Ảnh hưởng của thời gian ngâm và nẩy mầm đến sự thay đổi thành phần acid amin hòa tan và hoạt tính enzyme protease của một số giống lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long

- ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN NGÂM VÀ NẨY MẦM ĐẾN SỰ THAY ĐỔI THÀNH PHẦN ACID AMIN HÒA TAN VÀ HOẠT TÍNH ENZYME PROTEASE CỦA MỘT SỐ GIỐNG LÚA Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG.
- Ảnh hưởng của điều kiện ủ nẩy mầm lên đến sự thay đổi của thành phần acid amin hòa tan và hoạt tính enzyme protease trong 5 giống lúa: IR 5451, IR 50404, OM 4900, Jasmine 85, OM 6976 được khảo sát.
- Hạt được ngâm trong 24 giờ bằng nước cất (sau 12 giờ ngâm, để ráo 30 phút và thay nước mới) và nảy mầm ở nhiệt độ 30 o C, thời gian nẩy mầm thay đổi từ 1-8 ngày.
- Kết quả cho thấy, hoạt tính của enzyme protease gia tăng theo suốt thời gian nẩy mầm từ ngày 1-8 ở tất cả 5 giống lúa khảo sát và đạt cao nhất ở ngày thứ 6-7 nẩy mầm và bắt đầu giảm hoạt tính từ ngày 8, ngoại trừ giống lúa Jasmine 85, hoạt tính enzyme protease đạt cao nhất sau ngày 3 và bắt đầu giảm hoạt tính từ ngày 4 nẩy mầm.
- Sự thay đổi hàm lượng acid amin hòa tan (mg/g) thể hiện theo hướng gia tăng tương ứng với gia gia tăng hoạt tính của enzyme protease và không giống nhau ở các giống.
- Tổn thất chất khô của hạt trong quá trình nẩy mầm cũng gia tăng theo thời gian và thể hiện không giống nhau ở các giống.
- Như vậy, thời gian ngâm và nẩy mầm có tác động khác nhau đối với hoạt tính enzyme protease đối với từng giống lúa, và sự thay đổi đặc tính hạt sau nẩy mầm cũng thể hiện sự khác nhau ở mỗi giống lúa khác nhau..
- Ảnh hưởng của thời gian ngâm và nẩy mầm đến sự thay đổi thành phần acid amin hòa tan và hoạt tính enzyme protease của một số giống lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long.
- Khảo sát sự thay đổi các thành phần sinh hóa trong các giống lúa trong quá trình nẩy mầm đang được trồng phổ biến ở Đồng bằng sông Cửu Long trên cơ sở những biến đổi tương tự malt đại mạch nhằm cung cấp những cơ sở khoa học giúp gia tăng khả năng sử dụng nguồn nguyên liệu lúa gạo nẩy mầm để sản xuất bia Gạo được chế biến thành malt.
- Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu lúa gạo nẩy mầm ít được sử dụng trong sản xuất bia so với gạo nguyên chất thông thường..
- Sản xuất malt (malting) là một quá trình nẩy mầm có kiểm soát nhằm mục đích thay đổi chất lượng hạt.
- Mục tiêu chính của việc tạo mầm là thúc đẩy sự phát triển của các enzyme thủy phân không có trong các hạt không được nẩy mầm (Dewar et al., 1997.
- Hạt lúa hay gạo lứt trong quá trình ngâm và nẩy mầm có sự thay đổi nhiều về thành phần dinh dưỡng và các hợp chất chức năng (Ayernor and Ocloo, 2007;.
- Hiện tại, Việt Nam chưa có những nghiên cứu sâu về sự đóng góp và vai trò của lúa gạo nẩy mầm trong công nghệ sản xuất bia cũng như không có báo.
- Vì vậy, nghiên cứu ảnh hưởng quá trình ngâm và điều kiện nảy mầm đến sự hình thành thay đổi thành phần protein và enzyme protease của một số giống lúa phổ biến ở Đồng bằng Sông Cửu Long đã được thực hiện nhằm cung cấp các thông tin ban đầu trong việc chế biến malt từ lúa gạo và có thể mở ra khả năng ứng dụng malt lúa vào công nghệ sản xuất bia trong tương lai..
