Đang tải... (xem toàn văn)
Acid γ-aminobutyric (GABA) có tác dụng hạ đường huyết, hạ huyết áp, chống trầm cảm và giảm lo lắng. Hạt đậu nành nảy mầm có h m lượng GABA khá cao và được sử dụng khá phổ biến trong đời sống. Nghiên cứu được thực hiện nhằm xây dựng một qui trình đơn giản làm giàu GABA của đậu n nh, tăng giá trị sản phẩm. Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến h m lượng GABA trong quá trình nảy mầm yếm khí như: pH nước ngâm, nhiệt độ và thời gian nảy mầm; đồng thời tối ưu hóa điều kiện nảy mầm để thu được h m lượng GABA cao nhất. H m lượng GA A được đo theo phương pháp đo quang. Số liệu được xử lí bằng phần mềm Design- Expert 8.0.6. Kết quả cho thấy pH nước ngâm, nhiệt độ và thời gian nảy mầm có ảnh hưởng quan trọng đến sự tích lũy h m lượng GABA. H m lượng GABA cao nhất là 23,467ppm gấp 9,46 lần so với đậu nguyên liệu với điều kiện tương ứng là pH 6,5; nhiệt độ 35oC và thời gian nảy mầm 3 ngày.
Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 59 L m gi u h m lượng gaba chế biến sữa mầm đậu nành Phan Thiện Vy*, Nguyễn Thị Ngọc ẹp Khoa Dược, ại học Nguyễn Tất Thành * ptvy@ntt.edu.vn Tóm tắt Acid γ-aminobutyric (GABA) có tác dụng hạ đường huyết, hạ huyết áp, chống trầm cảm giảm lo lắng Hạt đậu nành nảy mầm có h m lượng GABA cao sử dụng phổ biến đời sống Nghiên cứu thực nhằm xây dựng qui trình đơn giản làm giàu GABA đậu n nh, tăng giá trị sản phẩm Nghiên cứu khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến h m lượng GABA q trình nảy mầm yếm khí như: pH nước ngâm, nhiệt độ thời gian nảy mầm; đồng thời tối ưu hóa điều kiện nảy mầm để thu h m lượng GABA cao H m lượng GA A đo theo phương pháp đo quang Số liệu xử lí phần mềm Design- Expert 8.0.6 Kết cho thấy pH nước ngâm, nhiệt độ thời gian nảy mầm có ảnh hưởng quan trọng đến tích lũy h m lượng GABA H m lượng GABA cao 23,467ppm gấp 9,46 lần so với đậu nguyên liệu với điều kiện tương ứng pH 6,5; nhiệt độ 35oC thời gian nảy mầm ngày Nhận 28.03.2019 ược duyệt 29.08.2019 Công bố 20.09.2019 Từ khóa Gamma- Aminobutyric acid (GABA), nảy mầm yếm khí, pH, nhiệt độ, đậu nành, UV-VIS ® 2019 Journal of Science and Technology - NTTU Tổng quan Acid γ-aminobutyric (GABA) acid amin phi protein có nhiều lợi ích cho sức khỏe tác dụng chống đái tháo đường, hạ huyết áp, chống trầm cảm giảm lo lắng GABA chủ yếu tổng hợp mô thực vật cách decarboxyl hóa acid L-glutamic với xúc tác enzyme glutamat decarboxylase (GAD)[1,2] Nhiều báo cáo cho thấy yếu tố hoạt tính enzyme, điều kiện yếm khí q trình lên men (bằng vi khuẩn lactic) l m tăng lượng GABA thực vật[3-5] GABA phát phương pháp đo quang (UV-Vis) sắc kí lỏng hiệu cao (HPL ) phân tích tự động acid amin[1] Cây họ ậu nguồn tiềm sản xuất GABA có h m lượng protein cao, đặc biệt acid L-glutamic, chất cho tổng hợp GA A ã có nhiều cơng trình nghiên cứu nước v ngo i nước nhằm tối ưu hóa điều kiện lên men loại đậu/gạo khác để thu h m lượng GABA[17] Nảy mầm l phương pháp hiệu để giảm tác nhân kháng dinh dưỡng họ ậu Nó làm giảm hàm lượng acid phytic, hoạt tính hemagglutin cải thiện khả hòa tan protein, đặc