Nghiên cứu sự ảnh hưởng của thời gian nảy mầm đến hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học trong đậu xanh (Vigna radiata)

Hội thảo khoa học khoa Công nghệ thực phẩm 2018 NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN NẢY MẦM ĐẾN HÀM LƯỢNG CÁC CHẤT CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TRONG ĐẬU XANH (VIGNA RADIATA) Phạm Thị Tố Quyên1,*, Ngô Duy Anh Triết1 1 Khoa Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Tp. Hồ Chí Minh *Email: phamthitoquyen16121996@gmail.com Ngày nhận bài: 07/7/2018; Ngày chấp nhận đăng: 12/7/2018 TÓM TẮT Mục tiêu của nghiên cứu này là khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian nảy mầm đến sự thay đổi hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học trong đậu xanh (Vigna radiata (L.) Wilczek) cụ thể là polyphenol, flavonoid và vitamin C. Qua đó xác định thời gian nảy mầm thích hợp nhất để sản xuất các loại thực phẩm có hoạt tính sinh học cao. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng quá trình nảy mầm có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng polyphenol (TPC), flavonoid (TFC) và vitamin C trong đậu xanh. Cụ thể, TPC tăng đáng kể và đạt cao nhất (3,617 ± 0,028 mgGAE/g dw) sau 36 giờ nảy mầm, gấp 1,68 lần so với thời gian khảo sát ban đầu 12 giờ (2,152 ± 0,024 mgGAE/g dw) đối với nghiên cứu này. Tương tự, hàm lượng flavonoid và vitamin C cũng tăng lên gấp 1,96 và 1,98 lần ở 36 giờ so với thời gian nảy mầm ban đầu 12 giờ. Từ đó cho thấy nảy mầm là phương pháp hiệu quả giúp tăng hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong đậu xanh. Keywords: đậu xanh, nảy mầm, polyphenol, flavonoid, vitamin C. 1. MỞ ĐẦU Ðậu xanh có tên khoa học là Vigna radiata (L.) Wilczek, là loại cây ăn hạt thân thảo được trồng phổ biến ở Việt Nam và các nước trong khu vực châu Á. Đậu xanh mang lại nguồn dinh dưỡng cũng như các hợp chất sinh học quan trọng cho sức khỏe con người. Quá trình nảy mầm được cho là một công nghệ mang tính kinh tế và đem lại hiệu quả cao để cải thiện chất lượng dinh dưỡng của các cây họ đậu [1]. Đậu xanh nảy mầm cung cấp chất dinh dưỡng quan trọng cho con người như protein và carbohydrate dễ tiêu hóa, năng lượng, khoáng, vitamin và các hợp chất chống oxy hóa. Từ đậu xanh nảy mầm ta có thể tạo được nhiều loại sản phẩm mới và có giá trị dinh dưỡng cao, thực phẩm chức năng, làm giảm hàm lượng các chất ức chế hấp thu protein. Nhiều nghiên cứu ở hạt đậu nảy mầm cho thấy sự gia tăng các thành phần chức năng mang lại nhiều lợi ích cho con người so với đậu không nảy mầm như sự nảy mầm làm tăng hàm lượng acid L- ascorbic và hàm lượng phenolic, isoflavone làm tăng khả năng chống oxy hóa [2]. Trong thực phẩm, acid L-ascorbic và các phenolic là những hợp chất chủ yếu chiếm hầu hết năng lực chống oxy hóa [3], chúng là những hợp chất có hoạt tính sinh học quan trọng do những tác động có lợi của chúng lên cơ thể người như ngăn ngừa bệnh tim mạch và bệnh mạch vành. Ảnh hưởng của sự nảy mầm lên hàm 98 Phạm Thị Tố Quyên, Ngô Duy Anh Triết lượng các chất có hoạt tính sinh học phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm thời gian ngâm, nhiệt độ, độ ẩm, thời gian sinh trưởng cũng như các giống đậu [4]. Trong nghiên cứu này, mục đích chính là khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian nảy mầm đến hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học trong đậu xanh, làm cơ sở để đề xuất công nghệ sản xuất các thực phẩm chức năng từ đậu xanh nảy mầm. 