(Luận Án Tiến Sĩ) Nghiên Cứu Sử Dụng Gạo Lứt Trong Chế Biến Đồ Uống Lên Men Bổ Dưỡng Cho Bộ Đội.pdf

i

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện công trình nghiên cứu tôi đã nhận được nhiều sự

giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo chân tình của các thầy cô, bạn bè, đồng

nghiệp và các cơ quan, đơn vị trong và ngoài quân đội.

Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS. TS.

Nguyễn Thanh Hằng, TS. Nguyễn Trường Giang thuộc Bộ môn Công nghệ

thực phẩm và Bộ môn Công nghệ sinh học, Viện Công nghệ sinh học - Công

nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn và

định hướng cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành bản luận án

này.

Tôi xin cảm ơn tới PGS. TS Lê Thị Cúc và các thầy cô giáo thuộc Viện

Công nghệ sinh học - Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà

Nội đã giúp đỡ và góp ý cho tôi rất nhiều trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Nhân dịp này cho tôi gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo, chỉ huy Viện nghiên cứu

quân nhu, Cục Quân nhu, Tổng cục Hậu cần, Đoàn 871, Tổng cục Chính trị và

các bạn bè, đồng nghiệp đã hết sức giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi

học tập và nghiên cứu.

Tôi xin cảm ơn các giáo sư, phó giáo sư, tiến sĩ là chủ tịch hội đồng, phản

biện, thư ký và ủy viên hội đồng đã dành thời gian quý báu để đọc, tham gia hội

đồng chấm luận án với những góp ý cụ thể, những gợi ý bổ ích, giúp tôi hoàn

thiện tốt hơn các nội dung nghiên cứu của luận án.

Tôi cũng vô cùng cảm ơn sự khích lệ, động viên và giúp đỡ hết sức nhiệt

tình của gia đình, bố, mẹ, vợ, con đã dành cho tôi để tôi hoàn thành bản luận án

nghiên cứu này.

Hà Nội, ngày …. tháng …. năm 2021

Nghiên cứu sinh

Lưu Anh Văn

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và

kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất

kỳ công trình nào khác. Một số số liệu đã được đăng trên các tạp chí khoa học

chuyên ngành trong: “Danh mục các công trình khoa học đã công bố có liên

quan đến luận án”, đã được sự đồng ý cho phép sử dụng các số liệu của các

đồng tác giả. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và

ghi nguồn tài liệu tham khảo theo đúng yêu cầu.

Hà Nội, ngày …. tháng …. năm 2021

Người hướng dẫn

khoa học

Người hướng dẫn

khoa học

Nghiên cứu sinh

PGS.TS Nguyễn Thanh Hằng TS. Nguyễn Trường Giang Lưu Anh Văn

iii

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................ ix

DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. x

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ........................................................... xi

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1

Chương 1: TỔNG QUAN ........................................................................................ 5

1.1 Tổng quan về nguyên liệu ............................................................................... 5

1.1.1 Một số giống thóc dùng sản xuất đồ uống ............................................... 5

1.1.2. Gạo lứt .................................................................................................. 6

1.1.3 Gạo lứt nẩy mầm .................................................................................... 8

1.1.3.1 Thành phần dinh dưỡng và các hoạt chất sinh học trong gạo lứt nẩy mầm .......... 9

1.1.3.2 Quá trình nẩy mầm và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nẩy mầm ................. 16

1.1.3.3 Một số biến đổi về cấu trúc tinh bột gạo và gạo lứt nẩy mầm ............................... 21

1.2 Tổng quan về quá trình thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm........................ 23

1.2.1 Một số enzyme tham gia chính vào quá trình thủy phân ........................ 23

1.2.1.1 Hệ enzyme amylaza .................................................................................................... 24

1.2.1.2 Hệ enzyme proteaza.................................................................................................... 26

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân dịch gạo lứt .................. 28

1.2.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ ............................................................................................. 28

1.2.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme, nồng độ cơ chất. ................................................. 29

1.2.2.3 Ảnh hưởng của pH ...................................................................................................... 29

1.2.2.4 Ảnh hưởng của thời gian............................................................................................ 30

