Tên luận án: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HÀM LƯỢNG CÁC THÀNH PHẦN CHỨC NĂNG TRONG SẢN XUẤT GẠO NẢY MẦM VÀ CHẾ BIẾN THỬ NGHIỆM BỘT DINH DƯỠNG GẠO MẦM
Ngành: Công nghệ thực phẩm (Mã ngành: 9.54.01.01)
Luận án "Nghiên cứu nâng cao hàm lượng các thành phần chức năng trong sản xuất gạo nảy mầm và chế biến thử nghiệm bột dinh dưỡng gạo mầm" của Phạm Quang Trung, thuộc chuyên ngành Công nghệ thực phẩm, tập trung giải quyết vấn đề gia tăng giá trị cho lúa gạo Việt Nam. Bối cảnh nghiên cứu xuất phát từ thực trạng gạo lức, dù giàu dinh dưỡng, nhưng có cấu trúc cứng và vị không hấp dẫn. Quá trình nảy mầm được đề xuất là giải pháp hiệu quả để cải thiện các đặc tính này, đồng thời gia tăng hàm lượng các hợp chất chức năng như γ-amino butyric acid (GABA), α-tocotrienols, γ-oryzanol và acid ferulic. Các hợp chất này đã được chứng minh có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người, bao gồm ngăn ngừa bệnh Alzheimer's, giảm cao huyết áp, ức chế tế bào ung thư và hỗ trợ tim mạch. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các công trình về sản xuất gạo mầm, tối ưu hóa thông số, chế biến thành bột dinh dưỡng và thử nghiệm in vitro/in vivo ở Việt Nam còn hạn chế, đặc biệt tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL).
Mục tiêu chung của luận án là lựa chọn giống lúa phù hợp, hoàn thiện quy trình chế biến và bảo quản gạo lức nảy mầm, hạn chế quá trình oxy hóa chất béo trong bột gạo mầm rang, và đánh giá hiệu quả của sản phẩm in vitro và in vivo. Luận án đã xác định giống lúa IR50404 là phù hợp nhất từ các giống phổ biến ở ĐBSCL. Quy trình sản xuất gạo mầm quy mô pilot được xây dựng với các thông số tối ưu: ngâm trong dung dịch acid glutamic 0,6% ở pH 3 trong 6 giờ; ủ yếm khí ở 37°C, độ dày lớp gạo 0,9 cm trong 28 giờ, giúp hàm lượng GABA tăng 20,52 lần so với nguyên liệu ban đầu. Gạo mầm tươi được sấy ở 65°C trong 3 giờ. Chế độ rang tối ưu là 200°C trong 30 phút, với việc bổ sung 10% dịch chiết nấm kim châm chứa ergothioneine – một chất chống oxy hóa tự nhiên mạnh – nhằm hạn chế oxy hóa chất béo và duy trì chất lượng bột ổn định trong 4 tháng bảo quản bằng bao bì PA hoặc nhôm.
Kết quả thử nghiệm in vitro cho thấy bột gạo mầm rang có khả năng ức chế 31-38% sự phát triển của tế bào ung thư gan HepG2. Tuy nhiên, đối với bệnh đái tháo đường, sản phẩm bột gạo mầm rang chưa mang lại hiệu quả đáng kể trong hỗ trợ hoặc điều trị bệnh. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học quan trọng, góp phần phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng từ gạo mầm, nâng cao giá trị cây lúa và có tiềm năng ứng dụng ở quy mô hộ gia đình, doanh nghiệp vừa và nhỏ.
1.1 Tính cấp thiết của luận án
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
1.3 Nội dung nghiên cứu
1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.5 Điểm mới của luận án
1.6 Kết cấu của luận án
2.1 Sơ lược về cây lúa
2.2 Một số loại gạo ở ĐBSCL
2.3 Sơ lược về quá trình nảy mầm
2.4 Sơ lược về gạo mầm và một số hợp chất chức năng trong gạo lức nảy mầm
2.5 Tinh bột
2.6 Sơ lược về hợp chất Ergothioneine
2.7 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài
3.1 Phương tiện và phương pháp nghiên cứu
3.1.1 Nguyên liệu sử dụng
3.1.2 Phương pháp nghiên cứu
3.1.3 Phương pháp phân tích
3.1.4 Phương pháp đánh giá và xử lý số liệu
3.3 Nội dung thí nghiệm
3.3.1 Quy trình thí nghiệm tổng quát
3.3.2 Nội dung 1: Nghiên cứu quá trình ngâm và nảy mầm của một số giống lúa triển vọng trong việc sản xuất gạo mầm vùng ĐBSCL
3.3.2.1 Nghiên cứu quá trình nảy mầm trong 2 điều kiện hiếu khí (bao bì hở) và yếm khí (bao bì kín) làm cơ sở chọn lựa 2-3 giống lúa khả quan nhất cho sản xuất sản phẩm gạo mầm
3.3.2.2 Thí nghiệm khảo sát điều kiện nảy mầm tối ưu của 2-3 giống lúa triển vọng nhất
3.3.3 Nội dung 2: Nghiên cứu xây dựng quy trình chế biến và bảo quản sản phẩm gạo mầm ở quy mô xưởng thực nghiệm (20-30 kg/mẻ)
3.3.3.1 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng acid glutamic, CaCl2 bổ sung, nhiệt độ, độ dày lớp hạt/vỉ và số vỉ trong tủ ủ đến hàm lượng GABA trong giai đoạn ủ.
