- DOI:10.22144/ctu.jsi.2016.023 SỰ BIẾN ĐỔI CỦA ACID GLUTAMIC VÀ HOẠT TÍNH GLUTAMATE DECACBOXYLASE TRONG QUÁ TRÌNH NGÂM VÀ NẢY MẦM CỦA GẠO LỨT NGUYÊN PHÔI. - optimal pH value added with various acid glutamic were done. - Để hiểu rõ hơn về quá trình ngâm và nảy mầm của gạo lứt nguyên phôi, nghiên cứu về sự thay đổi hoạt tính enzyme GAD và hàm lượng acid glutamic của 2 giống lú a MBĐ và IR50404 ở các điều kiện dung dịch ngâm có pH 3÷ 6. - pH tối thích bổ sung dịch cám 3÷7% và pH tối thích bổ sung acid glutamic 0,2÷0,6% đã được thực hiện. - Gạo lứt sau khi ngâm ở pH tối ưu, pH tối ưu có bổ sung dịch cám tốt nhất và pH tối ưu có bổ sung acid glutamic thích hợp nhất được đem ủ ở 37 o C, yếm khí để quan sát sự biến đổi của GAD cũng như acid glutamic từ 20÷28 giờ. - Kết quả cho thấy, sau 6 giờ ngâm, IR50404 có hoạt tính GAD cao nhất tại pH 5 đạt 15,475 UI/g, acid glutamic là 1410,150 mg%, MBĐ có hoạt tính GAD cao nhất tại pH 4 đạt 12,069 UI/g, acid glutamic là 1337,950 mg%. - Khi bổ sung 0,6% acid glutamic, hoạt tính GAD tăng đáng kể ở cả hai giống lúa IR50404 là 20,148 UI/g và MBĐ là 18,811 UI/g. - Trong khi đó, việc bổ sung dịch cám không có ảnh hưởng nhiều đến hoạt tính GAD cũng như acid glutamic trong gạo ở cả hai giống trong suốt quá trình ngâm. - Trong giai đoạn nảy mầm, sau 28 giờ ủ, khi có bổ sung 0.6% acid glutamic thì hoạt tính GAD cao hơn nhiều so với mẫu đối chứng và mẫu có bổ sung dịch cám. - Như vậy, chỉ có acid glutamic là có tác động đến việc tăng hoạt tính GAD trong quá trình ngâm và nảy mầm.. - Sự biến đổi của acid glutamic và hoạt tính glutamate decacboxylase trong quá trình ngâm và nảy mầm của gạo lứt nguyên phôi. - Đặc biệt hàm lượng GABA trong gạo mầm cao gấp lần so với gạo lứt (Banchuen et al., 2010). - quanh khả năng nảy mầm và hoạt tính GAD là chưa được nghiên cứu. - Sau khi xác định được pH ngâm, dung dịch ngâm sẽ được bổ sung vào acid glutamic ở các nồng độ khác nhau: 0. - Mẫu ở các mốc thời gian sẽ được đem đi phân tích hàm lượng acid glutamic và hoạt tính enzyme GAD để xác định thời gian ủ thích hợp.. - Mẫu sẽ được đem đi phân tích để xác định hoạt tính enzyme GAD.. - 2.4 Xác định hàm lượng acid glutamic bằng phương pháp của Spies (1957). - 2.5 Xác định hoạt tính enzyme GAD bằng phương pháp của Zhang et al. - Hoạt tính GAD trên giống lúa IR50404 thay đổi ở các mức pH khác nhau. - giống IR50404 ở pH 5,5 có hoạt tính GAD là 1,179 UI/g. - MBĐ, tại các giá trị pH thì hoạt tính enzyme trong giống lúa MBĐ có thay đổi đáng kể. - Khi pH tăng dần, đến pH 5,5 hoạt tính enzyme ở mức cao. - hoạt tính enzyme đạt cực đại ở nhiệt độ 40 o C là 1,279 UI/g. - 3.2 Ảnh hưởng của pH, acid glutamic và. - dịch cám trong giai đoạn ngâm ở nhiệt độ phòng đến hoạt tính enzyme GAD Bảng 1: Thành phần nguyên liệu của gạo IR50404 và Một Bụi Đỏ. - Acid glutamic (mg%). - Hoạt tính GAD (UI/g) IR Một Bụi Đỏ . - ngâm, chuyển đổi acid glutamic thành một dạng hợp chất chức năng có lợi cho cơ thể là GABA.. - Kết quả ở Bảng 2 cho thấy, hoạt tính GAD thay đổi khi ngâm trong các dung dịch pH khác nhau. - Hoạt tính enzyme tăng so với gạo lứt nguyên liệu do trong quá trình ngâm làm thiếu hụt oxy, giảm pH nội bào kích thích hoạt động của enzyme glutamate decarboxylase (GAD). - Do đó, pH có tác