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu Để đảm bảo độ đồng nhất về nguyên liệu, đậu xanh sử dụng trong nghiên cứu này là giống đậu ĐX 208, được cung cấp bởi công ty TNHH Hạt Giống Sen Vàng. Giống đậu này được trồng rộng rãi ở một số tỉnh thuộc miền Tây Nam Bộ như: Đồng Tháp, An Giang, Vĩnh Long Đậu xanh được bảo quản trong bao kín và để ở nơi thoáng mát tránh mối mọt. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp nảy mầm đậu xanh Hạt đậu được làm sạch và ngâm trong nước với tỷ lệ đậu với nước là 1:3 (w/v), để yên trong 2 giờ ở nhiệt độ phòng (28oC). Nảy mầm đậu bằng mẹt tre có phủ lớp khăn mềm thấm nước, rải đều đậu lên mặt rồi phủ lên trên một cái khăn thấm nước để giữ ẩm, sau 4 giờ tưới nước một lần. Hạt được nảy mầm ở nhiệt độ phòng (khoảng 28oC) trong bóng tối. Thời gian nảy mầm được khảo sát ở 5 mức là 12, 18, 24, 30 và 36 giờ. 2.2.2. Phương pháp chuẩn bị dịch chiết Mẫu được nghiền nhỏ và chiết bằng dung môi acetone 70% (v/v) với tỷ lệ mẫu trong dung môi tương ứng 1:5 (w/v), thực hiện trích ly 3 lần với 3 giờ cho mỗi lần trích ly ở nhiệt độ 40°C. Sau khi trích ly xong, tiến hành lọc dịch chiết bằng giấy lọc. Dịch lọc thu được sẽ đem đi xác định hàm lượng polyphenol và flavonoid [5]. 2.2.3. Xác định hàm lượng tổng polyphenol (TPC) Hàm lượng polyphenol tổng số được xác định theo TCVN 9745-1:2013 với một vài hiệu chỉnh nhỏ. Cụ thể như sau dịch chiết được pha loãng ở nồng độ thích hợp, lấy 1mL dịch chiết sau khi pha loãng thêm 5mL thuốc thử Folin - Ciocalteu 10%. Hỗn hợp được trộn đều trước khi thêm 4mL Na2CO3 7,5%. Sau đó, hỗn hợp phản ứng được giữ ở nơi hạn chế ánh sáng trong 60 phút trước khi đi đo mật độ quang ở bước sóng 765 nm, sử dụng máy đo quang (GEN10S UV-Vis, = 190 ÷ 1100 nm ). Kết quả được thể hiện bởi miligam acid gallic tương đương đơn vị mgGAE/g chất khô [6]. 2.2.4. Xác định hàm lượng tổng flavonoid (TFC) Hàm lượng flavonoid được xác định bằng phương pháp so màu quang học [7], mẫu được pha loãng ở nồng độ thích hợp bằng chính dung môi trích ly, 1mL dịch chiết của mẫu được pha loãng với 4 mL nước trong một bình định mức 10 mL. Thêm vào 0,3 mL NaNO2 5%, sau 5 phút thêm vào 0,3 mL AlCl3 10%, sau 6 phút thêm 2 mL NaOH 1 M. Sau đó, thêm 2,4 mL nước vào bình phản ứng và trộn đều. Đo quang phổ ở  = 510 nm. Kết quả được tính theo đơn vị mg đương lượng Quercetin tương đương mgQE/g chất khô. 99 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của thời gian nảy mầm đến hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học trong đậu xanh (Vigna radiata) 2.2.5. Xác định hàm lượng vitamin C Vitamin C được xác định theo phương pháp chuẩn độ bằng KIO3/KI với chỉ thị là hồ tinh bột và thực hiện trong môi trường acid. Vitamin C bị oxy hóa để tạo thành acid dehydroascorbic trong khi triiodua bị khử thành ion iodua. Khi tất cả các vitamin C đã bị oxy hóa, dung dịch iod dư thừa sẽ phản ứng với chỉ thị tinh bột để tạo thành màu xanh đen làm điểm cuối của chuẩn độ [8]. 