- Năm giống lúa nguyên chủng IR50404, IR5451, OM4900, Jasmine 85 và OM 6976 được mua từ Viện Nghiên cứu Phát triển Đồng bằng sông Cửu Long tại thành phố Cần Thơ.
- 2.2 Quá trình ngâm và nảy mầm.
- Mỗi giống lúa khác nhau được ngâm riêng trong dung dịch sodium metabisulphite 0.1% trong 30 phút để loại bỏ các vi sinh vật có thể làm chậm sự nảy mầm.
- Mẫu lúa được tiến hành ủ nảy mầm trong tủ ủ SANYO MCO-5AC ở 30 o C trong thời gian 1-8 ngày.
- 2.3 Xác định hoạt tính enzyme protease (phương pháp Anson cải tiến).
- Một đơn vị hoạt độ của protease được biểu thị là số micromole tyrosine sinh ra do thủy phân casein bởi 1 mL dung dịch hay 1 mg chế phẩm protease trong thời gian 1 phút ở điều kiện chuẩn (30°C, pH 7,6).
- Hoạt tính enzyme được khảo sát ở nhiệt độ 30°C và pH = 7.6..
- 2.4 Phân tích hàm lượng acid amin theo phương pháp Formol.
- 2.7 Phương pháp xác định hao hụt chất khô Việc giảm khối lượng của hạt nẩy mầm là kết quả của quá trình nẩy mầm được tính theo phần trăm.
- Đếm ngẫu nhiên 100 hạt chưa qua nẩy mầm (M1), đếm 100 hạt sau khi nẩy mầm và loại bỏ mầm và rễ đem cân (M2), sau đó tính toán kết quả..
- M 1 là khối lượng 100 hạt chưa nẩy mầm (g) M 2 là khối lượng 100 hạt đã nẩy mầm và loại bỏ rễ, mầm (g)..
- Cùng một giống lúa nhưng trồng tại các địa phương khác nhau thì thành phần hóa học cũng khác nhau (Mai Lề và ctv., 2009)..
- Bảng 1: Thành phần protein của 5 giống lúa.
- Kết quả từ Bảng 1 cho thấy, hàm lượng protein trong các giống lúa là đạt khá .
- Trong 5 giống lúa khảo sát, một số giống có hàm lượng protein cao vượt trội là 10,33%.
- Hàm lượng protein của các giống lúa góp phần quan trọng để xác định chất lượng của malt (Owuama, 1997).
- Thành phần axit amin hòa tan và hoạt tính của enzyme protease cũng thể hiện sự khác nhau ở các giống lúa.
- Hoạt tính enzyme protease trong các giống lúa (Bảng 1) thể hiện khác nhau, kết quả này phù hợp với công bố của Ngô Văn.
- Dương (2009) khi đánh giá hoạt tính trên một số giống lúa cạn, hoạt độ enzyme protease của mỗi giống biểu hiện khác nhau.
- Đồng thời, kết quả phân tích thành phần protein tổng và hoạt tính enzyme protease từ 5 giống lúa cho thấy không có sự tương quan giữa hoạt tính enzyme protease và hàm lượng protein của các giống lúa khảo sát..
- 3.1 Ảnh hưởng của quá trình ngâm đến sự thay đổi thành phần protein tổ, acid amin hòa tan và hoạt tính enzyme protease.
- Tất cả các giống lúa được thử nghiệm cho thấy có sự gia tăng về hàm lượng nước theo thời gian.
- Độ ẩm của tất cả các giống lúa được tăng nhanh trong giai đoạn đầu tiên và tăng chậm sau 24 giờ (Hình 1)..
- Thời gian ngâm ảnh hưởng đáng kể đến độ ẩm của hạt và hàm lượng ẩm trong các hạt ngâm thay đổi và phụ thuộc vào giống lúa..
- Hình 1: Sự thay đổi hàm lượng ẩm theo thời gian ngâm ở 5 giống lúa.