dụng làm tăng hoạt tính enzyme GAD. - (2013), cho thấy hoạt tính của enzyme GAD tăng lên nhanh chóng sau quá trình ngâm. - Bên cạnh đó, ngoài pH thì giống gạo cũng ảnh hưởng tới hàm lượng acid glutamic do mỗi giống có đặc tính, thành phần khác nhau nên hoạt tính enzyme thay đổi cũng khác nhau.. - Bảng 2: Hàm lượng acid glutamic và hoạt tính enzyme GAD của giống gạo IR50404 và Một Bụi Đỏ khi ngâm trong các dung dịch pH khác nhau. - Hàm lượng acid. - glutamic (mg%) Hoạt tính enzyme. - GAD (UI/g) Hàm lượng acid. - (2006), enzyme glutamate decarboxylase là enzyme xúc tác chuyển acid glutamic thành GABA và CO 2 ở điều kiện hơi acid, khi hoạt tính enzyme GAD lớn thì hàm lượng GABA được tổng hợp nhiều và ngược lại. - Bên cạnh sự thay đổi hoạt tính của enzyme GAD thì hàm lượng acid glutamic trong gạo lứt sau quá trình ngâm ở các dung dịch pH ngâm khác nhau. - Kết quả thống kê ở Bảng 2 cho thấy, hàm lượng acid glutamic trong gạo lứt thay đổi so với gạo lứt ban đầu trong quá trình ngâm gạo ở các pH khác nhau. - Khi ngâm trong dung dịch đệm citrate pH 5, gạo lứt giống IR50404 sinh ra hàm lượng acid glutamic cao nhất là 1410,150 mg/100 g, đối với giống MBĐ đạt hàm lượng acid glutamic cao nhất là 1337,940 mg% tại pH 4. - (2013), quá trình ngâm hạt sẽ làm tăng hàm lượng acid glutamic, điều này là do trong quá trình ngâm, một số loại enzyme phân giải protein được kích hoạt tạo thành các acid amin tự do trong đó đặc biệt là acid glutamic. - Hơn nữa acid glutamic được tổng hợp từ glutamate synthetase và glutamate synthase mà các enzyme này đóng một vai trò quan trọng trong sự tích tụ khí để tổng hợp acid glutamic. - Theo Bảng 2, hàm lượng acid glutamic của hai giống gạo có sự thay đổi đáng kể so với nguyên liệu. - Đối với giống IR50404 là 1410,150 mg% tăng 1,45 lần so với nguyên liệu ban đầu (hàm lượng acid glutamic ban đầu của Giống IR50404 là 1024,77 mg. - Đối với giống MBĐ là 1337,950 mg% tăng 1,37 lần so với nguyên liệu ban đầu (hàm lượng acid glutamic của MBĐ nguyên liệu là 998,841 mg. - (2009), quan sát được hàm lượng acid glutamic tăng lên trong quá trình ngâm so với mẫu gạo lứt không ngâm. - Kết quả cho thấy pH có tác dụng trong việc làm tăng hàm lượng acid glutamic trong. - 3.2.2 Xác định nồng độ acid glutamic thích hợp bổ sung vào dịch ngâm. - Enzyme GAD xúc tác chuyển hóa acid glutamic trong gạo sinh ra hàm lượng GABA cao hơn khi ngâm trong môi trường acid so với trung tính. - Acid glutamic là cơ chất của GAD nên khi được bổ sung vào dịch ngâm cũng sẽ góp phần thúc đẩy hoạt động của enyme tạo GABA nhiều hơn (Qian et al., 2014). - Kết quả ở Bảng 3 cho thấy, khi bổ sung acid glutamic với các nồng độ khác nhau vào dịch ngâm thì có thay đổi hoạt tính enzyme GAD trong gạo ngâm so với gạo ngâm không bổ sung. - Hoạt tính enzyme của cả hai giống IR50404 và MBĐ đều đạt cao nhất khi bổ sung vào dịch ngâm 0,6%. - Theo kết quả phân tích, hoạt tính enzyme của gạo ngâm không bổ sung thấp hơn so với các mẫu gạo có bổ sung acid glutamic vào dịch ngâm.. - So sánh với kết quả phân tích GABA cho thấy, hàm lượng GABA của hai giống gạo cũng đạt hàm lượng cao nhất khi bổ sung vào dịch ngâm acid glutamic với nồng độ 0,6%. - Kết quả này phù hợp với kết quả phân tích hoạt động GAD khi bổ sung acid