1.3 Vi sinh vật trong lên men đồ uống ............................................................... 30

1.3.1 Nấm men trong lên men đồ uống .......................................................... 31

1.3.1.1 Nấm men Saccharomyces cerevisiae ........................................................................ 31

1.3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của nấm men...................... 32

1.3.2. Vi khuẩn trong lên men đồ uống .......................................................... 33

1.3.2.1 Vi khuẩn Lactobacillus ............................................................................................... 34

1.3.2.2 Vi khuẩn Leuconostoc ................................................................................................ 35

1.3.3 Hỗn hợp vi khuẩn và nấm men trong lên men ....................................... 35

iv

1.3.3.1. Chuyển hóa cacbonhydrat trong lên men ............................................................... 36

1.3.3.2 Chuyển hoá nitơ trong lên men ................................................................................. 37

1.3.3.3 Khả năng sinh CO2 và hợp chất dễ bay hơi trong lên men .................................... 38

1.3.3.4 Tính kháng khuẩn và chống oxy hóa trong lên men ............................................... 39

1.4 Các nghiên về cứu đồ uống lên men hiện nay............................................. 39

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trong nước .......................................................... 39

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước ......................................................... 41

1.5 Nhu cầu về đồ uống trong quân đội............................................................. 47

1.5.1 Tình hình thực tế về đồ uống trong quân đội ......................................... 47

1.5.2 Nhu cầu về đồ uống bổ dưỡng trong quân đội ....................................... 49

1.5.3 Các trang thiết bị chế biến trong Quân đội ............................................ 50

1.5.4 Tiêu chí sản phẩm đồ uống dinh dưỡng trong Quân đội......................... 50

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 52

2.1. Vật liệu .......................................................................................................... 52

2.1.1. Nguyên liệu ......................................................................................... 52

2.1.1.1 Nguyên liệu thóc, gạo ................................................................................................. 52

2.1.1.2 Nguồn giống nấm men ............................................................................................... 52

2.1.1.3 Nguồn giống vi khuẩn ................................................................................................ 53

2.1.2. Thiết bị và hóa chất ............................................................................. 54

2.1.2.1 Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ............................................................................ 54

2.1.2.2 Hóa chất sử dụng ........................................................................................................ 55

2.1.2.3 Môi trường nuôi cấy, nhân giống ............................................................................. 56

2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 57

2.2.1 Nghiên cứu, lựa chọn nguyên liệu gạo lứt ............................................. 57

2.2.1.1 Đánh giá thành phần dinh dưỡng trong nguyên liệu gạo lứt ................................. 57

2.2.1.2 Nghiên cứu, so sánh khả năng nẩy mầm và sinh tổng hợp enzyme α-amylaza

và Glutamat decacboxylaza của các loại gạo lứt ................................................................ 57

2.2.2 Nghiên cứu điều kiện nẩy mầm hạt gạo lứt Anh Đào............................. 57

2.2.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của pH nước ngâm ............................................................. 57

2.2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ủ...................................................................... 58

2.2.2.3 Nghiên cứu lựa chọn thời gian ủ ............................................................................... 58

v

2.2.3 Nghiên cứu điều kiện thủy phân dịch gạo lứt Anh Đào nẩy mầm ........... 58

2.2.3.1 Lựa chọn nhiệt độ thủy phân ..................................................................................... 58

2.2.3.2 Lựa chọn pH dịch thủy phân ..................................................................................... 58

2.2.3.3 Lựa chọn tỷ lệ gạo/nước ............................................................................................ 58

2.2.3.4 Lựa chọn thời gian thủy phân cho quá trình thủy phân 2 giai đoạn ..................... 59

2.2.4 Nghiên cứu lựa chọn điều kiện lên men ................................................ 59

2.2.4.1 Nghiên cứu lựa chọn chủng nấm men ...................................................................... 59

2.2.4.2 Nghiên cứu lựa chọn chủng vi khuẩn ....................................................................... 60

2.2.4.3 Nghiên cứu khả năng kết hợp của tổ hợp nấm men, vi khuẩn ............................... 60

2.2.4.4 Đánh giá cảm quan các tổ hợp nấm men-vi khuẩn ................................................. 60

2.2.5 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men ....................... 60

2.2.5.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ cấp giống .................................................................................. 61

2.2.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men ............................................................................... 61