- Hình 2: Sự thay đổi hàm lượng acid amin hòa tan theo thời gian ngâm ở 5 giống lúa Trong suốt quá trình ngâm, hàm lượng acid amin.
- thay đổi đáng kể và theo hướng tăng lên từ 12 giờ đến 72 giờ ở các giống và tương ứng với sự gia tăng hoạt tính của enzyme protease và sự sụt giảm thành phần protein tổng số (Hình 3) theo thời gian ngâm..
- Khi ngâm, hạt khô hấp thu nước làm tăng hàm lượng nước trong hạt, làm mềm vỏ hạt, hạt tăng quá trình hô hấp.
- Ngay sau khi có sự hấp thu nước của hạt, các enzyme sẽ tăng hoạt tính làm phân hủy các vật chất dự trữ thành các chất đơn giản (Gallardo et al., 2001).
- Hàm lượng acid amin giữa các giống trong quá trình ngâm có sự thay đổi qua kết quả phân tích thấy được sự khác biệt giữa các giống..
- Thời gian ngâm (giờ).
- Hình 3: Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến hàm lượng proteincủa 5 giống lúa Thời gian ngâm hạt càng kéo dài thì hàm lượng.
- Đối với giống lúa IR 50404 thời gian ngâm 12 giờ đến 72 giờ hàm lượng protein giảm từ 10,33% xuống còn 7,85%, giống OM 5451 giảm từ 9,73% còn 8,10%, giống OM 4900 hàm lượng đạm từ 10,03% còn lại 8,17%, giống OM 6976 giảm từ 9,11% còn 7,9%, giống Jasmine 85 giảm từ 8,97% còn 7,40%.
- Sau 24 giờ giống IR 50404, OM 4900, OM 5451, OM 6976 có hàm lượng protein cao nằm ở khoảng 9,0% đến 9,76% và hàm lượng thấp nhất là giống Jasmine 85 là 8,72%..
- Sau 72 giờ, giống IR 50404, OM 4900, OM 5451, OM 6976 có hàm lượng protein khoảng 7,82% đến 8,17% và thấp nhất là giống Jasmine .
- Thời gian ngâm càng kéo dài thì lượng acid amin hòa tan sinh ra càng nhiều và đạt cao nhất ở 72 giờ đối với tất cả các giống lúa khảo sát.
- Tuy nhiên, theo kết quả nghiên cứu của Usansa (2008) trên 6 giống lúa của Thái Lan là KDML105, PT60, KCD, SPT, RD6 và KND, hoạt tính của enzyme α-amylase thấp khi áp dụng điều kiện ngâm trong thời gian dài, sau đó cho hạt nẩy mầm và thời gian ngâm hạt tối ưu là 24 giờ ở nhiệt độ 30 o C..
- Khi tiến hành ngâm lúa ở nhiệt độ 30 o C và thời gian ngâm 24 giờ, có sự sụt giảm của thành phần protein ở tất cả các giống tương thích với sự gia tăng hoạt tính protease U/g).
- Đối với giống IR50404, độ ẩm đạt được 29,5% và hàm lượng protein là 9,30%.
- ẩm 29,20% và hàm lượng protein là 8,95%.
- Sau 24 giờ, giống IR 50404, OM 4900, OM 5451, OM 6976 có hàm lượng acid amin cao nằm ở khoảng 6,45 đến 7,82 mg/g và hàm lượng thấp nhất là giống Jasmine 85 với 5,62 mg/g..
- 3.2 Ảnh hưởng thời gian nẩy mầm đến hàm lượng protein của các giống lúa ở nhiệt độ 30 o C.
- Hàm lượng protein tổng số thể hiện sự sụt giảm theo thời gian ở tất cả các giống lúa và mức độ suy giảm này tùy thuộc vào từng giống lúa.
- (2011), hàm lượng protein tổng số đều giảm đáng kể sau 7 ngày nẩy mầm ở cả giống đậu và giống lúa nảy mầm.
