Ảnh hưởng của quá trình ngâm đến tỷ lệ nảy mầm của một số hạt họ đậu

Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 52 ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH NGÂM ĐẾN TỶ LỆ NẢY MẦM CỦA MỘT SỐ HẠT HỌ ĐẬU Trần Thị Ngọc Mai Trường Đại học Công nghệ TP.HCM Email: ttngmai@gmail.com TÓM TẮT Nghiên cứu này nhằm xác định các thông số của quá trình ngâm hạt (thời gian, nhiệt độ nước và phương pháp ngâm) và phương pháp ngâm trước khi tiến hành quá trình ươm mầm cho hạt đậu đen, đậu trắng và đậu xanh. Kết quả nghiên cứu thu được là sử dụng phương pháp ngâm ngập nước ở nhiệt độ 30oC để gia ẩm, đối đậu đen và đậu trắng thời gian ngâm là 6 giờ, đậu xanh là 5 giờ tỉ lệ nảy mầm tương ứng là 98,12%; 93,45% và 98,99%. Từ khoá: đậu đen, đậu trắng, đậu xanh, quá trình ngâm hạt, tỉ lệ nảy mầm. TỔNG QUAN Các loại đậu đóng vai trò quan trọng trong nông nghiệp, trong chế độ ăn uống của nhiều nước đang phát triển và là nguồn dinh dư�ng chính cho nhiều người (Ghavidel and Prakash, 2007). Việc tiêu thụ các loại đậu đã tăng lên trên toàn thế giới trong thập kỷ qua vì chúng cung cấp nguồn protein, carbohydrate, khoáng chất và vitamin tốt và giá rẻ (Peñas et al., 2010). Đậu xanh, đậu đen và đậu trắng là những loại đậu được trồng và tiêu thụ phổ biến ở Việt Nam và các nước trong khu vực châu Á (Huang et al., 2014). Đậu xanh có các tính năng quan trọng như giải độc, chống viêm, chống ung thư, giảm cholesterol và lợi tiểu (Peñas et al., 2010). Đậu đen cũng đã được nghiên cứu rộng rãi cho các đặc tính tăng cường sức khỏe đa dạng của nó như các chất hoá thực vật (phytochemical) làm giảm tỉ lệ các tế bào ung thư được thử nghiệm in vitro, các peptide có hoạt tính sinh học hoạt động ức chế tế bào khối u đối với các tế bào ung thư đại tràng; chống oxy hóa, chống viêm (López-Barrios et al., 2016). Quá trình ngâm bắt đầu từ sự hấp thu nước của hạt đậu khô và kết thúc với sự xuất hiện của phôi mầm (Yang et al., 2011, Megat Rusydi and Azrina, 2012, Megat Rusydi et al., 2011). Quá trình nảy mầm làm phá v� các đại phân tử trong nội nhũ làm tăng khả năng tiêu hóa và tăng giá trị dinh dư�ng (Megat Rusydi et al., 2011). Nảy mầm là một quá trình tự nhiên xảy ra trong giai đoạn tăng trưởng của hạt, trong giai đoạn này, các chất dự trữ bị phân giải, được sử dụng để hô hấp và tổng hợp các tế bào mới trước khi phát triển phôi. Một số nghiên cứu về sự ảnh hưởng của quá trình nảy mầm trên cây họ đậu phát hiện rằng nảy mầm có thể làm tăng hàm lượng protein và chất dinh dư�ng, giảm hàm lượng tannin và phytic acid và tăng vitamin, các nguyên tố vi lượng và khoáng có hoạt tính sinh học như canxi, đồng, mangan, kẽm, riboflavin, niacin và acid ascorbic có những tác động có lợi lên cơ thể người như ngăn ngừa bệnh tim mạch và bệnh mạch Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 53 vành (Megat Rusydi and Azrina, 2012, López-Barrios et al., 2016). Quá trình ngâm ảnh hưởng đến sự nảy mầm của hạt, cũng như quyết định đến chất lượng hạt mầm. Quá