Tài liệu Nghiên cứu công nghệ sản xuất chế phẩm oryzanol từ cám gạo để chế biến thực phẩm chức năng

BÔÔ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIÊÔP VÀ PTNT HỌC VIÊÊN NÔNG NGHIỆP VIÊÊ T NAM NGUYỄN THỊ DUNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM ɤ- ORYZANOL TỪ CÁM GẠO ĐỂ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM CHỨC NĂNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2015 BÔÔ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIÊÔP VÀ PTNT HỌC VIÊÊN NÔNG NGHIỆP VIÊÊT NAM NGUYỄN THỊ DUNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM ɤ- ORYZANOL TỪ CÁM GẠO ĐỂ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM CHỨC NĂNG CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 60.44.03.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: NGUYỄN XUÂN THÀNH HÀ NỘI, 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là trung thực. Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã được cám ơn và các thông tin được trích dẫn trong khóa luận này đã được ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Học viên Nguyễn Thị Dung i LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp này được thực hiện tại Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch dưới sự hướng dẫn của Th.S. Nguyễn Đức Tiến – Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch và PGS.TS. Nguyễn Xuân Thành – Bộ môn Vi sinh vật – Khoa Môi trường, Học viê Ôn Nông nghiệp Viê Ôt Nam Để hoàn thành được luận văn này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ và hướng dẫn của các thầy giáo, cô giáo, gia đình và bè bạn xung quanh. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Xuân Thành – Bộ môn Vi sinh vật – Khoa Môi trường, Học viê nÔ Nông nghiệp Viê Ôt Nam đã hướng dẫn, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn tới ThS. Nguyễn Đức Tiến – Trưởng Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm và Môi trường nông nghiệp – Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghê sau thu hoạch đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Đồng thời, tôi xin được cảm ơn các anh, chị ở Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm và Môi trường nông nghiệp – Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này. Cuối cùng tôi xin gửi tới gia đình và bạn bè đã là nguồn động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu những lời cảm ơn chân thành nhất. Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Học viên Nguyễn Thị Dung ii MỤC LỤC Lời cam đoan.............................................................................................................i Lời cảm ơn................................................................................................................ii Mục lục....................................................................................................................iii Danh mục bảng biểu...............................................................................................vii Danh mục hình.........................................................................................................ix Danh mục chữ viết tắt...............................................................................................x MỞ ĐẦU............................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU.............................................................3 1.1. Cám gạo nguyên liệu.....................................................................................3 1.2. Hiện trạng cám gạo ở Việt Nam.................................................................10 1.3. Các ứng dụng của cám gạo.........................................................................12 1.3.1. Sử dụng cám gạo làm thức ăn chăn nuôi.................................................12 1.3.2. Sử dụng cám gạo lấy dầu.........................................................................12 1.3.3. Cám gạo dùng xử lý nước thải.................................................................12 1.3.4. Cám gạo dùng làm đẹp.............................................................................13 1.3.5. Các ứng dụng khác của cám gạo..............................................................13 1.4. Các vấn đề ô nhiễm môi trường phát sinh trong quá trình sản xuất......13 1.4.1.Quá trình thất thoát nguyên, vật liệu trong khâu vận chuyển, bảo quản vật liệu................................................................................................................13 