- HOẠT TÍNH Α-AMYLASE CỦA HAI GIỐNG LÚA IR50404 VÀ MỘT BỤI ĐỎ Trần Huỳnh Như An, Triệu Ngọc Hân, Nguyễn Hồng Hạnh, Lê Nguyễn Đoan Duy và. - Ở cả 2 giống MBĐ và IR50404, AA khi ngâm ở pH tối ưu có bổ sung RB có xu hướng giảm sau đó tăng dần và đạt tương đương với hoạt tính ban đầu khi không bổ sung. - Ảnh hưởng của các điều kiện ngâm và nảy mầm đến hoạt tính α-amylase của hai giống lúa IR50404 và Một Bụi Đỏ. - Gạo lứt nảy mầm làm gia tăng hàm lượng các thành phần chức năng của gạo lứt (Asma et al., 2011). - Trong quá trình nảy mầm, một trong những enzyme như α-amylase được sinh tổng hợp làm cơ sở để thủy phân tinh bột (Kruger 1972. - Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu sơ bộ về quá trình nảy mầm sinh GABA của giống lúa này cho thấy nó có khả năng sinh tổng hợp GABA cao nhất trong điều kiện yếm khí 1-5% CO 2 (Lê Nguyễn Đoan Duy và Nguyễn Công Hà, 2014). - Vì vậy, để tìm hiểu sự thay đổi của α-amylase, hàm lượng tinh bột, đường khử và amylose trong suốt quá trình ngâm và nảy mầm có tác động của một số yếu tố như pH, acid glutamic, dịch cám đã được thực hiện.. - 2.2 Quá trình ngâm và nảy mầm. - dung dịch pH tối thích có bổ sung nồng độ dịch cám v/v) và acid glutamic 0,2. - Dung dịch tinh bột 1%: hoà tan 1 gram tinh bột với 50 ml nước cất trong bình định mức 100 ml, lắc đều. - Đặt vào bếp cách thuỷ đang sôi, lắc liên tục cho đến khi tinh bột hoà tan hoàn toàn. - Cho vào 2 bình nón 50 ml, mỗi bình 10 ml dung dịch tinh bột 1% và ủ ở nhiệt độ thích hợp, giữ 10 phút. - 2.4 Xác định hàm lượng tinh bột Phương pháp Bertrand (AOAC, 2010). - Xác định lượng glucose hình thành rồi nhân với hệ số F=0.9 để xác định được hàm lượng tinh bột.. - 2.5 Hàm lượng amylose tổng được xác định theo phương pháp Chrastil (1987). - Tinh bột được trích ly bằng phương pháp ly tâm NaOH của Yamamoto et al. - Cân 0,02 gram tinh bột đã chuẩn bị ở trên cho vào cốc thủy. - Lấy 0,1 ml dung dịch tinh bột hồ hóa cho vào ống nghiệm mới và thêm 5 ml acid tricloaxetic 0,5%. - Hàm lượng amylose tổng được tính dựa vào đường cong chuẩn được xây dựng từ amylose và amylospectin chuẩn của khoai tây (Sigma Chemical Co, St Louis, MO, USA). - Hàm lượng đường khử được tính toán dựa vào đồ thị đường cong của glucose chuẩn.. - Đặc biệt, hoạt tính của. - Giá trị pH thấp hay cao ngoài điểm tối ưu sẽ dẫn đến làm giảm một phần hay hoàn toàn hoạt tính enzyme. - nhiệt độ khác nhau thì hoạt tính của enzyme có sự khác biệt đáng kể. - -amylase được trích ly từ giống MBĐ thể hiện hoạt tính cao nhất là 40,01 (UI/g). - 60 o C) cũng có ảnh hưởng rõ rệt đến hoạt tính của enzyme -amylase. - Ở mức nhiệt độ 50 o C thì enzyme thể hiện hoạt tính cao nhất và có khác biệt đáng kể so với các mức nhiệt độ khác là 41,60 (UI/g) và 37,10 (UI/g). - thì hoạt tính enzyme ở cả hai giống MBĐ và IR50404 đều có hoạt tính cao nhất (Hình 1). - Như vậy, chọn 50 o C và pH 5 là nhiệt độ và pH thích hợp nhất cho để khảo sát hoạt tính của. - 3.2 Ảnh hưởng của dịch cám, pH và acid glutamic đến đến enzyme α-amylase và các hợp chất hóa học trong quá trình ngâm gạo lứt nguyên phôi. - Ngâm gạo lứt để tạo điều kiện cho độ ẩm của gạo đạt trạng thái bão hòa, đảm bảo quá trình nảy mầm diễn ra tốt hơn. - (1997) cho thấy việc ngâm gạo trong thời gian dài sẽ dẫn đến tình trạng thiếu oxy, điều này sẽ gia tăng hoạt động của vi sinh vật vì hàm lượng oxy cần thiết cho hạt phát triển không được thõa mãn. - Tuy nhiên, trong quá trình ngâm gạo lứt thì thành phần của dịch ngâm cũng. - Do vậy, thí nghiệm khảo sát pH, nồng độ dịch cám và nồng độ acid glutamic thích hợp cho quá trình ngâm là rất cần thiết. - Một bụi đỏ IR50404 α-amylase (UI/g Đường khử (mg/g Tinh bột. - Kết quả thống kê ở Bảng 2 cho thấy, ở pH 4 thì α-amylase trích ly từ giống MBĐ thể hiện hoạt tính cao nhất là 57,43 (UI/g), tăng 1,2 lần so với hoạt tính ban đầu, tương tự ở pH 3 thì enzyme được trích từ giống IR50404 thể hiện hoạt tính 60,96 (UI/g) là cao nhất, gấp 1,4 lần so với hoạt tính enzyme trong gạo khi chưa ngâm và có khác biệt ý nghĩa thống kê so với các pH còn lại. - Bảng 2 cũng cho thấy, ở pH 4 thì hàm lượng đường khử ở giống MBĐ cao nhất là 29,22 (mg/g) tuy nhiên không có sự khác biệt ý nghĩa khi ngâm trong pH 3 và 4, đối với IR50404 ở pH 3 thì hàm lượng đường khử cao nhất là 36,26 và có khác biệt ý nghĩa thống kê so với các pH còn lại. - Bảng 2 cho thấy, ở pH 6 thì hàm lượng tinh bột là cao nhất 78,83% đối giống MBĐ nhưng lại thấp hơn ban đầu khoảng 0,9 lần.. - Đối với giống IR50404, khi ngâm trong dung dịch có pH 6 thì hàm lượng tinh bột là cao nhất, tuy nhiên không có sự khác biệt khi ngâm trong dung dịch có pH 4 cũng như giá trị hàm lượng tinh bột ban đầu. - Bảng 2 cho thấy, ở pH 6 thì amylose trong giống MBĐ là cao nhất 11,31% có khác biệt so với các dịch ngâm pH khác và giảm khoảng 0,7 lần so với hàm lượng ban đầu. - Giống IR50404, hàm lượng amylose cao nhất là 12,70% ở dịch ngâm có pH 5 giảm khoảng 0,7 lần so với gạo trước khi ngâm, tuy nhiên không có khác biệt khi ngâm trong dung dịch có pH 4 và 6.. - 3 47,53 a 25,94 ab 75,13 a 8,11 a 60,96 a 36,26 a 73,26 a 8,97 a 4 57,43 b 29,22 a 73,08 a 13,91 b 54,05 b 31,56 b 77,50 ab 11,05 b 5 51,43 c 27,65 a 75,10 a 15,90 c 55,25 b 31,01 b 76,11 a 12,70 b 6 45,53 a 23,28 b 78,83 b 11,31 d 42,82 c 26,66 c 82,01 b 11,11 b Ghi chú: A: Hoạt tính enzyme (UI/g). - B: Hàm lượng đường khử (mg/g). - C: Hàm lượng tinh bột. - D: Hàm lượng amylose. - Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dịch