Nghiên cứu công nghệ chế biến thực phẩm chống lão hoá từ vừng đen và gạo cẩm

D-ới tác dụng của các gốc tự do xuất hiện trong cơ thể gây nên nguy cơ mắc một số bệnh nguy hiểm nh-: gây bệnh mù loà, phá huỷ các tế bào trong não, tạo điều kiện phát triển bệnh Parkins

Mở Đầu

Đối với con ng-ời, mong -ớc lớn lao trong cuộc đời là đ-ợc sống lâu, sống khoẻ Tuy nhiên, đến một giai đoạn nào đó, con ng-ời lại phải đối mặt với thời gian, những vết nhăn xuất hiện, cơ thể già nua mệt mỏi tạo điều kiện cho các loại bệnh tật phát triển (còn gọi là bệnh tuổi già), nh- bệnh thoái hoá x-ơng khớp, bệnh mãn tính tim mạch và x-ơng khớp, tai mắt kém, cao huyết áp, loãng x-ơng, tiểu đ-ờng, ung th- Tại sao con ng-ời lại già đi? Có ba học thuyết giải thích về sự lão hoá cơ thể, đó là: thuyết oxy hoá, thuyết miễn dịch

và thuyết phân chia giới hạn Thuyết oxy hoá cho rằng, các gốc tự do gây ra tổn th-ơng oxy hoá tế bào, làm các tế bào già đi và chết Thuyết miễn dịch giải thích sự suy yếu của hệ thống miễn dịch tr-ớc các tác nhân gây hại làm cơ thể dễ mắc bệnh và lão hoá Thuyết phân chia có giới hạn chỉ ra rằng, sự phân chia của tế bào do một gen quy định, sau nhiều lần phân chia thì gen này hết chức năng và quá trình phân chia tế bào sẽ chấm dứt Thuyết oxy hóa có sức thuyết phục hơn cả và đang ngày càng đ-ợc nghiên cứu sâu hơn, theo đó các gốc tự do (H*,HO*,RO* ) đ-ợc sinh ra từ quá trình chuyển hoá qua những chuỗi phản ứng oxy hoá, sẽ gây tổn th-ơng và huỷ hoại các phân tử sinh học (lipid, protein,DNA )

Sự oxy hoá phá hủy lipid, protein làm biến đổi màng tế bào gây nên các bệnh tim mạch, huyết áp , các bệnh về mắt, x-ơng khớp Sự oxy hoá gây nên tổn th-ơng DNA sẽ làm biến đổi gen gây nguy cơ phát triển bệnh ung th một căn bệnh nan giải nhất trong nền y học hiện nay D-ới tác dụng của các gốc tự do xuất hiện trong cơ thể gây nên nguy cơ mắc một số bệnh nguy hiểm nh-: gây bệnh mù loà, phá huỷ các tế bào trong não, tạo điều kiện phát triển bệnh Parkinson, hoặc bệnh Alzheimer, làm gia tăng các quá trình lão hoá, tăng nguy cơ bệnh mạch vành tim do các gốc tự do kích thích; cholesterol,

lipoprotein mật độ thấp (LDL) bám vào thành mạch máu, gây bệnh ung th- thúc đẩy sự phá huỷ DNA của tế bào

Tr-ớc những nguy cơ trên, cơ thể con ng-ời tự hình thành một hệ thống tự bảo vệ - một hệ thống miễn dịch tuyệt vời, đ-ợc đảm bảo nhờ hệ thống tế bào miễn dịch limphoT, limpho B, đại bạch cầu và hệ thống các enzym oxy hoá nh- catalase, glutathione, peroxidase,superosidase Hệ thống này có khả năng vô hiệu hoá các gốc tự do và ngăn cản sự hình thành chúng Nh-ng hệ thống tự bảo vệ này luôn có nguy cơ bị suy giảm khi các gốc tự do phát sinh ồ

ạt từ các nguyên nhân do chế độ dinh d-ỡng đem lại, do d- l-ợng thuốc trừ sâu, thuốc bảo quản thực vật, sự ô nhiễm môi tr-ờng, các hoá chất độc hại Với ph-ơng châm: ”phòng bệnh hơn chữa bệnh” hay ”chữa bệnh bằng ăn tốt hơn chữa bệnh bằng thuốc”, chúng ta phải có một chế độ ăn uống hợp lý, th-ờng xuyên phải bổ sung các chất chống oxy hoá cho cơ thể làm hạn chế các nguyên nhân phát sinh các gốc tự do, đ-ợc xem là một ph-ơng pháp hữu hiệu nhất trong việc nâng cao sức khoẻ, tăng c-ờng hệ thống miễn dịch, chống lão hoá nâng cao tuổi thọ con ng-ời

Việc có một chế độ dinh d-ỡng hợp lý với thể trạng bệnh lý của từng ng-ời, không phải là vấn đề mới Điều đáng l-u ý là các nhà khoa học đã nghiên cứu chiết xuất từ những thứ sẵn có trong tự nhiên, tạo đ-ợc một dòng thực phẩm mới, giúp ta chủ động bù đắp sự thiếu hụt trong chế độ ăn hàng ngày nh- các loại vitamin, khoáng chất, các vi chất cần thiết cho cơ thể, giúp cơ thể giải độc chống lão hoá, tăng c-ờng sức đề kháng Thực phẩm có tác dụng bổ d-ỡng hoặc cải thiện chức năng của cơ thể đã đ-ợc thống nhất với thuật ngữ chung là thực phẩm chức năng (functional foods) hay còn gọi là sản phẩm dinh d-ỡng y học Tuỳ theo quan niệm mỗi n-ớc mà có tên gọi khác nhau, nh- tại Mỹ gọi là thực phẩm thuốc (food and drug interface) do quan niệm các sản phẩm có chứa các chất dinh d-ỡng hoặc chứa các chất có hoạt tính sinh học cao nguồn gốc thực vật, động vật chỉ là thực phẩm Tại châu Âu,

các sản phẩm này được gọi là “thực phẩm dinh dưỡng bổ sung” (supplement) Nguyên liệu để tạo ra các thực phẩm chức năng th-ờng chứa nhiều chất chống oxy hoá Các loại hạt nh- đậu, đỗ, vừng chứa nhiều loại chất chống oxy hoá chủ yếu nằm ở lớp vỏ và ở mầm hạt Các chất chống oxy hoá tìm thấy ở nguyên liệu hạt gồm có: vitamin E, Selen, nguyên tố khoáng (đồng, kẽm, mangan ) các acid phenoic, các acid phytic, các hợp chất catechin, flavonoid, lignans

+Vitamin E : có khả năng chống oxy hoá, tăng c-ờng hệ thống miễn dịch, chống lão hoá, có thể làm đẹp da Vitamin E là một chất chống oxy hoá nội sinh của tế bào, bảo vệ các acid béo ch-a no đa chức trong màng tế bào khỏi

bị sự oxy hoá phá huỷ Vitamin E còn giữ cho selen ở trạng thái khử, giúp cho selen có các hoạt tính oxy hoá Ngoài ra, vitamin E còn ngăn chặn sự hình thành nitrosamin, chất gây ung th-, từ các hợp chất nitrit có trong thực phẩm +Selen: có chức năng nh- cofactor của enzym glutathion peroxidase, một enym ngăn cản sự hình thành các gốc tự do Selen cũng ngăn cản sự hình thành của các gốc tế bào ung th- sinh ra từ các khối u, chống đục thuỷ tinh thể

và thoái hóa võng mạc

+Acid phenoic: các acid phenoic tìm thấy trong các nguyên liệu hạt nh- ferrulic acid, caffeic acid, tannic acid, catechin, anthocyanin Các acid phenoic có khả năng ngăn cản sự hình thành nitrosamin nội sinh làm tắt các phản ứng gây bệnh ung th- đối với tế bào, bảo vệ tế bào

+Acid phytic: Tạo liên kết với ion tự do, ngăn chặn các ion này hình thành các gốc tự do Acid phytic cũng có khả năng tạo liên kết với gốc tự do đ-ợc sinh ra do vi khuẩn đ-ờng ruột phá huỷ các tế bào ruột kết

Lignan và isoflavonoid: Hợp chất lignan và isoflavonoid có các hoạt tính sinh học giống nh- estrogen-một hoocmon của cơ thể - có khả năng chống bệnh ung th-, ức chế các khối u, giảm l-ợng cholesterol trong máu Các hợp

chất lignan và isoflavonoid có hàm l-ợng cao trong các loại hạt dầu nh- đậu t-ơng, vừng, cọ