1.4.2. Các nguồn nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất........................13 1.4.3. Chất thải rắn.............................................................................................14 1.4.4. Khí thải.....................................................................................................14 1.5. Kiểm soát ô nhiễm trong toàn bộ quy trình sản xuất ɤ- oryzanol từ cám gạo. 14 1.5.1. Các phương pháp xử lý nước thải............................................................14 1.5.1.1. Hồi lưu nước thải..............................................................................14 1.5.2. Xử lý chất thải rắn và khí thải..................................................................14 1.4. ɤ- oryzanol...................................................................................................14 1.4.1. Thành phần và cấu tạo của ɤ - oryzanol ……………………………… 14 1.4.2. Hoạt chất sinh học ɤ- oryzanol................................................................18 1.4.2.1. Đặc tính chống oxy hóa....................................................................18 1.4.2.2. Tác dụng với cholesterol và giảm tăng lipit máu.............................19 iii 1.4.2.3. Điều tiết hoocmon kích thích tuyến giáp.........................................20 1.4.2.4. Hiệu lực với bệnh mãn kinh.............................................................20 1.4.2.5. Làm trắng da, kích hoạt của tuyến bã nhờn, tăng khả năng chịu nhiệt của da và chống dị ứng.........................................................................21 1.4.2.6. Hiệu lực với bệnh ung thư................................................................22 1.4.2.7. Hiệu ứng chống viêm........................................................................23 1.4.2.8. Những thuộc tính sinh lý khác 33....................................................23 1.4.3. Trao đổi chất và hấp thu ɤ- oryzanol.......................................................25 1.4.4. Tính an toàn của ɤ- oryzanol ..................................................................25 1.4.4.1. Tính an toàn về độc cấp tính.............................................................25 1.4.4.2. Tính an toàn về độc mãn tính...........................................................25 1.4.4.3. Tính an toàn về khả năng gây quái thai............................................25 1.4.4.4. Tính an toàn về mức độ gây ung thư................................................26 1.4.4.5. Tính an toàn về mức độ kích ứng da................................................26 1.4.5. Ứng dụng, đóng gói và bảo quản chế phẩm ɤ- oryzanol .......................26 1.4.6. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ɤ- oryzanol......................................27 1.4.6.1. Trên thế giới......................................................................................27 1.4.6.2. Trong nước........................................................................................30 1.5. Phương pháp trích ly 28.............................................................................31 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................34 2.1. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................34 2.2. Phạm vi nghiên cứu.....................................................................................34 2.2.1. Địa điểm...................................................................................................34 2.2.2. Thời gian...................................................................................................34 2.3. Nội dung nghiên cứu...................................................................................34 2.3.1. Xác định mẫu cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol.....................................34 2.3.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo để sản xuất thực phẩm chức năng...............................................................34 2.3.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế quy trình công nghệ tận dụng cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol.................................................................................................34 2.4. Phương pháp nghiên cứu............................................................................34 2.