cám được bổ sung vào pH tối thích ở điều kiện nhiệt độ. - Bảng 3: Ảnh hưởng của dịch cám đến sự biến đổi một số thành phần hóa học và α-amylase khi ngâm trong các dung dịch pH tối thích có bổ sung nồng độ dịch cám khác nhau. - 0% 57,45 a 29,22 a 73,08 a 13,91 a 55,25 a 32,01 a 76,11 a 12,69 a 3% 52,20 b 10,53 b 75,23 a 9,06 b 51,40 b 14,18 b 75,20 a 10,10 b 5% 56,20 a 12,76 b 74,81 a 12,18 c 56,04 a 19,40 c 72,59 a 14,43 c 7% 56,92 a 11,99 b 80,85 b 10,01 b 55,64 a 18,03 c 81,56 b 11,05 b Ghi chú: A: Hoạt tính enzyme (UI/g). - Kết quả thống kê ở Bảng 3 cho thấy, khi bổ sung dịch cám có nồng độ khác nhau thì hoạt tính α-amylase trích ly từ hai giống lúa không có sự khác biệt ý nghĩa so với khi không bổ sung dịch cám trong quá trình ngâm, tuy nhiên kết quả cho thấy hoạt tính enzyme cũng tăng lên so với trước khi ngâm khoảng 1,2-1,3 lần. - Bảng 3 cho thấy, hàm lượng đường khử trên cả hai giống có hàm lượng thấp hơn khi không bổ sung dịch cám và có khác biệt ý nghĩa thông kê, tuy nhiên hàm lượng đường khử vẫn tăng trong quá trình ngâm. - Bảng 3 cho thấy, khi bổ sung 7% dung dịch cám vào các dung dịch pH tối ưu thì hàm lượng tinh bột cao. - nhất là 80,85% đối với MBĐ và 81,56% đối với IR50404, mặc dù vậy tinh bột vẫn thấp hơn so với ban đầu khoảng 0,9 - 1 lần. - Bảng 3 cũng cho thấy, hàm lượng amylose cao nhất khi bổ sung 5% dung dịch cám là 10,18 và 14,43% đối với MBĐ và IR50404, tuy nhiên nó vẫn thấp hơn so với hàm lượng amylose trong gạo trước khi ngâm.. - 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ acid glutamic được bổ sung vào dung dịch pH tối thích ở điều kiện nhiệt độ phòng trong thời gian đạt ẩm bão hoà đến các thành phần hoá học trên hai giống lúa IR50404 và Một Bụi Đỏ. - Bảng 4: Sự biến đổi một số thành phần hóa học và enzyme α-amylase của hai giống IR50404 và Một Bụi Đỏ khi ngâm trong các dung dịch pH tối thích có bổ sung nồng độ acid glutamic khác nhau. - 0% 57,45 a 29,22 a 73,01 a 13,91 a 55,25 a 32,01 a 76,11 a 12,70 a a 11,84 b 79,43 b 13,65 ab 53,24 a 17,27 b 76,70 a 9,41 b a 14,59 c 75,08 a 16,51 c 55,24 a 20,97 c 76,00 a 12,78 a b 10,30 b 81,07 c 12,35 b 46,11 b 15,54 d 81,41 b 10,97 b Ghi chú: A: Hoạt tính enzyme (UI/g). - Bảng 4 cho thấy, khi bổ sung 0,4% acid glutamic vào dung dịch pH ngâm thì hoạt tính enzyme tăng lên khoảng 1,1 lần đối với MBĐ (56,69 UI/g) và 1,3 đối với IR UI/g) so với ban đầu, mặc dù vậy thì việc bổ sung acid glutamic cũng không có khác biệt ý nghĩa thống kê. - so với không bổ sung. - Bảng 4 cho thấy, hàm lượng đường cao nhất đối với cả hai giống là khi không bổ sung acid glutamic vào dung dich pH ngâm, MBĐ là 29,22%, IR50404 là 32,01% và có khác biệt ý nghĩa so với các nồng độ bổ sung khác. - Bảng 