Sức thuyết phục của thực phẩm chức năng đã tạo ra thị tr-ờng mới Gần

đây, có rất nhiều tập đoàn và các hãng nghiên cứu đã sản xuất các loại thực phẩm chức năng nhằm tới thị tr-ờng rộng lớn - cộng đồng những ng-ời muốn

có thực phẩm bổ d-ỡng bảo vệ sức khoẻ Thị tr-ờng đã đem lại hơn 100 tỷ USD mỗi năm Tại Việt Nam cũng đã có thực phẩm chức năng của công ty Thiên sứ (Trung Quốc), sản phẩm của tập đoàn Vision (Vision international people group) của châu Âu, các sản phẩm mang nhãn hiệu Forever của Mỹ Với mục đích tạo ra một loại đồ uống có chức năng chống lão hoá, trong công trình này chúng tôi lựa chọn những nguyên liệu chứa nhiều hoạt chất chống oxy hoá, đó là: Gạo nếp cẩm-chứa nhiều anthocyanin, vừng đen - chứa viamin E, các acid béo ch-a no, các hợp chất lignan, mật ong-hàm l-ợng

đ-ờng cao, và đặc biệt mật ong còn đ-ợc coi là nguồn cung cấp vitamin hoàn

hảo nhất trong tự nhiên

Ch-ơng 1 tổng quan 1.1 Sản xuất đồ uống từ nguyên liệu giàu tinh bột 1.1.1 Phân loại đồ uống:

Các loại đồ uống đ-ợc chế biến từ nguồn nguyên liệu giàu tinh bột đ-ợc chia làm ba loại: đồ uống không có cồn, đồ uống có độ cồn thấp, đồ uống có

1.1.2-Sơ đồ nguyên lý sản xuất đồ uống từ nguyên liệu giàu tinh bột :

Các loại đồ uống chế biến từ nguyên liệu giàu tinh bột có thể khác nhau về thành phần, màu sắc, mùi vị, tính chất nh-ng đều tuân theo một nguyên lý tổng quát với các giai đoạn sau:

+Xử lý nguyên liệu: Nguyên liệu ở dạng nguyên hạt đ-ợc ngâm và hấp

chín, hoặc nguyên liệu hạt đ-ợc nghiền nhỏ sau đó nấu chín

+Đ-ờng hoá: Giai đoạn này nhằm chuyển hoá tinh bột thành các cấu tử

gluxit đơn giản nhờ hệ enzym thuỷ phân tinh bột: -amilase và glucoamilase

+Lên men: Giai đoạn này đ-ợc thực hiện nhờ hệ enzyme của nấm men

hoặc của hỗn hợp nấm men và vi sinh vật, nhằm chuyển hoá glucide thành r-ợu

+Xử lý sản phẩm: Giai đoạn này đ-ợc thực hiện tuỳ theo từng loại đồ uống,

nếu đồ uống không có cồn thì có thể nạp CO2 và thanh trùng Đối với loại đồ uống có cồn nhẹ thì đó là quá trình ch-ng cất, phối trộn

Trên cơ sở đó có thể đ-a ra một quy trình tổng quát để chế biến một số loại đồ uống nguyên liệu giàu tinh bột nh- hình sau:

Hình 1.1- Sơ đồ nguyên lý sản xuất đồ uống từ nguyên liệu giàu tinh bột.[5]

1.1.3-Hệ enzyme thủy phân tinh bột:

Sự thuỷ phân tinh bột đ-ợc xúc tác bởi acid hoặc enzyme phân cắt liên kết glucoside trong phân tử amilose và amilopectin và đính vào đó một phân tử n-ớc, mô tả theo ph-ơng trình d-ới đây:

Đồ uống có độ cồn thấp

Đồ uống không

có độ cồn

(C6H10O5)n + nH2O

enzyme hoặc acid

nC6H12O6

Hệ enzyme xúc tác thuỷ phân tinh bột là amilase đơn cấu tử, trong đó có loại amilase phân cắt liên kết -1,4 -glucoside, hoặc loại amilase phân cắt liên kết -1,6-glucoside

• -amilase (-1,4-glucanohydrolase, EC.3.2.1.1)

-amilase thuộc nhóm enzyme nội phân tử, chỉ tác dụng liên kết glucoside ở vị trí bất kỳ trên amilose và amilopectin làm giảm nhanh độ nhớt của tinh bột

-1,4-Các -amilase chứa nhiều tyrosin và triptophan trong phân tử và chứa các ion canci Sản phẩm thuỷ phân tinh bột d-ới tác dụng của -amilase là các dextrin phân tử khác nhau Enzyme -amilase phân cắt các phân tử amilose cho sản phẩm cuối cùng là maltose và maltotriose; phân cắt amilopectin cho sản phẩm là glucose, maltose, maltotriose và dextrin mạch nhánh

Nhóm vi sinh vật tổng hợp -amilase là các vi khuẩn Bacillus liqufaciens, B.Lichcheniformis, B.amiloliquefcien, B.subtilis nấm sợi Aspergillus oryzae

Nhiệt độ và pH tối -u của -amilase tuỳ thuộc vào nguồn sinh tổng hợp enzyme, th-ờng pH tối -u ở trong vùng acid yếu 4,5-6,9, Nhiệt độ tối -u vào khoảng 60-70oC Một số loài vi khuẩn chịu nhiệt sinh tổng hợp -amilase nh-

B.licheniformis thì pH tối -u là 5,6 nhiệt độ tối -u là 85oC

• -amilase (-1,4-glucan maltohydrolase, EC 3.2.1.1)

Enzyme -amilase phân cắt liên kết -1,4-glucoside của phân tử amilose

và amilopectin từ đầu không khử, sản phẩm tạo thành là maltose

Enzyme -amilase có thể thu nhận từ malt, đậu t-ơng hoặc một số loại vi

sinh vật: Bacillus circulans, B.cereus, R.Japanicus Đối với -amilase pH tối

-u là 5-6, nhiệt độ tối -u là 60-62oC

-amilase và -amilase có thể phân cắt triệt để amilose, nh-ng chỉ phân cắt đ-ợc 50-55% amilopectin Do đó d-ới tác dụng của enzyme  và -amilase thu đ-ợc dịch đ-ờng chứa 78-80% maltose và glucose, 20-22% dextrin chứa liên kết -1,6-glucoside

• -amilase (-1,4-Glucan glucohydrolase, EC.3.2.1.3)

Enzyme glucoamilase còn gọi là -amilase (-1,4-Glucan glucohydrolase, EC.3.2.1.3) có thể phân cắt đ-ợc liên kết -1,4-glucoside và -1,6-glucoside, chuyển hoá hoàn toàn tinh bột thành đ-ờng glucose

Glucoamilase từ các nguồn khác nhau sẽ có những đặc tính và tính chất khác nhau Thông th-ờng pH tối -u của enzyme này là 4,5-5,5 và nhiệt độ tối -u là 40-60oC Trong môi tr-ờng chứa oligosaccharide sẽ làm bền enzyme, khi

có mặt ion Ca2+ sẽ làm ức chế enzyme [3.1]

Nguồn gốc của glucoamilase chủ yếu từ một số nấm mốc nh- Aspergillus usamii, A.niger, A.oryzae và nấm men Endomycopsip [3.2] Chế phẩm Glucoamilase từ chủng Aspergillus niger đã đ-ợc biến đổi gen Điều kiện hoạt

đồng tối -u của các chế phẩm là pH 4,1-4,3 , nhiệt độ 60-62oC

1.1.4-Thực trạng sản xuất đồ uống từ tinh bột hiện nay:

Hiện nay, công nghiệp sản xuất đồ uống từ nguyên liệu tinh bột gồm r-ợu ch-ng cất và r-ợu vang không ch-ng cất Nhiều đồ uống lên men từ tinh bột nh- r-ợu Sake (Nhật), r-ợu Whiskey, Vodka (Nga), vang Shaohsing (Đài Loan), R-ợu nếp (Việt Nam)

• R-ợu Sake

R-ợu Sake được coi là “quốc tửu” của Nhật Bản, rượu được nấu từ gạo, có màu vàng nhạt, chứa 15-16% r-ợu, có vị ngọt và hơi chua [5] R-ợu Sake

đ-ợc sản xuất ở quy mô công nghiệp nh-ng vẫn duy trì ph-ơng thức lên men

cổ truyền, cho nấm mốc phát triển trên gạo rồi tiến hành đ-ờng hoá nhờ

enzyme do nấm mốc sinh ra Sau đó, cấy nấm men vào để thực hiện quá trình lên men

• R-ợu Whiskey:

