxycinnamic acid, với chức năng hoạt tính sinh học cao, thường được tìm thấy trong các sản phẩm có nguồn gốc từ thực vật.
- Cấu tạo 16 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Hydrobenzoic acid có cấu tạo chung C1 – C6, sự khác nhau trong cấu trúc của từng hydroxybenzoic acid nằm trong vòng thơm của sự hydroxyl hóa và methyl hóa [Macheix và cộng sự 1990]. Chúng có thể kết hợp với đường hoặc acid hữu cơ được hình thành các phân đoạn như lignin [Schuster và Herrmann 1985, Strack 1997]. Gallic acid là một dẫn xuất trihydroxyl tham gia trong hình thành các gallotannins thủy phân [Haslam 1982, Haddock và cộng sự 1982, Strack 1997], ellagic acid là chất chuyển hóa thực vật phổ biến, nó thường ở dạng ester ellagic của diphenic acid tương tự như glucose [Haslam 1982, Haddock và cộng sự 1982, Maas và cộng sự 1992]. Bốn hydroxycinnamic acid phân bố rộng rãi trong trái cây là P-coumatic, caffeic, ferulic và synaptic acid [Macheix và cộng sự 1990].
Acid Hydroxycinnamic thường tồn tại ở dạng liên hợp hoặc tự do.4: Cấu tạo của các chất trong acid phenolic Nguồn: Biotechnology Advances 29 (2011) 365–373.[51] Tổng hợp Những thực vật luôn tạo ra những chất chuyển hóa thiết yếu có dược tính cao. Một trong những nhóm quan trọng của chất chuyển hóa là nhóm phenolic. Phenolic được phân biệt trong nhiều cấu trúc khác nhau, những nhóm này được 17 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN phân biệt bởi số lượng carbon liên kết với vòng phenol [Haddock và cộng sự. Năm 1982, Harborne 1988, Macheix và cộng sự.
Năm 1990, Dixon và Paiva 1995, Strack 1997]. Quá trình sinh tổng hợp và tích lũy các hợp chất thứ cấp có thể là quá trình kiểm soát nội sinh trong giai đoạn phát triển khác nhau trong thực vật [Macheix và cộng sự. 1990), Strack 1997], hoặc nó có thể điều chỉnh bằng các yếu tố ngoại sinh như: nhiệt độ, ánh sánh và gây thương tích [Bennet và Wallsgrove 1994, Dixon và Paiva 1995]. Trong đó phenylalanine được sản xuất thông qua con đường shikamic (con đường liên hợp ester), là tiền chất cho hầu hết các hợp chất phenolic trong thực vật bâc cao [Macheix và cộng sự, 1990, Strack và cộng sự, 1997].
Các acid acid hydroxycinnamic, và đặc biệt là ester coenzyme A của chúng là kết cấu chung của các hợp chất phenolic, tương tự như ester cinnamate và amid, lignin, flavonoid và tannin (Macheix và cộng sự (1990)). Con đường Phenylalanine / hydroxycinnamate được định nghĩa là “con đường trao đổi chất phenylpropanoid chung” nó bao gồm các phản ứng từ phenylalanine cho đến hydroxycinnamate và các hình thức kích hoạt khác của chúng [Strack 1997]. Các enzyme xúc tác cho từng chuyển hóa phenylpropanoid chung là phenylalanine ammonialyase (PAL), acidcinnamic – 4 hydroxylase (CA4H), và hydroxycinnamate: coenzyme A ligase (C4L). Ba bước này cần thiết cho sự chuyển hóa phenolic [Macheix và cộng sự 1990, Strack 1997] Sự hình thành các hydroxycinnamic acid (caffeic, ferulic, 5-hydroxyferulic và acid sinapic), 𝜌-coumaric acid đòi hỏi phải có 2 dạng phản ứng là hydroxyl hóa và methyl hóa.
Việc cho nhóm hydroxyl thứ 2 của 𝜌- coumaric sẽ tạo thành caffeic, được xúc tác bởi monophenol mono-oxygenase [Macheix và cộng sự 1990, Strack 1997]. Methyl hóa acid caffeic bởi enzyme O-methyltransferase, dẫn đến sự hình thành acid ferulic cùng với acid 𝜌- coumaric, là tiền chất của lignin [Macheix và cộng sự 1990, Strack 1997]. Caffeic acid là tiền chất cho 5- hydoxyferulic acid, trong đó nó cũng là chất sản xuất ra sinapic acid. 18 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Glycoside Con đường Shikimate Chất trao đổi Cinamic acid phenylopropanoid Benzoic acid Malonyl – Co A Flavonoid Hình 1.