Nghiên cứu sản xuất gạo mầm từ gạo lứt nương Tây Nguyên và ứng dụng sản xuất trà gạo mầm

Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học 264 NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT GẠO MẦM TỪ GẠO LỨT NƯƠNG TÂY NGUYÊN VÀ ỨNG DỤNG SẢN XUẤT TRÀ GẠO MẦM Trần Thị Hoài Thương*, Chung Nguyễn Hoàng Nam, Huỳnh Phương Quyên Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh *Tác giả liên lạc: tranthihoaithuong1996@gmail.com TÓM TẮT Gạo nương đỏ là một trong những giống lúa quý của đồng bào dân tộc Tây Nguyên. Do gạo nương đỏ có cấu trúc cứng chắc nên chưa đáp ứng được tính chất cảm quan của đa số người sử dụng. Nảy mầm là phương pháp vừa làm tăng một số hợp chất có giá trị sinh học vừa giúp cho cấu trúc của hạt gạo xốp hơn. Nghiên cứu này nhằm xác định các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình ngâm, ủ, sấy đến khả năng nảy mầm của gạo nương đỏ Tây Nguyên và ứng dụng sản xuất trà gạo mầm. Kết thúc quá trình ngâm, gạo được ủ ở nhiệt độ phòng trong thời gian 32 giờ. Gạo mầm thu được sẽ được sấy ở 3 giai đoạn ứng với 3 khoảng nhiệt độ 40, 45 và 55oC trong 8 giờ nhằm thu được gạo có độ ẩm thích hợp cho quá trình bảo quản tiếp theo, từ kết quả phân tích GABA cho thấy gạo lứt ban đầu có hàm lượng GABA là 65,5mg/kg, gạo mầm sau sản xuất có hàm lượng GABA tăng khoảng 2 lần so với gạo lứt ban đầu. Từ khóa: GABA, gạo nương đỏ, gạo mầm, trà gạo mầm. STUDY ON PRODUCTION GERMINATED RED RICE FROM UPLAND RED RICE AND APPLYING GERMINATED RED RICE TEA PRODUCTION Tran Thi Hoai Thuong*, Chung Nguyen Hoang Nam, Huynh Phuong Quyen Ho Chi Minh City University of Technology *Corresponding Author: tranthihoaithuong1996@gmail.com ABSTRACT The red unpolished is one of the precious rice diversity of ethnic people in Vietnam highland. However, because of its hard structure, it has not satisfied the sensory needs of the majority of consumers yet. Germination is the method which not only increases a number of potential bioactive compounds but also makes the grain structure more porous. This study aims to identify factors affecting technological processes such as soaking, germinated conditions, drying and apply to produce germinated red rice tea. Research results showed that the rice achieved the germination rate and the length of the embryo with the soaking temperature for 300C, 9 hours; at the end of soaking process, red rice was incubated at room temperature for 32 hours. The germination red rice will be dried in 3 phase for 3 temperature ranges of 40, 45 and 55oC for 8 hours in order to the appropriate moisture content for subsequent storage. Gaba analysis results included that red unpolished rice initially had a GABA content of 65,5mg/kg and after germination process, the GABA content had about 2 times higher than that of red unpolished rice. Keywords: GABA, upland red rice, germinated red rice. Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học 265 TỔNG QUAN GABA là một acid amin có chức năng quan trọng trong hệ thống thần kinh. GABA thực hiện vai trò cơ bản trong quá trình truyền tín hiệu thần kinh qua khe xináp và giữ liên lạc các tế bào với nhau trong hệ thống thần kinh trung ương. Ngoài ra, GABA đã được biết có khả năng điều hòa một số rối loạn thần kinh giống như bệnh Parkinson, Huntington và bệnh Alzheimer, giúp giảm sự tăng huyết áp và ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư (Patil và Khan, 2011). Hầu hết gạo được tiêu thụ trên toàn thế giới là gạo trắng, trong khi đó gạo nương đỏ ít được ưa thích vì có cấu trúc cứng. Quá trình ngâm và nảy mầm có thể được sử dụng để cải thiện chất lượng cảm quan và tăng cường các chất có hoạt tính sinh học của gạo lứt (Ohtsubo et al, 2005). Có một số báo cáo về sản xuất gạo nảy mầm từ gạo lứt. Tuy nhiên, có rất ít báo cáo về gạo nương đỏ. Gạo nương đỏ là thực phẩm quý của đồng bào Tây Nguyên, gạo nương đỏ chứa nhiều carbohydrate, chất béo, protein, chất xơ và anthocyanin rất tốt cho cơ thể. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên liệu Hạt lúa nương đỏ được thu hoạch tại tỉnh Gia Lai. Sau khi thu hoạch, lúa được phơi khô đến độ ẩm khoảng 14%, loại bỏ hạt lép và các tạp chất cát, sạn, hoa, lá, ... Sau khi đưa về phòng thí nghiệm lúa được chứa trong các túi PE nhằm đồng nhất tương đối tính chất nguyên liệu trong quá trình thí nghiệm. Lúa được bóc bỏ vỏ trấu thu gạo lứt. Nước sử dụng là nước cất tại Phòng thí nghiệm Trường Đại học Công nghệ TP.HCM. Phương pháp nghiên cứu Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất gạo mầm Gạo lứt nương đỏ  Ngâm  Ủ Rửa  Làm ráo  Sấy  Bao gói  Gạo mầm nương đỏ Sơ đồ 2: Quy trình sản xuất trà gạo mầm Gạo mầm nương đỏ  Rang Phối chế  Bao gói  Xếp hộp  Trà gạo mầm Phương pháp xác định các thông số trong quy trình sản xuất gạo mầm va trà gạo mầm Gạo lứt nương đỏ trước khi ngâm được rửa bằng nước máy cất với tỷ lệ gạo: nước là 1: 5 (w/w) khoảng 5 lần. Sau đó, gạo được ngâm lần lượt với tỷ lệ gạo: nước là 1:2 và pH là 2, 3, 5, nước cất từ 1 giờ đến 10 giờ. Cứ sau 2 giờ khối hạt sẽ được đảo trộn 1 lần, sau 4 giờ ngâm sẽ thay nước 1 lần, ủ ở điều kiện nhiệt độ phòng với thời gian ủ lần lượt là 0, 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36, 40, 44 và 48 giờ. Tiến hành theo dõi thời gian hạt nảy mầm đến khi bắt đầu xuất hiện rễ mầm. Gạo mầm thu được sẽ được sấy ở 3 giai đoạn ứng với 3 khoảng nhiệt độ 40, 45 và 55oC đến độ ẩm khoảng 12-13% nhằm thu được gạo có độ ẩm thích hợp cho quá trình bảo quản tiếp theo. Gạo mầm sau sấy sẽ bao gói, bảo quản. Để sản xuất trà gạo mầm, gạo mầm sẽ được rang ở 1800C trong thời gian 2 phút và phối chế với trà đen, cam thảo sau đó đánh giá cảm quan bằng phương pháp so hàng thị hiếu Phương pháp xác định chiều dài mầm Tiến hành lấy mẫu ở mỗi khay mẫu riêng biệt, mỗi khay lấy 5 vị trí (4 góc và trung tâm), sau đó dùng dao cắt giấy cắt mầm rời khỏi hạt rồi dùng thước đo mm để đo. Phương pháp xác định tỷ lệ nảy mầm Tiến hành lấy mẫu ở mỗi khay mẫu riêng biệt, mỗi khay lấy 5 vị trí (4 góc Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học 266 và trung tâm), sau đó đếm số hạt đã có mầm. Tỷ lệ nảy mầm được tính theo công thức X = M/N, với M là tổng số hạt đã có mầm, N tổng số hạt được lấy. Mỗi mẫu lấy có khối lựợng khoảng 20 gram. Phương pháp xác định các thông