R-ợu Whiskey lên men từ ngũ cốc nảy mầm đ-ợc nghiền nhỏ, sau khi nên men giữ lâu năm rồi mới pha chế R-ợu Whiskey thuần đ-ợc pha chế từ r-ợu Whiskey đã giữ lâu năm với n-ớc để giảm độ r-ợu rồi mới đóng chai Tuỳ theo loại ngũ cốc ng-ời ta chia ra làm 4 loại r-ợu Whiskey thuần:

+ Bourbon: Ngô chiếm tỷ lệ hơn 51%

+ Rye Whiskey: Lúa mì đen chiếm trên 51%

+ Corn Whiskey: Ngô chiếm trên 80%

+Bottled in bond: Loại Bourbon hay loại Rye Whiskey bảo quản trên 4 năm mới đóng chai

• R-ợu Vodka:

Vodka là “quốc tửu” của Nga, được chế tạo từ khoai tây hay ngũ cốc giàu tinh bột, có độ r-ợu rất cao R-ợu sau khi cất đ-ợc lọc qua than gỗ, do đó làm r-ợu Vodka không có màu, và th-ờng đ-ợc dùng để pha chế Cooctail

• Ruợu Hoàng tửu:

Hoàng tửu là loại r-ợu cất truyền thống của Trung Quốc, lên men từ gạo

và sử dụng bánh men thuốc bắc Trong bánh men thuốc bắc có chứa hai loại

nấm men, nhóm Saccharomyupsis chuyển hoá tinh bột thành đ-ờng và nhóm Saccharomyes chuyển hoá đ-ờng thành r-ợu

Trong công nghệ sản xuất bia, nguyên liệu giàu tinh bột đ-ợc sử dụng làm nguyên liệu thay thế Một số loại đồ uống không lên men đ-ợc sản xuất từ nguyên liệu giàu tinh bột (chủ yếu là gạo) d-ới dạng siro giàu đ-ờng, hoặc mật tinh bột phục vụ cho công nghệ thực phẩm

Siro-glucose đ-ợc tạo nên do sự thuỷ phân từ tinh bột ngô, khoai tây hoặc gạo Hỗn hợp sau thuỷ phân thu đ-ợc chủ yếu là đ-ờng glucose, maltose, qua

và bảo quản ở pH 3,5-5,5 Siro glucose dùng để tạo ra độ ngọt, ngăn cản sự kết tinh saccharose, làm giảm nhiệt độ đông lạnh của các dung dịch

Nh- vậy, thực trạng sản xuất đồ uống từ tinh bột hiện nay chỉ tập trung vào một số loại mang tính truyến thống nh- r-ợu cao độ, r-ợu thấp độ (vang) hoặc siro- đ-ờng Các sản phẩm bỏ qua phần chất xơ là những thành phần hoạt

động nhất, không thể thiếu để duy trì sức khoẻ của con ng-ời Chất xơ còn

đ-ợc coi là chất dinh d-ỡng ngoài đạm, đ-ờng, mỡ, vitamin, khoáng, vi l-ợng

Với xu thế hiện nay về thực phẩm chức năng phòng chống bệnh tật, chúng tôi đề xuất quy trình chế biến sản phẩm từ dịch thuỷ phân gạo cẩm Sản phẩm này đ-ợc chế biến từ vừng đen đã xử lý phối trộn với dịch đ-ờng hoá gạo cẩm,

có bổ sung mật ong, tạo nên một loại đồ uống giàu dinh d-ỡng, đồng thời có chứa nhiều hoạt chất sinh học, vì vậy có tác dụng chống lão hoá và phòng ngừa một số bệnh

1.2 Giới thiệu chung về gạo cẩm

Lúa gạo có tên khoa học là Oryza sativa L, thuộc họ lúa Pociceae

1.2.1-Đặc điểm thực vật và phân bố

Cây lúa là loại cây thân cỏ mọc hàng năm, cao 0,7-1m Lá có phiến dài, bìa ráp, bẹ cao, trắng, l-ỡi bẹ có lông Chùy hoa gồm nhiều bông, mang các bông nhỏ màu vàng Mày hoa có lông gai, một hoa có sáu nhị Quả thóc dính chặt với mày hoa (vỏ trấu) [16]

Cây lúa là nguồn l-ơng thực chủ yếu của các n-ớc Châu á, có hai loại là

lúa tẻ (var utilissima A.camus) và lúa nếp (var glutinosa tanaka)

Gạo nếp cẩm có màu tím đen, phân bố chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc n-ớc ta

nh- Hoà Bình, Sơn La, Lai Châu, Phú Thọ

1.2.2-Thành phần hóa học:

Cấu trúc của hạt thóc gồm 6 lớp từ ngoài vào: Vỏ trấu chiếm 17-22% trọng l-ợng hạt; Vỏ quả chiếm 1-2% gồm cellulose, pentozan và chất tro; Vỏ hạt chiếm 1-2,5% có màu đục hoặc nâu ; Lớp alorong chiếm 4-6% chứa nhiều protein (35-45%), đ-ờng (6-8%), chất béo (8-9%), vitamin và tro (11-14%) cellulose (7-10%), pentozan (15-17%); Nội nhũ chiếm khoảng 70% rất giàu tinh bột và protein, một ít cellulose, lipit và đ-ờng; Phôi nằm ở góc cuống hạt, chiếm 2,5% chứa protein (30-40%), lipit (15-35%), tro (6-10%), cellulose (2-3%) [ 5]

Thành phần chính của gạo là tinh bột, hàm l-ợng khoảng 50-70% gồm amilose và amilopectin, tinh bột gạo nếp chứa rất ít amilose Đ-ờng tự do chủ yếu có trong phôi và nội nhũ là sacarose [5]

Các hợp chất chứa Nitơ trong gạo chiếm 7-9% chất khô và chia thành 4 nhóm dựa và độ hoà tan, gồm: albumin tan trong n-ớc, globumin tan trong

dịch muối, prolamin tan trong dịch r-ợu, glutein tan trong dịch acid loãng và các dung môi hữu cơ

Các chất khoáng vi l-ợng tập trung ở phần chất tro (tập trung ở vỏ trấu) chiếm (2-5%), gồm các dạng hợp chất của phospho, một số nguyên tố khoáng nh- K,P, Si, Ca, Na, K, Mn

ở phôi và lớp alorong chứa nhiều vitamin nhóm B, ngoài ra còn có vitamin

A, D, E, PP Thành phần lipid chiếm 1-2% cũng tập trung ở phôi và lớp alorong

Sắc tố anthocyanin có trong vỏ hạt tạo cho gạo cẩm có màu tím đậm đặc tr-ng, thành phần anthocyanin này cũng tạo cho gạo cẩm một số tính chất sinh

học đáng chú ý

1.2.3-Cấu trúc, tính chất hoá học và tác dụng sinh học của anthocyanin

1.2.3.1-Cấu trúc và tính chất hoá học của anthocyanin:

Anthocyanin là nhóm chất tạo sắc tố lớn nhất, rất phổ biến trên thế giới, thuộc nhóm flavonoid - nhóm các hợp chất vòng phenolic chứa một hay nhiều nhóm OH trong nhân benzen Anthocyanin có mặt hầu hết các loài thực vật

đất, kể cả họ cây x-ơng rồng; củ cải đ-ờng góp phần tạo nên màu sắc cho hoa, quả và một số thành phần khác của cây tạo nên màu từ đỏ đến thẫm, từ xanh đến hồng, từ vàng đến không màu, thậm chí tạo màu đen ở một số thực vật Anthocyanin không có mặt trong các loài động vật, thực vật biển hoặc vi sinh vật [20] Các hợp chất flavonoid là những dẫn xuất của cromon và croman, có khung carbon C6C3 (phenylpropan) Sự ng-ng tụ của croman với một vòng phenol tạo ra nhóm flavan, sự ng-ng tụ của cromon với một vòng phenol tạo ra nhóm flavanon.[12]

O

1

3 4 5

6 7 8

2

3

2 7

6 5

4

8

1 O

OH O

O

Leucoanthocyanidin không màu (flavandiol - 3,4)

Catechin không màu (flavonol - 3)