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm................................................................34 2.4.1.1. Xác định thành phần và chất lượng cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol..34 iv 2.4.1.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo để sản xuất thực phẩm chức năng...................................................36 2.4.2. Các chỉ tiêu nghiên cứu............................................................................40 2.4.2.1. Xác định độ ẩm nguyên liệu.............................................................40 2.4.2.2. Phương pháp phân tích hàm lượng ɤ- oryzanol..............................41 2.4.2.3. Xác định hiệu suất trích ly................................................................43 2.4.2.4. Phân tích, đánh giá chỉ tiêu kim loại nặng......................................44 2.4.2.5. Phân tích, đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật.............................................44 2.4.2.6. Phương pháp xử lý số liê Ôu................................................................44 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.....................................................46 3.1. Xác định mẫu cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol.......................................46 3.1.1. Xác định hàm lượng ɤ- oryzanol trong mẫu cám gạo Khang dân, Bắc thơm, p6..............................................................................................................46 3.1.2. Xác định phương pháp xử lý cám gạo cho trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo.......................................................................................................................46 3.1.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm cám gạo nguyên liệu đến hiệu xuất trích ly ɤ- oryzanol .......................................................................................47 3.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo để sản xuất thực phẩm chức năng.............................................................48 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo...............................................................................................................48 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi ethanol đến hiệu suất trích ly ɤoryzanol từ cám gạo...........................................................................................49 3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất triết ly ɤ- oryzanol từ cám gạo..50 3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo bằng ethanol........................................................................................................51 3.2.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ethanol 960 đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo..........................................................................52 3.2.6. Xây dựng quy trình trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo.............................53 3.2.7. Nghiên cứu tinh chế, tạo chế phẩm ɤ- oryzanol.....................................55 3.2.7.1. Xác định lượng NaOH cho xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo:....55 3.2.7.2. Xác định thời gian xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo..................55 3.2.7.3. Xác định thời gian sấy hỗn hợp xà phòng........................................55 3.2.7.4. Xác định thời gian trích ly ɤ- oryzanol bằng ethanol từ xà phòng:.....56 v 3.2.7.5. Tách sáp và thu ɤ- oryzanol từ dịch trích ly....................................56 3.2.7.6. Quy trình tinh chế ɤ- oryzanol ........................................................57 3.2.8. Ảnh hưởng của các yếu tố khác đến quá trình tinh chế tạo chế phẩm ɤoryzanol từ cám gạo...........................................................................................58 3.2.8.1.Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thu ɤ- oryzanol kết tinh trong acetone...........................................................................................58 3.2.8.2. Nghiên cứu xác định thời gian làm lạnh kết tinh ɤ- oryzanol đến hiệu xuất thu ɤ- oryzanol kết tinh trong acetone..........................................60 3.2.8.3. Quy trình tạo chế phẩm ɤ- oryzanol................................................61 3.2.9. Đánh giá chỉ tiêu an toàn thực phẩm ɤ- oryzanol theo TCVN...............63 3.2.9.1. Các chỉ tiêu lý hóa............................................................................63 3.2.9.2. Các chỉ tiêu vi sinh vật....................................................................63 3.2.9.3. Hàm lượng kim loại nặng.................................................................64 3.2.9.4. Hàm lượng các chất không mong muốn..........................................64 3.2.10. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo.......................................................................................................................64 3.2.11. Đánh giá hiệu quả kinh tế- kỹ thuật của công nghệ sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo......................................................................................68 3.2.12. Chi phí cho sản xuất ở quy mô pilot:.....................................................69 3.2.13. Tính chi phí cho sản xuất 1 kg chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo:......70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...........................................................................71 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................73 PHỤ LỤC 1: THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT........................................................76 PHỤ LỤC 2: MỘT SỐ HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ............................................77 PHỤ LỤC 3: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU...........................................87 DANH MỤC BẢNG BIỂU vi STT Tên hình Trang Bảng 1.1. Thành phần hoá học của cám gạo................................................................5 Bảng 1.2. Thành phần của dầu cám gạo thô 10...........................................................5 Bảng 1.3. Các chất chống oxy hóa có trong cám gạo..................................................7 Bảng 1.4. Lợi ích của một số chất dinh dưỡng quan trọng trong cám gạo.................9 Bảng 1.5. Các thành phần của ɤ- oryzanol 35...........................................................17 Bảng 1.6. Tác động của ɤ- oryzanol về các triệu chứng mãn kinh và rối loạn chức năng...................................................................................................21 Bảng 3.1. Hàm lượng ɤ- oryzanol trong mẫu cám gạo giống lúa Khang dân, Bắc thơm, P6.............................................................................................46 Bảng 3.2. Ảnh hưởng thời gian sấy và độ ẩm nguyên liệu đến hàm lượng hoạt chất ɤ- oryzanol trích ly............................................................................47 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của loại dung môi đến hiệu suất trích ly................................49 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của loại dung môi đến hiệu suất trích ly................................50 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo bằng ethanol.......................................................................................51 Bảng 3.6. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo bằng ethanol...........................................................................52 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ethanol 96 0 đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo.........................................................52 Bảng 3.8. Xác định thời gian xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo ở 900C...............55 Bảng 3.9.Ảnh hưởng thời gian sấy đến độ ẩmcủa xà phòng sau khi sấy..................56 Bảng 3.10. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly ɤoryzanol từ hỗn hợp xà phòng..................................................................56 Bảng 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt độ kết tinh ɤ- oryzanol đến hiệu xuất thu ɤoryzanol tinh thể........................................................................................59 Bảng 3.12. Ảnh hưởng thời gian làm lạnh kết tinh ɤ- oryzanol đến hiệu xuất thu hồi ɤ- oryzanol kết tinh......................................................................60 Bảng 3.13. Kết quả phân tích các chỉ tiêu lý hoá của sản phẩm................................63 Bảng 3.14 .Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật trong sản phẩm......................63 vii Bảng 3.15. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong sản phẩm.................64 Bảng 3.16. Hàm lượng các chất không mong muốn.................................................64 Bảng 3.17. Chi phí sản xuất 568 gam chế phẩm ɤ- oryzanol...................................69 Bảng 3.18. Tính sản phẩm phụ thu được trong mô hình sản xuất ɤ- oryzanol : ...................................................................................................................70 viii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1. Cám gạo........................................................................................................3 1.2. Sơ đồ lớp cám trong hạt lúa.........................................................................4 1.3. Cấu trúc phân tử của ɤ- oryzanol...............................................................15 1.4. Các cấu trúc hóa học và các thành phần chính của ɤ- oryzanol...............16 1.5. Con đường chuyển hóa sinh học của ɤ- oryzanol......................................24 1.6. Tinh chế ɤ- oryzanol..................................................................................28 1.7. Quy trình thu hồi ɤ- oryzanol từ phần xà phòng.......................................29 2.1. Quy trình tinh chế ɤ- oryzanol...................................................................45 3.1. Quy trình công nghệ trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo................................54 3.2. Quy trình tinh chế ɤ- oryzanol ..................................................................57 3.3. Quy trình tạo chế phẩm ɤ- oryzanol...........................................................62 3.4. Quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo............66 ix DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DNA EDTA Deoxyribonucleic axit Ethylenediaminetetraacetic axit EU European Union – Liên minh Châu Âu GS Giáo sư HDL High Density Lipoprotein – Lipoprotein tỷ trọng cao HSTL Hiệu suất trích ly HIV Human Immunodeficiency Virus – Vius suy giảm miễn dịch HPV Human Papilloma Virus – Virus gây ung thư cổ tử cung HBV Hepatitis B – Virus viêm gan B SC – CO2 Supercritical Carbon dioxide – CO2 siêu tới hạn TS Tiến sĩ TPA Tissue Plasminogen Activator – Mô hoạt hóa plasminogen TSH TRH Thyroid Stimulating Hormone – Hoocmon kích thích tuyến giáp Thyrotropin Releasing Hormone – Nhân tốt giải phóng hoocmon WHO thyritropin World Health Organization – Tổ chức Y tế thế giới x MỞ ĐẦU Việt Nam với gần 80% dân số sống bằng nghề nông, vì vậy trong sản xuất nông nghiệp chúng ta đã sản xuất ra 1 lượng lớn nông sản, trong đó cây lúa là một cây lương thực chủ đạo đáp ứng nhu cầu của hơn 90 triệu dân và một phần dành cho xuất khẩu. Do cấu tạo đặc thù của hạt thóc, vì vậy trong quá trình chế biến đã tạo ra một lượng lớn cám gạo phụ phẩm. Đây là nguồn nguyên liệu rất có giá trị cho nhiều hoạt động chế biến khác nhau. Với trên 9 triệu ha đất nông nghiệp, trong đó có hai vùng đồng bằng phì nhiêu đó là vùng đồng bằng Sông Cửu Long và đồng bằng sông Hồng. Hai vùng này là vùng trồng lúa được xếp vào loại tốt nhất của thế giới. Năm 2009, giá trị sản lượng của nông nghiệp đạt 71,473 nghìn tỷ đồng ( giá trị so với năm 1994), tăng 1,32% so với năm 2008. Nền nông nghiệp chiếm 13,85% tổng sản phẩm trong nước (Theo cục thống kê Việt Nam 2009). Chính vì thế nông nghiệp vẫn là nghành kinh tế quan trọng của Việt Nam hiện nay. Trong năm 2005, có khoảng 60% lao động làm việc trong lĩnh vực nông, lâm nghiệp và thủy sản. Sản lượng nông nghiệp xuất khẩu chiếm khoảng 30% trong năm 2005. Việc tự do hóa sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là xuất khẩu lúa gạo, đã giúp Việt Nam là nước đúng thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo. Ngoài ra còn có những nông sản quan trọng khác như cà phê, sợi bông, đậu phộng.... Bên cạnh mức tăng trưởng xuất khẩu nông sản còn đọng lại vấn đề về các bãi chứa, đầu ra cho các phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ trấu, cám gạo.... Số liệu hàng trăm ngàn tấn nông sản xuất khẩu hàng năm, tương ứng với con số gấp nhiều lần như thế về phế phẩm nông nghiệp thải ra môi trường sẽ là vấn nạn đe dọa ô nhiễm môi trường cho các tỉnh đang có thế mạnh về sản xuất nông nghiệp. Trong quá trình chế biến lúa đã tạo ra một lượng lớn cám gạo phụ phẩm hiện nay chưa sử dụng hiệu quả. Với lượng cám gạo chiếm khoảng 10% so với lúa, thì cám gạo thải ra hàng năm trong các cơ sở chế biến của nước ta ước khoảng trên 45 triệu tấn tấn cám gạo. Đây là nguồn nguyên liệu rất có giá trị cho hoạt động chế biến, thức ăn thủy sản cũng như việc trích ly dầu cám gạo, sử dụng 1 trong sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm… , vẫn chưa có một biện pháp lưu trữ tối ưu. Đây chính là một trong những nguồn thải gây ô nhiễm môi trường gián tiếp đang được công chúng và các nhà quản lý môi trường quan tâm tìm cách xử lý. Chính vì thế mà cần có những phương pháp những nghiên cứu khả thi và hiệu quả để tận dụng nguồn phế thải nông nghiệp dồi dào hiện nay và đề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo để chế biến thực phẩm chức năng” được chọn làm đề tài luận văn.  