2.2.5.3 Ảnh hưởng của pH tới quá trình lên men ................................................................. 61

2.2.5.4 Nghiên cứu động thái của quá trình lên men ........................................................... 62

2.2.6 Đánh giá cảm quan sản phẩm cuối ........................................................ 62

2.2.7 Theo dõi một số chỉ tiêu của sản phẩm trong thời gian bảo quản ........... 62

2.3. Phương pháp phân tích .................................................................... 62

2.3.1 Xác định hoạt độ enzyme α- amylaza .................................................... 62

2.3.2. Xác định hoạt độ enzyme Glutamat decacboxylaza (GAD) .................. 63

2.3.3. Xác định hàm lượng GABA ................................................................. 64

2.3.4. Xác định lượng đường khử .................................................................. 65

2.3.5 Xác định hàm lượng dextrin bằng phương pháp kết tủa cồn .................. 65

2.3.6 Xác định độ axit tổng số ....................................................................... 66

2.3.7 Xác định hàm lượng axit amin .............................................................. 67

2.3.8 Xác định nồng độ ethanol ..................................................................... 67

2.3.9 Xác định hoạt độ enzyme proteaza ........................................................ 68

2.3.10 Xác định hàm lượng polyphenol ......................................................... 69

2.3.11 Các phương pháp sử dụng sắc ký lỏng cao áp (HPLC) ........................ 70

2.4. Phương pháp đánh giá cảm quan...................................................... 73

2.4.1. Phép thử cho điểm ............................................................................... 73

2.4.2. Phép thử cho điểm chất lượng tổng hợp của sản phẩm ......................... 74

vi

2.4.3. Phép thử cho điểm thị hiếu .................................................................. 75

2.5 Các phương pháp vi sinh .............................................................................. 76

2.5.1 Xác định mật độ vi sinh vật .................................................................. 76

2.5.2 Xác định khả năng lên men bằng ống einhorn ....................................... 77

2.6 Các phương pháp phân tích khác ................................................................ 77

2.7 Phương pháp xử lý số liệu ............................................................................ 78

2.7.1 Phương pháp thống kê .......................................................................... 78

2.7.2 Phương pháp xử lý số liệu .................................................................... 78

CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................... 79

3.1. Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu gạo lứt cho nẩy mầm ........................... 79

3.1.1. Khảo sát thành phần dinh dưỡng các loại gạo lứt ................................. 79

3.1.2 Khảo sát thời gian hút nước bão hòa của các loại gạo lứt ...................... 80

3.1.3. Khảo sát khả năng nẩy mầm của các loại gạo lứt ................................. 81

3.1.4 Khảo sát sự biến đổi hoạt độ α-amylaza và GAD của gạo lứt nẩy mầm

ở các nhiệt độ khác nhau ............................................................................... 82

3.2. Nghiên cứu điều kiện thích hợp để thu nhận gạo lứt Anh đào nẩy

mầm có hoạt tính sinh học cao ........................................................................... 84

3.2.1. Ảnh hưởng của pH nước ngâm đến hoạt độ enzyme và các thành

phần chức năng trong gạo lứt nẩy mầm ......................................................... 84

3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hoạt độ enzyme và các

thành phần chức năng trong gạo lứt nẩy mầm ................................................ 88

3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ủ đến hoạt độ enzyme và các

thành phần chức năng trong gạo lứt nẩy mầm ................................................ 91

3.2.4. Xây dựng quy trình nẩy mầm gạo lứt Anh Đào .................................... 96

3.2.5 Đánh giá thành phần dinh dưỡng của gạo lứt Anh Đào nảy mầm ........... 97

3.3 Nghiên cứu điều kiện thủy phân thích hợp dịch gạo lứt nẩy mầm để

sản xuất đồ uống lên men ................................................................................... 99

3.3.1. Lựa chọn nhiệt độ thích hợp cho quá trình thủy phân dịch gạo lứt nẩy

mầm bằng enzyme nội tại ............................................................................ 100

3.3.2. Lựa chọn pH thích hợp cho thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm ............. 102

vii

3.3.3. Lựa chọn tỷ lệ nguyên liệu/nước thích hợp cho thủy phân dịch gạo

lứt nẩy mầm ................................................................................................ 104

