Nghiên Cứu Công Nghệ Sản Xuất Chế Phẩm Orzanol Từ Cám Gạo Để Chế Biến Thực Phẩm Chức Năng

Chính vì thế mà cần có những phương pháp những nghiên cứu khả thi vàhiệu 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-

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luậnnày 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

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 viện Nông

nghiệp Việt Nam

Để hoàn thành được luận văn này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi đãnhận 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 viện Nông nghiệp Việt 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 nôngnghiệp và Công nghê sau thu hoạch đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trongquá trình thực hiện đề tài

Đồng thời, tôi xin được cảm ơn các anh, chị ở Bộ môn Nghiên cứu phụphẩm và Môi trường nông nghiệp – Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệsau 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

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

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

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 liệu 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 ɤ-oryzanol 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

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 ɤ-oryzanol 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

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 960 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 ɤ- oryzanol từ hỗn hợp xà phòng 56

Bảng 3.11 Ảnh hưởng của nhiệt độ kết tinh oryzanol đến hiệu xuất thu ɤ-oryzanol 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

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

DANH MỤC HÌNH

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

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

EDTA Ethylenediaminetetraacetic axit

HBV Hepatitis B – Virus viêm gan B

SC – CO2 Supercritical Carbon dioxide – CO2 siêu tới hạn

TPA Tissue Plasminogen Activator – Mô hoạt hóa plasminogen

TSH Thyroid Stimulating Hormone – Hoocmon kích thích tuyến giápTRH Thyrotropin Releasing Hormone – Nhân tốt giải phóng hoocmon

thyritropinWHO World Health Organization – Tổ chức Y tế thế giới

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 chonhiều 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 vàđồng bằng sông Hồng Hai vùng này là vùng trồng lúa được xếp vào loại tốt nhấtcủa thế giới Năm 2009, giá trị sản lượng của nông nghiệp đạt 71,473 nghìn tỷđồng ( giá trị so với năm 1994), tăng 1,32% so với năm 2008 Nền nông nghiệpchiếm 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 hiệnnay 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 lúagạo, 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, đậuphộng

Bên cạnh mức tăng trưởng xuất khẩu nông sản còn đọng lại vấn đề về cácbãi chứa, đầu ra cho các phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch như rơm rạ, vỏtrấu, cám gạo Số liệu hàng trăm ngàn tấn nông sản xuất khẩu hàng năm, tươngứng với con số gấp nhiều lần như thế về phế phẩm nông nghiệp thải ra môitrường 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 phẩmhiện nay chưa sử dụng hiệu quả Với lượng cám gạo chiếm khoảng 10% so vớilúa, 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 chohoạt động chế biến, thức ăn thủy sản cũng như việc trích ly dầu cám gạo, sử dụngtrong 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 tiếpđang 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 vàhiệu 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 vệsinh 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 sảnxuất thực phẩm chức năng

- Đánh giá hiệu quả kinh tế quy trình công nghệ tận dụng cám gạo để sảnxuất ɤ- oryzanol

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 rấtthấp - đó chính là cám gạo Từ thời xa xưa người ta đã biết sử dụng cám gạo làmthức ăn chăn nuôi, sau này cùng với sự phát triển của xã hội loài người và sự tiếntriển của khoa khoa học kỹ thuật người ta đã khai thác sử dụng cám gạo vàonhững 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 trườngnuôi cấy vi sinh vật…

Cám gạo thường có dạng bột mềm và mịn Cám gạo có màu sáng mùithơm đặc trưng Cám gạo chiếm khoảng 10 – 12% khối lượng lúa Và là hỗn hợpcủa lớp vỏ ngoài hạt gạo và lớp aloron Được thu hồi dưới 2 dạng: Cám khô vàcám ướt Cám khô được sấy thêm lần nữa để bảo quản lâu hơn, cám ướt sẽ đượcbán cho các cơ sở nuôi cá da trơn làm thức ăn ngay

Hình 1.1 Cám gạo

Hình 1.2 Sơ đồ lớp cám trong hạt lúa

Trong cám gạo có chứa 15 – 20% dầu cám gạo, dầu cám gạo thô cókhoảng 4% phần không xà phòng hóa, trong đó bao gồm phytosterol, sterolesters,rượu triterpene, hydrocarbon, và tocopherols ɤ- oryzanol khoảng 2% trong dầucám 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 gạothô, khoảng 1,5 % trong dầu cám gạo đã tinh luyện, trong khi hầu hết các loạidầu 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 tròquan trọng về hoạt tính sinh học có lợi cho sức khỏe (Seetharamaiah, G.S., andChandrsekhara, N 1988) Thành phần hóa học của cám gạo ở bảng sau:

Bảng 1.1 Thành phần hoá học của cám gạo

Bảng 1.2 Thành phần của dầu cám gạo thô

* Các chất chống oxy hóa, vitamin trong cám gạo

Trong cám gạo chứa hơn 70% hợp chất chống oxy hóa và là một trongnhững nguồn giàu vitamin B tự nhiên Các chất dinh dưỡng quan trọng khác làtocopherol, tocotrienol, carotenoid, phytosterol, chất xơ và axit amin thiết yếu.Ngoài những thành phần có giá trị như lycopene, flavonoid, niacin, β – canotene,

lutein/zeaxanthin, choline, inositol, biotin, phytosterol, arabinogalacta, phytatethì 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 nhângây ung thư, điều chỉnh nội tiết tố ở người già, giảm triệu chứng chống nhấpnháy, giảm cholesterol, duy trì khả năng của não và bảo vệ chống lại bệnhAlzheimer, 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 trìkhả năng của não.Vitamin E có ngăn chặn sự oxy hóa các axit béo chưa no trongmàng 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 chứngtrầm 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 Tăngcường hệ miễn dịch bằng cách sản xuất kháng thể Hỗ trợ chuyển hóa đường và axithữu cơ

- 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:

Methyl ferulate

-Coumaric axit-inapic axitIsovitexinProanthocyanidins

Metal Chelators

Magnesium 8440)