glutamic nồng độ 0,6. - Do đó, việc bổ sung acid glutamic vào dịch ngâm với nồng độ nhất định có ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme GAD.. - Bảng 3: Ảnh hưởng của acid glutamic trong quá trình ngâm đến hoạt tính GAD Acid. - Ngoài việc có ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme GAD, thì việc bổ sung hàm lượng acid glutamic vào dịch ngâm cũng làm thay đổi hàm lượng acid glutamic trong gạo ngâm. - Kết quả ở Bảng 3 cũng cho thấy, hàm lượng acid glutamic ở hai giống đều đạt cao nhất tại nồng độ acid glutamic bổ sung vào dịch ngâm là 0,6%, hàm lượng acid glutamic của gạo tại nồng độ này cũng cao hơn so với các nồng độ khác cũng như gạo ngâm không bổ sung. - Đối với giống IR50404, hàm lượng acid glutamic khi bổ sung nồng độ acid glutamic 0,6% vào là 1659,600 mg/100g, cao hơn 1,17 lần so với gạo không bổ sung. - Tương tự, giống MBĐ cũng đạt hàm lượng acid glutamic là 1558,360 mg/100g tại nồng độ 0,6% và cao hơn 1,14 lần so với gạo ngâm không bổ sung. - Hàm lượng acid glutamic của gạo tăng lên là do khi acid glutamic hòa tan vào dịch ngâm sẽ được gạo hấp thu vào, bên cạnh đó acid glutamic được hình thành từ việc phân giải các protein tạo thành các acid amin tự do của các protease trong quá trình ngâm cũng như được tổng hợp từ hai enzyme glutamate synthetase và glutamate synthase (Paidaend et al., 2013). - Kết quả phân tích cho thấy, việc bổ sung acid glutamic vào. - dịch ngâm có ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme GAD và hàm lượng acid glutamic trong gạo, từ đó ta xác định được 0,6% là nồng độ thích hợp để bổ sung vào dịch ngâm và để tiến hành thí nghiệm ủ nảy mầm tiếp theo.. - Bảng 4: Ảnh hưởng của dịch cám trong quá trình ngâm đến hàm lượng acid glutamic và GAD của 2 giống lúa. - Hàm lượng acid glutamic (mg%). - Hoạt tính enzyme GAD (UI/g). - Kết quả ở Bảng 4 cho thấy, khi bổ sung dịch cám với các mức nồng độ khác nhau thì hoạt tính enzyme và hàm lượng acid glutamic ở cả hai giống lúa không có sự khác biệt ý nghĩa với mẫu gạo ngâm không bổ sung. - Gạo ngâm trong dung dịch ngâm pH tối thích có bổ sung dịch cám làm tăng hoạt tính enzyme so với gạo nguyên liệu (IR50404 là 1,179 UI/g. - Bảng 4 cho thấy, khi bổ sung dịch cám với nồng độ 7% thì hoạt tính enzyme ở giống lúa IR 50404 là 15,481 UI/g (gạo ngâm không bổ sung là 15,475 UI/g). - Tương tự như với hoạt tính enzyme, hàm lượng acid glutamic của gạo ngâm có bổ sung dịch cám cũng không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê mức 5% so với gạo ngâm ở pH tối ưu không bổ. - Qua Bảng 4 có thể thấy, hàm lượng acid glutamic của gạo ngâm có bổ sung cám với nồng độ 7% của giống IR50404 là 1416,880 mg%. - Như vậy, kết quả trên cho thấy hàm lượng acid glutamic và hoạt tính enzyme trong gạo tăng lên chủ yếu là do ảnh hưởng của pH, còn việc bổ sung cám vào dịch ngâm không có ảnh hưởng đáng kể.. - 3.3 Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hàm lượng acid glutamic và enzyme GAD của 2 giống lúa. - (2007), hàm lượng acid glutamic trong gạo đã qua quá trình nảy mầm giảm so với gạo lứt không. - nảy mầm. - Acid glutamic là một amino acid phi protein được enzyme GAD xúc tác khử nhóm carboxyl tạo thành GABA và CO 2 . - Sự tổng hợp GABA trong quá trình nảy mầm làm hàm lượng