3.3.4. Lựa chọn thời gian thích hợp thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm ........... 107

3.3.5 Đánh giá quá trình thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm ............................ 109

3.4 Nghiên cứu lựa chọn điều kiện lên men thích hợp ................................... 111

3.4.1. Nghiên cứu lựa chọn nấm men thích hợp ........................................... 111

3.4.1.1. Nghiên cứu quá trình sinh trưởng các chủng nấm men trong dịch thủy phân

gạo lứt nẩy mầm. ................................................................................................................... 111

3.4.1.2 Đánh giá khả năng lên men các chủng nấm men trong dịch thủy phân gạo lứt

nẩy mầm. ................................................................................................................................ 112

3.4.2. Nghiên cứu khả năng sinh trưởng các chủng vi khuẩn trong môi

trường dịch thủy phân gạo lứt nảy mầm....................................................... 114

3.4.3 Nghiên cứu khả năng lên men khi kết hợp chủng S.cerevisiae 28 với

các chủng vi khuẩn ..................................................................................... 115

3.4.3.1 Xác định mật độ tế bào từng chủng vi khuẩn khi lên men kết hợp với chủng

S.cerevisiae 28 ....................................................................................................................... 115

3.4.3.2 Khảo sát nồng độ rượu trong quá trình lên men kết hợp ..................................... 118

3.4.3.3 Khảo sát sự thay đổi pH trong quá trình lên men các tổ hợp .............................. 118

3.4.3.4 Khảo sát nồng độ chất khô hòa tan trong quá trình lên men các tổ hợp ............ 119

3.4.3.5 Khảo sát lượng đường khử trong quá trình lên men các tổ hợp .......................... 120

3.4.4 Đánh giá cảm quan các tổ hợp nấm men, vi khuẩn .............................. 121

3.4.4.1 Đánh giá cảm quan về mùi thơm dịch sau lên men .............................................. 122

3.4.4.2 Đánh giá cảm quan về vị chua dịch sau lên men .................................................. 122

3.5 Nghiên cứu lựa chọn điều kiện thích hợp cho quá trình lên men bởi tổ

hợp S.cerevisiae 28 và Leu.mesenteroides K ...................................................... 124

3.5.1 Tỷ lệ giống cấp .................................................................................. 125

3.5.2 Nhiệt độ lên men ................................................................................ 127

3.5.3 pH dịch trước lên men ........................................................................ 130

3.6 Kết quả đánh giá chất lượng sản phẩm .................................................... 134

3.6.1 Tổng hợp đặc tính hóa lý, hóa sinh và vi sinh vật của sản phẩm .......... 134

3.6.1.1 Thành phần dinh dưỡng và thành phần chức năng trong sản phẩm lên men .... 134

3.6.1.2 Xác định thời gian bảo quản sản phẩm đồ uống bổ dưỡng lên men ................... 137

viii

3.6.2 Đánh giá cảm quan chất lượng đồ uống lên men bổ dưỡng .................. 139

3.6.3 Đánh giá cảm quan sản phẩm bằng phép thử thị hiếu ......................... 139

3.6.4 Xây dựng quy trình sản xuất đồ uống lên men bổ dưỡng ..................... 140

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 142

4.1. Kết luận ....................................................................................................... 142

4.2. Kiến nghị ..................................................................................................... 142

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 143

PHỤ LỤC .............................................................................................................. 151

ix

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Tiếng anh Tiếng việt

BR Brown rice Gạo lứt

GBR Germinated brown rice Gạo lứt nẩy mầm

GRR Germinated brown rough Thóc nẩy mầm

RR Rough rice Thóc

WR White rice Gạo trắng

CK Dry matter Chất khô

OD Optical Density Mật độ quang

GAD Glutamat decacboxylase

GABA γ-aminobutiric axit tic

ĐC Đối chứng

cs cộng sự

KPH Không phát hiện

KP Khẩu phần

CFU/g Colony Forming Unit per gram Đơn vị khuẩn lạc tạo thành/gam

MĐTB Mật độ tế bào

TB Tế bào

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

VSV Vi sinh vật

LAB Lactic axit bacteria Vi khuẩn lactic

W/V weight/ volume Khối lượng/thể tích

V/V volume/ volume Thể tích/thể tích

IC50 50% inhibitor concentration Nồng độ kìm hãm 50%

x

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của gạo lứt và gạo lứt nẩy mầm .................. 11