tính nhũ hóa bột đậu GA A tổng hợp enzyme GAD phản ứng khử carbon acid L-glutamic[8] Trong nhiều loại đậu/gạo có h m lượng GABA cao, hạt đậu nành nảy mầm sản phẩm sử dụng v ưa chuộng từ lâu với lợi ích dinh dưỡng hỗ trợ điều trị bệnh (trẻ hóa, tốt cho tim mạch) Nghiên cứu thực với mong muốn xây dựng qui trình đơn giản giúp làm giàu hàm lượng GA A, tăng giá trị sản phẩm Các nghiên cứu Yang cộng báo cáo có mối tương quan nồng độ Na l nước ngâm hàm lượng GABA mầm đậu faba Wang cộng phát để GAD cám gạo đạt 80% hoạt tính nên giữ pH ngâm từ 5-9 nhiệt độ khoảng 30°C 50°C[9] Yang cộng cho thấy mối tương quan trực tiếp nồng độ CaCl2 hoạt tính diamin oxidase (DAO) sản xuất GABA từ đậu faba, nhiệt độ 30°C pH 3,0 l điều kiện tối ưu để DAO hoạt động Guo cộng cho h m lượng cao acid L-glutamic giúp thúc đẩy hoạt động GAD DAO, từ l m tăng h m lượng GABA phôi hạt đậu nành nảy mầm Li cộng cho pH 3,17 nhiệt độ 33,6° l điều kiện thích hợp để tăng h m lượng GA A đậu fava[1] Bên cạnh đó, nước có nhiều nghiên cứu nghiên cứu Trương Ngọc Trung v ống Thị Anh o Trường ại học Bách Khoa hạt đậu xanh, pH nước ngâm, nhiệt độ thời gian nảy mầm có ảnh hưởng đến h m lượng GABA điều kiện tối ưu hóa bao gồm pH nước ngâm 5,83, nhiệt độ ủ 36,6oC, thời gian ủ 14,5 giờ[8] Theo nghiên cứu Cung Thị Tố Quỳnh cộng Viện Công nghệ Sinh học ại học Bách Khoa Hà Nội gạo lứt ngâm pH 6,0, nhiệt độ Đại học Nguyễn Tất Thành Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 60 30° 20 phút có h m lượng GA A tăng gấp lần so với đậu nguyên liệu[4] Trên sở đánh giá tình hình nghiên cứu nước nước, xem xét điều kiện thí nghiệm Trường ại học Nguyễn Tất Thành, mục tiêu nghiên cứu khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến tích lũy h m lượng GABA q trình nảy mầm yếm khí pH nước ngâm, nhiệt độ thời gian ủ để tối ưu hóa yếu tố khảo sát nhằm thu h m lượng GABA cao theo phương pháp nảy mầm ối tượng v phương pháp nghiên cứu 2.1 ối tượng Nguồn gốc: ậu nành VIET SAN, mua siêu thị ig , đạt ISO 22000:2005 Ngày sản xuất: 25/06/2018, ngày mua: ng y 01/07/2018 Lưu trữ mẫu Bộ môn Dược liệu, Trường ại Học Nguyễn Tất Thành GABA chuẩn mua từ ức (hóa chất Merck), độ tinh khiết 99% 2.2 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu tiến hành khảo sát điều kiện nảy mầm yếm khí v xác định h m lượng GABA hạt đậu nành nảy mầm theo sơ đồ Hình 2.2.1 Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Khảo sát ảnh hưởng thời gian nảy mầm lên h m lượng GABA Nội dung 2: Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nảy mầm lên h m lượng GABA với ba nhiệt độ 30oC, 35oC 40oC Nội dung 3: Khảo sát ảnh hưởng pH nước ngâm với ba mức xử lí pH 5,3; 6,5 7,3 Nội dung 4: Thiết kế thực mơ hình tối ưu hóa Nội dung 5: Khảo sát nhiệt độ luộc đậu 2.2.2 Phương pháp xác định h m lượng GABA H m lượng GA A xác định phương pháp đo quang Sau nảy mầm, mang đậu rửa mang sấy 50oC đến độ ẩm 7% Sau mang xay, cân lấy xác 10,00g bột đậu nành pha loãng với cồn 96% theo tỉ lệ 1/15 (khối lượng/thể tích), v khuấy 15 phút, tiến h nh li tâm lần (mỗi lần 10 phút tốc độ 3000 vòng/phút) Tiến