2.2.6. Phương pháp xử lý số liệu Mỗi thí nghiệm được tiến hành lặp lại ba lần, kết quả được trình bày ở dạng giá trị trung bình ± giá trị sai số. Kết quả được tính toán bằng phần mềm Microsoft Office Excel 2016. Phương pháp phân tích phương sai ANOVA được sử dụng để kiểm tra sự khác nhau giữa các nghiệm thức (α = 0,05) với sự hỗ trợ của phần mềm thống kê Statgraphics 15. Đồ thị được vẽ bằng chương trình Microsoft Office Excel 2016. 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1. Sự thay đổi chiều dài mầm theo thời gian nảy mầm 0.6 1.05 1.3 1.9 3.05 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 0 6 12 18 24 30 36 42 C h iề u d à i (c m ) Thời gian nảy mầm (giờ) Hình 1. Sự thay đổi chiều dài mầm theo thời gian nảy mầm Hình 1 cho thấy, chiều dài mầm của đậu xanh có xu hướng tăng dần theo thời gian nảy mầm và có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05). Ở mức thời gian từ 12 giờ đến 30 giờ có sự thay đổi tăng, tuy nhiên đến giai đoạn 36 giờ thì chiều dài mầm tăng đột biến (tăng từ 1,9 ± 0,23cm trong 30 giờ đến 3,05 ± 0,38cm trong 36 giờ). Đáng chú ý là giai đoạn từ 18 giờ đến 24 giờ thì chiều dài mầm tăng không có ý nghĩa thống kê (p<0,05). Nhưng khi so sánh chiều dài mầm ở thời gian từ 24 giờ đến 30 giờ thì sự thay đổi có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 0,05. Nghiên cứu của Xue et al. (2016) cho thấy chiều dài hạt mầm của đậu xanh tăng dần và đạt 24,77 cm vào ngày thứ 6 khi nảy mầm [9]. Kết quả nghiên cứu của Huang et al. (2014) cũng chứng minh điều tương tự, chiều dài mầm của đậu xanh khi nảy mầm 2, 3 và 4 ngày lần lượt là 5; 8,5 và 14 cm [3]. Điều này phù hợp với quá trình sinh trưởng tự nhiên của hạt khi nảy mầm. 3.2. Ảnh hưởng của thời gian nảy mầm đến hàm lượng polyphenol Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian nảy mầm đến hàm lượng polyphenol trong đậu xanh được thể hiện ở hình 2. Theo đó, hàm lượng polyphenol có sự tăng dần theo thời gian nảy mầm và có sự khác biệt ý nghĩa (p<0,05). Cụ thể, ở thời gian nảy mầm 12 giờ hàm lượng polyphenol thấp nhất là 2,152 ± 0,024 (mg/g dw) và ở thời gian nảy mầm 36 giờ thì hàm lượng polyphenol cao nhất là 3,617 ± 100 Phạm Thị Tố Quyên, Ngô Duy Anh Triết 0,028 (mg/g dw) đối với khảo sát này. Có thể thấy ở thời gian nảy mầm 24 giờ, hàm lượng polyphenol tăng một cách nhanh chóng với tỉ lệ tăng là 59% so với thời gian khảo sát ban đầu 12 giờ. Tuy nhiên, khi tăng thời gian nảy mầm lên 36 giờ thì hàm lượng này tăng không đáng kể và không có sự khác biệt ý nghĩa (p<0,05) so với mức 30 giờ. Nghiên cứu của Xue et al. (2016) cũng cho thấy sự gia tăng đáng kể polyphenol của đậu xanh trong quá trình nảy mầm [9]. Ngoài ra, Guo et al. (2012) đã báo cáo một kết quả tương tự rằng nảy mầm giúp tăng cường hàm lượng polyphenol trong đậu xanh, tổng hàm lượng phenolic đã tăng đáng kể (p<0,05) một cách độc lập sau khi nảy mầm và lên tới 966,4 ± 58,3 mgGAE/100g dw vào ngày thứ 9, cao hơn 4,5 lần so với nồng độ ban đầu của hạt đậu xanh [10]. Sự gia tăng đáng kể hàm lượng polyphenol sau khi nảy mầm của đậu có thể là do sự tổng hợp polyphenol mới hoặc trùng hợp các hợp chất phenol hiện có hoặc sự phân hủy các polyme không hòa tan phân tử cao thành các polyme phân tử có trọng lượng phân tử nhỏ [11]. 