Bảng 1.2 Một số nghiên cứu về GABA trong gạo lứt và gạo lứt nẩy mầm. ..... 13

Bảng 1.3 Tính chất hóa lý của tinh bột gạo thường và gạo nếp ......................... 21

Bảng 2.1 Đặc điểm hình thái của các chủng nấm men S. cerevisiae ................. 53

Bảng 2.2 Đặc điểm hình thái của các loài vi khuẩn ........................................... 54

Bảng 2.3 Danh mục thiết bị .............................................................................. 55

Bảng 2.4 Danh mục hóa chất sử dụng ............................................................... 55

Bảng 2.5 Thành phần môi trường Sabouraud ................................................... 56

Bảng 2.6 Thành phần môi trường LB ................................................................ 56

Bảng 2.7 Thành phần môi trường MRS ............................................................. 56

Bảng 2.8 Lượng giống cấp vào quá trình lên men (1x106

CFU/ml) .................. 61

Bảng 2.9. Tiêu chí đánh giá cảm quan và hệ số quan trọng .............................. 75

Bảng 3.1 Thành phần dinh dưỡng của ba loại gạo lứt ....................................... 79

Bảng 3.2 Đánh giá thành phần dinh dưỡng trong gạo lứt Anh Đào .................. 98

Bảng 3.3 Cơ cấu thành phần đường trong quá trình xử lý gạo lứt ................... 109

Bảng 3.4 Thành phần dinh dưỡng dịch gạo lứt trước và sau thủy phân .......... 110

Bảng 3.5 Độ rượu của các mẫu dịch thủy phân gạo lứt nảy mầm sau lên men

bởi các chủng nấm men .................................................................................... 113

Bảng 3.6 Kết quả đánh giá cảm quan mùi thơm các tổ hợp chủng ................. 122

Bảng 3.7 Kết quả đánh giá cảm quan về vị chua tổ hợp chủng ....................... 123

Bảng 3.8 Tổng hợp khảo sát sự kết hợp 3 tổ hợp chủng tại mốc 24 giờ ......... 124

Bảng 3.9 Tổng hợp các loại đường có trong gạo lứt, gạo lứt mầm, dịch thủy

phân và dịch lên men gạo lứt nẩy mầm ............................................................ 134

Bảng 3.10 Hàm lượng các axit amin có trong gạo lứt, gạo lứt mầm, dịch thủy

phân và dịch lên men gạo lứt nẩy mầm ............................................................ 135

Bảng 3.11 Thành phần các vitamin có trong trong gạo lứt, gạo lứt mầm, dịch

thủy phân và dịch lên men gạo lứt nẩy mầm .................................................... 136

Bảng 3.12 Thành phần dinh dưỡng đồ uống lên men từ gạo lứt nẩy mầm ..... 136

Bảng 3.13 Sự biến đổi một số chỉ tiêu trong điều kiện bảo quản 4-60C ......... 138

xi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Thóc, gạo lứt và gạo lứt nẩy mầm Anh Đào .............................................. 6

Hình 1.2 Cơ chế hình thành GABA ......................................................................... 12

Hình 1.3. Cấu trúc phân tử tinh bột gạo nẩy mầm theo thời gian nẩy mầm ............ 22

Hình 2.1 Hình thái tế bào và khuẩn lạc nấm men S. cerevisiae 28 ......................... 53

Hình 2.2 Hình thái tế bào của các chủng vi khuẩn lactic sử dụng trong nghiên

cứu ............................................................................................................................ 54

Hình 3.1 Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến độ ẩm trong hạt ............................... 80

Hình 3.2 Khả năng nẩy mầm của các loại gạo lứt ở các nhiệt độ ủ khác nhau ....... 82

Hình 3.3 Hoạt độ α-amylaza của các loại gạo lứt nẩy mầm ở các nhiệt độ ủ

khác nhau .................................................................................................................. 82

Hình 3.4 Hoạt độ enzyme GAD của các loại gạo lứt nẩy mầm ở các nhiệt độ ủ

khác nhau .................................................................................................................. 83

