Tối ưu phương pháp xác định các hợp chất dễ bay hơi trong cám gạo

Cám gạo là một trong những phụ phẩm chính được tạo ra trong quá trình chế biến lúa gạo, chiếm 8-10% tổng trọng lượng. Việt Nam là một trong những quốc gia sản xuất lúa gạo lớn nhất thế giới nên nguồn phụ phẩm cám gạo trong nước rất dồi dào, hầu hết được dùng làm thức ăn chăn nuôi.

 

Trong cám gạo chứa nhiều chất dinh dưỡng và các thành phần có hoạt tính sinh học cao như các loại polyphenol và polysaccharide, chất xơ, protein không gây dị ứng, axit phytic…, nên có nhiều tiềm năng ứng dụng trong thực phẩm, dược phẩm hoặc mỹ phẩm…

 

Nhưng nếu tồn trữ lâu, cám gạo thường chuyển sang mùi ôi khét, mốc hỏng. Nguyên nhân là cám gạo chứa nhiều hợp chất tạo mùi hương dễ bay hơi. Các thành phần này dễ bị tác động bởi nhiều yếu tố, bao gồm điều kiện bảo quản, phương pháp chế biến và các kỹ thuật nhằm ổn định mùi hương. Việc tìm hiểu sự thay đổi của các hợp chất này trong quá trình bảo quản là điều cần thiết, nếu muốn mở rộng tiềm năng ứng dụng của cám gạo.

 

 

Để phân tích các hợp chất dễ bay hơi, người ta thường sử dụng phương pháp sắc ký - quang phổ khối (GC-MS). Đây là một thiết bị phổ biến trong các phòng thí nghiệm, được sử dụng để phân tích các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và bán bay hơi. Hệ thống GC-MS bao gồm hai phần chính: máy sắc ký khí và máy quang phổ khối. Trong đó, sắc ký khí là phương pháp tách dựa trên sự phân bố giữa pha động (khí) và pha tĩnh (chất lỏng hoặc rắn). Sau khi tách, các hợp chất được chuyển sang phần khối phổ, nơi các phân tử bị ion hóa, được phân tách dựa trên tỉ lệ khối lượng/điện tích và thể hiện dưới dạng phổ khối, giúp xác định chính xác cấu trúc hóa học của từng hợp chất.

 

Dù kỹ thuật này được áp dụng trên nhiều loại thực phẩm khác nhau nhưng hiện nay vẫn chưa có phương pháp chuẩn hóa dành riêng cho phân tích các hợp chất tạo mùi hương dễ bay hơi trong cám gạo. Do vậy, các nhà nghiên cứu ở Trường ĐH Kiên Giang và ĐH Cần Thơ đã thiết kế phương pháp nhằm tối đa hóa khả năng phát hiện các hợp chất này trong cám gạo. Đầu tiên, nhóm nghiên cứu tạo ra chiết xuất cám gạo bằng cách trộn cám gạo với nước theo tỉ lệ 1:10, sau đó bổ sung thêm enzyme Flavourzyme và Protamex. Hỗn hợp được ủ ở nhiệt độ 50°C trong 2 giờ để bất hoạt hoạt động của enzyme lipase trong cám gạo, cuối cùng đem lọc thu được chiết xuất cám gạo.
 

Trước khi đưa chiết xuất cám gạo vào thiết bị GC-MS để phân tích, các nhà nghiên cứu đã chuẩn bị mẫu trong nhiều điều kiện khác nhau. Mỗi mẫu gồm 9ml chiết xuất cám gạo và lượng dung dịch NaCl bão hòa tương đương với 10, 20 hoặc 30% thể tích chiết xuất cám gạo. Các hỗn hợp này được ủ ở nhiệt độ 40, 50 và 60oC trong thời gian 20, 30 và 40 phút. Về điều kiện vận hành hệ thống GC-MS, các nhà nghiên cứu đã thiết lập chương trình nhiệt độ 40oC (giữ trong 1 phút), tăng tuyến tính 10oC/phút đến 160oC (giữ trong 3 phút), sau đó tăng tuyến tính 20oC/phút lên đến 300oC (giữ trong 10 phút). Tổng thời gian phân tích là 33 phút.
 

Số lượng các hợp chất dễ bay hơi thu được trong các mẫu cám gạo dao động từ 15 đến 29 hợp chất. Các nhà nghiên cứu nhận thấy nhiệt độ và thời gian ủ mẫu chiết xuất cám gạo trước đi đưa vào thiết bị phân tích sẽ ảnh hưởng đáng kể đến việc phát hiện các hợp chất dễ bay hơi. Thời gian và nhiệt độ ủ tăng sẽ góp phần tăng cường khả năng phát hiện, tuy nhiên nếu hai yếu tố này quá cao lại dẫn đến tác động tiêu cực. Sau các thử nghiệm, nhóm nghiên cứu xác định được các thông số tối ưu cho mẫu chiết xuất cám gạo. Cụ thể, mẫu chiết xuất cám gạo được trộn với dung dịch NaCl bão hòa 20%, nhiệt độ ủ 50oC trong thời gian 30 phút.
 

Nhóm nghiên cứu đã áp dụng quy trình này để phân tích các chiết xuất cám gạo chưa tiệt trùng và đã tiệt trùng (ở 121,1oC, bảo quản ở nhiệt độ phòng trong thời gian ba tháng). Kết quả cho thấy việc tiệt trùng đã làm suy giảm đáng kể các hợp chất tạo mùi hương dễ bay hơi trong cám gạo, đồng thời dẫn đến sự hình thành của một số hợp chất mới tạo ra mùi khó chịu. Những kết quả này cũng tương đồng với những nghiên cứu trước đây trên thế giới về sự biến đổi của các hợp chất tạo mùi dễ bay hơi trong gạo/cám gạo.

 

“Việc tìm hiểu tác động của quá trình chế biến và bảo quản đến các hợp chất dễ bay hơi là điều rất quan trọng đối với việc kiểm soát chất lượng và tạo ra sản phẩm chế biến có giá trị cao trong ngành công nghiệp cám gạo. Những nghiên cứu sâu hơn nên tìm hiểu các cơ chế dẫn đến sự thay đổi này và tìm ra biện pháp kiểm soát nhằm tạo ra hương vị mong muốn cho sản phẩm”, nhóm nghiên cứu viết trong bài báo “Volatile compound profile of rice bran extract: Gas chromatography-mass spectrometry optimization and the impact of processing and storage” được công bố trên Journal of Agriculture and Food Research.

 

Nguồn: Báo khoa học phát triển