(6250-Calcium (303-500)Phosphorous (14700-17000)

Carotenoids

(0.9-1.6ppm)

-Carotene-CaroteneLycopeneLuteinZeaxanthine

Phytosterols (21loại ) (2230-4400ppm)

-Sitoster l

Campesterol Stigmasterol Sitostenol

-Avinasterol-StigmastenolSterol glucosideAcylsterol glucoside

B-Vitamins

Thiamin (22-31)Riboflavin (2.5-3.5)Niacin (370-660)Pantothenic axit (36-50)Pyridoxine (29-42)Betaine

Dimethyl glycineInositol (12000-18,800)Biotin (0.1-2.2)

Choline (930-1150)Folic axit (0.20-0.30)Phytates (1500-1750)

Polysaccharides

Cycloartenol-ferulic axit glycoside

Diferulic axit complexDiferulic axit-calcium complex

HemicellulosesArabinogalactanArabinoxylanXyloglucanProteoglycanGlycoproteinArabinofuranoside

Phospholipids

PhosphatidylserinePhosphatidylCholinePhosphatidylethanolami

Các chất chống oxy hóa có trong cám gạo:

Tocopherols và Tocotrienols

(220-320ppm)

Tocopherols và tocotrienols

thuộc về nhóm hóa chất tương

tự nhưng tồn tại trong 10 hình

DimethylsterolGramisterolIsofucosterolObtusifoliolBranosterol28-Homotyphasterol28-Homosteasteronic axits

6-Deoxycastasterone

β -Amyrin

Amino Axits

Tryptophan (2100)Histidine (3800)Methionine (2500)Cystein (336-448)Cystine (336-448)Arginine (10800)

neLysophophatidylcholineLysophosphatidylethanolamine

Enzymes

Glutathione peroxidaseMethionine reductaseSuperoxide dismutasePolyphenol oxidaseCatalase

Coenzyme Q10Aspartate amino transferase Isozyme AAT-1 & AAT-2

(Nguồn: Friedman M 2013 )

*Lợi ích của một số chất dinh dưỡng quan trọng trong cám gạo.

Bảng 1.4 Lợi ích của một số chất dinh dưỡng quan trọng trong cám gạo.

B-Carotene Thị giác tinh hơn, tăng trưởng thai nhi, bảo vệ tim mạch

và ung thư Lycopene Chống oxy hóa, bảo vệ đường tiêu hóa

Lutein/Zeaxanthin Thị giác tinh hơn

Gamma-Ozyzanol Giảm cholesterol, chống oxy hóa, bảo vệ tim mạch khỏi

bị hư hỏng gốc tự do Xây dựng cơ thểVitamin B Năng lượng sản xuất, chất chống oxy hoá cơ chế, quy

định lượng đường trong máu, bảo vệ tim mạch, trầmcảm, protien tổng hợp

Choline Chức năng gan, phát triển trí não, tim mạch và bộ nhớ

Biotin Thúc đẩy mạnh mẽ móng tay, tóc khỏe mạnh, và quản lý

bệnh tiểu đường Vitamin E Chất chống oxy hóa, bảo vệ tim mạch, tiểu đường quản

lý Folic Axit Giảm bớt những huyết tố khiếm khuyết ống thần kinh

Co Enzyme Q-10 Bảo vệ tim mạch, giảm cân, tăng cường hiệu suất

Amino Axit Complex Ít gây dị ứng protein cấu hình, dễ tiêu hóa

Phytosterol Làm giảm sự hấp thụ cholesterol

Arabinogalactan Tăng cường hệ thống miễn dịch, tăng cường hoạt động

probiotic Phytates Tăng độ bền và khả năng vận chuyển oxy, tăng cường hệ

thống miễn dịch

1.2 Hiện trạng cám gạo ở Việt Nam

Tại ĐBSCL, với khoảng 4 triệu tấn cám gạo mỗi năm, một nguồn nôngsản dồi dào mang lại nhiều lợi ích cho ngành nông nghiệp Việt Nam Đây lànguồn nguyên liệu rất có giá trị cho hoạt động chế biến, thức ăn thủy sản cũngnhư việc trích ly dầu cám gạo, sử dụng trong sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm… ,vẫn chưa có một biện pháp lưu trữ tối ưu

Cám gạo chứa rất nhiều chất bổ dưỡng như đạm, béo, xơ, vitamin B1,khoáng chất… cám xay, xát ra không được tiêu thụ ngay, ứ đọng lại, một sốdưỡng chất cần thiết bị phân hủy làm giảm giá trị dinh dưỡng, sinh ra độc tố.Cám sẽ có mùi ôi hay còn gọi là hôi dầu, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởngđến đời sống sinh hoạt

Bên cạnh đó còn có hoạt đoạt động của máy xay lúa góp phần gây ônhiễm môi trường cục bộ Dù nhà máy không thải ra chất thải lỏng, nhưng tạinhiều cơ sở xay xát lúa gạo hiện nay vẫn âm thầm gây ô nhiễm môi trường cục

bộ khá nghiêm trọng trên khu vực Vỏ trấu từ các nhà máy xả trực tiếp ra môitrường bên ngoài, bụi cám bay vung vãi khắp nơi, gây ô nhiễm môi trườngnghiêm trọng, khi hoạt động còn xả trực tiếp vỏ trấu xuống kênh mương, bụi cámkhông được xử lý bằng biện pháp gom gọn hoặc phun sương, mà xả trực tiếp ramôi trường qua các ống dẫn, luôn vượt mức từ 5 đến 10 lần độ chuẩn cho phép,ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe, cũng như sản xuất của người dân) Bụiquá nhiều trong không khí, không những gây lắng mà còn tạo ra hàm lượng bụi

lơ lửng rất cao ảnh hưởng xấu đến hệ hô hấp và tuần hoàn Nếu hít phải khôngkhí ô nhiễm con người phát sinh nhiều bệnh tật ở mắt, mũi, đường hô hấp từ dịứng, viêm nhiễm tới ung thư phế quản hay ung thư phổi Nếu nồng độ khí độcvượt quá mức chịu đựng của cơ thể, con người có thể bị ngộ độc cấp tính vànguy hiểm đến tính mạng

Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cám gạo biến động rất lớn,phụ thuộc nhiều vào kỹ thuật xay xát gạo Trong cám gạo có rất nhiều chất xơ,chất xơ làm hạn chế khả năng tiêu hóa, tác động lên hệ enzyme tiêu hóa của vậtnuôi và cũng làm tăng số vi khuẩn trong ruột non Chiều dài ruột non ở lợn

khoảng 18m trong khi ở gia cầm là 120cm, do đó thời gian di chuyển trongđường tiêu hóa ở lợn sẽ lâu hơn Điều này giúp làm tăng khả năng khu trú vi sinhvật của ruột non Hoạt lực của vi sinh vật trong ruột non được ước tính theo sựsản sinh của axít béo bay hơi (VFA) Rõ ràng hoạt lực vi khuẩn gia tăng xảy ra ởruột non khi lợn ăn thức ăn có hàm lượng xơ cao Mặt khác, do một số dưỡngchất chưa được tiêu hóa hết sẽ đi xuống ruột già, làm kích thích quá trình lênmen vi sinh ở đây Do chất xơ hút nước nhiều gây nên môi trường thuận lợi chocác vi sinh vật có hại phát triển và đồng thời với lượng nước tích tụ nhiều tạo áplực làm tăng nhu động ruột, đẩy thức ăn đi nhanh xuống ruột già khi thức ănkhông được tiêu hóa hoàn toàn Ảnh hưởng không tốt đối với môi trường Thôngthường, khẩu phần nhiều xơ sẽ rất khó cân đối về mặt dinh dưỡng Khi nhu cầudinh dưỡng không được thỏa mãn đầy đủ sẽ kích thích lợn ăn nhiều và thải ranhiều phân hơn, do đó làm tăng ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi Mặt khác,

do khả năng giữ nước của chất xơ khá cao nên lượng phân thải ra thường rất ẩmướt, gây khó khăn cho việc dọn rửa, vận chuyển và xử lý chất thải Vì những hạnchế do chất xơ gây ra nên việc sử dụng cám gạo trong khẩu phần ăn của lợnkhông thể đạt được kết quả như mong đợi

Các nhà khoa học nổi tiếng trong nước và thế giới đã khẳng định về mặtdinh dưỡng cám trích ly lợi thế vượt trội hơn so với các loại cám thông thường.Cám ly trích có ẩm độ thấp, giàu đạm, vitamin và khoáng chất, hàm lượng dầuthấp, thời gian tồn trữ lên đến 1 năm và hoàn toàn không có độc tố aflatoxin.Ngoài ra, cám ly trích còn có nhiều tác động tích cực đến chất lượng và sảnlượng philê, độ tăng trưởng, tỉ lệ sống của cá nuôi Cám trích ly dầu rất thích hợptrong phối chế thức ăn chăn nuôi, thủy sản do độ kết dính cao, ít hao tốn, giúpgiảm thiểu ô nhiễm môi trường Các thành phần hóa học của cám trích ly cónhiều ưu điểm hơn so với cám sấy thông thường Trong quá trình trích ly cámgạo có một lượng dung môi thải từ quá trình trích ly thường được thu gom đểchưng cất, thu hồi thành dung môi sạch để sử dụng lại Việc thu hồi dung nhằmgiảm thiểu sự ô nhiễm môi trường, tiết kiệm chi phí và thời gian chiết

Từ sự cấp bách cần giải quyết vấn đề cám gạo, nguồn phụ phẩm lớn của

cả nước Chúng tôi tiến hành sử dụng cám gạo trích ly sản xuất chế phẩm oryzanol để chế biến thực phẩm chức năng, đóng góp vào sự phát triển ngànhnông nghiệp Việt Nam

ɤ-1.3 Các ứng dụng của cám gạo

1.3.1 Sử dụng cám gạo làm thức ăn chăn nuôi

Cám đóng vai trò là chất dinh dưỡng chính cho cá, cung cấp một lượnglớn vitamin, khoáng, chất béo và protein Đối với loại cám gạo chăn nuôi thì phảipha trộn thêm một số chất nữa để đạt đủ mức dinh dưỡng cần thiết được yêu cầutrong chăn nuôi

1.3.2 Sử dụng cám gạo lấy dầu

Ngoài là thức ăn cho chăn nuôi, cám gạo có thể được sử dụng vào các lĩnhvực khác Đây là một nguồn nguyên liệu rẻ và dồi dào với thành phần dinhdưỡng tốt Cám chứa nhiều chất chống oxy hóa có lợi cho sức khỏe con người.Cám có chứa nhiều vitamin và chất béo chưa bão hòa rất tốt cho sức khỏe Vìvậy ở các nước phát triển, cám được dùng trích ly dầu Dầu cám sau khi thu được

có rất nhiều ứng dụng như các loại dầu thông thường khác Dầu cám cũng có thểđược cho vào các loại thực phẩm với tác dụng bổ sung thêm các chất béo không

no mà cơ thể không tự tổng hợp được Với lượng vitamin E và nhóm B dồi dào,dầu cám cũng được ứng dụng trong lĩnh vực mỹ phẩm và y học làm các loại kemdưỡng gia hoặc thực phẩm chức năng

1.3.3 Cám gạo dùng xử lý nước thải

Tận dụng các nguyên liệu đời thường là cám gạo, đất sét, phụ phẩm vàchế phẩm EM Được biết chế phẩm này thành phần bao gồm rất nhiều các loài visinh vật có lợi khác nhau trong đó có một số thuộc nhóm vi khuẩn lactic, vikhuẩn quang hợp, nấm men, nấm mốc sống cộng sinh và có khả năng góp phầnphân hủy các chất có trong nước thải Hỗn hợp này được tạo thành hình tròn visinh vật trong sản phẩm sẽ lấy thức ăn trong nước thải và làm sạch mùi hôi củanước Chế phẩm EM có thể thay thế bằng vỉ đường hoặc mật mía Người dân cóthể dễ dàng thực hiện tại gia đình