Hình 3.5 Ảnh hưởng của pH đến hoạt độ α-amylaza và proteaza trong gạo lứt

mầm .......................................................................................................................... 85

Hình 3.6 Ảnh hưởng pH đến hàm lượng polyphenol trong gạo lứt nẩy mầm ........ 86

Hình 3.7 Ảnh hưởng của pH nước ngâm đến hoạt độ GAD và hàm lượng

GABA ....................................................................................................................... 86

Hình 3.8 Hình ảnh gạo lứt nẩy mầm sau khi xử lý ở các pH ngâm khác nhau ...... 88

Hình 3.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hoạt độ α-amylaza và proteaza ................ 89

Hình 3.10 Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hàm lượng Polyphenol trong gạo lứt

mầm .......................................................................................................................... 90

Hình 3.11 Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hoạt độ enzyme GAD và hàm lượng

GABA ....................................................................................................................... 90

trong gạo lứt mầm ..................................................................................................... 90

Hình 3.12 Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hoạt độ α-amylaza và proteaza ............. 92

Hình 3.13 Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hàm lượng polyphenol ......................... 93

Hình 3.14 Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hoạt độ enzyme GAD và hàm lượng

GABA trong hạt gạo lứt nẩy mầm ........................................................................... 94

Hình 3.15 Hình ảnh gạo lứt Anh Đào nẩy mầm ở các thời gian ủ khác nhau ........ 95

Hình 3.16 Quy trình sản xuất gạo lứt Anh Đào nẩy mầm ....................................... 96

xii

Hình 3.17. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân tới hàm lượng axit amin và chất

khô hòa tan .............................................................................................................. 100

Hình 3.18. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân tới hàm lượng dextrin và đường

khử .......................................................................................................................... 101

Hình 3.19 Ảnh hưởng của pH dịch thủy phân tới hàm lượng axit amin, chất khô

hòa tan ..................................................................................................................... 103

Hình 3.20. Ảnh hưởng của pH thủy phân tới lượng đường khử và dextrin tạo ra 104

Hình 3.21 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/nước đến hàm lượng axit amin và

chất khô hòa tan có trong dịch thủy phân ............................................................... 105

Hình 3.22 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/nước đến hàm lượng đường khử và

dextrin có trong dịch thủy phân .............................................................................. 106

Hình 3.23 Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến lượng axit amin tạo thành ........... 107

Hình 3.24 Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến lượng đường khử tạo thành......... 108

Hình 3.25 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng chất khô hòa tan

và lượng dextrin tạo thành ...................................................................................... 108

Hình 3.26 Dịch thủy phân gạo lứt Anh Đào nảy mầm .......................................... 111

Hình 3.27. Khả năng sinh trưởng của các chủng nấm men trong môi trường

dịch gạo ................................................................................................................... 112

Hình 3.28 Khả năng sinh khí các chủng nấm men trên dịch thuỷ phân GBR ....... 113

Hình 3.29 Khả năng sinh trưởng các chủng vi khuẩn trong môi trường dịch

thủy phân gạo lứt nảy mầm .................................................................................... 114

Hình 3.30 Mật độ tế bào từng chủng vi khuẩn khi kết hợp lên men ..................... 115

Hình 3.31 Mật độ tế bào chủng S.cerevisiae 28 khi lên men độc lập và lên men

kết hợp với vi khuẩn ............................................................................................... 116

Hình 3.32 Nồng độ rượu dịch sau lên men các tổ hợp nấm men, vi khuẩn .......... 118

Hình 3.32 Nồng độ rượu dịch sau lên men kết hợp nấm men với vi khuẩn .......... 118

Hình 3.33 Biến đổi pH dịch lên men khi lên men các tổ hợp ................................ 119

Hình 3.34 Nồng độ chất khô hòa tan trong quá trình lên men............................... 120

Hình 3.34 Nồng độ chất khô hòa tan trong quá trình lên men............................... 120

Hình 3.35 Khảo sát sự biến đổi lượng đường khử còn lại trong quá trình lên

men ......................................................................................................................... 121

