- DOI:10.22144/ctu.jsi.2016.022 ẢNH HƯỞNG CỦA LOẠI HÓA CHẤT NGÂM VÀ ĐIỀU KIỆN NẢY MẦM ĐẾN. - Để xác định ảnh hưởng của các yếu tố như hàm lượng acid glutamic, CaCl 2 đến quá trình ngâm và nảy mầm ở qui mô xưởng thực nghiệm, gạo lứt của giống lúa trên được ngâm ở các nồng độ các chất acid glutamic, CaCl 2 khác nhau từ 0-1% một cách độc lập ở pH tối ưu. - Sau đó, chúng được đem đi ủ trong tủ ủ có năng suất tối đa 30 kg/mẻ ở các nhiệt độ tủ 36 – 38 o C, độ dày lớp hạt 0,3 - 0,9 cm, thời gian ủ 24 giờ. - là tốt nhất, hàm lượng GABA tăng từ 55,87 mg/kg chất khô khi ngâm pH 3 được tăng lên 141,94 mg/kg chất khô khi có bổ sung thêm acid glutamic 0,6% (tăng 2,54 lần). - Khi điều kiện ủ tối ưu của giống IR50404 là 36 o C và độ dày 0,9 cm, hàm lượng GABA được sinh ra đến 269,23 mg/kg chất khô (tăng 1,9 lần so với hàm lượng GABA khi ngâm ở điều kiện chỉ có pH ngâm tối ưu). - Kết quả đã chỉ ra rằng chỉ có acid glutamic có ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm sinh GABA, còn CaCl 2 thì không ảnh hưởng. - Với thiết bị nảy mầm được thiết kế trong nghiên cứu này, nhiệt độ ủ tương tự như qui mô phòng thí nghiệm, tuy nhiên chiều dày của lớp hạt và không gian tủ ảnh hưởng rất lớn đến khả năng nảy mầm sinh GABA của giống lúa trên.. - Ảnh hưởng của loại hóa chất ngâm và điều kiện nảy mầm đến sự hình thành GABA của giống lúa IR50404 ở qui mô xưởng thực nghiệm. - Gạo lứt nảy mầm - một trong những sản phẩm được minh chứng là rất có giá trị và là nhóm thực phẩm có thể làm tăng giá trị của lúa gạo do có sự gia tăng một cách mạnh mẽ hàm lượng GABA (Kim et al., 2012). - GABA trong gạo nảy mầm là chất dẫn truyền thần kinh có tác dụng giảm stress, ngăn chặn bệnh tai biến mạch máu và giảm những cơn đau mãn tính (Dinesh et al., 2009).. - GABA có khả năng làm giảm căng thẳng, lo âu và đau buồn (Mamiya et al., 2006. - Sahley et al., 1997). - Một mức độ cao của GABA có thể đóng một vai trò trong quá trình phục hồi của bệnh nhân nghiện rượu (Oh và Oh, 2003). - Quá trình ngâm và nảy mầm là biện pháp phổ biến để tăng hàm lượng GABA (Saikusa et al., 1994. - Ohtsubo et al., 2005. - Choi et al., 2006. - Komatsuzaki et al., 2007;. - Watchraparpaiboon et al., 2007). - Các phương pháp nảy mầm được áp dụng với mục đích làm tăng hàm lượng GABA trong gạo lứt. - các phương pháp nảy mầm khác nhau đã sinh ra hàm lượng GABA khác nhau. - Ohtsubo et al. - (2005) đã nghiên cứu thúc đẩy gạo lứt nảy mầm với hàm lượng GABA lên tới 69,21mg/100g gạo bằng cách ngâm gạo lứt Koshihikari trong nước trong 72 giờ ở 30 o C.. - Komatsuzaki et al. - (2007) đã cố gắng để giảm thời gian ngâm bằng cách thiết lập một phương pháp mới để làm tăng hàm lượng GABA trong hạt gạo Haiminori bằng cách ngâm trong nước 3 giờ, sau đó ủ ở 35 o C trong 21 giờ. - Kết quả cho thấy, hàm lượng GABA từ quá trình nảy mầm khi ngâm trong nước 24 giờ là 10,1 mg/100g, trong khi hàm lượng GABA ở gạo lứt nảy mầm thu được từ phương