Anthocyanindiol - màu vàng, đỏ

Các anthocyanin là dẫn xuất của cation flavilium-3,5,7,4’-tetrahydroxy

Các gốc đ-ờng th-ờng gắn trực tiếp vào vị trí carbon 3, 5, 7, 3’, 4’, hoặc 5’ Các gốc đ-ờng phổ biến là đ-ờng D-glucose, L-rhamnose, D-galactose, D-xylose, và arabinose Các glucoside rất dễ bị thuỷ phân trong môi tr-ờng acid, kiềm nhẹ, hoặc bởi enzyme glucosidase-giải phóng phần đ-ờng và aglycon

đặc tr-ng cho flavonoid

Hệ thống nối đôi liên hợp tạo ra bởi hai vòng thơm và vòng pyren làm cho các hợp chất anthocyanin có khả năng hấp thụ mạnh các tia tử ngoại Hai đỉnh hấp thụ cực đại của anthocyanin trong vùng tử ngoại: dải 1-ở trong vùng b-ớc

sóng 320-380nm; dải 2 trong vùng b-ớc sóng 240-280 nm Một đỉnh hấp thụ cực đại trong vùng nhìn thấy với b-ớc sóng 490-550 nm Tuy nhiên, các b-ớc sóng hấp thụ cực đại th-ờng không cố định, tuỳ theo điều kiện tạo muối hoặc tạo phức chất với các ion kim loại, các b-ớc sóng hấp thụ có thể dịch chuyển

ít nhiều Ngoài ra, cũng do hệ thống nối đôi liên hợp tạo cho các anthocyanin

có màu khi hệ thống này bị phá vỡ thì anthocyanin cũng mất màu đặc tr-ng Các nhóm OH của anthocyanin rất dễ tạo phức với kiềm (NaOH, NH4OH ) cho màu đặc tr-ng Các nhóm OH này là nguyên nhân làm cho các anthocyanin có ái lực mạnh nhất với các ion kim loại nặng( Fe, Cu ), tạo phức chất bền vững với các kim loại chuyển tiếp Các kim loại này th-ờng có mặt trong các tế bào sinh vật d-ới dạng các nguyên tố vi l-ợng

Các nhóm OH tự do dễ tạo liên kết hydro nội phân tử và giữa các phân tử anthocyanin gây ảnh h-ởng đến tính chất hoá lý nh-: điểm sôi, điểm nóng chảy, phổ UV, cấu trúc phân tử

Các anthocyanin rất dễ bị oxy hoá, quá trình này kèm theo sự mở vòng pyren, đây cũng là nguyên nhân gây ra tác dụng của các hợp chất anthocyamin với các enzym oxydoredutase và các chất oxy hoá mạnh nh- AgNO3, KMnO4, Na2S2O5

Phân tử anthocyanin không bền vững, màu sắc của chúng phụ thuộc vào

pH của môi tr-ờng, nhiệt độ, ánh sáng và các kim loại Tính chất thay đổi cấu trúc phân tử theo pH của anthocyanin là cơ sở cho ph-ơng pháp định tính và

định l-ợng chúng.[20]

1.2.3.2-Tác dụng sinh học của anthocyanin:

* Tác dụng chống oxy hoá:

Trong các tính chất sinh học của anthocyanin, nổi bật nhất là tác dụng chống oxy hoá và khả năng phản ứng với các gốc tự do Trong cơ thể sinh vật, các quá trình peroxyt hoá lipid của màng tế bào diễn ra theo phản ứng dây

chuyền tạo ra nhiều gốc tự do hoạt động Quá trình lão hoá cơ thể kéo theo nhiều bệnh tật nguy hiểm, đều do tác dụng của các gốc tự do rất hoạt động này

Các gốc tự do bắt đầu đ-ợc sinh ra do tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, các ion kim loại

LOOH+Mn+LO*+M(n+1)++HO*

Nếu một gốc là các phân tử sinh học, sẽ xảy ra sự gắn đồng hoá trị tạo các gốc dị hoá, sinh ra đột biến Các gốc LO*, LOO* có thể chuyển vị nội phân tử phân cách mạch tạo ra nhiều gốc tự do có mạch ngắn hơn

Khi có mặt một chất chống oxy hoá nh- vitamin E, isoflavonoid, anthocyanin chúng sẽ bắt giữ các gốc tự do tạo các gốc tự do rất bền vững, hạn chế sự tạo thành peroxide gây nguy hiểm hoặc tổn th-ơng cho các phân tử sinh học hoặc màng tế bào Nếu các gốc tự do bền vững đ-ợc tạo ra, sẽ thay thế việc hình thành các gốc tự do hoạt động trong chuỗi peroxide hoá, làm ngắt mạch phản ứng Mặt khác, các chất chống oxy hoá còn có thể kết hợp với các ion kim loại nặng- vốn là tác nhân gây ra nhiều quá trình sinh hoá làm xuất hiện các gốc tự do, chẳng hạn nhóm sắc tố anthocyanin có khả năng bảo

vệ vitamin C khỏi sự oxy hoá - một chất liên quan đến nhiều quá trình trao đổi chất của cơ thể - tr-ớc tác dụng của các ion kim loại khi tạo thành phức hợp tiền sắc tố ascorbic-metal-anthocyanin

O OH

HO

H

OH

OH H

O

O O

O C

C C

C O O

2+

Cu , As A

C 2 H 5 O 2

Hình 1.2- Phức hợp tiền sắc tố ascorbic - metal - anthocyanin

Rất nhiều bằng chứng cho thấy, các gốc tự do hoạt động và các chất oxy hoá khác là nguyên nhân gây nên sự oxy hoá phá huỷ các phân tử sinh học nh- lipid, protein, acid nucleic Các chất oxy hoá này là một tác nhân quan trọng trong việc phát triển một số bệnh bao gồm cả bệnh ung th- và sự lão hoá cơ thể Các chất chống oxy hóa có khả năng trung hoà các gốc tự do, có thể là

đối t-ợng trọng tâm cho việc phòng và ngăn chặn bệnh tật [29]

* Tác dụng thay đổi áp suất thẩm thấu của màng tế bào:

Khả năng làm thay đổi áp suất thẩm thấu của màng tế bào làm cho các hợp chất flavonoid cũng nh- các anthocyanin có tính sát khuẩn và diệt nấm Đó là

do sự phân cực của phân tử, các anthocyanin có khả năng xuyên qua màng tế bào tạo ra các khe hở, cho các ion lọt qua và làm thay đổi các hoạt tính sinh hoá của tế bào Hơn nữa, có rất nhiều bằng chứng trong các dịch bệnh cho thấy, các sắc tố anthocyanin và các polyphenol có khả năng phòng và chữa trị

đ-ợc một số bệnh nguy hiểm cho con ng-ời, chẳng hạn nh- bệnh viêm động mạch vành tim , tai biến mạch máu não, ngăn cản sự phát triển của các khối u Flavonoid và anthocyanin cũng có khả năng ức chế hoạt động của các enzyme

oxygenase, lipooxygenase vốn xúc tác cho các quá trình giải phóng prostaglandin - chất thu hút các tế bào bạch cầu gây s-ng tấy, đau và sốt

* Tác dụng hấp thụ tia cực tím

Các anthocyanin thực sự có vai trò lớn đối với thực vật, đó là tạo ra màu sắc đặc tr-ng thu hút côn trùng đến thụ phấn cho hoa và đặc biệt là khả năng hấp thụ mạnh tia cực tím (UV) nhờ có cấu trúc phân tử đặc biệt Các sắc tố anthocyanin liên kết tạo ra một “màng ngăn” UV, bảo vệ phân tử DNA thực vật không bị phá huỷ với ánh sáng mặt trời Bởi vì tia UV là nguyên nhân gây làm cho các chuỗi xoắn kép của DNA tạo thành các liên kết ngang, ngăn cản

sự phân chia tế bào, nh- quá trình tổng hợp protein

Ngày nay, các sắc tố anthocyanin càng đ-ợc chú ý nhiều hơn bởi khả năng

và lợi ích của chúng đối với sức khoẻ con ng-ời Ngoài việc anthocyanin đã

đ-ợc sử dụng làm thực phẩm chức năng, anthocyanin còn đ-ợc sử dụng trong công nghiệp làm chất nhuộm màu thực phẩm an toàn

1.3 giới thiệu chung về vừng đen

Vừng còn có tên gọi khác là Mè, tên khoa học là Sesamum indicum L,

thuộc họ vừng Pedaliaceae

1.3.1-Đặc điểm thực vật và phân bố:

Cây vừng là loại cây thân thảo có lông mềm, cao từ 60-100 cm Lá mọc ở từng đốt, là lá đơn nguyên, có cuống hình bầu dục, thon hẹp ở hai đầu