Hình 3.36 Ảnh hưởng tỷ lệ cấp giống đến mật độ tế bào nấm men, vi khuẩn ....... 125

xiii

Hình 3.37 Ảnh hưởng của tỷ lệ cấp giống đến nồng độ chất khô hòa tan và

lượng đường khử còn lại dịch lên men sau 24 giờ ................................................. 126

Hình 3.38 Ảnh hưởng tỷ lệ cấp giống đến pH và độ rượu của dịch lên men ........ 127

Hình 3.39 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men đến mật độ tế bào nấm men, vi khuẩn ..... 128

Hình 3.40 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men đến nồng độ chất khô hòa tan và lượng

đường khử ............................................................................................................... 128

Hình 3.41 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men đến độ pH và độ rượu ............................ 129

Hình 3.42 Ảnh hưởng pH dịch trước khi lên men đến mật độ tế bào trong dịch .. 130

Hình 3.43 Ảnh hưởng pH dịch trước lên men đến nồng độ chất khô hòa tan và

lượng đường khử còn lại trong dịch lên men ......................................................... 131

Hình 3.44 Ảnh hưởng pH dịch trước lên men đến pH dịch sau lên men và nồng

độ rượu của sản phẩm ............................................................................................. 131

Hình 3.45 Ảnh hưởng của thời gian lên men đến mật độ tế bào ........................... 132

Hình 3.46 Ảnh hưởng của thời gian lên men đến nồng độ chất khô hòa tan và

lượng đường khử còn lại trong sản phẩm ............................................................... 133

Hình 3.47 Ảnh hưởng thời gian lên men đến pH dịch lên men và nồng độ rượu

sản phẩm ................................................................................................................. 133

Hình 3.48 Quy trình sản xuất đồ uống bổ dưỡng lên men .................................... 140

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của luận án

Với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, đời sống con người ngày

một nâng cao, vấn đề sức khỏe và dinh dưỡng cho cơ thể đang là mối quan tâm

hàng đầu trong xã hội. Các loại thực phẩm được sử dụng ngày nay không chỉ có giá

trị dinh dưỡng mà còn có giá trị bảo vệ sức khỏe con người. Hầu hết các dân tộc

trên thế giới đều có các loại đồ uống truyền thống riêng, đặc trưng cho khí hậu và

văn hóa của mình. Đồ uống đóng vai trò quan trọng đối với con người, ngoài việc

cung cấp cho cơ thể một lượng nước đáng kể để tham gia vào quá trình trao đổi chất

của tế bào, nó còn bổ sung cho cơ thể một lượng lớn các chất dinh dưỡng, các loại

vitamin và muối khoáng để bù đắp cho những hao hụt về năng lượng và dinh dưỡng

đã bị tiêu hao trong quá trình hoạt động.

Gạo lứt là loại gạo chỉ xay bỏ vỏ trấu còn lớp cám gạo, là một trong những

loại thực phẩm tốt cho sức khoẻ nhờ vào nguồn cacbonhydrate, vitamin nhóm B,

chất xơ, chất béo, sắt, kali, kẽm, selen, magie và mangan dồi dào. Bên cạnh đó gạo

lứt còn có một số nhược điểm như: hạt gạo khá cứng so với gạo trắng, do có lớp

cám nên thời gian nấu lâu, mùi khó chịu, ăn khó tiêu hóa, gạo lứt còn chứa nhiều

phytate – muối của axit phytic làm giảm khả năng hấp thu khoáng chất của cơ thể.

Để khắc phục những điểm hạn chế trên, có nhiều biện pháp giải quyết, nhưng quá

trình ủ và nẩy mầm gạo lứt là đơn giản và hiệu quả nhất. Gạo lứt nẩy mầm không

chỉ giữ nguyên được các thành phần dinh dưỡng có trong gạo lứt mà qua quá trình

nẩy mầm còn làm tăng các yếu tố dinh dưỡng như lysine, vitamin E, vitamin B1,

B2, B3, B5, B6, B9, magie, canxi, sắt, polyphenol, các chất chống oxy hóa và đặc

biệt là γ – amino butyric axit (GABA) một loại amino axit có nhiều tác dụng tốt trên hệ

thần kinh.