- Tuy nhiên, theo kết quả của một số nghiên cứu khác, trong quá trình nẩy mầm của một số loại lương thực, hàm lượng protein có sự gia tăng hoặc giảm tùy theo loại hạt lương thực: hàm lượng protein thô được tăng lên trong gạo lứt nảy mầm (King and Puwastien, 1987.
- Hơn nữa, sự sụt giảm hàm lượng protein dường như chỉ ra rằng sự phân giải protein vượt trội hơn sự tổng hợp protein trong các hạt nẩy mầm (Rodriguez et al., 2008)..
- Bảng 2: Hàm lượng protein trong quá trình nẩy mầm.
- thể hiện sự khác biệt thống kê bởi giống lúa.
- thể hiện sự khác biệt thống kê bởi thời gian..
- 3.3 Ảnh hưởng thời gian nẩy mầm đến hàm lượng acid amin của các giống lúa ở nhiệt độ 30 o C.
- Sự giảm hàm lượng protein tổng số là đồng thời với tăng hàm lượng acid amin (Bảng 3) gây ra bởi tăng mức độ hoạt động protease (Bảng 4)..
- Sự gia tăng hàm lượng axit amin hoà tan trong quá trình nảy mầm xuất phát từ sự thoái hóa protein, sự gia tăng hoạt động của protease và sự tổng hợp.
- Hoạt tính phân giải protein tối đa đã được quan sát vào ngày thứ ba của quá trình nảy mầm (Vidyavathi et al., 1983).
- Bảng 3: Hàm lượng acid amin trong quá trình nẩy mầm (mg/g).
- a,b,c,d….thế hiện sự khác biệt thống kê bởi giống lúa.
- A,B,C,D...thế hiện sự khác biệt thống kê bởi thời gian..
- Bảng 4: Sự thay đổi hoạt tính enzyme protease của 5 giống lúa theo thời gian nảy mầm.
- Ngày nẩy mầm Jasmine 85 OM 5451 IR 50404 OM 6976 OM cA bA 0,53 0,04 dA bA aA cB bB 0,89 0,07 dB bB aB cC bC 0,82 0,07 dC bC aC cD bD 1,44 0,17 dD bD aD cD bD 1,21 0,14 dD bD aD cE bE 1,11 0,04 dE bE aE cE bE 1,00 0,02 dE bE aE cB bB 0,41 0,06 dB bB aB Ghi chú:.
- A,B,C,… thể hiện sự khác biệt thống kê bởi thời gian..
- Mẫu ban đầu không được xử lý có hoạt tính dao động từ 0,02 đến 0,07 U/g chất khô và giá trị thấp nhất là ở giống OM 6976 và cao nhất trong giống.
- Quá trình ngâm có sự gia tăng đáng kể hoạt tính protease của các giống lúa lên 1,3-3,33 lần so với các mẫu không được xử lý.
- Số liệu thống kê Thời gian.
- Ngày nẩy mầm IR50404 OM5451 OM 4900 OM6976 Jasmine abA 8,74 0,7 dA 8,06 0,35 bA 8,53 1,02 cA 7,13 0,34 aA abA 9,86 1,31 dA 8,75 0,9 bA 8,55 0,34 cA 8,09 0,18 aA abB dB 8,68 0,35 bB cB 8,81 0,18 aB abB dB 9,44 0,19 bB cB aB abB dB 9,61 0,35 bB cB 9,24 0,53 aB abB dB 9,04 1,18 bB cB 9,02 1,88 aB abB dB 8,86 0,39 bB 9,80 2,54 cB 8,73 2,28 aB abA dA 8,82 0,42 bA 8,30 0,36 cA 6,46 0,72 aA.
- (Bảng 4) cho thấy, hoạt tính enzyme protease trong các giống lúa tăng sau quá trình nảy mầm theo thời gian tăng đến điểm cực đại rồi giảm xuống theo thời gian nảy mầm và thể hiện không giống nhau ở các giống.
- Trong đó, Jasmine 85, trong quá trình nảy mầm, có hoạt tính protease đạt cao nhất ở ngày thứ 3 là 1,07 (U/gCK) tăng 17,26 lần so với nguyên liệu ban đầu (0,62 U/gCK).