acid glutamic giảm.. - (2009), hàm lượng acid glutamic trong mầm gạo là tương đối cao hơn so với các phần khác trong hạt gạo. - Kết quả ở Bảng 5 cho thấy ở điều kiện ủ là 37 o C, 0% CO 2 thì hàm lượng acid glutamic trong gạo sau khi nảy mầm gạo giảm theo thời gian. - Hàm lượng acid glutamic của cả hai giống lúa sau nảy mầm đều đạt cao nhất tại thời điểm nảy mầm là 20 giờ. - mầm được bổ sung acid glutamic có hàm lượng giảm nhanh hơn so với gạo không được bổ sung và bổ sung cám. - Sau 28 giờ nảy mầm thì hàm lượng acid glutamic giảm xuống thấp nhất ở cả hai giống lúa, đặc biệt là với gạo nảy mầm được bổ sung acid glutamic. - Hàm lượng acid glutamic của gạo bổ sung acid glutamic ở 28 giờ nảy mầm với giống lúa IR50404 là 825,308 mg% (so với gạo không bổ sung là 883,715 mg%. - Giai đoạn đầu của quá trình nảy mầm từ 20 giờ đến 28 giờ enzyme GAD được kích hoạt, quá trình tổng hợp GABA từ acid glutamic được diễn ra mạnh mẽ làm hàm lượng acid glutamic trong gạo mầm giảm nhanh chóng.. - Bảng 5: Hàm lượng acid glutamic và hoạt tính enzyme GAD sau khi ủ yếm khí ở 37 o C Thời. - B: Dịch ngâm ở pH tối thích có bố sung acid glutamic (0,6. - Hoạt tính enzyme GAD thay đổi suốt trong quá trình nảy mầm vì trong quá trình nảy mầm có sự hấp thu nước làm độ ẩm trong hạt tăng lên, kích hoạt enzyme GAD hoạt động để tổng hợp GABA từ acid glutamic (Paidaeng et al., 2014). - Theo kết quả ở Bảng 5, hoạt tính enzyme GAD của hai giống lúa đều tăng nhanh trong quá trình nảy mầm và đạt cao nhất khi cho nảy mầm ở điều kiện nồng độ CO 2 0%. - Đối với giống IR50404, hoạt tính enzyme GAD đạt giá trị cao nhất 37,108 UI/g khi cho nảy mầm có bổ sung acid glutamic với thời gian nảy mầm là 28 giờ, cao hơn so với gạo nảy mầm không bổ sung (hoạt tính enzyme là 34,963 UI/g) và bổ sung cám (hoạt tính enzyme là 33,953 UI/g) cùng thời gian nảy mầm;. - hoạt tính enzyme cũng tăng 31,47 lần so với nguyên liệu ban đầu (nguyên liệu có hoạt tính enzyme GAD là 1,179 UI/g). - MBĐ hoạt tính enzyme đạt cực đại 34,527 UI/g khi cho nảy mầm ở điều kiện 0% CO 2 , có bổ sung acid glutamic và. - sau nảy mầm, hoạt tính enzyme tăng 26,99 lần so với nguyên liệu (nguyên liệu MBĐ có hoạt tính enzyme GAD là 1,279 UI/g). - Kết quả thống kê cho thấy, cả giống IR50404 và MBĐ hoạt tính enzyme GAD đạt giá trị cao nhất ở gạo mầm có bổ sung acid glutamic và thời gian nảy mầm 28 giờ. - Trong quá trình nảy mầm của hạt gạo, một lượng lớn khí CO 2 được tạo ra do quá trình tổng hợp GABA sẽ kèm theo sự tiêu thụ ion H + thông qua việc decarboxyl hóa do hoạt động của enzyme GAD khử nhóm carboxyl của acid glutamic để tổng hợp GABA và sinh ra CO 2 , lượng CO 2 tăng lên cũng do quá trình hô hấp trong hạt lấy oxy và nhả CO 2 . - Dựa trên kết quả phân tích hàm lượng GABA cùng với sự gia tăng hoạt tính enzyme GAD thì hàm lượng GABA được tổng hợp cũng tăng theo tỉ lệ thuận.. - Nhìn chung, 2 giống MBĐ và IR50404 đều có xu hướng bị tác động bởi acid glutamic và dịch cám là giống nhau. - Tuy nhiên, chỉ có acid glutamic là có tác động đến việc gia tăng hạt tính GAD trong. - Kết quả của nghiên cứu này đã chỉ ra rằng: có thể thúc đẩy quá trình tổng hợp GABA thông qua hoạt động của enzyme GAD trong sản xuất gạo mầm khi bổ sung 0,6% acid glutamic trong giai đoạn ngâm