h nh quay chân không để đuổi cồn đến thu cắn Sau đó, pha lỗng lại nước cất (100ml) v lắc với 20ml diethy ether, thu dịch mẫu trích li chứa GA A Hút 1ml mẫu chứa GA A v o ống nghiệm thủy tinh, thêm 0,6ml đệm borate (pH 8), 2ml phenol 6% 1ml dung dịch natri hypochlorite 8% un cách thủy hỗn hợp 10 phút Sau l m nguội ống nghiệm 20 phút Tiến h nh đo quang bước sóng 645nm Dựa v o đường chuẩn xây dựng để xác định lượng GA A có mẫu Kết h m lượng GA A tính theo đơn vị ppm[8] Kết Hình Sơ đồ xác định h m lượng GABA hạt đậu nành nảy mầm Đại học Nguyễn Tất Thành 3.1 H m lượng GA A đậu n nh nguyên liệu ậu n nh nguyên liệu nghiền th nh bột, cân xác khoảng 10,00g tiến h nh chiết xuất v đo quang GA A, xác định h m lượng GA A có đậu n nh nguyên liệu l 2,480ppm 3.2 Ảnh hưởng thời gian nảy mầm lên h m lượng GA A hạt đậu n nh nảy mầm Khảo sát thời gian nảy mầm đậu n nh ngày liên tiếp nhiệt độ phòng, pH 6,5 Kết biểu diễn Hình H m lượng GA A tăng dần từ ng y đến ng y 3, h m lượng đạt mức cao v o ng y với 23,324ppm, cao gấp 9,4 lần so với đậu nguyên liệu (2,480ppm) Theo đồ thị, ta thấy từ ng y trở sau h m lượng GA A giảm dần iều giải thích enzyme GAD có GABA bị phân hủy, gây giảm h m lượng GABA hạt đậu nành nảy mầm[1] Như vậy, sau ng y h m lượng GA A hạt đậu n nh nảy mầm l cao Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 23.324 25 H m lượng GA A (ppm) 61 19.46 19.363 20 17.693 15.125 (ng y tốt theo kết khảo sát trên) Kết h m lượng GA A đậu đạt giá trị cao pH 6,5; tương ứng 23,467ppm Kết n y cao gấp 9,46 lần so với đậu nguyên liệu (2,480ppm) 15 10 5 Thời gian nảy mầm (ng y) Hình thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian lên h m lượng GABA hạt đậu n nh nảy mầm 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ lên h m lượng GA A hạt đậu n nh nảy mầm Khảo sát ba nhiệt độ: 30oC, 35oC, 40o với ba mốc thời gian nảy mầm l 2, v ng y, pH dịch ngâm l 6,5 Kết biểu diễn Hình Hình thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ lên h m lượng GABA hạt đậu nành nảy mầm Theo đồ thị Hình cho thấy, h m lượng GA A hạt đậu n nh nảy mầm ng y đạt giá trị cao nhiệt độ nảy mầm 35o H m lượng GA A cao đậu nành nảy mầm ng y 3, (35o ) với giá trị 23,467ppm, cao gấp 9,46 lần so với đậu nguyên liệu (2,480ppm) Mặt khác, h m lượng GA A hạt đậu n nh nảy mầm từ ng y đến ng y nhiệt độ 35o cao so với nhiệt độ 30oC 40o Ở nhiệt độ 40o (ở ng y nảy mầm), h m lượng GA A thấp (ở mức < 14ppm) iều n y giải thích l nhiệt độ cao, kéo d i gây phân hủy GA A có đậu Vậy, nhiệt độ tốt cho tích lũy GA A đậu n nh nảy mầm l 35oC Tiến h nh ngâm đậu 35 o (nhiệt độ tốt theo kết khảo sát trên) với ba pH khác nhau: 5,3; 6,5 v 7,3 ng y Hình iểu đồ biểu diễn ảnh hưởng pH lên h m lượng GA A hạt đậu n nh nảy mầm Ảnh hưởng pH nước ngâm lên h m lượng GA A Hình Các nghiên cứu trước đưa đến kết luận pH nước ngâm c ng cao, h m lượng GA A thu hạt thấp ối với hạt gạo pH tốt để l m tăng h m lượng GABA từ 3,0 đến 5,8[4]; đậu xanh 5,83[8]; lúa mạch pH 6,0[4] Ngoài ra, theo nghiên cứu Qian cộng (2014) hạt gạo h m lượng GA A thu cao pH 5,6 thấp pH 8,4[7] Trong