Hoa vừng có màu trắng, mọc ở nách lá, có cuống ngắn

Quả nang kéo dài có lông mềm, có 4 ô mở từ gốc lên Hạt nhiều, màu vàng, nâu hoặc đen, hạt thuôn hơi bị ép dẹt, hầu nh- nhẵn, có nội nhũ Hoa nở vào tháng 5-9, cho quả tháng7-9

Hạt vừng màu đen ( Semen sesami Nigrum) còn gọi là hắc chi ma

Cây vừng mọc nhiều ở vùng châu á nhiệt đới, trồng rộng rãi để lấy quả Thu hái vào tháng 5-9, cắt toàn thân, phơi khô đập lấy hạt

1.3.2- Thành phần hoá học:

Hạt vừng chứa 40-55% dầu màu vàng, 5-8% n-ớc, 20-22% protein, khoảng 5% tro (trong đó có 7mg đồng), 1% canci oxalat, 6,3-6,8% chất không chứa Nitơ gồm: nhóm chất lignans (sesamin, sesamolin, sesamol), peclaliinplanteo,sesamose, khoảng 0,25-1% lecithin, vitamin E

Protein của hạt vừng có giá trị dinh d-ỡng cao, tỷ lệ các acid amin không thay thế xấp xỉ bằng quy định của FAO nh- valin, isoleusine, hoặc cao hơn quy định của FAO nh- threonine, methionine, phenylalanine Bột vừng đã loại chất béo chứa khoảng 50% protein, thành phần chủ yếu là globulin ít tan trong n-ớc (67,3%), albumin tan trong n-ớc (8,6%), prolamine không tan trong n-ớc và dung dịch muối loãng (1,4%) và glutenin chỉ tan trong dung dịch kiềm hoặc muối loãng (7%)

Thành phần và hàm l-ợng các acid amin toàn phần trong hạt một số giống

Bảng 2.1: Thành phần và hàm l-ợng acid amin trong hạt một số giống

Methionine isoleusine leusine Lysine Proline phenylalanine

2,32 4,01 1,02 0,58 1,35 0,71 0,95 3,21 0,81 0,28 0,90 0,64 0,85 1,38 1,00 0,60 0,84

2,28 3,58 1,02 0,60 1,22 0,74 0,95 3,23 0,80 0,31 0,91 0,60 0,86 1,40 0,96 0,71 0,83

2,35 3,49 1,03 0,63 1,38 0,75 0,98 3,11 0,87 0,27 0,95 0,59 0,92 1,47 1,01 0,70 0,85

2,14 3,10 0,96 0,57 1,26 0,69 0,89 2,77 0,75 0,25 0,87 0,56 0,84 1,34 0,93 0,66 0,77

So sánh với các protein của các hạt thực vật khác nh- gạo, đậu t-ơng thì hạt vừng là nguồn cung cấp các acid amine không thay thế Protein hạt vừng chứa hàm l-ợng lysine thấp (0,8-1%) nh-ng hàm l-ợng methionine (2,7-3,2%) khá cao so với protein của các thực vật khác Chính vì đặc tính độc đáo này, vừng có thể trở thành nguồn cung cấp protein thực phẩm chất l-ợng cao [19] Đó cũng là bằng chứng khoa học chứng minh việc sử dụng hạt vừng cho

các bệnh nhân ăn kiêng, để chữa trị cho một số bệnh nhân mắc bệnh hiểm nghèo Protein của hạt vừng có tác dụng tốt đối với sức khoẻ con ng-ời Sử dụng globulin tách từ protein vừng có tỷ lệ lysine/arginine thấp, làm giảm

đáng kể nồng độ cholesterol và các thành phần chất béo có hại khác trong huyết t-ơng [17],[19]

* Thành phần chất béo và tác dụng sinh học: Hạt vừng có hàm l-ợng

dầu rất cao Dầu vừng chứa khoảng12-16% acid đặc, 75 - 80% acid loãng, 0,1-0,7% phần không xà phòng hoá Dầu vừng rất cân đối về hàm l-ợng các acid béo ch-a no, Oleic (35-49,4%), và acid linoleic (37,7-48,4%) Ngoài ra, acid ch-a no linolenic chiếm 1-1,12%, acid palmitic 12-14%, stearic 5-6%, arachinic 1% (các acid ch-a no chứa C20-C24).[6 ]

Nhiều chất béo khi đ-ợc ăn vào hàng ngày có thể gây nên các bệnh nguy hiểm nh- ung th-, các bệnh tim mạch, bệnh đái đ-ờng, bệnh viêm khớp Một phần là do quá trình chế biến tạo thành sản phẩm nh- margarine, các loại dầu

ăn, hoặc shortening đã làm biến đổi các phần tử chất béo thành các phần tử

độc, gây bệnh cho cơ thể Nhìn chung các chất béo có thể chia làm 4 nhóm chính:

Nhóm 1: Các chất béo no, tồn tại ở dạng rắn tại nhiệt độ phòng, các nguồn

chứa các acid béo no là từ mỡ động vật hoặc một số sản phẩm khác nh- sữa, phomat

Nhóm 2:Các chất béo ch-a no có một nối đôi và ở dạng lỏng tại nhiệt độ

th-ờng, chúng chỉ chuyển sang thể rắn tại nhiệt độ lạnh Chất béo này có nhiều ở dầu olive, dầu lạc Các chất béo này là tiền chất của HDL (high density lipoprotein) tạo cholesterol có ích

Nhóm 3: Các chất béo ch-a no chứa hai nối đôi, chẳng hạn nh- acid

linoleic (C18:2), ở dạng lỏng tại nhiệt độ th-ờng và nhiệt độ lạnh Các chất béo dạng này có nhiều trong dầu ngô, dầu h-ớng d-ơng và dầu đậu t-ơng

Nhóm 4: Các chất béo ch-a no chứa nhiều nối đôi, tồn tại dạng lỏng ở

nhiệt độ th-ờng và chỉ đóng rắn tại nhiệt độ âm Điểm đóng rắn của chúng thấp hơn chất béo thuộc nhóm 3 Các chất béo thuộc nhóm 4 có acid linoleic (C08:3) rất có lợi cho cơ thể, th-ờng có nhiều trong dầu cọ và cá biển Các chất béo nhóm 4 chính là tiền chất của HDL - tạo cholesterol có ích và bảo vệ tim mạch

Vai trò của acid béo ch-a no rất quan trọng đối với cơ thể, chúng sẽ phân cắt để tạo thành prostaglandin một cấu tử rất quan trọng cho hoạt động bình th-ờng của tế bào, điều hoà các quá trình trao đổi chất trong tế bào Các acid béo cần thiết này bảo vệ tế bào tr-ớc sự nhiễm độc, nhiễm nấm và vi khuẩn Nhóm chất béo này có nhiều ở các rau màu xanh đậm, quả bơ, mỡ cá, các hạt

có dầu nh- hạt cọ, hạt vừng, hạt h-ớng d-ơng Các hạt có dầu chứa nhiều acid béo cần thiết có khả năng chống bệnh ung th-, ngoài ra trong dầu của các hạt này còn có hoà tan một số chất vốn là các cấu tử có hoạt tính chống ung th- nh- vitamin E, các lignan

Trong cơ thể, do lipid không tan trong n-ớc, lipid chỉ có thể l-u thông trong máu khi kết hợp với protein, gọi là phức chất lipoprotein (LP) Phức chất lipoprotein có trọng l-ợng phân tử cao và tan đ-ợc trong n-ớc Tùy theo trọng l-ợng phân tử của LP đ-ợc chia thành các loại sau:

+ Lipoprotein có tỷ trọng rất thấp (VLDL) có chức năng vận chuyển TG nội sinh do gan tạo nên từ acid béo tự do và cacbohydrad tăng nhanh sau khi hấp thụ mỡ

+ Lipoprotein tỷ trọng thấp (LDL) là sản phẩm chuyển hoá của VLDL

đ-ợc tạo thành ở gan, thành phần của LDL gồm 75-80% lipid trong đó 8-12%

TG, 20-25% PL, 35-40% CE, còn lại 20-24% protein Sự chuyển hoá LDL trong tế bào nhờ lysosin tạo thành cholesteron (CT) và các acid amin, mọi rối loạn chuyển hoá LDL dẫn đến nhiều sự thay đổi sinh lý và là nguyên nhân gây bệnh tim mạch

+ Lipoprotein có tỷ trọng trung gian (IDL) là sản phẩm chuyển hóa của VLDL, sau khi VLDL đã chuyển TG đến mô mỡ và mô cơ và trở lại tuần hoàn máu d-ới dạng hạt LP nhỏ hơn các IDL