3.3.3.2 Thí nghiệm 8: Khảo sát sự ổn định hàm lượng các hợp chất sinh học trong quá trình sấy gạo mầm.
3.3.3.3 Thí nghiệm 9: Khảo sát ảnh hưởng của bao bì đến tính ổn định một số thành phần hóa học trong bảo quản gạo mầm.
3.3.4 Nội dung 3: Nghiên cứu chế biến bột gạo mầm dinh dưỡng và chức năng
3.3.4.1 Thí nghiệm 10: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian rang đến chất lượng và tính ổn định một số thành phần dinh dưỡng và chức năng trong gạo mầm
3.3.4.2 Thí nghiệm 11: Khảo sát ảnh hưởng của chất chống oxi hóa tự nhiên bổ sung trong quá trình rang và thời gian bảo quản đến chất lượng bột gạo mầm rang trên bao bì PA và bao bì nhôm
3.3.5 Nội dung 4: Nghiên cứu thử nghiệm tác động của sản phẩm bột gạo mầm chức năng (rang) in vitro (thử khả năng kháng tế bào ung thư gan HepG2 cell) và in vivo (trên chuột mắc bệnh tiểu đường)
3.3.5.1 Thí nghiệm 12: Nghiên cứu thử nghiệm tác động của sản phẩm bột gạo mầm rang đối với tính chất kháng tế bào ung thư gan HepG2 cells in vitro
3.3.5.2 Thí nghiệm 13: Nghiên cứu thử nghiệm tác động của sản phẩm bột gạo mầm chức năng với chuột mắc bệnh đái tháo đường in vivo (tính chất hạn chế và ổn định bệnh đái tháo đường, chỉ số liên quan đến tim mạch).
4.1 Nghiên cứu quá trình ngâm và nảy mầm của một số giống lúa triển vọng trong việc sản xuất gạo mầm vùng ĐBSCL
4.1.1 Nghiên cứu quá trình nảy mầm trong 2 điều kiện hiếu khí (bao bì hở) và yếm khí (bao bì kín)
4.1.2 Khảo sát hệ enzyme nội bào của quá trình nảy mầm gạo lức sinh tổng hợp GABA và các thành phần chức năng khác
4.2 Nghiên cứu xây dựng quy trình chế biến và bảo quản sản phẩm gạo mầm ở quy mô pilot
4.2.1 Ảnh hưởng của acid glutamic đến hàm lượng GABA sinh ra trong quá trình ngâm
4.2.2 Ảnh hưởng của CaCl2 đến hàm lượng GABA sinh ra trong quá trình ngâm
4.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ dày lớp hạt đến sự hình thành GABA và tỷ lệ nảy mầm của gạo lức
4.2.4 Ảnh hưởng của không gian tủ đến tỷ lệ nảy mầm và sự hình thành GABA
4.2.5 Sự thay đổi hàm lượng các hoạt chất sinh học trong quá trình sấy gạo mầm
4.2.6 Ảnh hưởng của thời gian và bao bì bảo quản đến chất lượng của sản phẩm
4.3 Nghiên cứu chế biến bột gạo mầm dinh dưỡng và chức năng
4.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian rang đến chất lượng và tính ổn định một số thành phần dinh dưỡng và chức năng trong gạo mầm
4.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của chất chống oxi hóa tự nhiên bổ sung trong quá trình rang và thời gian bảo quản đến chất lượng bột gạo mầm rang trên bao bì PA và bao bì nhôm
4.4 Nghiên cứu thử nghiệm tác động của sản phẩm bột gạo mầm chức năng (rang) in vitro (thử khả năng kháng tế bào ung thư gan HepG2 cell) và in vivo (trên chuột mắc bệnh tiểu đường)
4.4.1 Thử nghiệm trên chuột mắc bệnh đái tháo đường in vivo
4.4.2 Thử nghiệm trên tế bào ung thư gan HepG2 in vitro
5.1 Kết luận
5.2 Kiến nghị