1.3.4 Cám gạo dùng làm đẹp

Dùng để làm đẹp và chăm sóc sức khỏe Thành phần dưỡng chất trongcám gạo rất cao nên có tác dụng rất tốt trong việc dưỡng da trắng sáng cũng nhưđược dùng để ăn uống như các loại ngũ cốc khác

1.3.5 Các ứng dụng khác của cám gạo

Bên cạnh đó cũng được sử dụng vào nhiều mục đích khác như: Dùng làmnước rửa chén tự nhiên - do không sử dụng hóa chất để pha chế nên rất thân thiệnvới môi trường, sản xuất dầu diesel,

Có thể thấy rằng cám gạo, ngoài làm thức ăn chăn nuôi, cám gạo có thểđược sử dụng vào khai thác các hoạt chất sinh học của nó để làm thực phẩm,nguyên liệu cho sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm Đây là một nguồn nguyên liệu

rẻ và dồi dào Nếu khai thác được các tiềm năng sinh học vốn có của nó sẽ làmtăng giá trị cho cám gạo hơn gấp nhiều lần

1.4 Các vấn đề ô nhiễm môi trường phát sinh trong quá trình sản xuất

1.4.1.Quá trình thất thoát nguyên, vật liệu trong khâu vận chuyển, bảo quản vật liệu

Trong quá trình vận chuyển cám gạo từ nhà máy xay sát đến các kho, bãichứa cần phải đảm bảo thuận tiện, nhanh nhất về mặt thời gian, để đảm bảo chấtlượng cám gạo không bị ôi khét, dầu hóa Hạn chế việc rơi vãi cám trên đườngvận chuyển và nhiều nguyên nhân khách quan dẫn đến việc thất thoát nguyênliệu

Cám sau khi xay sát cần có biện pháp lưu trữ tối ưu để được lâu Tránh đổ

đi gây lãng phí và ô nhiễm môi trường

1.4.2 Các nguồn nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất

Trong quá trình sản xuất gamma oryzanol từ cám gạo dùng rất nhiều nước

Do đó lượng nước thải phát sinh ra được phân loại như sau:

 Nước thải loại 1: Là nước thải từ các cột ngưng tụ tạo chân không của thiết thiết bị trích ly, cô và sấy chân không Đây là loại nước thải bị ônhiễm rất nhẹ Có thể dùng quay vòng để làm mát bộ sinh hàn cho máy

trích ly.

 Nước thải loại 2:Là nước rửa vệ sinh khu vực nơi sản xuất, nước xả đáy

nồi cô, nước thải phòng thí nghiệm, nước rò rỉ đường ống, vệ sinh máy

móc thiết bị Nước thải loại 2 có độ ô nhiễm cao, BOD5 là 1700mg/l, COD thông thường khoảng 2200mg/l,PH<5,0, SS= 780- 900ngoài ra còn có dầu mỡ, màu, mùi.

1.5 Kiểm soát ô nhiễm trong toàn bộ quy trình sản xuất ɤ- oryzanol từ cám gạo.

1.5.1 Các phương pháp xử lý nước thải

1.5.1.1 Hồi lưu nước thải

Nước thải loại 1được cho quay trở lại nhà máy để tái sử dụng, tuần hoàncho các quá trình công nghệ khác Đôi khi áp dụng phương pháp hồi lưu để tái sửdụng nước thải loại 1 Ngoài ra vấn đề tiếng ồn do máy móc hoạt động cũng ảnhhưởng đến sức khỏe của công dân và dân cư xung quanh gây tâm lý khó chịu,giảm năng suất lao động Cần phải bôi trơn máy móc, lắp đệm chống ồn và trang

bị bảo hộ lao động, chống ồn cho công nhân Thiết bị không được phép gây ồnvượt trị số 90dB trong khu vực sản xuất công nghiệp theo TCVN Trồng câyxanh, thảm cỏ ven đường, vỉa hè để hấp thụ tiếng ồn, bụi, khí CO2, SO2, tạo bóngmát và nguồn cung cấp O2

1.4.1 Thành phần và cấu tạo của ɤ - oryzanol (Lloyd, B.J.,

Siebenmorgen, T.J and Beers, K.W.2000)

ɤ- oryzanol là thành phần tự nhiên trong cám gạo và mầm lúa, là hỗn hợpcủa các este axit ferulic của sterol và rượu triterpene, được gọi là cycloartanylferulic hoặc rượu triterpene ferulic (Kaneko R., Tsuchiya T, 1954) đã tách đượcɤ- oryzanol Từ đó đến nay ngày càng có số lượng lớn các nghiên cứu về ɤ-oryzanol và đã chỉ ra những lợi ích, hiệu quả và an toàn của ɤ- oryzanol

Hình 1.3 Cấu trúc phân tử của ɤ- oryzanol

(Nguồn: Lloyd,B.J.et al 2000)

- Công thức phân tử ɤ- oryzanol là C40H55O4

- ɤ- oryzanol có trọng lượng phân tử 602,89 g/mol

- Nhiệt độ nóng chảy là 135 – 137 0C

- ɤ- oryzanol hấp thụ cực đại ở bước sóng 315, 291 và 231nm

- Trạng thái vật lý:

+ ɤ- oryzanol tồn tại dạng bột, không mùi

+ ɤ- oryzanol không tan trong nước, tan trong chloroform, isopropyl và cồn nóng+ ɤ- oryzanol có màu sắc trắng hoặc vàng

ɤ- oryzanol không phải là một thành phần duy nhất mà nó là hỗn hợp của 20 chấtchống oxy hóa khác nhau Sự este hóa các chất này với axit ferulic đã tạo ra ɤ-oryzanol Vì vậy ɤ- oryzanol không chỉ có một cấu trúc phân tử mà có rất nhiềucấu trúc khác nhau

Hình 1.4 Các cấu trúc hóa học và các thành phần chính của ɤ- oryzanol

(Nguồn: Zhimin và Samuel, 1999)