- Với OM 5451, hoạt tính enzyme tăng liên tục đến ngày thứ 7 đạt cao nhất 1,41 (U/gCK) tăng 52,22 lần so với nguyên liệu ban đầu (0,027 U/gCK).
- Ở ngày thứ 6, hoạt tính cao nhất đối với giống OM 6976 là 1,11 (U/gCK) tăng 58,42 lần so với nguyên liệu (0,019 U/gCK) và OM 4900 là 0.89 (U/gCK) tăng 26,18 lần so với nguyên liệu ban đầu (0,034 U/gCK).
- IR 50404 có hoạt tính tăng đến ngày thứ 4 là 1,44 (U/gCK) tăng 21,18 lần so với nguyên liệu và sau đó giảm dần theo thời gian..
- mầm giống gạo lứt Oryza sativa L, trong 7 ngày sau khi ngâm trong dung dịch đệm pH 3,5, hoạt tính enzyme protease tăng dần qua từng ngày và đạt cao nhất tại ngày thứ sáu, tăng 7,15 lần so với gạo lứt không nảy mầm..
- Kết quả cho thấy khi nẩy mầm, hoạt tính protease sẽ tăng, do sự phân giải các hợp chất bên trong hạt lúa để cung cấp năng lượng cho quá trình phát triển của hạt nhưng nó tăng đến một thời điểm nhất định của quá trình nảy mầm nó sẽ giảm tùy vào mỗi giống mà có hoạt tính cao thấp ở từng mức độ thời gian khác nhau.
- Nhìn chung, trong quá trình mẩm theo thời gian, hoạt tính enzyme protease vượt trội so với các giống còn lại là IR 50404 với 1,44 (U/.
- Bảng 5: Hao hụt chất khô theo thời gian nẩy mầm Thời gian.
- Sự gia tăng mức độ tổn thất chất khô trong thời gian nẩy mầm của 5 giống lúa thực thể hiện ở Bảng 5.
- Kết quả sự hao hụt chất khô giữa các giống theo thời gian (1 đến 8 ngày) cho thấy có ý sự khác biệt có ý nghĩa thông kê (P<0.05).
- Thời gian nẩy mầm càng kéo dài thì tỷ lệ tổn thất chất khô càng cao..
- Trong quá trình nảy mầm, hệ enzyme protease chuyển dần sang trạng thái hoạt động và phân giải các hợp chất cao phân tử có trong hạt thành các hợp chất hữu cơ đơn giản để nuôi mầm phát triển theo thời gian.
- Theo khảo sát, tỷ lệ hao hụt chất khô trong quá trình nẩy mầm ở 5 giống lúa tăng liên tục theo thời gian nảy mầm.
- Ở tất cả 5 giống lúa khảo sát, quá trình ngâm và nẩy mầm có ảnh hưởng đáng kể đến sự sản sinh thành phần acid amin hòa tan và hoạt tính enzyme protease.
- Thời gian ngâm và nẩy mầm càng dài thì hàm lượng acid amin sinh ra càng nhiều tương ứng.
- với sự gia tăng về hoạt tính của enzyme protease..
- Hàm lượng acid amin hòa tan gia tăng từ 2 - 3 lần ở tất cả các giống sau khi ngâm so với nguyên liệu ban đầu.
- Sự gia tăng hoạt tính enzyme trong quá trình nẩy mầm tương thích với sự thay đổi về hàm lượng protein tổng số và acid amin hòa tan.
- Hàm lượng protein trong quá trình nẩy mầm giảm đến ngày thứ 6 đối với giống IR 50404 (7,2.
- Hàm lượng acid amin của giống IR 50404 và OM 5451 cao nhất ở ngày thứ 6 sau đó giảm xuống đến ngày thứ 8, lần lượt là 9,8 mg/g sau đó giảm còn 8,7 mg/g, 11,9 mg/g giảm còn 10,6 mg/g..
- Hàm lượng acid amin đạt cao nhất ở ngày 5-6 khoảng từ 9,2-11,9 mg/g..
- Khảo sát khả năng chịu hạn của một số giống lúa cạn Hà Giang