Mục đích nghiên cứu Sử dụng cám gạo sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol đạt chỉ tiêu an toàn vệ sinh thực phẩm để chế biến thực phẩm chức năng đạt TCVN.  Yêu cầu của đề tài - Xác định thành phần và chất lượng cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol - Xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanoltừ cám gạo để sản xuất thực phẩm chức năng - Đánh giá hiệu quả kinh tế quy trình công nghệ tận dụng cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol 2 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cám gạo nguyên liệu Trong quy trình xay xát và chế biến gạo, sau khi thu được sản phẩm chính là gạo thì còn một sản phẩm phụ có giá trị sử dụng khá cao và có giá thành rất thấp - đó chính là cám gạo. Từ thời xa xưa người ta đã biết sử dụng cám gạo làm thức ăn chăn nuôi, sau này cùng với sự phát triển của xã hội loài người và sự tiến triển của khoa khoa học kỹ thuật người ta đã khai thác sử dụng cám gạo vào những mục đích khác nhau như lấy dầu làm dầu ăn, làm thực phẩm chức năng, thu nhận hoạt chất sinh học có trong cám gạo, làm mỹ phẩm, làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật… Cám gạo thường có dạng bột mềm và mịn. Cám gạo có màu sáng mùi thơm đặc trưng. Cám gạo chiếm khoảng 10 – 12% khối lượng lúa. Và là hỗn hợp của lớp vỏ ngoài hạt gạo và lớp aloron. Được thu hồi dưới 2 dạng: Cám khô và cám ướt. Cám khô được sấy thêm lần nữa để bảo quản lâu hơn, cám ướt sẽ được bán cho các cơ sở nuôi cá da trơn làm thức ăn ngay. Hình 1.1. Cám gạo 3 Hình 1.2. Sơ đồ lớp cám trong hạt lúa Trong cám gạo có chứa 15 – 20% dầu cám gạo, dầu cám gạo thô có khoảng 4% phần không xà phòng hóa, trong đó bao gồm phytosterol, sterolesters, rượu triterpene, hydrocarbon, và tocopherols. ɤ- oryzanol khoảng 2% trong dầu cám gạo thô, những phần không xà phòng hóa đã được chứng minh có hoạt tính sinh học, tích cực dinh dưỡng và lợi ích sức khỏe (Orthoefer, F.T. 1996). Phần không xà phòng hóa trong dầu cám gạo có thể trên 5% trong dầu cám gạo thô, khoảng 1,5 % trong dầu cám gạo đã tinh luyện, trong khi hầu hết các loại dầu thực vật khác khoảng 0,3 - 0,9 % trong dầu đã tinh luyện. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh phần không xà phòng hóa, đặc biệt là ɤ- oryzanol đóng vai trò quan trọng về hoạt tính sinh học có lợi cho sức khỏe (Seetharamaiah, G.S., and Chandrsekhara, N. 1988). Thành phần hóa học của cám gạo ở bảng sau: 4 Bảng 1.1. Thành phần hoá học của cám gạo Thành phần Protein thô (% ) Chất béo thô (%) Sợi thô (%) Carbohydrate (%) Tro thô (%) Canxi (mg/g) Magie (mg/g) Photpho (mg/g) Phytin phot pho (mg/g) Silica (mg/g) Kẽm (mg/g) Vitamin B1(mg/g) Vitamin B2(mg/g) Niaxin(mg/g) Cám Cám trắng 12,0 – 15,6 11,8 – 13,0 15,0 – 19,7 10,1-12,4 7,0-11,4 2,3-3,2 31,1-52,3 51,1-55,0 6,6-9,9 5,2-7,3 0,3-1,2 0,5 - 0,7 5,0-13,0 6,0-7,0 11,0-25,0 10,0-22,0 9,0-11,0 12,0-17,0 6,0- 11,0 2,0-3,0 43,0-25 17,0-90,0 12,0-24,0 3,0-19,0 1,8-4,3 1,7-2,4 267-499 224-389 (Nguồn: Orthoefer, F.T. 1996) Bảng 1.2. Thành phần của dầu cám gạo thô Thành phần Lipid có thể hóa xà phòng Trung hòa lipit Chất béo Diglycerides Chất béo Monglycerides Axit béo Tự do Các loại sáp Glycolipids Phospholipid Chất không xà phòng hóa lipid Phytosterol Este sterol Rượu Triterpene Hydrocacbon Tocopherols Phần trăm % 90- 96 88-89 3-4 6-7 2-4 3-4 6-7 4-5 4,2 43 10 28 18 1 (Nguồn: Cheruvanky, R. 2003) * Các chất chống oxy hóa, vitamin trong cám gạo Trong cám gạo chứa hơn 70% hợp chất chống oxy hóa và là một trong những nguồn giàu vitamin B tự nhiên. Các chất dinh dưỡng quan trọng khác là tocopherol, tocotrienol, carotenoid, phytosterol, chất xơ và axit amin thiết yếu. Ngoài những thành phần có giá trị như lycopene, flavonoid, niacin, β – canotene, 5 