Bảng 1.5 Các thành phần của ɤ- oryzanol 35 Thành phần

Nhiệt độ nóng chảy ( 0 C)

Phần trăm (%)

Công thức hóa học

(Nguồn: Kondo H và Oyo Yakuri,1968)

ɤ- oryzanol chủ yếu gồm là β – sitosterol, campesterol, 24 –methylcycloartanol, cycloartenol Nhiệt độ nóng chảy của các chất này cũng khácao Vì vậy khi trích ly tách các hoạt chất này ra khỏi cám gạo người ta có thể sửdụng biện pháp trích ly có gia nhiệt

Trong cám gạo ngoài những thành phần có giá trị dinh dưỡng như protein,lipit, glucocide, vitamin …cám gạo còn chứa hỗn hợp chất đặc biệt quan trọng đó

là ɤ- oryzanol ɤ- oryzanol có trong cám gạo, thóc nảy mầm, cám đại mạch, ngônảy mầm … chỉ trong cám gạo mới có hàm lượng ɤ- oryzanol nhiều hơn cả(khoảng 0,4 % trọng lượng), còn ở cám đại mạch, ngô nảy mầm … có lượng ɤ-oryzanol rất thấp

1.4.2 Hoạt chất sinh học ɤ- oryzanol

1.4.2.1 Đặc tính chống oxy hóa

Chất chống ôxy hóa là các chất giúp ngăn ngừa hay làm chậm sự pháttriển của ôxy hóa diễn ra trong cơ thể, giúp ngăn ngừa hiệu quả quá trình lão hóa.Khi các tế bào trong cơ thể của chúng ta sử dụng ôxy, cùng lúc đó nó cũng sảnsinh ra các gốc tự do có hại Các chất chống ôxy hóa giúp bảo vệ tế bào khỏi sựphá hủy gây ra bởi các gốc tự do hay hạn chế sự hình thành những gốc tự do.Chất chống ôxy hóa là các vi chất (Beta-Caroten, Vitamin C, Vitamin E, Selen)hay các chất sinh học đặc biệt có rất nhiều trong thảo dược, rau, quả, dầu thực vậtcũng như các thức ăn bao gồm quả hạt, ngũ cốc, các loại thịt, gia cầm, cá, v.v làchất giúp bảo vệ, tăng cường miễn dịch và giúp làm giảm quá trình lão hóa

Các gốc tự do đều là những sản phẩm phụ tự nhiên của quá trình trao đổichất trong cơ thể của người Các chất tự do rất nguy hiểm đối với sức khỏe conngười, xâm hại và phá hủy nhiều loại tế bào trong đó có tế bào não và DNA – cơ

sở vật chất di truyền Sự xâm hại và phá hủy tế bào do gốc tự do sẽ được tích lũy

và tăng lên theo tuổi tác Các gốc tự do cũng là nguyên nhân của hầu hết các rốiloạn về sức khỏe và phát sinh bệnh tật như mụn trứng cá, alzheimer, bệnh viêmkhớp, ung thư, bệnh tim mạch, vô sinh, bệnh parkinson, già trước tuổi, viêmnhiễm mãn tính, đột quỵ… Các gốc tự do này được tạo bởi chất oxy hóa từ quátrình trao đổi chất bên trong tế bào

Các chất chống oxy hóa giống như người lính bảo vệ tế bào khỏi các gốc

tự do tấn công vì thế mà tế bào tránh bị hư hại Ở cấp độ phân tử và tế bào, chấtchống oxy hóa đảm bảo làm mất khả năng phản ứng của các nguyên tố tự do

ɤ- oryzanol được tìm thấy trong cám gạo là chất có hiệu lực chống oxy

hóa Qua nghiên cứu người ta chứng minh hiệu quả từ ɤ- oryzanol gấp 4 lần

vitamin E 28 Chức năng của ɤ- oryzanol là chất chống oxy hóa có liên quan đến

cấu trúc của axit ferulic ɤ- oryzanol gồm 3 phần chính 24 – metylencycloartanyl ferulate, cycloartenyl ferulate và campesteryl ferulate Cả 3 phầncủa ɤ- oryzanol hiệu quả cao hơn về chống oxi hóa so với thành phần vitamin E

Do đó ɤ- oryzanol thường được sử dụng trong các loại mỹ phẩm như kem chốngnắng, giúp bảo vệ làn da khỏi các hư tổn do ôxy hóa gây ra dưới tác động củamôi trường bên ngoài

ɤ- oryzanol đã được đề xuất như là một chất chống oxy hóa tự nhiên đểcải thiện sự ổn định của các loại thực phẩm (Nanua, J.U et al.,1972) Hơn nữa,

nó đã được đề xuất như là một bộ lọc UV trong mỹ phẩm kem chống nắng

1.4.2.2 Tác dụng với cholesterol và giảm tăng lipit máu.

(Yoshino et al., 1989) thử nghiệm lâm sàng trên người có lượng

cholesterol và lipit máu cao sử dụng 300 mg ɤ- oryzanol trong 3 tháng cho kếtquả là ɤ- oryzanol an toàn đối với người sử dụng, có hiệu quả giảm cholesteroltổng số và lipit máu

Bằng thử nghiệm ở 67 đối tượng có lượng cholesterol cao hay mức lipitmáu cao, sử dụng 300 mg ɤ- oryzanol/ ngày Sau 4 tuần giảm 8 – 12% lượngcholesterol, lipit máu giảm từ 220mg/ dL xuống còn 190 mg/ dL và không có tác

dụng phụ đối với người sử dụng 23 đã chứng minh tác dụng của ɤ- oryzanol làm

giảm bệnh tăng lipid máu và tăng cholesterol máu và không có tac dụng phụđối với người sử dụng