4 cho thấy, hàm lượng tinh bột cao nhất khi bổ sung 0,6% acid glutamic vào dung dịch pH ngâm. - là 81,07% đối với MBĐ và 81,41% đối với IR50404, tuy vậy quá trình ngâm lại cho thấy hàm lượng tinh bột luôn giảm so với ban đầu. - Bảng 4 cho thấy hàm lượng amylose cao nhất khi bổ sung 0,4% acid glutamic vào dung dịch pH ngâm đối với MBĐ (16,51%) và có khác biệt ý nghĩa về mặt thống kê, đối với IR50404 thì hàm lượng amylose là 12,78% khi bổ sung 0,4% acid glutamic, tuy nhiên không có sự khác biệt ý nghĩa so với khi không bổ sung acid glutamic.. - Trong quá trình ngâm hạt, hoạt tính enzyme sinh ra nhiều hơn so với ban đầu, vì thế có thể thủy phân lượng tinh bột có trong gạo làm hàm lượng tinh bột giảm. - Một nghiên cứu khác đã khẳng định rằng, quá trình phân huỷ tinh bột tăng do hoạt động của enzyme α-amylase trong quá trình hô hấp trong suốt thời gian nảy mầm (Koller et al., 1962). - Theo Hotz và Gibson (2007), hoạt tính -amylase tăng trong quá trình ngâm để hạt ngũ cốc nảy mầm, nó thuỷ phân amylose và amylopectin thành các dextrin mạch ngắn và maltose, đồng thời cũng làm tăng năng lượng để cung cấp cho quá trình hô hấp cũng như nảy mầm và mật độ chất dinh dưỡng trong hạt. - Một nghiên cứu khác về hàm lượng. - amylose trên hạt lúa miến cũng có kết quả tương tự, báo cáo chỉ ra rằng hàm lượng amylose ban đầu trong nguyên liệu khoảng sau quá trình ngâm trong nước cất 20 giờ với tỷ lệ 1:5 thì hàm lượng amylose giảm khoảng 0,97-0,99 lần còn điều này cũng tùy thuộc vào từng giống lúa và cách ngâm nguyên liệu (Afify et al., 2012).. - 3.3 Ảnh hưởng của quá trình ủ nảy mầm đến thành phần hóa học và enzyme α-amylase. - Kết quả từ Bảng 5 cho thấy, sau 28 giờ ủ hoạt tính enzyme và hàm lượng đường khử đều tăng lên đáng kể. - Hàm lượng tinh bột và amylose giảm đáng kể. - Cụ thể, đối với MBĐ, sau 28 giờ enzyme thể hiện hoạt tính cao nhất là 76,77 UI/g cao gấp 1,6 so với nguyên liệu ban đầu. - hàm lượng đường khử cũng đạt cao nhất là 58,37 tăng 9,7 so với lượng đường ban đầu có trong MBĐ và trong IR50404 là 60,72 mg/g, tăng 5,1 so với ban đầu. - Kết quả trên cũng phù hợp với hàm lượng tinh bột và amylose sau 28 giờ ủ khi giảm đáng kể (Bảng 5), cụ thể là sau 28 giờ hàm lượng tinh bột và amylose là 59,73% và 5,42% đối với MBĐ, 67,95% và 4,03% đối với IR50404 và giảm một cách đáng kể so với ban đầu. - Bảng 5: Hoạt tính enzyme -amylase (UI/g), hàm lượng đường khử (mg/g), hàm lượng tinh bột. - và hàm lượng amylose. - A: Hoạt tính enzyme (UI/g). - Đối với mẫu ngâm (BB) ở pH tối ưu có bổ sung dịch cám, hoạt tính α-amylase có xu hướng bị ức chế hoạt động đặc biệt ở thời điểm 28 giờ ủ. - Cụ thể, sau 28 giờ hoạt tính enzyme cao nhất là 73,05 UI/g, chỉ cao gấp 1,5 so với nguyên liệu ban