2.152 2.722 3.429 3.550 3.617 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0 6 12 18 24 30 36 42 T P C ( m g /g d w ) Thời gian nảy mầm (giờ) Hình 2. Sự thay đổi hàm lượng polyphenol theo thời gian nảy mầm 3.3. Ảnh hưởng của thời gian nảy mầm đến hàm lượng flavonoid Sự ảnh hưởng của thời gian nảy mầm đến hàm lượng flavonoid trong đậu xanh được thể hiện ở hình 3. Kết quả cho thấy hàm lượng flavonoid có xu hướng tăng lên sau quá trình nảy mầm và có sự khác biệt ý nghĩa so với thời gian khảo sát ban đầu là 12 giờ (p<0,05). Nảy mầm 36 giờ cho hàm lượng flavonoid cao nhất (1,126 ± 0,052 mg/g dw) gấp 1,96 lần so với khi nảy mầm ở 12 giờ (0,575 ± 0,043 mg/100g dw). Tuy nhiên, ở thời gian 24, 30 và 36 giờ thì hàm lượng flavonoid tăng nhưng không có sự khác biệt ý nghĩa trong khảo sát này. Có một số nghiên cứu trình bày kết quả tương tự rằng nảy mầm là một quá trình hiệu quả để cải thiện hàm lượng flavonoid của đậu xanh như Kim et al. (2012), họ đã phát hiện ra rằng hàm lượng flavonoid của đậu xanh nảy mầm cao gấp gần 3 lần so với hạt giống [12]. Pajak et al. (2014) báo cáo rằng hàm lượng flavonoid của đậu xanh trong 5 ngày nảy mầm là 13,7 mg QE/g, tăng khoảng 50% so với hạt không nảy mầm [13]. 101 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của thời gian nảy mầm đến hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học trong đậu xanh (Vigna radiata) 0.575 0.833 1.047 1.106 1.126 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 6 12 18 24 30 36 42 T F C ( m g /g d w ) Thời gian nảy mầm (giờ) Hình 3. Sự thay đổi hàm lượng flavonoid theo thời gian nảy mầm 3.4. Ảnh hưởng của thời gian nảy mầm đến hàm lượng vitamin C 46.277 57.102 82.455 88.234 90.159 0 20 40 60 80 100 0 6 12 18 24 30 36 42 V it a m in C ( m g /1 0 0 g d w ) Thời gian nảy mầm (giờ) Hình 4. Sự thay đổi hàm lượng vitamin C theo thời gian nảy mầm Hàm lượng vitamin C khảo sát có sự khác biệt và có xu hướng tăng theo thời gian nảy mầm ở mức ý nghĩa 0,05, điều này được thể hiện ở hình 4. Trong đó hàm lượng vitamin C tăng ở mức cao nhất là 90,159 ± 4,462 mg/100g dw khi nảy mầm 36 giờ và thấp nhất là 46,277 ± 1,864 mg/100g dw ở thời gian 12 giờ. Có thể thấy sau 24 giờ nảy mầm, hàm lượng vitamin C tăng nhanh đạt 82,455 ± 4,607 mg/100g dw và cao gấp 1,8 lần khi nảy mầm 12 giờ. Sau đó vitamin C tiếp tục tăng nhẹ nhưng không đáng kể khi tăng thời gian nảy mầm. Một nghiên cứu của Xue et al. (2016) [9] cũng báo cáo nồng độ vitamin C được cải thiện đáng kể bởi quá trình nảy mầm. Nhiều nghiên cứu khác cũng đưa ra những bằng chứng tương tự như của Fernandez-Orozco et al. (2008) [14], Guo et al. (2012) [10], Huang et al. (2014) [3], Suryanti et al. (2015) [15]. Xu et al. (2005) giải thích rằng hàm lượng vitamin C tăng trong quá trình nảy mầm là do sự kích hoạt lại quá trình sinh tổng hợp của nó. GLDH (L- Galactono-γ-lactone dehydrogenase) là một trong những enzyme quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp acid ascorbic tăng đáng kể trong quá trình nảy mầm. Nó đóng một vai trò quan trọng trong quá trình oxy hóa L-galatono-1,4-lactone thành acid ascorbic [16]. Tuy nhiên, tốc độ tăng vitamin C giảm dần với thời gian nảy mầm kéo dài do quá trình sinh tổng hợp chậm lại hoặc bị ức chế [2]. 