+ Lipoprotein có tỷ trọng cao (HDL) chứa 50-55%, gồm 3-6% TG, 30% PL, 3-5% CT, 14-18% CE và còn lại 45-50% protein Chức năng sinh học quan trọng nhất của HDL là duy trì sự cân bằng cholesterol nội môi bằng cách hấp thụ cholesterol tự do từ tế bào ngoại vi và este hóa để chuyển hóa VLDL dự trữ, vận chuyển đến gan để loại bỏ

20-Tất cả các loại chất mỡ đ-ợc nhập vào cơ thể đều đ-ợc phân chia thành những mảnh rất nhỏ tr-ớc khi đ-ợc tế bào hấp thụ Tế bào ruột hấp thụ những chất chứa TG và CE và gói chúng thành những giọt chilomicron l-u thông trong máu cung cấp TG cho các tế bào mỡ dự trữ hoặc cung cấp các acid béo

tự do tạo năng l-ợng và tạo CE, PL Một phần chylomicron đ-ợc hấp thu để cung cấp phần lớn cholesterol cho cơ thể Đối với ng-ời bình th-ờng, cholesterol là vật liệu căn bản của cấu trúc tế bào, là nguồn gốc để tổng hợp các hoocmon sinh dục nam và nữ (testosterol và estrogen), hiện nay có nhiều công trình nghiên cứu đã chứng minh rằng thiếu cholesterol sẽ gây nên những bệnh thần kinh, tâm thần Tuy nhiên thừa cholesterol máu do ăn quá nhiều chất béo, thừa năng l-ợng nhất là ăn nhiều mỡ động vật chứa nhiều acid béo

no, sẽ là nguy cơ tiềm ẩn các bệnh về tim mạch Do tính chất không tan tuyệt

đối trong n-ớc của cholesterol đã tạo nên các vết xơ trong thành mạch, tích tụ lâu dần làm mạch máu bị tắc nghẽn, gây ra các biểu hiện nh- đau đầu, đau gáy, tê cứng, suy tim [12]

từ 3-10% tổng năng l-ợng ăn vào, có nồng độ cholesterol toàn phần d-ới 5,17 mol/l thì tỷ lệ tử vong do bệnh tim mạch vành thấp Nếu l-ợng mỡ bão hoà chiếm trên10% thì cholesterol toàn phần tăng nhiều và tăng rõ rệt tỷ lệ tử vong

do bệnh mạch vành Đồng thời ng-ời ta cũng chứng minh đ-ợc rằng một chế

độ ăn làm giảm l-ợng acid béo bão hoà, thay vào đó là các acid ch-a bão hoà loại n-6 (acid linoleic) sẽ làm giảm bớt tới 15% cholesterol trong máu so với bình th-ờng Ăn vào khoảng 300-500mg cholesterol hằng ngày Cholesterol trong máu tăng còn do yếu tố nội sinh là do thiếu các acid béo ch-a no cần thiết cho cơ thể nh- linoleic acid, linolenic acid, aradicdonic acid (thuộc thành phần nhóm vitamin F) Bởi vì, các acid này có vai trò điều động

CH3 CH3 CH3

cholesterol, ngăn cản cholesterol tụ lại tạo thành các cục xơ ở thành động mạch

Phức hợp các acid béo ch-a no (nhóm vitamin F) ch-a đ-ợc nghiên cứu

đầy đủ về vai trò và cơ chế tác dụng Nh-ng đã có nghiên cứu chứng minh rằng nhóm vitamin F tham gia điều hoà trao đổi lipid, loại bỏ cholesterin khỏi cơ thể, vì vậy vitamin F còn đ-ợc gọi là nhóm vitamin làm trẻ ng-ời Khi cơ thể thiếu vitamin F sẽ có triệu chứng ngừng lớn, sụt cân, khô da, rụng tóc [15] Hàm l-ợng vitamin F trong hạt vừng cũng khá cao tạo cho hạt vừng hoạt tính chống lão hoá, phòng và chống các bệnh về tim mạch Acid linolenic còn gọi là omega-3 (C18 9,12,15) chính là tiền chất của DHA giúp não bộ phát triển Acid linolenic và linoleic có vai trò rất quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp Prostaglandin-một chất điều hoà sinh học trong các quá trình trao

đổi chất trong tế bào Ngoài ra, hàm l-ợng acid oleic còn gọi là Omega-9 (C18

9) chiếm 45-47% trong dầu vừng Oleic acid là một chất cần thiết cho sự phát triển của hệ thần kinh, tạo các sợi myelin, do đó oleic acid đặc biệt cần thiết cho các bà mẹ mang thai và cho con bú, trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ

*Vitamin E trong dầu vừng và tác dụng sinh học: Hàm l-ợng vitamin

E trong dầu vừng thấp hơn so với một số hạt dầu khác chỉ chiếm khoảng 40mg/100g dầu -tocopherol chiếm thành phần chính trong hàm l-ợng vitamin E của dầu vừng, cũng có tác dụng giống nh- -tocopherol là ngăn cản các bệnh thoái hoá - tocopherol có tác dụng ngăn cản sự oxy hoá các oxide nitơ - là một loại cơ chất phần lớn đã đ-ợc loại bỏ nhờ -tocopherol Do đó, vitamin E th-ờng đ-ợc đ-a vào trong thành phần dinh d-ỡng bổ sung

Vitamin E có tác dụng điều khiển sự đeo bám và sự tập trung của các tiểu huyết cầu đến động mạch góp phần loại bỏ chúng Một cơ chế giải thích cho tác dụng bảo vệ của vitamin E tr-ớc các bệnh về tim mạch là do vitamin E bảo

vệ LDL (Low Density Lipoprotein) khỏi bị oxy hoá, vì chính sự oxy hoá LDL

khởi đầu cho sự phá huỷ động mạch từ đó tiến triển thành bệnh xơ cứng động mạch

Vitamin E còn có vai trò làm giảm nguy cơ mắc bệnh ung th-, bằng cách ngăn cản sự biến đổi của các tế bào thông qua tác dụng chống oxy hoá của nó, bằng việc loại bỏ các gốc oxy hoá tự do và ngăn chặn sự biến đổi của DNA, làm chậm sự phát triển của bệnh ung th-

Vitamin E là một cấu tử không thể thiếu của hệ thống miễn dịch Các tế bào miễn dịch rất nhạy với các gốc tự do Khi có mặt của các gốc tự do, các tế bào miễn dịch sẽ tập trung lại và nhờ vitamin E dừng sự hoạt động của các gốc

tự do Vitamin E cũng làm tăng hoạt động của các tế bào giết (killer cells) của

hệ thống các tế bào miễn dịch Sự thiếu hụt vitamin E sẽ làm giảm hiệu quả của hệ thống miễn dịch và kết quả là các bệnh nhiễm trùng sẽ phát triển nhanh chóng

Một tác dụng quan trọng khác của vitamin E đó là ngăn chặn các bệnh về mắt, chữa bệnh Alzheimer, Parkinson, chữa bệnh da xù xì, kéo dài tuổi thọ Sự

có mặt của các hợp chất lignan có trong dầu vừng đã làm tăng c-ờng khả năng hoạt động của vitamin E, tạo cho vừng và các sản phẩm chế biến từ vừng có khả năng bảo vệ và kháng một số loại bệnh nguy hiểm Nh- vậy, vitamin E là chất chống oxy hoá tự nhiên rất cần thiết cho tế bào sống, đảm bảo tính bền chắc của màng tế bào, ngăn cản các tác nhân oxy hoá độc do các acid béo ch-a no có thể tạo ra khi không có vitamin E Bởi vì sự peroxyd lipid là một yếu tố tham gia vào quá trình làm h- hại gen và từ gen bị h- hại dẫn đến những nguyên nhân gây ra bệnh ung th- và sự lão hoá Khi thiếu vitamin E sẽ dẫn đến thay đổi hệ thần kinh, hệ sinh sản, hệ tim mạch và hệ tạo máu Nhu cầu của con ng-ời về vitamin E là 5-15 IU/ngày, trong đó một đơn vị IU của vitamin E bằng 1 mg dl--tocopherol acetat chuẩn.[26],[11]

*Nhóm các hợp chất lignan (Sesamol, Sesamin, Sesamolin): mới đ-ợc

phát hiện trong hạt vừng, đ-ợc thừa nhận là có chức năng chống oxy hoá,

chống ung th-, kháng nấm, kháng khuẩn, virus và có hoạt tính hoocmon thực vật Một số nghiên cứu còn chỉ ra rằng, nhóm hợp chất này còn có khả năng làm giảm cholesterol