( Wilson T A et.al., 2007) nghiên cứu cho thấy ɤ- oryzanol giúp giảm

cholesterol huyết tương ở chuột có cholesterol huyết tương cao Tương tự như

vậy, (Hiramatsu K et.al.,1990) nghiên cứu cho thấy ɤ- oryzanol ức chế sự tích tụ

cholesterol trong lớp nội mạc động mạch (gây vữa động mạch) ở thỏ cócholesterol cao, thử nghiệm lâm sàng cho thấy ɤ- oryzanol cám gạo làm giảmcholesterol và lipid máu

1.4.2.3 Điều tiết hoocmon kích thích tuyến giáp

Hoocmon kích thích tuyến giáp (TSH) là nội tiết tố được sản xuất bởituyến yên, nó là một phần của hệ thống phản hồi của cơ thể để duy trì lượng ổnđịnh các hoocmon tuyến giáp TSH giúp kiểm soát khả năng sử dụng năng lượngcủa cơ thể Khi nồng độ hoocmon tuyến giáp trong máu giảm, vùng dưới đồi sẽtiết ra hoocmon phóng thích thyrotrophin, sẽ kích thích tuyến yên sản xuất TSH

Sau đó tác động kích thích việc sản xuất và giải phóng thyroxine vàtriiodothyronine Nếu cả 3 cơ quan trên đều hoạt động ổn định thì nồng độhoocmon tuyến giáp trong cơ thể sẽ được duy trì ở mức ổn định Rối loạn chứcnăng tuyến yên có thể dẫn đến tăng hoặc giảm hoocmon kích thích tuyến giáp bấtthường Kéo theo sự thay đổi nồng độ thyroxine và triiodothyronine trong máu

(Shikakuma T et al.,1984).

Sử dụng uống khoảng 300mg ɤ- oryzanol giúp giảm đáng kể mức độhoocmon kích thích tuyến giáp cao Trong quá trình nghiên cứu không có sự thayđổi của iod – thyroxine và triodothyronine (các hoocmon do tuyến giáp tổng hợp

và tiết ra từ quá trình nghiên cứu) hay ảnh hưởng tới các hoocmon tuyến giápkhác Ngoài ra không có sự khác biệt trong huyết thanh hay TSH phản ứng với

TRH ở bệnh nhân giảm năng tuyến giáp và đối tượng bình thường (Islam M.S et al.,2008)

1.4.2.4 Hiệu lực với bệnh mãn kinh

Một số nghiên cứu ở Nhật Bản đã chứng minh hiệu quả của ɤ- oryzanol vớibệnh mãn kinh, cho 13 người phụ nữ ở thời kì mãn kinh hay đã cắt bỏ cổ tử cung sửdụng 100mg ɤ- oryzanol 3 lần mỗi ngày và thấy rằng nó giảm đi một nửa triệuchứng của bệnh mãn kinh như nóng ran ở 67% phụ nữ Một nghiên cứu khác ở 40phụ nữ mãn kinh được điều trị với liều lượng 300 mg ɤ- oryzanol hàng ngày trong 4– 8 tuần Kết quả cho 90% phụ nữ đã được cải thiện tình trạng và có hiệu quả tốt

trong việc làm giảm triệu chứng mãn kinh (Yamauchi J et al.,1998)

Ngoài ra, sự kết hợp của ɤ- oryzanol và sterol thực vật đã được sử dụngtrong điều trị mất trí nhớ người già, xơ cứng động mạch Cơ chế cho rằng hoạtđộng của ɤ- oryzanol là được tham gia vào quá trình trao đổi chất của

catecholamine trong vùng đồi dưới (Ashida ka Y et al., 1982)

Bảng 1.6 Tác động của ɤ- oryzanol về các triệu chứng mãn kinh và rối loạn

chứng

Okawa T et al., 1965

15 - 30 7 - 14 70 -90% Cải thiện rối

loạn chức năng

Okuda N et al., , 37 (11),

khi ngất xỉu; thường kết hợp với đau đầu, thèm muối, tiêu chảy, táo bón,buồn

nôn, trào ngược axit, rối loạn thị giác, hạ huyết áp tư thế đứng, tê liệt, đau thầnkinh, khó thở, đau ngực, trong một số trường hợp mất của ý thức và co giật…

1.4.2.5 Làm trắng da, kích hoạt của tuyến bã nhờn, tăng khả năng chịu nhiệt của da và chống dị ứng.

(Kamimura M et al.,1963, 1964) cho biết ứng dụng bôi ɤ- oryzanol

trên bề mặt da, giúp làm tăng khả năng chịu nhiệt độ nóng, lạnh của bề mặt

da, tăng khả năng chịu được nhiệt độ thay đổi đột ngột trên bề mặt da, uống oryzanol giúp tăng khả năng chịu nhiệt độ của bề mặt da Ngoài ra, tiêm tĩnhmạch giúp quản lý hợp chất phóng xạ phốt pho tăng tuyến bề mặt da, ɤ-oryzanol đóng vai trò như ngăn ngừa giảm đột ngột của nhiệt độ da trong khithúc đẩy thu hồi nhiệt độ da

(Ibata Y., 1980) cho thấy cho thấy rằng hoạt động tyrosinase và melaninđược ức chế bởi ɤ- oryzanol do đó giúp cho da được trắng Trên lâm sàng chothấy ɤ- oryzanol giúp cải thiện tình trạng đốm nâu đỏ trên da Ứng dụng kem bôi

có 1% ɤ- oryzanol giúp làm giảm bớt các triệu chứng của bệnh viêm da dị ứng

và da khô

Sử dụng ɤ- oryzanol bôi 3 lần mỗi ngày trong 12 tuần làm giảm bài tiếttuyến bã nhờn, do đó ɤ- oryzanol có khả năng mang lại lợi ích cho tình trạng dakhô

Nghiên cứu được thực hiện bởi (Shikakuma T et al., 1984) cho thấy

ɤ-oryzanol thúc đẩy hình thành tuyến bã nhờn và do đó ngăn ngừa da khô và kích ứng

da

Các thử nghiệm lâm sàng cho thấy ɤ- oryzanol cải thiện các đốm nâu đỏtrên da Do ɤ- oryzanol có khả năng hấp phụ tịa UV, kết quả được thử nghiệmtrên mô hình chiếu tia cực tím trên chuột (Ando Y.,1982) ɤ- oryzanol có tácdụng làm trắng da, kích hoạt tuyến bã nhờn ngừa khô da, ngăn được tia cực tím,) ɤ-oryzanol được tích hợp như chất chống oxy hóa trong mỹ phẩm Vì vậy nó đượctích hợp trong các sản phẩm mỹ phẩm (Kobayashi M.,1973)

