Ảnh hưởng của quá trình lên men lên tính chất chống oxy hóa của một số loại ngũ cốc và các
loại giả ngũ cốc
Tóm tắt (Abstract)
Sự ảnh hưởng của quá trình lên men do hai loại vi sinh vật (vi khuẩn lactic acid Lactobacillus
rhamnosus, và nấm men Saccharomyces cerevisiae) lên hoạt tính chống oxy hóa và tổng hàm lượng
phenol của 4 loại ngũ cốc, cụ thể là kiều mạch, lúa mì, lúa mạch và lúa mạch đen, đã được xác định và
so sánh với các hoạt động chống oxy hóa và tổng hàm lượng phenol của 4 loại ngũ cốc trên mà không
lên men. Tổng hàm lượng phenol (TPC), được xác định theo phương pháp Folin-Ciocalteu, tăng khi
lên men. Hoạt tính chống oxy hóa (AOA) được đánh giá bằng các phương pháp như khả năng khử 2,2diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), năng lực chống oxy hóa bằng phương pháp khử ion Fe3+(FRAP),
và phương pháp thiobarbituric acid (TBA). Sự có mặt của những vi sinh vật là quan trọng ít hay nhiều
đến mức độ tăng lên của hoạt tính chống oxy hóa. Như vậy quá trình lên men lá một phương pháp làm
tăng khả năng hoạt tính sinh học của các sản phẩm ngũ cốc.
1. Giới thiệu (Introduction)
Mặc dù chất chống oxy hóa tổng hợp như butylated hydroxytoluene (BHT), butylated
hydroxyanisole (BHA) và tert-butylhydroquinone (TBHQ), cũng như propyl gallate (PG), đã được sử
dụng rộng rãi trong việc làm chậm quá trình oxy hóa lipid, nhưng gần đây tính an toàn của chúng đã
được đặt nghi vấn do độc tính và có thể gây ung thư (Shahidi, 2000). Như vậy, việc phát triển của chất
chống oxy hóa tự nhiên, an toàn hơn, từ chiết xuất của các loại thực vật có thể thay thế chất chống oxy
hóa tổng hợp, đã được quan tâm (Branen, 1975). Chất chống oxy hóa thực phẩm như acid amin, peptide,
protein, chất flavonoid và các hợp chất phenol khác có thể đóng một vai trò quan trọng như là chất
chống oxy hóa sinh lý và dinh dưỡng, do đó làm tăng sức đề kháng tự nhiên của cơ thể để giảm đi tác
hại của oxy hóa (Shahidi, 2000).
Mức độ quan trọng của các chất chống oxy hóa đã được phát hiện trong các loại ngũ cốc và các
sản phẩm của các ngũ cốc trên (Baublis, Decker, & Clydesdale, 2000; Emmons, Peterson, & Paul,
1999). Ngũ cốc và các loại giả ngũ cốc là một nguồn quan trọng của chất dinh dưỡng. Hạt ngũ cốc cung
cấp một lượng lớn năng lượng, protein và vi chất dinh dưỡng thiết yếu trong chế độ ăn uống của động
vật và con người. Thành phần hóa học và sinh khả dụng của các chất dinh dưỡng thì khác nhau giữa
các loài và giống cây ngũ cốc, và cũng có thể bị ảnh hưởng bởi các hình thức chế biến làm ra thức ăn
và thực phẩm (Senter, Horvat, & Forbus, 1983). Ngũ cốc cũng chứa một loạt các chất hóa học với hoạt
tính chống oxy hóa (Adom & Liu, 2002). Ngũ cốc rất giàu axit phenolic và saponins, trong khi phytoestrogens và flavonoids có mặt với số lượng nhỏ (Senter et al., 1983). Chiết xuất từ lúa mì như là các
phenol lúa mì đã thể hiện tiềm năng chống oxy hóa như một chất chống oxy hóa mạnh mẽ, thông qua

việc khử triệt để hay đào thải ion kim loại (LiyanaPathirana, Dexter, & Shahidi, 2006; Liyana-Pathirana
& Shahidi, 2006), trong khi lúa mạch có chứa một lượng đáng kể các hợp chất phenol chống oxy hóa,
khử hiệu quả các peroxyl, DPPH, và các gốc hydroxyl, và kiểm soát hiệu quả quá trình oxy hóa của
LDL cholesterol, do đó có một tiềm năng rất lớn trong sự phát triển của các chất dinh dưỡng giàu chất