1.3.3-Cấu trúc phân tử và tác dụng sinh học của lignan:

1.3.3.1-Cấu trúc phân tử của lignan:

Các hợp chất lignan là một lớp các hợp chất tự nhiên có trong thực vật, là dẫn xuất của acid cinnamic và có các tính chất sinh học đáng chú ý, nh- liên quan đến sự trao đổi phenylamin Lignan đ-ợc chia thành ba nhóm chính và danh pháp của chúng không nhất quán, thậm chí ngay cả các chất thuộc cùng một nhóm

Năm 1927, Robinson phát hiện ra đặc điểm chung của nhiều hợp chất tự nhiên có cấu trúc đơn vị C6C3 thuộc nhóm cinnamyl Năm 1936, Haworth đề xuất tên gọi lignan cho một lớp các hợp chất là dẫn xuất từ hai khung đơn vị C6C3 liên kết tại ’- (8’-8)

3,3’-Neolignan Trong cấu trúc lignan, nếu có thêm một nguyên tử oxy nối giữa hai khung

đơn vị C6C3 thì đ-ợc gọi là các hợp chất oxyneolignan Nếu cấu trúc trên còn

có thêm một vòng thì gọi là các hợp chất cyclo-lignan Nh- vậy, các lớp hợp chất lignan gồm ba nhóm có cấu trúc cơ bản nh- d-ới đây:

2,7’-Cyclolignan

7,7’-Epoxylignan

8,4’-Oxyneolignan

Khi trong cấu trúc phân tử lignan xuất hiện các nhóm chức, các nhóm thế khác nhau nh- nhóm acid carboxylic, lactone, esther, ketone, alcohol, phenol, ether đó là các dẫn xuất của lignan, neolignan, và oxyneolignan-các lignan

có trong dầu vừng (sesamolin, sesamol, sesamin) là các dẫn xuất của epoxylignan.[28]

Sesamin có công thức hoá học C20H18O6, chiếm tỷ lệ khoảng 0,07-0,61% trong dầu vừng Danh pháp quốc tế là: 3,4-3,4’-bis (methylenedioxy)-7,9’:7’,9-diepoxylignan.[28]

Sesamin Sesamolin có công thức hoá học C20H16O7 chiếm tỷ lệ khoảng 0,02-0,48% Danh pháp quốc tế là: 4,5:4’,5’-bis(methylenedioxy)-7,9’a:8’,9-diepoxy-7’-oxyneolignan.[28]

Sesamol có công thức hoá học C7H6O3 , đ-ợc coi là sản phẩm phân huỷ của sesamolin d-ới tác dụng của nhiệt độ Sesamol chiếm khoảng 0,01% trong dầu vừng, danh pháp la 1,6- methylenedioxy-cyclolignan

Sesamol

1.3.3.2-Tác dụng sinh học nổi bật của lignan trong vừng đen:

* Tác dụng hoocmon thực vật (phytohoocmon)

Hệ thống nội tiết của con ng-ời có vai trò điều hoà các quá trình sinh hoá nhờ việc tiết ra các hợp chất hoá học gọi là các hoocmon, đ-ợc nhận biết nhờ các thụ thể trên bề mặt tế bào Tuy các hoocmon không tham gia trực tiếp vào phản ứng sinh hoá, nh-ng với nồng độ rất thấp cũng thể hiện đ-ợc tác dụng của nó, nh- làm thay đổi một tế bào, một cơ quan, làm ảnh h-ởng đến vận tốc xúc tác của enzyme, làm thay đổi tính thẩm thấu qua màng tế bào.[12]

Nhóm hoocmon sinh dục ở ng-ời có nguồn gốc steroid, bắt nguồn từ cholesterol đ-ợc chuyển hoá thành pregnenolon bằng các phản ứng oxy hoá Sau đó sẽ đ-ợc chuyển hoá thành testosterol (hoocmon sinh dục nam) và estrogen (hoocmon sinh dục nữ)

Các lignan trong hạt vừng thuộc nhóm các phytoestrogen thực vật có hoạt tính estrogen yếu Lignan mang các đặc điểm rất giống với estrogen - một hoocmon sinh dục nội sinh của cơ thể con ng-ời, cả về cấu trúc hình dạng và một số chức năng quan trọng Sự giống nhau đặc biệt giữa lignan và estrogen cho phép lignan cạnh tranh các thụ thể estrogen trên bề mặt tế bào với estrogen nội sinh của cơ thể

O

O CH2

Estrogen có một lực hấp dẫn mạnh với các thụ thể nhận biết nó trên bề mặt

tế bào (giống nh- một lực từ tính) Trong khi đó, các lignan có một lực hấp dẫn yếu hơn và phải có số l-ợng v-ợt trội hơn các phân tử estrogen mới có hiệu quả thực sự với các thụ thể trong việc cạnh tranh với estrogen Tuy nhiên, với cơ chế tự kiểm soát của cơ thể, các lignan thực vật hay các phyto hoocmon khác luôn có sự hài hoà với các estrogen và các hoocmon khác của cơ thể Khi cơ thể thiếu hụt estrogen (trong thời kỹ mãn kinh ở phụ nữ) các phytoestrogen

sẽ thay thế sự thiếu hụt đó, làm giảm bớt các hiệu ứng gây ra do sự thiếu hụt

đó Ng-ợc lại, khi các phyto estrogen đ-a vào v-ợt trội thì sẽ đ-ợc đ-a đến gan để loại bỏ Chính vì vậy, mặc dù có -u thế thuận lợi về số l-ợng phân tử

do khẩu phần ăn đ-a vào hoặc bổ xung thêm, nh-ng các lignan hay các phyto hoocmon khác cũng không thể chiếm giữ hoàn toàn các thụ thể bề mặt của estrogen Đó cũng chính là kết quả cân bằng giữa cơ thể và môi tr-ờng, nh- một xu thế của tự nhiên

* Tác dụng chống ung th-:

Những nguyên nhân gây bệnh ung th- hiện nay đã đ-ợc nghiên cứu nhiều, một trong những nguyên nhân đó là do hoạt động của các gốc tự do dẫn đến một chuỗi các phản ứng, tiếp theo làm biến đổi chức năng các phân tử sinh học Tiếp đó là tăng sinh ồ ạt của các tế bào ung th- mà cơ thể không thể kiểm soát đ-ợc Một số bệnh ung th- lại phụ thuộc vào hoocmon nội sinh của cơ thể nh- ung th- vú, ung th- tiền liệt tuyến Tác dụng của những hoocmon này làm ảnh h-ởng đến tốc độ phân chia tế bào, làm tăng sinh các tế bào u vô hạn

độ Trong những nguyên nhân gây ra bệnh ung th- vú, estrogen nội sinh là yếu tố chủ đạo, estrogen nội sinh phát động các khối u tuyến vú Khi cơ thể có

sự đột biến DNA gây nên bệnh ung th-, trong đó bệnh ung th- vú chiếm 30%, estrogen lại có thể gây tác dụng bất lợi, đó là kích thích biến đổi trong DNA nội bào từ kết quả của bệnh ung th- vú Nếu estrogen đ-ợc tạo ra nhiều thì sẽ

mãn kinh tr-ớc tuổi 45 thì nguy cơ ung th- vú chỉ còn 50% so với những ng-ời mãn kinh ở tuổi 55 Những ng-ời béo sau mãn kinh cũng tăng nguy cơ ung th- vú, vì nguồn estrogen chủ yếu ở phụ nữ sau mãn kinh là do androstenedion chuyển hoá thành estron trong tổ chức mỡ [11]