Hạt gạo lứt trong quá trình nẩy mầm có những thay đổi quan trọng về dinh

dưỡng do hệ enzyme trong hạt được hoạt hóa, có nhiều enzyme được tăng hoạt độ

sau khi nẩy mầm. Bên cạnh đó, việc nghiên cứu sử dụng enzyme nội tại để thủy

phân các hợp chất cao phân tử trong hạt gạo lứt nẩy mầm chưa được quan tâm. Quá

trình thủy phân dùng lượng enzyme có sẵn trong hạt sau nẩy mầm là một giải pháp

mang tính kinh tế cao. Bên cạnh đó, lên men dịch thủy phân gạo lứt nẩy mầm kết

hợp với hoạt động của tổ hợp vi khuẩn, nấm men có thể tạo ra một loại đồ uống lên

2

men bổ dưỡng, độ rượu thấp, chứa lợi khuẩn sẽ đem lại nhiều tác dụng tốt cho sức

khỏe người sử dụng. Loại đồ uống lên men này đã được nhiều nước trên thế giới sử

dụng, phổ biến như Kvass loại nước uống truyền thống của Nga và Đông Âu [91],

hay các loại đồ uống khác như Boza, Kaffir [86, 87]. Ở nước ta, trên thị trường có

bán các sản phẩm lên men bởi vi khuẩn và nấm men như TH true MATL của tập

đoàn sữa TH True milk năm 2018, năm 2019 có thêm đồ uống lên men Star

Kombucha với những sản phẩm từ các loại trà được lên men có tính lợi khuẩn.

Trong điều kiện chiến tranh công nghệ cao, vũ khí, trang thiết bị hiện đại sẽ

không còn phân biệt tiền tuyến, hậu phương nên môi trường tác chiến của bộ đội rất

khắc nghiệt. Để đáp ứng được yêu cầu trong tác chiến hiện đại, người lính phải có

sức chịu đựng lớn, có thể lực và trí lực tốt mới có thể hoàn thành được các yêu cầu

ngày càng cao trong hoạt động quân sự. Để nâng cao khả năng thích nghi và sức

khỏe cho người lính thì giải pháp dinh dưỡng là một trong những giải pháp quan

trọng, cần được tiến hành đồng bộ. Đối với quân đội, ăn uống không chỉ nhằm duy

trì sức khỏe mà còn góp phần nâng cao sức mạnh chiến đấu. Trong quá trình huấn

luyện, dã ngoại và tác chiến do yêu cầu thời gian gấp, tính cơ động cao, đòi hỏi phải

tuyệt đối bí mật, bất ngờ nên công tác bảo đảm ăn uống còn nhiều khó khăn, ảnh

hưởng không nhỏ đến sức khỏe của bộ đội. Bộ đội là một lực lượng có hoạt động

đặc thù, có những lực lượng như trinh sát đặc nhiệm, đặc công, tầu ngầm…đều có

hoạt động thể lực cao, tiêu hao năng lượng lớn, thể lực và trí lực phải vận động tối

đa khi thực hiện nhiệm vụ nên thần kinh căng thẳng, thể lực bị tiêu hao nhanh

chóng [1]. Sau huấn luyện cơ thể bị mất nước nên rất mệt mỏi, trong hoàn cảnh đó

nếu có một loại đồ uống lên men bổ dưỡng, chứa các thành phần chức năng để sử

dụng sẽ cung cấp năng lượng, vitamin, khoáng chất và các hoạt chất sinh học giúp

bộ đội tỉnh táo, hồi phục sức khỏe, thể lực một cách nhanh chóng. Tuy nhiên, nước

uống chính bảo đảm hiện nay cho bộ đội vẫn chỉ là nước đun sôi để nguội được

mang theo trong các bình tông cá nhân. Trong quân đội, Bộ Quốc phòng có các quy

định về tiêu chuẩn, định lượng, mức tiền ăn cho từng đối tượng, Quân binh chủng,

với lực lượng có mức tiền ăn cao, năng lượng đảm bảo từ 3.800 Kcal/người/ngày

trở lên được đảm bảo thêm về đồ uống như sữa tươi, chè khô…[2]. Lực lượng tầu

ngầm khi đi biển có thêm 100ml rượu vang/người/ngày [3], các sản phẩm này đều

mua sẵn trên thị trường. Như vậy hiện nay trong quân đội chưa có 1 loại đồ uống