pháp mới là 24,9 mg/100g. - al., 2007). - Còn đối với nghiên cứu của Khampang et al. - (2009), nếu ngâm gạo KDML105 trong nước ở 25 o C và pH 5,5 trong một thời gian dài hơn 48 giờ thì hàm lượng GABA có thể đạt đến 39,3 mg/100g. - Cũng với giống lúa trên, nếu được ngâm ở môi trường có pH 6 ở 35 o C trong 6 giờ, sau đó ủ trong không khí ở nhiệt độ phòng cho đến khi mầm được phát triển dài ra từ 0,5-1,0 mm thì hàm lượng GABA chỉ đạt 20,97 mg/100g (Khumkah et al., 2009). - Bên cạnh đó, quá trình nảy mầm gây ra những thay đổi quan trọng về dinh dưỡng khác như hàm lượng polyphenol, hàm lượng chất xơ, tocotrienols và -oryzanol.. - Vì vậy, nghiên cứu ảnh hưởng của loại hóa chất ngâm và điều kiện nảy mầm đến sự hình thành GABA của giống lúa IR50404 ở qui mô xưởng thực nghiệm đã được thực hiện.. - 2.2 Quá trình ngâm và nảy mầm. - Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, độ dày lớp hạt và không gian tủ ủ đến tỷ lệ nảy mầm và sự hình thành GABA trong gạo lứt nảy mầm ở qui mô xưởng thực nghiệm. - Đầu tiên, gạo lứt sau khi được ngâm trong điều kiện tối ưu được tiến hành ủ với nhiệt độ môi trường ủ là 36 và 38 o C, độ dày lớp hạt 0,3 cm, 0,6 cm và 0,9 cm (khối lượng gạo lứt tương ứng là 7,5 kg, 15 kg, 22,5 kg, ủ với năng suất tối đa (30 vỉ), ủ trong 24 giờ trong tủ kín. - Thí nghiệm tiếp theo, chọn nhiệt độ và độ dày tối ưu tiến hành ủ lần lượt với 15 vỉ và 30 vỉ.. - 2.3 Xác định tỷ lệ nảy mầm. - Tỷ lệ nảy mầm được tính theo công thức sau:. - Hàm lượng γ-aminobutyric acid (GABA) Hàm lượng GABA trong mẫu được xác định dựa trên phương pháp của Banchuen et al. - Cân 2g mẫu gạo sau khi ngâm hoặc nảy mầm đem nghiền mịn rồi cho vào trong ống ly tâm 50ml, sau đó thêm 90 ml nước khử khoáng và lắc trong 90 phút để trích ly mẫu, tiếp theo cho vào 1ml acid sulfosalicylic lắc đều và ly tâm ở tốc độ 8000 vòng/phút trong thời gian 10 phút. - 3.1 Ảnh hưởng của acid glutamic và CaCl 2. - đến hàm lượng GABA sinh ra trong quá trình ngâm hạt ở qui mô xưởng thực nghiệm.. - 3.1.1 Ảnh hưởng của acid glutamic đến hàm lượng GABA sinh ra trong quá trình ngâm hạt ở qui mô xưởng thực nghiệm. - Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng pH dịch ngâm và thời gian ngâm ảnh hưởng lớn đến sự hình thành GABA như đã nêu. - Quá trình tổng hợp GABA sẽ kèm theo việc tiêu thụ ion H + thông qua việc decarboxyl hóa, điều này sẽ làm cải thiện tình trạng nhiễm acid của tế bào chất (Crawford et al., 1994;. - Shelp et al., 1999). - Theo Charoenthaikij et al.. - (2007), gạo Thái ngâm trong dung dịch đệm pH bằng 3 trong 48 giờ thì hàm lượng GABA tăng lên nhiều lần so với ngâm trong nước. - Theo Lê Nguyễn Đoan Duy và Nguyễn Công Hà (2014), pH thích hợp cho quá trình ngâm gạo lứt IR 50404 là pH bằng 3 và thời gian ngâm thích hợp là 6 giờ.. - Sau 6 giờ ngâm, độ ẩm bão hoà của gạo lứt đạt thích hợp cho quá trình nảy mầm (Nguyễn Đình Giao, 1997). - Kết quả phân tích hàm lượng GABA được thể hiện ở Hình 1. - Đồ thị trên cho thấy rằng, hàm lượng GABA tăng cao khi có bổ sung acid glutamic. - Hàm lượng GABA tăng cao nhất khi bổ sung glutamic 1%, tuy nhiên hàm lượng này không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê khi bổ sung glutamic 0,6%.. - Hình 1: Ảnh hưởng của acid glutamic trong quá trình ngâm đến hàm lượng GABA (mg/kg chất khô) 3.1.2 Ảnh hưởng của CaCl 2 đến hàm lượng. - GABA sinh ra trong quá trình ngâm hạt ở qui mô xưởng thực nghiệm. - Kết quả thí nghiệm từ đồ thị Hình 2 cho thấy, hàm lượng GABA hầu như không bị tác động bởi nồng độ CaCl 2 từ 0-1%. - Điều này trái ngược với kết quả của Sunte et al. - (2007) khi chỉ ra rằng, ngâm gạo lứt Thái trong 0,1 mM CaCl 2 , pH 5,0 ở 40 o C trong 24 giờ sẽ làm tăng hàm lượng GABA.. - khá cao có thể ảnh hưởng không tốt các enzyme khác sinh tổng hợp và hoạt động trong quá trình ngâm và ủ. - Bên cạnh đó, theo nghiên cứu của Sunte et al. - (2007) thì quá trình ngâm được thực hiện ở nhiệt độ khá cao (40 o C) và thời gian khá dài (24 giờ) so với nhiệt độ phòng 30±2 o C trong 6 giờ như trong nghiên cứu này. - Do đó, có thể yếu tố nhiệt độ thấp và thời gian ngắn có khả năng ảnh hưởng đến hoạt động sinh tổng hợp cũng như hoạt động của GAD, cũng như các enzyme khác liên quan đến quá trình tổng hợp GABA.. - 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ dày lớp hạt và không gian tủ ủ đến tỷ lệ nảy mầm và sự hình thành GABA trong gạo lứt nảy mầm ở qui mô xưởng thực nghiệm. - 3.2.1 Ảnh hưởng của số vỉ đến sự hình thành GABA và tỷ lệ nảy mầm của gạo lứt khi ủ ở qui mô xưởng thực nghiệm. - Thí nghiệm được bố trí ủ trong 2 điều kiện nhiệt độ và 3 mức độ dày. - Tỷ lệ nảy mầm khi ủ trong điều kiện trên được thể hiện ở Bảng 1.. - Bảng 1: Tỷ lệ nảy mầm khi ủ ở các mức nhiệt độ và độ dày khác nhau. - Nhiệt độ. - o C) Độ dày (cm). - Ghi chú: Các chữ cái a, b, c khác nhau chỉ ra sự khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức 5% của độ dày theo từng mức nhiệt độ đến tỷ lệ nảy mầm (theo hàng). - Các chữ cái in hoa A, B, C chỉ ra sự khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức 5% của nhiệt độ theo từng độ dày đến tỷ lệ nảy mầm (theo cột). - Bảng số liệu thống kê cho thấy, ở hai mức nhiệt độ 36 và 38 o C thì tỷ lệ nảy mầm của gạo lứt không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê, kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Nguyễn Phụng Tiên (2014) khi tiến hành ủ lứt IR50404. - Độ dày ảnh hưởng lớn đến quá trình nảy mầm, khi ủ ở mức độ dày càng cao thì tỷ lệ nảy mầm càng thấp do ủ trong điều kiện tủ kín, CO 2 sinh ra cao khỉ ủ ở mức độ dày cao ức chế lại quá trình nảy mầm của hạt, đồng thời không gian giữa các lớp hạt bị chật hẹp làm cho quá trình hô hấp hiếu khí diễn ra khó khăn (Nguyễn Đình Giao, 1997).. - 3.