trình này phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm thời gian ngâm, độ ẩm, nhiệt độ, và các loại đậu (Ghavidel and Prakash, 2007). Nghiên cứu này nhằm mục đích khảo sát sự ảnh hưởng của các điều kiện ngâm hạt như thời gian ngâm, nhiệt độ nước ngâm và phương pháp ngâm đến tỉ lệ nảy mầm của hạt. Đây là nghiên cứu cần thiết và quan trọng làm tiền đề để thực hiện các nghiên cứu tiếp sau như sự ảnh hưởng của thời gian nảy mầm lên các thành phần dinh dư�ng và thành phần chức năng trong hạt đậu. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Vật liệu Hạt đậu xanh (Vigna radiata (L.) Wilczek), đậu trắng (Vigna unguiculata (L.) Walp.), đậu đen (Vigna cylindrica (L.) Skeels.) trồng ở khu vực Nam Bộ. Phương pháp nghiên cứu Xác định độ ẩm bằng phương pháp khối lượng (TCVN 10788:2015): Cân khoảng 20 g mẫu, nghiền mịn. Cân chính xác khoảng 5 g (W1, g) mẫu đã nghiền vào chén cân khô, sạch; sấy trong tủ sấy ở 105 - 107oC, trong 3 giờ ± 5 phút. Để nguội trong bình hút ẩm ít nhất 20 phút ở nhiệt đọ ̂ phòng. Cân lại khối lượng mẫu (W2, g). Độ ẩm của mẫu được tính theo công thức: Độ ẩm 1 2 1 W W 100% W − =  Xác định khối lượng của 1000 hạt (TCVN 8123:2009): Lấy ngẫu nhiên một lượng xấp xỉ 500 hạt và cân. Chọn ra các hạt nguyên, cân phần hạt còn lại. Tính khối lượng của các hạt nguyên bằng cách lấy kết quả của lần cân đầu tiên trừ đi kết quả của lần cân phần hạt còn lại, sau đó đếm các hạt nguyên. Khối lượng của 1000 hạt được tính theo công thức: Khối lượng của 1000 hạt m.1000 (g) N = Trong đó: m là khối lượng của các hạt nguyên (g), N là số hạt nguyên có trong khối lượng m. Xác định tỉ lệ nảy mầm (TCVN 8548:2011): Lấy ngẫu nhiên 400 hạt, đặt một cách đồng đều trên giá thể ẩm và đủ xa để hạn chế sự ảnh hưởng của các hạt liền kề đến sự phát triển của mầm. Chia thành 4 lần lặp lại mỗi lần 100 hạt. Tỉ lệ nẩy mầm được tính theo công thức: Định lượng polyphenol tổng bằng phương pháp Folin-Ciocalteu (Megat Rusydi and Azrina, 2012): Dựng đường chuẩn acid gallic từ dung dịch acid gallic pha trong nước nồng độ 0,5 mg/ml, từ dung dịch gốc này pha thành dãy nồng độ 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08 và 0,1 mg/ml. Đối với mẫu Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 54 nghiên cứu, cân m (g) trích ly và định mức thành v (ml) với nước, lấy 1 ml để xác định polyphenol tổng. Trộn với 0,1 ml thuốc thử Folin-Ciocalteu, sau 5 phút cho tiếp 0,3 ml Na2CO3 7,5%. Để trong tối 30 phút, ở nhiệt độ phòng. Đo độ hấp thu ở bước sóng 765 nm. Hàm lượng polyphenol tổng có trong mẫu được tính dựa trên đường chuẩn acid gallic (CM) và hàm lượng polyphenol tổng (TPC) trong 1 g mẫu được tính theo công thức sau: Hàm lượng polyphenol tổng M C .v (mg / g) m = Định lượng vitamin C bằng phương pháp chuẩn độ với iode: Vitamin C được xác định bằng cách chuẩn độ với KIO3/KI chỉ thị hồ tinh bột và thực hiện trong môi trường acid. Hàm lượng vitamin C được tính theo công thức sau: Hàm lượng vitamin C 0 (v v ).F.0,088.100 (mg%) m − = Trong đó: v là thể tích KIO3/KI 0,001N dùng định phân dịch chiết vitamin C (ml), vo là KIO3/KI 0,001N dùng định phân mẫu kiểm chứng HCl 0,1N (ml), F là hệ số pha loãng mẫu; 0,088 là hàm lượng acid ascorbic ứng với 1 ml dung dịch KIO3/KI 0,001N (mg), m là khối lượng nguyên liệu (g). Định lượng protein bằng phương pháp Kjeldahl: Mẫu được vô cơ hóa, cất đạm và chuẩn độ bằng HCl 0,1N, hàm lượng protein tổng được tính theo công thức sau: Hàm lượng protein tổng C.V.0,014.100 (%) m = Trong đó: C là nồng độ đương lượng của HCl (N), V là thể tích HCl chuẩn mẫu (ml); 0,014 là hệ số chuyển đổi ra nitơ, m là khối lượng mẫu (g). Định lượng đường khử bằng phương pháp DNS: Phản ứng tạo màu giữa đường khử với thuốc thử acid dinitrosalicylic (DNS), cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ đường khử có trong mẫu. So màu ở bước sóng 540 nm. Dựa theo đồ thị đường chuẩn glucose tinh khiết với DNS sẽ tính được hàm lượng đường khử của mẫu nghiên cứu: Hàm lượng đường khử C.V.F.100 (%) 1000.m = Trong đó: C là nồng độ đường khử trong mẫu tính theo glucose (mg/ml), V là thể tích định mức dung dịch thí nghiệm (ml), F là hệ số pha loãng mẫu, m là khối lượng mẫu (g). Định lượng tinh bột: Mẫu được thuỷ phân hoàn toàn thành đường khử, định lượng đường khử bằng phương pháp DNS. Sử dụng hệ số chuyển đổi glucose thành tinh bột theo phương trình (C6H10O5)n + nH2O  nC6H12O6 là 0,9. Hàm lượng tinh bột được tính theo công thức sau: Hàm lượng tin bột G.V.F.0,9 (%) m = Trong đó: G là hàm lượng đường khử trong dung dịch (%), V là thể tích định mức dịch thủy phân (ml), F là hệ số pha loãng; 0,9 là hệ số chuyển đổi glucose thành tinh bột, m là khối lượng mẫu (g). Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 55 Phương pháp xử lý số liệu: Tất cả số liệu được biểu diễn dưới dạng Trung bình ± SD ở mức ý nghĩa P<0,05. Sử dụng phần mềm xử lý số liệu Statgraphics Centurion XV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Đánh giá chất lượng hạt trước khi ngâm Xác định khối lượng của 1000 hạt: Khối lượng 1000 hạt liên quan đến việc phân loại và khả năng nảy mầm của hạt; thể hiện độ chắc, độ nẩy và độ ổn định thành phần hoá học có trong hạt. Dựa vào kết quả (hình 1) cho thấy: các loại đậu đen, trắng, xanh đạt chất lượng loại I hạt to, chắc, có màu và mùi tự nhiên (theo TCVN 8797:2011) đạt điều kiện cần để ươm mầm. 180 185 65 0 50 100 150 200 Đậu đen Đậu trắng Đậu xanh Khối lư ợng 1000 hạt (g) 15 .0 1 2 3. 41 48 .1 1. 2 2. 89 0. 67 16 .2 9 22 .4 4 48 .4 0. 99 3. 3 0. 78 12 .6 23 .1 8 46 .2 3 1. 51 1. 98 0. 99 0 10 20 30 40 50 60 Độ ẩm (%) Protein (%) Tinh bột (%) Đường khử (%) Vitamin C (mg%) Phenolic tổng (mg/g) Đậu đen Đậu trắng Đậu xanh Hình 1: Khối lượng 1000 hạt của các loại đậu Hình 2: Thành phần hoá học của các loại đậu Thành phần hoá học của hạt: Hình 2 cho thấy độ ẩm của hạt từ 12-16% là hàm ẩm đủ để duy trì trạng thái nghỉ tĩnh của hạt trong điều kiện bảo quản, để hạt nảy mầm bắt buộc phải gia ẩm cho hạt. Hai thành phần chiếm tỉ lệ cao trong các loại hạt này là tinh bột và protein sẽ thay đổi theo chiều hướng giảm dần trong quá trình ươm mầm, ngược lại hàm lượng các chất chức năng có trong hạt như vitamin C và phenol tổng sẽ tăng trong quá trình này. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ngâm hạt Thời gian ngâm hạt: Các loại hạt được tiến hành ngâm bằng hai phương pháp (ngâm ngập nước và tưới phun) để gia ẩm cho hạt chuẩn bị cho quá trình ươm mầm. Hàm ẩm của hạt sẽ thay đổi theo thời gian và phương pháp ngâm, đồng thời tỉ lệ hạt nảy mầm cũng khác nhau. Kết quả thể hiện trong các hình 3, 4, 5. Việc ngâm hạt ngoài mục đích cung cấp nước cho hạt còn mục đích làm thông các lỗ mao quản trong hạt giúp cho quá trình hô hấp của hạt diễn ra thuận lợi, điều này có ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm của hạt. Hàm lượng nước hút vào trong hạt tỉ lệ thuận với thời gian ngâm hạt và phụ thuộc vào phương pháp ngâm. Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 56 Hình 3: Ảnh hưởng của thời gian ngâm hạt đậu đen Hình 4: Ảnh hưởng của thời gian ngâm hạt đậu trắng Hình 5: Ảnh hưởng của thời gian ngâm hạt đậu xanh Hình 6: Ảnh hưởng của nhiệt độ nước ngâm các loại đậu Trong nghiên cứu này sử dụng hai phương pháp là ngâm ngập nước và tưới phun, nhìn chung phương pháp ngâm ngập nước cho tỉ lệ hạt nảy mầm cao hơn so với phương pháp còn lại. Đối với phương pháp ngâm ngập nước thì hạt hút nước đồng đều tuy nhiên việc cung cấp oxy cũng như giải phóng khí carbonic thì hạn chế, ở phương pháp tưới phun thì ngược lại mầm được kích thích bởi không khí do đó hấp thụ nước nhiều hơn là nội nhũ, dẫn đến sự không đồng nhất trong quá trình nảy mầm, theo kết quả thì tỉ lệ nảy mầm của cả ba loại hạt đều thấp hơn so với phương pháp ngâm ngập nước ở các thời gian khảo sát tương ứng. Thông thường hàm ẩm thích hợp để ươm mầm cho hạt khoảng 43-47%, trong nghiên cứu này hàm ẩm thay đổi theo thời gian khảo sát là từ 40-65%, các hạt có hàm ẩm cao 55-65% tỉ lệ nảy mầm của hạt giảm hoặc không tăng hoặc tăng không khác biệt ở mức ý nghĩa P < 0,05 so với hạt có hàm ẩm thấp hơn 55%. Ngoài ra, việc kéo dài thời gian gia ẩm sẽ dẫn đến sự hư hỏng của hạt do vi sinh đồng thời làm mất chất hoà tan của hạt. Do đó, chọn phương pháp ngâm ngập nước trong thời gian 6 giờ đối với đậu đen và đậu trắng, 5 giờ đối với đậu xanh. Nhiệt độ nước ngâm: Các loại đậu được tiến hành ngâm ngập nước ở các nhiệt độ nước ngâm khác nhau, cho kết quả trong hình 6. Nhiệt độ nước ngâm là yếu tố quan trọng nhất vì nó ảnh hưởng đến tốc độ hút nước của hạt đồng thời ảnh hưởng lớn đến khả năng hư hỏng của hạt trong quá trình ngâm. Nhiệt độ cao thì tốc độ hút nước của hạt tăng tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển, đồng thời kích thích quá trình hô hấp của hạt tăng nhanh, phôi dễ bị ủng ảnh hưởng không Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 57 tốt hoặc thậm chí làm mất khả năng nảy mầm của hạt. Theo kết quả hình 6, cả ba loại đậu đểu có