ɤ- oryzanol có tác dụng ức chế phản ứng gây dị dứng với cơ chế ngăn khángnguyên IgE liên kết với FceR1 và làm giảm sự suy thoái của tế bào (Murase Y etal.,1963)

1.4.2.6 Hiệu lực với bệnh ung thư

Tiềm năng chống ung thư của ɤ- oryzanol, được sử dụng để điều trị chứngmáu nhiễm nhiều lipid, đã được nghiên cứu ở chuột F344 và B6C3F1 Nhữngphát hiện đã chỉ ra rằng, ɤ- oryzanol không gây ung thư cho chuột Chứng minhɤ- oryzanol an toàn đối với đối tượng sử dụng Tác dụng ức chế của cycloartenolferulate của ɤ- oryzanol , đẩy mạnh tác dụng vào khối u ở giai đoạn hai trong da

chuột được nghiên cứu bởi (Yasukawa K, et al., 1998)

Theo một số nghiên cứu thành phần hoạt chất sinh học của ɤ- oryzanol làsitosterol ferulate, 24- metyl cholesterol ferulate, cycloartenol ferulate và 24-

metylen cycloartenol ferulate, ức chế đáng kể gây viêm nhiễm ở chuột

1.4.2.7 Hiệu ứng chống viêm

Cycloartenyl ferulate là một thành phần chính của ɤ- oryzanol , nó có tác

dụng ức chế kích hoạt của NFκB LPS B LPS (Tsushimoto G., et al., 1991)hơn nữa

ɤ-oryzanol ức chế mạnh gen biểu hiện như TNFα, IL-1β, COX-2, iNOS có liênquan đến viêm, những kết quả này gợi ý rằng ɤ- oryzanol có tác dụng hữu íchcho bệnh viêm Thử nghiệm trên chuột cho thấy dùng đường uống hoặc tiêm ɤ-oryzanol đều làm giảm viêm đáng kể và nó được tiết lộ rằng tác động ức chế của

NFκB LPS B kích hoạt là có liên quan đến kết quả này ( Islam M.S et al., 2008)

Những kết quả này cho thấy ɤ- oryzanol có hữu ích làm giảm các triệu chứngcủa bệnh viêm ruột Bộ Y tế Nhật Bản đã cho phép sử dụng trong điều trị bệnhviêm ruột

Các nghiên cứu khác đã chứng minh tác dụng chống loét của ɤ- oryzanol

trong chuột bị tổn thương niêm mạc dạ dày (Itay K et al.,1976)

1.4.2.8 Những thuộc tính sinh lý khác 33

ɤ- oryzanol điều chỉnh hàm lượng đường glucose trong máu của ngườibệnh đái tháo đường ɤ- oryzanol có khả năng kiểm soát, quản lý và làm giảmhàm lượng đường trong máu, hàm lượng hemoglubin đã được glycosyl hóa vàcải thiện sự tổng hợp insulin ở người bệnh đái tháo đường loại I và II Cácvitamin nhóm B, ɤ- oryzanol, protein, các phức hợp carbonhydrate,hemicellulose, chất béo, chất xơ, tocopherol, tocotrienol, các chất chống oxy hóakhác trong cám gạo đóng vai trò quan trọng tích cực chuyển hóa glucose trong cơthể ɤ- oryzanol tác dụng tăng hệ miễn dịch của cơ thể, chống các bệnh thoái hóa vàchặn đứng hiện tượng suy não sớm

Hình 1.5 Con đường chuyển hóa sinh học của ɤ- oryzanol

ɤ- oryzanol cải thiện thị lực, giúp tăng thêm capilarectasia kích hoạt chứcnăng mắt, hạn chế sự phát triển của đục thủy tinh thể Làm giảm đông máu trongnão, tim, gan, tuyến tiền liệt Nó làm giảm căng thẳng, nuôi dưỡng bộ não,

Tóm tắt các chức năng của γ-oryzanol

Hội chứng sau mãn kinh Xáo trộn thần kinh Chống căng thẳng

Nâng cao mức nhiệt

độ bề mặt, kích hoạt tuyến bã nhờn, ức chế sự sinh hắc tố melanin hình thành

giảm đau nửa đầu, cân bằng hoocmon nội tiết, tuyến thượng thận, … nó cũng làmgiảm các triệu chững buồn nôn, đau đớn, nôn mửa của người viêm dạ dày……

1.4.3 Trao đổi chất và hấp thu ɤ- oryzanol

(Fujiwara H et al., 1972) nghiên cứu cho thấy nồng độ của ɤ- oryzanol

huyết tương chuyển hóa đạt đỉnh điểm ở 4 - 5 giờ sau khi uống, và giảm nhanhchóng tới mức độ nhất định và duy trì trong 48 giờ ở thỏ Trong khi đó, 5 - 10%các chất chuyển hóa được tìm thấy trong sự bài tiết nước tiểu và 17 - 32% trong

phân sau khi uống 48 giờ (Fujiwara S et al.,1980) Về phân phối, ɤ- oryzanol

được tìm thấy là phần lớn được phân phối trong não, chất chuyển hóa oryzanol phân phối giữa các cơ quan và chủ yếu là tích lũy ở gan tuy nhiên ít hơn

ɤ-trong các cơ quan sinh sản Sau đó, nghiên cứu của (Noda H et al., 1974, 1975)

sử dụng mô hình thử nghiệm trên chuột cho thấy nồng độ của ɤ- oryzanol tronghuyết tương đạt đỉnh điểm vào lúc 5 giờ sau khi uống và 10 giờ tiêm dưới da