102 Phạm Thị Tố Quyên, Ngô Duy Anh Triết 4. KẾT LUẬN Kết quả cho thấy quá trình nảy mầm cải thiện đáng kể hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học trong đậu xanh. Sau nảy mầm, hàm lượng polyphenol, flavonoid và vitamin C tăng lên lần lượt là 68%, 98% và 96% so với thời gian khảo sát ban đầu là 12 giờ tính theo khối lượng chất khô. Khảo sát này là bước đầu cho thấy có sự thay đổi các thành phần hóa học có lợi tăng lên trong quá trình nảy mầm làm cơ sở để phát triển các nghiên cứu ứng dụng chế biến các thực phẩm chức năng từ hạt mầm. Ngoài ra, quá trình nảy mầm còn giúp giảm các thành phần không mong muốn như alkaloid và phytate, tăng cường và cải thiện chất dinh dưỡng [17], tăng cường protein dễ tiêu hóa [18], sinh tổng hợp hợp chất gamma aminobutyric acid (GABA) có tác dụng dược lý đặc biệt đối với bộ não và hệ thần kinh [19]. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bau H. M. et al. - Effect of germination on chemical composition, biochemical constituents and antinutritional factors of soya bean (Glycine max) seeds, Journal of the Science of Food and Agriculture 73 (1) (1997) 1-9 2. López-Barrios L. et al. - Changes in antioxidant and antiinflammatory activity of black bean (Phaseolus vulgaris L.) protein isolates due to germination and enzymatic digestion, Food chemistry 203 (2016) 417-424 3. Huang X. et al. - Kinetic changes of nutrients and antioxidant capacities of germinated soybean (Glycine max L.) and mung bean (Vigna radiata L.) with germination time, Food Chemistry 143 (2014) 268-276 4. Ghavidel R. A. and Prakash J. - 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 (7) (2007) 1292-1299 5. Dương Thị Phượng Liên et al. - Ảnh hưởng quá trình trích ly đến hàm lượng polyphenol và khả năng chống oxy hóa từ đậu nành Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ 1 (2014) 8-15 6. TCVN 9745-1:2013 (ISO 14502-1:2005) Chè - Xác định các chất đặc trưng của chè xanh và chè đen - Phần 1: Hàm lượng polyphenol tổng số trong chè - Phương pháp đo màu dùng thuốc thử Folin-Ciocalteu, TCVN 9745-1:2013. 7. Sulaiman C. T. and Balachandran I. - Total phenolics and total flavonoids in selected Indian medicinal plants, Indian journal of pharmaceutical sciences 74 (3) (2012) 258 8. Kanafe M. and Azrin S., "Analysis of vitamin C in commercial fruit juices by Iodometric Titration/Shamsul Azrin Md. Kanafe," Universiti Teknologi MARA, 2009. 9. Xue Z. et al. - Bioactive Compounds and Antioxidant Activity of Mung Bean (Vigna radiata L.), Soybean (Glycine max L.) and Black Bean (Phaseolus vulgaris L.) during the Germination Process, Czech Journal of Food Science 34 (1) (2016) 10. Guo X. et al. - Effect of germination on phytochemical profiles and antioxidant activity of mung bean sprouts (Vigna radiata), Journal of agricultural and food chemistry 60 (44) (2012) 11050- 11055 103 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của thời gian nảy mầm đến hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học trong đậu xanh (Vigna radiata) 11. Satwadhar P. N. et al. - Effects of germination and cooking on polyphenols and in vitro protein digestibility of horse gram and moth bean, Plant Foods for Human Nutrition 31 (1) (1981) 71-76 12. Kim D. K. et al. - Total polyphenols, antioxidant and antiproliferative activities of different extracts in mungbean seeds and sprouts, Plant Foods for Human Nutrition 67 (1) (2012) 71-75 13. Pająk P. et al. - Phenolic profile and antioxidant activity in selected seeds and sprouts, Food chemistry 143 (2014) 300-306 14. Fernandez-Orozco R. et al. - Kinetic study of the antioxidant compounds and antioxidant capacity during germination of Vigna radiata cv. emmerald, Glycine max cv. jutro and Glycine max cv. merit, Food Chemistry 111 (3) (2008) 622-630 15. Suryanti V. et al. - Effect of germination on antioxidant activity, total phenolics, β-carotene, ascorbic acid and α-tocopherol contents of lead tree sprouts (Leucaena leucocephala (lmk.) de Wit), International Food Research Journal 23 (1) (2016) 16. Xu M. J. et al. - Effects of germination conditions on ascorbic acid level and yield of soybean sprouts, Journal of the Science of Food and Agriculture 85 (6) (2005) 943-947 17. Riddoch C. et al. - Effectiveness of physical activity promotion schemes in primary care: a review, Health Education Authority London, 1998, 18. Schulze H. et al. - Nutritional evaluation of biologically treated white kidney beans (Phaseolus vulgaris L.) in pigs: ileal and amino acid digestibility, Journal of animal science 75 (12) (1997) 3187-3194 19. Trương Nhật Trung and Đống Thị Anh Đào - Làm giàu hàm lượng gamma-Aminobutyric acid (GABA) trên hạt đậu xanh dưới điều kiện nảy mầm hypoxia-anaerobic và đánh giá sự hao tổn này sau quá trình luộc, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ 19 (K7-2016) (2016) 88-96 ABSTRACT A STUDY ON THE INFLUENCE OF GERMINATION TIME TO BIOACTIVE COMPOUNDS OF MUNG BEAN (VIGNA RADIATA) Pham Thi To Quyen1,*, Ngo Duy Anh Triet1 1 Faculty of Food Technology, Ho Chi Minh City University of Food Industry *Email: phamthitoquyen16121996@gmail.com The aim of this study was to investigate the effect of germination time on changes in bioactive compounds in mung beans (Vigna radiata (L.) Wilczek), namely polyphenol, flavonoid and vitamin C. Determining the most suitable germination time for the production of highly bioactive foods. Results showed that germination significantly influenced polyphenol (TPC), flavonoid (TFC) and vitamin C contents in mung beans. Specifically, TPC increased significantly and reached the highest (3,617 ± 0,028 mg/g dw) after 36 hours of germination, 1,68 times higher than the baseline 12 hours (2.152 ± 0.024 mgGAE/g dw) for this study. Similarly, the content of flavonoid and vitamin C also 104 Phạm Thị Tố Quyên, Ngô Duy Anh Triết increased by 1,96 and 1,98 times at 36 hours compared with the initial germination time of 12 hours. It has been shown that germination is an effective way to increase bioactive compounds in mung beans. Key words: mung bean, germinate, polyphenol, flavonoid, vitamin C. 105