tỉ lệ nảy mầm cao nhất khi hạt ngâm nước ở nhiệt độ nước ngâm là 30oC. Đây là nghiên cứu ban đầu cần thiết để thực hiện các nghiên cứu sau đó như sự thay đổi hàm lượng các chất dinh dư�ng các chất có hoạt tính sinh học trong quá trình ươm mầm, cũng như các ứng dụng của sản phẩm hạt mầm làm phong phú hơn cho dòng thực phẩm chức năng đang được quan tâm hiện nay. KẾT LUẬN Nghiên cứu thực hiện với ba loại đậu đen, đậu trắng và đậu xanh. Phương pháp ngâm ngập nước để gia ẩm cho tỉ lệ nảy mầm của hạt cao hơn so với phương pháp tưới phun trong cùng điều kiện, nhiệt độ nước ngâm phù hợp 30oC, hàm ẩm đạt tỉ lệ nẩy mầm cao nhất dao động trong khoảng 50-60% cho tỉ lệ nảy mầm cao hơn 90%. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GHAVIDEL, R. A. & PRAKASH, J. 2007. The impact of germination and dehulling on nutrients, antinutrients, in vitro iron and calcium bioavailability and in vitro starch and protein digestibility of some legume seeds. LWT - Food Science and Technology, 40, 1292- 1299. [2] HUANG, X., CAI, W. & XU, B. 2014. Kinetic changes of nutrients and antioxydant capacities of germinated soybean (Glycine max L.) and mung bean (Vigna radiata L.) with germination time. Food Chemistry, 143, 268-276. [3] LÓPEZ-BARRIOS, L., ANTUNES-RICARDO, M. & GUTIÉRREZ-URIBE, J. A. 2016. Changes in antioxydant and antiinflammatory activity of black bean (Phaseolus vulgaris L.) protein isolates due to germination and enzymatic digestion. Food Chemistry, 203, 417- 424. [4] MEGAT RUSYDI, M. R. & AZRINA, A. 2012. Effect of germination on total phenolic, tannin and phytic acid contents in soy bean and peanut. International Food Research Journal, 19, 673-677. [5] MEGAT RUSYDI, M. R., NORALIZA, C. W., AZRINA, A. & ZULKHAIRI, A. 2011. Nutritional changes in germinated legumes and rice varieties. International Food Research Journal 18, 705-713. [6] PEÑAS, E., GÓMEZ, R., FRÍAS, J. & VIDAL-VALVERDE, C. 2010. Effects of combined treatments of high pressure, temperature and antimicrobial products on germination of mung bean seeds and microbial quality of sprouts. Food Control, 21, 82-88. [7] YANG, R., CHEN, H. & GU, Z. 2011. Factors Influencing Diamine Oxydase Activity and γ-Aminobutyric Acid Content of Fava Bean (Vicia faba L.) during Germination. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59, 11616-11620. Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 58 THE EFFECTS OF SOAKING TO GERMINATION RATE IN SOME LEGUME SEEDS Tran Thi Ngoc Mai ABSTRACT The objective of this study to determine the parameters of the soaking process (time, water temperature and soaking method) before germination of black beans, white beans and mung beans. Results of the study was using the method of submerging water at 30oC for germinated, black beans and white beans, soaking time is 6 hours, mung beans is 5 hours germination rate 98.12%; 93.45% and 98.99% respectively. Keywords: black bean, white bean, mung bean, soaking process, germination rat.