số hóa lý khác Xác định độ ẩm bằng phương pháp khối lượng theo TCVN 10788:2015. Xác định hàm lượng GABA bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp HPLC. Phương pháp đánh giá cảm quan Đánh giá cảm quan thực phẩm bằng phương pháp so hàng thị hiếu để xác định mức độ ưa thích của người thử đối với từng tính chất riêng của sản phẩm với 60 người thử, trật tự trình bày mẫu theo hình vuông Latinh William. Phương pháp xử lý số liệu Các thí nghiệm được thực hiện 3 lần lặp lại. Các kết quả thực nghiệm được phân tích bằng phần mềm JMP10.0. Toàn bộ số liệu được phân tích phương sai (ANOVA) được sử dụng để xác định sự khác biệt ý nghĩa (p<0,05) giữa các trung bình nghiệm thức Xử lý số liệu đánh giá cảm quan bằng kiểm định Friedmen. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Quá trình ngâm gạo lứt Kết quả ảnh hưởng của thời gian ngâm và pH ngâm đến độ ẩm của gạo lứt nương Tây Nguyên được thể hiện ở hình 1. Hình 1. Ảnh hưởng của pH và thời gian ngâm đến độ ẩm gạo lứt Nương Tây Nguyên Dựa vào hình 1 cho thấy khi tăng thời gian ngâm và pH ngâm thì độ ẩm của hạt tăng. Tốc độ hút nước của hạt trong các khoảng thời gian ngâm không đồng đều. Ở giai đoạn đầu của quá trình thì tốc độ hút nước của hạt tăng sau đó tốc độ hút nước tăng không đáng kể. Theo kết quả nghiên cứu của Bello M và cộng sự (2004) và Wijngaard H (2005) cho thấy ở giai đoạn đầu của quá trình ngâm (0 - 2 giờ) sự hấp thụ nước tăng nhanh do sự hấp thụ nước vào phôi của hạt. Sau đó, hạt gạo hấp thụ nước từ từ và đến một trạng thái cân bằng hoặc bão hòa. Ở pH = 2, khi ngâm 2 giờ đầu do chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa môi trường bên ngoài và bên trong tế bào hạt lớn nên tốc độ hút nước của hạt xảy ra nhanh, cụ thể là độ ẩm hạt tăng từ 11,58 - 20,16%. Trong khoảng thời gian từ 3 - 7 giờ, độ ẩm của gạo lứt tăng 18 20 22 24 26 28 30 32 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Đ ộ ẩ m g ạ o ( % ) Thời gian ngâm (giờ) pH 2 pH 3 pH 5 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học 267 chậm hơn từ 22,34 - 29,62%. Sau khoảng 8 - 10 giờ ngâm, độ ẩm của hạt gạo thay đổi không đáng kể từ 30,48 – 30,83% (P > 0,05). Tương tự ở các mẫu ngâm trong dung dịch acid citric có pH = 3, pH = 5, nước cất thì mẫu ngâm pH = 3, sau 10 giờ ngâm đạt độ ẩm bão hòa (W = 30,95%), mẫu ngâm pH = 5 và mẫu ngâm trong nước cất thì sau 9 giờ ngâm đạt độ ẩm bão hòa (W ≅ 30 - 31%). Tiến hành kiểm tra tỷ lệ nảy mầm ở pH = 2, pH = 3, pH = 5 và nước cất ở các thời gian ngâm khác nhau và thu được các hình 2. Hình 2. Ảnh hưởng của pH và thời gian ngâm đến tỷ lệ nảy mầm gạo lứt Nương Tây Nguyên Dựa vào hình 2 cho thấy khi tăng thời gian ngâm và pH ngâm thì tỷ lệ nảy mầm của hạt ở pH = 2 và pH = 3 giảm, ngược lại tỷ lệ nảy mầm ở pH = 5 và nước cất lại tăng. Đối với gạo lứt Nương Tây Nguyên, ở pH = 2 thời gian ngâm càng lâu thì tỷ lệ nảy mầm càng giảm. Khi ngâm từ 2 – 10 giờ tỷ lệ nảy mầm giảm khoảng 10% (62,51 - 52,19%). Tương tự ở pH = 3 sau 8 giờ ngâm, tỷ lệ nảy mầm giảm nhanh, giảm khoảng 20% so với lúc 2 giờ. Tuy nhiên ở pH = 3, tỷ lệ nảy mầm cao hơn pH = 2 khoảng 10%. Ở pH = 5 và nước cất tỷ lệ nảy mầm thấp nhất khi ngâm 2 giờ, tỷ lệ nảy mầm tăng dần trong thời gian ngâm từ 8 – 10 giờ, nhưng tỷ lệ nảy mầm ở pH = 5 thấp hơn nước cất khoảng 3 - 5%. Tỷ lệ nảy mầm đạt cực đại ở nước ngâm là nước cất trong thời gian 9 - 10 giờ. Kết quả khảo sát thời gian ủ Mục đích quá trình ủ là tạo điều kiện cho các enzyme thủy phân được kích hoạt và phân hủy các polymer cao phân tử thành các hợp chất đơn giản, hình thành một số hợp chất sinh học và cải thiện phẩm chất hạt như làm mềm cấu trúc và tăng hương vị. Kết quả phân tích tính chất hóa lý sản phẩm gạo mầm Sau quá trình nảy mầm, thành phần hóa học trong gạo mầm có một số thay đổi so với gạo lứt chưa nảy mầm như sau: Độ ẩm, khối lượng tuyệt đối gạo mầm giảm do nước tham gia vào các quá trình thủy phân của các enzyme amylase, protease. GABA: Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng quá trình nảy mầm có thể làm tăng nồng độ GABA ở nhiều hạt ngũ cốc, có thể vì sự nảy mầm của thực vật có sự thay đổi chuyển hóa trong hạt và các vật liệu dự trữ bị phân hủy sau khi hydrat hóa, kết quả là sự tích tụ của một hợp chất nitơ hòa tan như GABA 0 20 40 60 80 100 2 3 4 5 6 7 8 9 10 T ỷ l ệ g ạ o n ả y m ầ m (% ) Thời gian ngâm (giờ) pH 2 pH 3 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học 268 (Mayer Và Poljakoff-Mayber, 1982). Hơn nữa, Komatsuzaki và cộng sự (2007) đã gợi ý rằng, các protein dự trữ bị phân hủy bởi sự hấp thụ nước trong suốt quá trình nảy mầm, chuyển thành amit vận chuyển và cung cấp cho các bộ phận sinh trưởng của cây lúa như một nguồn nitơ cho sự phát triển phôi trong quá trình nảy mầm. Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến cảm quan người tiêu dùng Đối với sản phẩm trà gạo lứt Nương nảy mầm, tỷ lệ phối trộn được ưa thích nhất là 90%:5%:5%. KẾT LUẬN Sau quá trình nghiên cứu rút ra kết luận như sau: gạo lứt nương đỏ có hàm lượng GABA 65,5 mg/kg, hàm lượng anthocyanin tổng 1,17 mg/kg. Điều kiện ngâm: ngâm trong nước cất ở nhiệt độ phòng sau 9 giờ, độ ẩm của hạt khoảng 30,86%, đạt trạng thái bão hoà. Hàm lượng GABA của gạo sau 9 giờ ngâm là 68,7 mg/kg. Sau 32 giờ ủ ở nhiệt độ phòng, hàm lượng GABA đạt 124 mg/kg. Gạo mầm thu được sẽ được sấy ở 3 giai đoạn ứng với 3 khoảng nhiệt độ 40, 45 và 55oC trong 8 giờ nhằm thu được gạo có độ ẩm 12,60%, đạt được độ ẩm bảo quản gạo. Gạo mầm phối chế với trà đen, cam thảo với tỷ lệ 90:5:5 đạt giá trị cảm quan cao. TÀI LIỆU THAM KHẢO LI K, XU E (2008). The role and the mechanism of γ-aminobutyric acid during central nervous system development. Neurosci Bull. 24 (3): 195–200. SHIGEKO S, TAKASHI H, KEIKO H, FUMIE M, MIYO H, KOICHI K, KAZUO M (2007). Pre-germinated brown rice could enhance maternal mental health and immunity during lactation. Eur J Nutr. 46:391–396. THITIMA KAOSA-ARD AND SIRICHAI SONGSERMPONG, (2012). Influence of germination time on the GABA content and physical properties of germinated brown rice. Asian Journal of Food and Agro- Industry 5(04), 270-283. TRACHOO N, BOUDREAUX C, MOONGNGARM A, SAMAPPITO S, GAENSAKOO R (2006). Effect of germinated rough rice media on growth of selected probiotic bactaria. Pak J Biol Sci. 9:2657–2661.