Tuy nhiên, một số nghiên cứu trên động vật loài gặm nhấm đã đ-ợc gây bệnh ung th- vú cho thấy sau khi đ-ợc tách buồng trứng và xử lý bằng thuốc chống estrogen nội sinh đã hạn sự phát triển của các khối u Điều đó đã gợi ý rằng các hợp chất chống ung th- vú có thể là các phytoestrogen đ-ợc đ-a vào,

sẽ kìm hãm sự phát sinh, phát triển của bệnh ung th- phụ thuộc hoocmon này Trong tr-ờng hợp đó, các lignan, do khẩu phần ăn đ-a vào cơ thể, có thể ngăn chặn các thụ thể bề mặt thay thế estrogen và do đó có thể làm giảm các đột biến có hại Nếu sự thay thế này diễn ra trong điều kiện d- thừa estrogen thì sẽ

có sự thải loại hoocmon ra ngoài cơ thể Nh- vậy, các lignan có khả năng ức

chế sự sản sinh và phát triển của các hoocmon phụ thuộc bệnh ung th- vú

1.4 Mật ong và phụ gia thực phẩm

1.4.1-Mật ong

Mật ong đ-ợc sử dụng nh- là nguyên liệu phụ để tăng thêm độ ngọt cho sản phẩm, mật ong còn đ-ợc gọi là bách hoa cao, phong đ-ờng hay phong mật, tên khoa học là Mel Mật ong không phải là chất do ong bài tiết ra mà là

do mật các loài hoa đ-ợc ong chế biến và cô đặc lại Trong mật ong chứa 20% n-ớc, các loại đ-ờng dễ hấp thu với hàm l-ợng cao, có 65-70% glucose

15-và levunose, 2-3% saccharose, nếu ong đ-ợc nuôi bằng mật mía thì tỷ lệ saccharose lên đến 10% hoặc hơn Ngoài ra, mật ong chứa các muối vô cơ, các acid hữu cơ (acetic, taretric, malic ), các men tiêu hoá chất béo lipase, men tiêu hoá tinh bột amilase, một tỷ lệ nhỏ protide, sáp, sắc tố, chất thơm, phấn hoa và các loại vitamin A, B, C, D, E, K

Mật ong đ-ợc coi là vị thuốc bổ, có tác dụng làm giảm độ acid dịch vị,

điều trị bệnh loét dạ dày và ruột Mật ong có thể dùng điều trị bệnh về gan, túi mật, một vài bệnh về thần kinh giúp ngủ ngon, trị chứng nhức đầu Mật ong

có tính diệt các khuẩn gây bệnh nh-: streptococcus, vi trùng lị, th-ơng hàn Kết quả của trên 2000 thí nghiệm đã chứng minh một vài loại mật ong có tính tiêu diệt hoặc ngăn cản sự phát triển của vi trùng

Sử dụng mật ong để bổ sung thêm đ-ờng cho đồ uống, đồng thời cũng đ-a vào đồ uống những thành phần có tác dụng tốt, có tác dụng bồi bổ sức khoẻ, tăng c-ờng sinh lực, có tác dụng tốt đối với một số chứng bệnh, tăng quá trình trao đổi chất, giảm quá trình lão hoá giúp cơ thể trẻ lâu

1.4.2-Chất phụ gia

Lecithin là một chất hoạt động bề mặt có nguồn gốc tự nhiên, lecithin có nhiều ứng dụng trong công nghệ chế biến thực phẩm, công nghiệp d-ợc phẩm Lecithin có mặt chủ yếu trong hạt thực vật có dầu nh- hạt đậu t-ơng, h-ớng

d-ơng, vừng Trong công nghiệp thực phẩm, lecithin đ-ợc dùng để làm đồng

đều các thành phần trong mẫu, tạo thành khối dịch đồng nhất cao

Lecithin thành phẩm đ-ợc thu hồi từ cặn bã của quá trình tinh luyện dầu

đậu t-ơng, có dạng kem sệt màu vàng xám, có mùi thơm dịu Theo

TCVN-1996, l-ợng lecithin dùng trong công nghiệp chế biến đồ uống, sữa bột chiếm 1-1,5 %

Ch-ơng II: Nguyên liệu và ph-ơng pháp nghiên cứu 2.1 Nguyên liệu:

+Gạo nếp cẩm nguồn gốc từ Điện Biên

+Vừng đen nguồn gốc từ Bắc Giang

+Mật ong từ Hoà Bình

+Lecithin chế phẩm của viện thực phẩm

+Hệ enzyme thuỷ phân tinh bột từ nấm mốc của hãng Nozyme Đan Mạch

Hoạt độ amylase biểu thị bằng số đơn vị hoạt độ enzym trong 1g hoặc 1ml chế phẩm

Đơn vị hoạt độ amylase là l-ợng enzym xúc tác thuỷ phân đ-ợc 1g tinh bột tan thành các dextrin có phân tử l-ợng khác nhau ở nhiệt độ 300C trong thời gian 1giờ (pH amylase của malt là 4,8-4,9 : amylase của nấm mốc là 4,7 và

pH amylase của vi khuẩn là 6)

*Hoá chất:

+ Đệm acetat pH 4,7

+ Dung dịch CH3COOH 1M

+ Dung dịch CH3COONa 1N

+ Dung dịch tinh bột 1% ( theo chất khô tuyệt đối ): Hoà 1g tinh bột vào cốc thể tích 100ml bằng một ít n-ớc cất nóng, thêm vào 10ml dung dịch

2 1

OD

OD OD

(2.1.1) OD1: Mật độ quang của dung dịch đối chứng

OD2: Mật độ quang của dung dịch thí nghiệm

2.2.2 Xác định hoạt độ enzym glucoamylase (HđG) theo ph-ơng pháp

• Dung dịch tinh bột 1%, pH 4,7 ( tính theo chất khô tuyệt đối )

• Dung dịch CuSO4: Cân 69,28g CuSO4 hoà tan và định mức đến 1l

• Dung dịch CH3COONa: Cân 500g CH3COONa.3H2O hoà tan trong n-ớc cất nóng bình định mức 1000ml

• Dung dịch iodua và iodat kali: Cân 5,4g KIO3 và 60g KI hoà tan vào n-ớc, thêm 0,25g NaOH, định mức tới 1l

CH2-COO CH2-COO

Cu 2CH3COONa + CuSO4 Na2SO4 +

CH2-COO

CH2-COO

Cu + H2OCH2OH(CHOH)4CHO

• Dung dịch H2SO4 4N

• Dung dịch Na2S2O3 0,01N

• Dung dịch oxalat Kali bão hoà

*Tiến hành thí nghiệm:

Bình tam giác 100ml chứa 20ml dịch tinh bột1%, thêm 5ml n-ớc cất, ổn

nhiệt tại 300c Sau 15 phút cho vào bình 5ml dịch enzyme lắc nhẹ và giữ ở

300C trong 30 phút , dùng H2SO4 1N để ngừng hoạt phản ứng enzyme

Hai ống nghiệm khô chứa 1ml CuSO4 6,928%, 2ml CH3COONa Thêm

vào ống KI 2ml n-ớc cất và 2ml dịch thuỷ phân vào ống nghiệm Đặt hai ống

nghiệm vào nồi đun sôi cách thuỷ trong 20 phút Sau đó, làm nguội nhanh,

cho vào mỗi ống 3ml dung dịch iodua và iodat kali + 1ml H2SO4 4N, 2ml

oxalat kali, lắc nhẹ, để phản ứng trong 30 phút, thỉnh thoảng lắc nhẹ để Cu2O

tan hoàn toàn

Sau 30 phút chuyển toàn bộ dung dịch phản ứng trong hai ống nghiệm vào

hai bình tam giác 100ml, tráng ống nghiệm nhiều lần bằng n-ớc cất Định

phân l-ợng I2 d- ở từng bình bằng dung dịch Na2S2O3 0.01N, chỉ thị tinh bột

0,5%

Hoạt độ glucoamylase tính theo công thức:

HđG=



60

n

a

(2.2.1) a: L-ợng tinh bột thuỷ phân đến glucose tính theo mg

a= 3 , 5 0 , 9

2

9 , 0 ).

(V oV1

=141,75(Vo-V1) (2.2.2) V0: L-ợng Na2S2O3 0,01N tiêu tốn trong mẫu KC

V1: L-ợng Na2S2O3 0,01N tiêu tốn trong mẫu TN 2: Số ml dịch thuỷ phân lấy để xác định glucose

3,5-Tổng số ml hỗn hợp sau phản ứng

n-Số gam chế phẩm chứa trong 5ml dịch enzyme (25mg)

- Thời gian thuỷ phân 30 phút

0,9-Hệ số chuyển glucose thành tinh bột

2.3 Ph-ơng pháp hoá lý:

2.3.1 Xác định hàm ẩm nguyên liệu bằng ph-ơng pháp sấy:

*Nguyên lý: Tách n-ớc tự do và n-ớc liên kết trong nguyên liệu bằng

ph-ơng pháp sấy ở nhiệt độ cao, nguyên liệu hạt cần đ-ợc nghiền nhỏ để quá trình tách n-ớc hiệu quả hơn

*Thiết bị: Máy đo hàm ẩm hồng ngoại LJ16- Moisture analysis