đầu;. - với MBĐ và với giống IR50404 hoạt tính cao nhất là 69,57 UI/g chỉ tăng gấp 1,6 lần so với ban đầu;. - hàm lượng đường khử cũng đạt cao nhất là 38,2 tăng 6,3 so với lượng đường ban đầu có trong. - MBĐ và 31,23 mg/g cũng tăng nhưng chỉ 2,6 lần so với hàm lượng đường khử có trong IR50404 ban đầu. - Kết quả trên cũng phù hợp với hàm lượng tinh bột và amylose sau 28 giờ ủ giảm đáng kể. - Hoạt tính enzyme của giống MBD thấp hơn so với mẫu (AA) sau 28 giờ ủ, trong khi điều này lại trái ngược so với giống IR50404, hoạt tính. - Điều này cho thấy, acid glutamic có ảnh hưởng đến hoạt tính α-amylase theo xu hướng khác nhau tùy vào giống lúa.. - Từ kết quả thống kê ở các bảng trên cho thấy, khi hạt được ngâm trong dung dịch có pH thích hợp rồi đem đi ủ ở nhiệt độ 37 o C trong tủ kín thì enzyme hoạt động tốt nhất, dẫn đến hàm lượng đường khử tăng mạnh, hàm lượng tinh bột và amylose cũng giảm theo. - Do đó, thời gian ủ hạt ảnh hưởng đến hoạt tính α-amylase, lượng đường sinh ra, chất lượng cảm quan của hạt (Lữ Thị Ngọc Thúy, 2013). - Theo Colmerares de Ruiz và Bressani (1990), hàm lượng đường khử đã tăng suốt thời gian nảy mầm. - Những nghiên cứu khác cũng chỉ ra rằng, quá trình nảy mầm làm tăng đáng kể hàm lượng đường khử (Ohtsubo et al., 2005). - Trong hạt giàu tinh bột, khi nảy mầm thì quá trình thủy phân tinh bột thành đường xảy ra rất mạnh. - Quá trình chuyển tinh bột thành đường là do sự phục hồi α-amylase (Lê Ngọc Tú và ctv., 2004). - Hoạt tính của α- amylase sẽ thay đổi trong suốt quá trình nảy mầm của hạt gạo, hoạt tính α-amylase của hạt gạo chưa nảy mầm là rất thấp vì hạt đang ở trạng thái ngủ do đó enzyme không được kích hoạt. - Trong quá trình nảy mầm từ 0 giờ đến 96 giờ thì hoạt tính của α- amylase ngày càng tăng. - Trong quá trình nảy mầm, lượng tinh bột bị tiêu hao cho quá trình hô hấp và tổng hợp tế bào cây con. - Bên cạnh đó, do sự thủy phân tinh bột nên tạo ra lượng đường nhiều hơn gấp mấy lần lượng đường ban đầu dẫn đến lượng tinh bột và amyloase giảm dần. - Một phần tinh bột bị phân cắt thành dextrin và các loại đường đơn giản như maltose, glucose.. - Hoạt tính α-amylase tăng đánh kể trong suốt quá trình ngâm và nảy mầm. - Sự biến đổi của đường khử, tinh bột hay amylose trên 2 giống đều phụ thuộc vào hoạt tính α-amylase trong hạt. - Acid glutamic có ảnh hưởng đến hoạt tính α-amylase theo xu hướng khác nhau tùy vào giống lúa. - Trong khi dịch cám có ảnh hưởng ức chế đến hoạt tính α- amylase giữa các giống là tương tự nhau. - Ảnh hưởng của điều kiện ngâm và nảy mầm đến hàm lượng γ –Aminobutyric acid (GABA) và một số thành phần dinh dưỡng khác của gạo mầm từ giống lúa IR50404. - Nghiên cứu quá trình nảy mầm từ gạo nếp than và gạo nếp trắng (CLN) CK92