lutein/zeaxanthin, choline, inositol, biotin, phytosterol, arabinogalacta, phytate thì cám gạo còn chứa hợp chất đặc biệt quan trọng đó là ɤ- oryzanol . Một số thành phần quyết định hoạt tính sinh học của cám gạo - ɤ- oryzanol , tocopherol, tocotrienol, phytosterol: Là các chất chống oxy hóa mạnh chống lại các gốc tự do, nguyên nhân gây ung thư, điều chỉnh nội tiết tố ở người già, giảm triệu chứng chống nhấp nháy, giảm cholesterol, duy trì khả năng của não và bảo vệ chống lại bệnh Alzheimer, điều chỉnh hệ thống nội tiết tố cho người già. - Vitamin E : Cám gạo giúp cân bằng hệ thần kinh, chống lại bệnh Alzheimer, duy trì khả năng của não.Vitamin E có ngăn chặn sự oxy hóa các axit béo chưa no trong màng tế bào, giảm tổn thương cơ bắp trong khi và sau khi luyện tập thể dục. - Vitamin B: Giúp chống oxy hóa, quy định lượng đường trong máu, giảm triệu chứng trầm cảm, bảo vệ bộ nhớ, tim mạch. - Lycopene: Có hiệu quả gấp 2 lần β – carotene trong việc kiểm soát gốc tự do. Ngoài ra còn có tác dụng tăng cường tính miễn dịch. - Alanine: Là nguồn năng lượng quan trọng cho các mô cơ, não và hệ thần kinh. Tăng cường hệ miễn dịch bằng cách sản xuất kháng thể. Hỗ trợ chuyển hóa đường và axit hữu cơ. - Niacin: Là một chất chống oxy hóa mạnh, có khả năng kích hoạt các hệ thống men tiêu hóa, là cần thiết để chuyển đổi thức ăn thành năng lượng sinh học. - Các chất sterol: Có nguồn gốc thực vật từ lâu được biết đến như tác nhân làm giảm sự hấp thu cholesterol do nó cạnh tranh với cholesterol trong việc tạo hỗn hợp vận chuyển qua thành ruột. 3g sterol mỗi ngày ở chế độ dinh dưỡng sẽ làm giảm hấp thu cholesterol đến 50%. 6 - Flavonoids: Có khả năng nắm bắt và loại bỏ các gốc tự do và để điều chỉnh các enzym. Bảng 1.3. Các chất chống oxy hóa có trong cám gạo Các chất chống oxy hóa có trong cám gạo: Polyphenols B-Vitamins ɤ- oryzanol Ferulic axit Thiamin (22-31) (2200-3000ppm) -Lipoic axit Riboflavin (2.5-3.5) ɤ- oryzanol không phải là Niacin (370-660) một thành phần duy nhất. Nó Methyl ferulate Pantothenic axit (36-50) là một hỗn hợp của 20 thành -Coumaric axit -inapic axit Pyridoxine (29-42) phần có tính chất chống oxi Isovitexin Betaine hóa khác nhau. Proanthocyanidins Dimethyl glycine Cycloartenol trans-ferulate Metal Chelators Inositol (12000-18,800) Cycloartenol cis-ferulate Magnesium (6250Biotin (0.1-2.2) Cycloartanol trans-ferulate 8440) Choline (930-1150) Cycloartanol cis-ferulate Calcium (303-500) Folic axit (0.20-0.30) Cycloeucalenol trans-ferulate Phosphorous (14700Phytates (1500-1750) Cycloeucalenol cis-ferulate 17000) Polysaccharides 24-Methylenecycloartanol Carotenoids Cycloartenol-ferulic axit trans-ferulate (0.9-1.6ppm) glycoside 24-Methylenecycloartanol cis-Carotene Diferulic axit complex ferulate -Carotene Diferulic axit-calcium Lycopene 24-Methylcholesterol transcomplex Lutein ferulate Hemicelluloses Zeaxanthine 24-Methylcholesterol cisPhytosterols (21loại ) Arabinogalactan ferulate Arabinoxylan (2230-4400ppm) -Sitosterol trans-ferulate Xyloglucan -Sitoster l -Sitosterol cis-ferulate Sitostenol trans-ferulate Campesterol Proteoglycan -Sitostenol cis-ferulate Stigmasterol Glycoprotein Stigmasterol trans-ferulate Sitostenol Arabinofuranoside Stigmasterol cis-ferulate Phospholipids -Avinasterol Stigmastenol trans-ferulate -Stigmastenol Phosphatidylserine Stigmastenol cis-ferulate Sterol glucoside PhosphatidylCholine Campesterol trans-ferulate Acylsterol glucoside Phosphatidylethanolami Campesterol cis-ferulate 7 Các chất chống oxy hóa có trong cám gạo: Tocopherols và Tocotrienols Oligoglycosylsterol ne (220-320ppm) Monoglycosylsterol Lysophophatidylcholine Tocopherols và tocotrienols Cellotetraosylsitosterol Lysophosphatidylethanol thuộc về nhóm hóa chất tương Methylsterol amine tự nhưng tồn tại trong 10 hình Dimethylsterol Enzymes thức khác nhau đồng phân có Gramisterol Glutathione peroxidase tính chất chống oxi hóa khác Isofucosterol Methionine reductase nhau Obtusifoliol Superoxide dismutase -Tocopherol Branosterol Polyphenol oxidase - Tocopherol 28-Homotyphasterol Catalase -Tocopherol 28-Homosteasteronic Coenzyme Q10 -Tocopherol axits Aspartate amino -Tocopherol -Tocopherol 6-Deoxycastasterone transferase -Tocopherol β -Amyrin Isozyme AAT-1 & AAT- Tocopherol Amino Axits 2 Desmethyl-tocotrienol Didesmethyl tocotrienol Tryptophan (2100) Histidine (3800) Methionine (2500) Cystein (336-448) Cystine (336-448) Arginine (10800) (Nguồn: Friedman M. 2013) 8