1.4.4 Tính an toàn của ɤ- oryzanol

1.4.4.1 Tính an toàn về độc cấp tính

(Yahara M et al., 1973) thử nghiệm độc tính cấp của ɤ- oryzanol trên mô

hình xác định độc tính cấp, cho chuột uống ɤ- oryzanol ở liều lên đến 10.000

mg / kg cho thấy không có bất thường và không thấy bất thường khi tiêm ɤ- oryzanol dưới da ở liều 500 mg / kg Kết quả cho thấy ɤ- oryzanol không có độc tính cấp

1.4.4.2 Tính an toàn về độc mãn tính.

Sau 6 tháng cho chuột uống liên tục ɤ- oryzanol ở liều 3 – 10 mg /kg cho

thấy không phát hiện bất thường Kết quả cho thấy ɤ- oryzanol có tính an toàn về

độc tính mãn tính cao

1.4.4.3 Tính an toàn về khả năng gây quái thai.

Không gây quái thai quan sát thấy ở chuột trong khi mang thai uống vớicác liều ɤ- oryzanol từ 6 - 600 mg/kg (Maruoka H et al.,1972) Chứng tỏ ɤ-oryzanol có tính an toàn cao không có khả năng gây quái thai

1.4.4.4 Tính an toàn về mức độ gây ung thư.

Dùng đường uống ɤ- oryzanol (2000 mg / kg) đã cho chuột 72 tuần tuổi

uống trong 2 năm, kết quả cho thấy không có chất gây ung thư (Tamagawa M et al.,1992) Chứng tỏ ɤ- oryzanol có tính an toàn cao không có khả năng gây ung

thư

(Tsushimoto G., et al., 1991) đã đánh giá sự an toàn của ɤ- oryzanol cho

thấy ɤ- oryzanol không có hoạt động khởi gene gây ung thư

1.4.4.5 Tính an toàn về mức độ kích ứng da.

Kobayashi T và cộng sự nghiên cứu cho thấy bôi trên da ở liều 1% oryzanol không bị kích ứng (Kobayashi T et al.,1979) Chứng tỏ ɤ- oryzanol có

ɤ-tính an toàn cao không gây kích ứng da

1.4.5 Ứng dụng, đóng gói và bảo quản chế phẩm ɤ- oryzanol

- Các yếu tố ảnh hưởng tới ɤ- oryzanol

+ ɤ- oryzanol tan ở nhiệt độ nóng chảy là 135 – 137 0C, hấp thụ cực đại ởbước sóng 315, 291 và 231nm

+ ɤ- oryzanol không tan trong nước, tan trong chloroform, isopropyl vàcồn nóng

1.4.6 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ɤ- oryzanol

1.4.6.1 Trên thế giới

Công nghệ sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo đã được nhiều nướctrên thế giới nghiên cứu chi tiết cụ thể và hoàn chỉnh đầy đủ từ lâu Các nước cótrang thiết bị hiện đại và công nghệ sản xuất đã đưa sản phẩm ra thị trường rấtđược hưởng ứng như, Nhật Bản, Ấn Độ, Mỹ, Trung Quốc… Nhiều nghiên cứu

về hoạt chất sinh học của ɤ- oryzanol trong việc bảo vệ và phòng chống một sốbệnh cho con người như viêm loét dạ dày, giảm giảm căng thẳng thay đổi củaphụ nữ thời kì mãn kinh và sau mãn kinh Các sản phẩm như thực phẩm bổsung, sản phẩm dùng cho các vận động viên thể thao phát triển hệ cơ cho cơ thể

và tăng sức bền của cơ thể, sữa dưỡng da, sữa tắm, kem chăm sóc da…

Sản phẩm ɤ- oryzanol chế từ cám gạo dạng thức ăn của hãng Sunfarmnhi– Australia và một số hãng khác trên thế giới đã được bán rộng rãi tại thị trườngChâu Âu Chứng tỏ cám gạo là một mặt hàng có giá trị, với các nước khôngtrồng được lúa, các nước hiện đang nhập khẩu cám gạo để sản xuất các chế phẩm

có giá trị cao

ɤ- oryzanol được chiết xuất và tinh chế vào những năm thập niên 50 củathế kỉ trước Thập niên 60 nó được dùng trong điều trị bệnh nhân có biểu hiện lolắng, và các trường hợp cholesterol trong máu cao, nó xuất hiện làm tăng cườnghoạt động của hệ thần kinh giao cảm Trong những sự nghiên cứu, người phụ nữ

mà bổ sung 20 mg - 300 mg ɤ- oryzanol/ngày cho kết quả an toàn, giúp giảm cholesterol đối với người có chỉ số cholesterol cao

Hiện nay ở Nhật Bản đã phê chuẩn ɤ- oryzanol là chất chống oxy hóatrong danh mục các loại phụ gia cho thực phẩm Đã có hơn 40 bằng sáng chế vềtrích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo như Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan, Ấn

Độ … (Noda H et al.,1975)

Hàng năm ở Nhật sản xuất 7500 tấn ɤ- oryzanol từ 150.000 tấn cám gạo.Các sản phẩm đã được bán trên thị trường hiện nay dưới dạng viên nang dạng dầu,viên nang cứng hoặc bột xuất xứ từ Nhật Bản có tên thương mại là ɤ- oryzanol

Về công nghệ sản xuất ɤ- oryzanol trên thế giới, việc trích ly ɤ- oryzanol

đã được sử dụng nhiều phương pháp khác nhau: Ép cám gạo bằng cơ học để thudầu có ɤ- oryzanol , trích ly bằng dung môi, hoặc trích ly bằng CO2 siêu tới hạn.Hiện phổ biến nhất là công nghệ sử dụng dung môi như cồn, hexan để trích ly ɤ-

oryzanol và dầu ra khỏi cám gạo sau đó tinh chế để thu ɤ- oryzanol từ xà phòngdầu cám gạo thô

-(Patel & Naik, 2004) đã đưa ra quy trình tinh chế ɤ- oryzanol từ cám gạo

Gamma oryzanol

Sáp

Xà phòng