đề tài nghiên cứu đậu nành này, hàm lượng GABA thấp ngâm đậu pH 7,3 cao 6,5 Kết n y tương đối phù hợp với nghiên cứu Hình cho thấy h m lượng GA A thu cao pH 6,5; cao so với pH 5,3 iều dự đốn pH tốt cho tích lũy GA A đậu nành nảy mầm điều kiện thiếu oxy gần khoảng 6,5 Theo nghiên cứu Kurkdjian Guern (1989) chứng minh pH tế bào chất giảm từ 0,4 đến 0,8 so với pH môi trường bên ngồi [10] Vì giá trị pH thực tế tế bào chất hạt đậu nành nảy mầm thấp 6,5 v cao 5,3 ây l khoảng pH tốt cho tích lũy GA A hạt đậu nành nảy mầm Vậy với ba mức khảo sát pH 6,5 pH tốt cho tích lũy h m lượng GABA hạt đậu nành nảy mầm 3.4 Ảnh hưởng pH nước ngâm lên h m lượng GA A hạt đậu n nh nảy mầm 3.5 Kết tối ưu hóa h m lượng GABA hạt đậu nành nảy mầm Tiến hành thực 19 mơ hình thiết kế theo phương pháp D-Optimal phần mềm Designs-Expert 8.0.6, h m lượng GA A tóm tắt Bảng Đại học Nguyễn Tất Thành Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 62 Bảng Kết h m lượng GABA thực nghiệm MH 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 X1 40 40 40 35 35 35 35 40 40 30 30 35 30 40 30 30 40 35 40 X2 6,5 7,3 7,3 7,3 6,5 5,3 6,5 7,3 5,3 7,3 6,5 6,5 7,3 6,5 5,3 6,5 5,3 5,3 6,5 X3 4 3 4 2 3 3 H 13, 429 12, 023 12, 100 16, 797 23, 467 12, 406 17, 168 13, 217 11, 612 13, 479 19, 489 20, 675 16, 452 13, 702 16, 384 18, 492 13, 421 19, 258 12, 903 MH: mơ hình, X1: nhiệt độ (oC); X2: pH; X3: thời gian (ng y); H: h m lượng GABA (ppm) Kết h m lượng GABA sau xử lí phần mềm Designs- Expert 8.0.6 Mơ hình tốn học mơ tả mối quan hệ h m lượng GABA với điều kiện nảy mầm sau: Y= 1,52 + 0,094X1 + 0,15X12 - 0,081X2 + 0,2X22 + 0,012X3 + 0,18X32 -0,058X1X2 + 8,583E-003X12X2 – 0,031X1X22 + 0,17X12X22 + 0,054X1X3 + 0,012 X12X3 – 0,019X1X32 + 0,13X12X32 (1) Các giá trị đánh giá mơ hình (1) Giá trị Model F- value = 112,26 cho thấy mơ hình (1) có ý nghĩa, tỉ lệ xác suất nhiễu l 0,02% (không đáng kể)[11] Giá trị Prob>F 0,0002 (4 cho thấy mơ hình có ý nghĩa[11] hợp, điều kiện nảy mầm cho h m lượng GABA cao hạt đậu nành nảy mầm (tương ứng 23,6053 ppm) (xem Hình 6): Thời gian nảy mầm: ngày Nhiệt độ: 35oC pH nước ngâm: 6,5 Hình thị lập phương biểu diễn h m lượng GABA theo yếu tố (nhiệt độ, pH, thời gian nảy mầm) Trong đó: A = X1: nhiệt độ (oC), B = X2: pH, C = X3: thời gian nảy mầm (ngày)., R1: hàm lượng GABA (ppm) Kiểm chứng thực nghiệm: ậu n nh cho nảy mầm chiết xuất GABA hai lần điều kiện qui trình Kết đo quang h m lượng GA A so sánh với giá trị dự đoán phần mềm Design Expert (Bảng 2) Bảng Kết thực nghiệm giá trị dự đoán Hàm lượng GABA (ppm) Hình So sánh h m lượng GABA thực nghiệm dự đốn từ mơ hình xây dựng Mơ hình dự đốn h m lượng GABA hạt đậu nành nảy mầm điều kiện x mức độ tương ứng 27 trường Đại học Nguyễn Tất Thành Thực nghiệm Lần Lần TB 23,502 23,108 23,305 Dự đốn 23,6053 Kết phân tích phương sai yếu tố liệu thực nghiệm cho thấy: qui trình có tính lặp lại (p>0,05) giá trị dự đoán phần mềm Design Expert so với giá trị thực nghiệm (trung bình) khác khơng có ý nghĩa (p >0,05) 3.6 Khảo sát điều kiện luộc đậu Hạt đậu nành nảy mầm sau sấy 50oC (đến độ ẩm