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ dày lớp hạt đến sự hình thành GABA và tỷ lệ nảy mầm của gạo lứt khi ủ ở qui mô xưởng thực nghiệm. - Kết quả hàm lượng GABA trong gạo mầm được thể hiện ở Bảng 2.. - Bảng kết quả thống kê cho thấy, nhiệt độ và độ dày có tác động lớn đến hàm lượng GABA sinh ra.. - Ở nhiệt độ 36 o C hàm lượng GABA sinh ra cao hơn khi ủ ở 38 o C. - Hàm lượng GABA tăng đều khi tăng độ dày lớp hạt từ 0,3 cm đến 0,9 cm. - Hàm lượng GABA sinh ra khi ủ ở độ dày 0,9 cm cao hơn 1,42 lần khi ủ ở độ dày 0.3 cm, điều này xuất. - phát từ sự yếm khí do quá trình hô hấp sinh ra CO 2.. - Một số nghiên cứu cho thấy, điều kiện yếm khí sẽ giảm pH nội bào một khoảng 0,4-0,8 do stress gây ra bởi sự thiếu hụt oxy (Crawford et al., 1994). - Sự giảm pH bên trong tế bào do điều kiện thiếu oxy tạo ra sẽ gia tăng hàm lượng GABA sinh ra do kích thích hoạt động của enzyme GAD (glutamate decarboxylase. - đây là enzyme tổng hợp GABA từ acid glutamic bởi enzyme GAD (Chung et al., 2009).. - Bảng 2: Hàm lượng GABA khi tiến hành ủ ở 2 mức nhiệt độ và 3 mức độ dày. - 36 178,79 aA 259,23 bB 269,23 bC 38 160,40 aA 222,93 bB 272,82 cC Ghi chú: Các chữ cái a, b, c khác nhau chỉ ra sự khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức 5% của độ dày theo từng mức nhiệt độ đến hàm lượng GABA (theo hàng). - Các chữ cái in hoa A, B, C chỉ ra sự khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức 5% của nhiệt độ theo từng độ dày đến hàm lượng GABA (theo cột). - 3.2.3 Ảnh hưởng của không gian tủ đến tỷ lệ nảy mầm và sự hình thành GABA khỉ ủ ở qui mô xưởng thực nghiệm. - Cũng giống như nhiệt độ và độ dày, không gian ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hô hấp của hạt (Dương Thị Phượng Liên và Hà Thanh Toàn, 2010), điều đó sẽ ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm của gạo lứt. - Kết quả ảnh hưởng của không gian bên trong tủ ủ đến khả năng nảy mầm được trình bày ở Hình 3.. - Dựa vào đồ thị, khi ủ ở 15 vỉ sẽ cho tỷ lệ nảy mầm cao hơn khi ủ ở 30 vỉ. - Khi ủ ở 30 vỉ, mức độ yếm khí xảy ra làm ức chế quá trình nảy mầm, kết quả này hoàn toàn phủ hợp với thí nghiệm trên khi ủ ở nhân tố độ dày lớp hạt. - Kết quả ảnh hưởng của không gian tủ đến việc hình thành GABA được thể hiện ở Hình 4.. - Điều đó cho thấy rằng, mức độ yếm khí sẽ làm tăng hàm lượng GABA và kết quả này cũng phù hợp với kết quả thí nghiệm trên.. - Hình 3: Đồ thị thể hiện tỷ lệ nảy mầm khi ủ ở 15 vỉ và 30 vỉ. - Hình 4: Đồ thị thể hiện hàm lượng GABA khỉ ủ ở 15 vỉ và 30 vỉ 4 KẾT LUẬN. - Điều kiện ngâm thích hợp cho quá trình sản xuất gạo mầm là ngâm trong dung dịch acid glutamic 0,6% (khảo sát ở giá trị pH bằng 3), hàm lượng GABA đo được 141,94mg/kg chất khô tăng 2,54 lần khi chỉ ngâm ở pH bằng 3 (55,87mg/kg chất khô). - CaCl 2 không ảnh hưởng đến quá trình sinh GABA. - Nhiệt độ và độ dày thích hợp để ủ gạo mầm là 36 oC và 0,9 cm, sau khi ủ hàm lượng GABA đạt 269,23 mg/kg chất khô. - Số vỉ thích hợp cho quá trình sản xuất gạo mầm là 30 vỉ.. - Tỷ lệ nảy mầm. - Khảo sát điều kiện ngâm và nảy mầm giống lúa OM4900