chống oxy hóa (Madhujith & Shahidi, 2006, 2007). Chất chống oxy hóa từ thực phẩm ngữ cốc được
xem như có lợi cho sức khỏe do giảm tỷ lệ mắc các bệnh mãn tính liên quan đến lão hóa bao gồm cả
bệnh tim và một số loại ung thư (Miller, Rigelhof, Marquart, Prakash, & Kanter, 2000).
Mặt khác, các loại ngũ cốc được biết đến có chứa một lượng nhất định các thành phần phi dinh
dưỡng, như muối của axit phytic (hexakisphosphates myoinositol, phytates),mà chúng khó tiêu hóa và
không dễ hòa tan (Guenter, 1997), cũng như chứa các hemicellulose được liên kết với cellulose và các
chất pectic, và bao gồm nhiều polysaccharides không phải tinh bột, cellulose, như xylans (arabinoxylans
và glucuronoxylans 4-0-methyl), galactomannans, glucomannans, ß-D-glucans (3 và 4 liên kết), ß-Dglucan-callose (3 liên kết ), và xyloglucans (4-liên kết ß-D-glucans với mạch phân nhánh) (Chesson,
1987). Các ß-glucans và arabinoxylans đã được công nhận là yếu tố phi dinh dưỡng trong ngũ cốc
(Bedford, 1995).
Trong suốt lịch sử, quá trình lên men đã được sử dụng để cải thiện tính chất sản phẩm. Các
nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng các vi sinh vật bắt đầu thay đổi thành phần thực vật trong quá trình
lên men (Katina, Liukkonen et al., 2007). Nhiều thay đổi sinh hóa xảy ra trong quá trình lên men, dẫn
đến thay đổi tỉ lệ của các thành phần dinh dưỡng và phi dinh dưỡng của thực vật, làm ảnh hưởng đến
đặc tính sản phẩm như hoạt tính sinh học và khả năng tiêu hóa (Heiniö et al 2003,;.. Katina, Laitila et
al, 2007). Vì vậy mục tiêu của đề tài này là để thử nghiệm ảnh hưởng của các quá trình lên men khác
nhau (lên men nấm men và lên men axit lactic) vào hoạt tính chống oxy hóa và tổng hàm lượng hợp
chất trong ngũ cốc được lựa chọn.
2. Vật liệu và phương pháp
2.1 Vật liệu
Các mẫu ngũ cốc được sử dụng trong nghiên cứu này bao gồm lúa mạch(Fagopyrum esculentum)
được sản xuất bởi Organic Biopharm, Trung Quốc và lúa mì chưa xát vỏ (Triticum aestivum), lúa mạch
đen(Secale cereale) và lúa mạch(Hordeum vulgare) được sản xuất từ KLAS, Sarajevo. Các hợp chất
1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), acid thiobarbituric (TBA) và axit gallic được mua từ Sigma–

Aldrich Chemie GmbH (Taufkirchen, Đức), thuốc thử Folin-Ciocalteu đã được mua từ Merck & Co.,
Inc (New York, Mỹ), tất cả các hóa chất và dung môi khác có chất lượng cao nhất mua từ Lachema Ltd
(Brno, Cộng hòa Séc) và Fluka Chemie GmbH (Buchs, Thụy Sĩ) và sử dụng ngay không cần tinh chế
thêm. Vi sinh vật được sử dụng trong nghiên cứu này (Lactobacillus rhamnosus A71 và Saccharomyces
cerevisiae) đến từ một bộ sưu tập của Phòng thí nghiệm Vi sinh của Khoa Công nghệ và Luyện kim,
Belgrade. Môi trường nuôi cấy MRS và Tryptic soy được mua từ Merck & Co., Inc. (New York, Mỹ).
2.2. Tách chiết và chuẩn bị mẫu
2.2.1. Chuẩn bị giống nuôi cấy vi sinh
Giống nuôi cấy vi sinh Lactobacillus rhamnosus A71 đã được giữ ở dạng đông khô và kích hoạt
trong 10 ml MRS 1% và giống vi sinh vật Saccharomyces cerevisiae nuôi trong thạch agar ở 4oC và


kích hoạt ở 10ml Tryptic soy 1%. Ủ trong 24 giờ được thực hiện 37oC cho L.rhamnosus và 30oC cho
S.cerevisiae. Sau 3 bước, giống vi sinh vật mới thu được sử dụng để cấy vào mẫu ngũ cốc xay.
2.2.2. Chuẩn bị chiết xuất ngũ cốc
750 nm (25 ° C) .
Mẫu khô được lưu giữ trong các đĩa được bịt kín trong tủ lạnh cho đến khi phân tích thêm.
2.2.3. Xác định tổng hàm lượng phenol
Hàm lượng tổng phenol thông qua chiết xuất được xác định bằng phương pháp Folin-Ciocalteu
đã được chỉnh sửa (Singleton & Rossi, 1956). Một cách ngắn gọn, 100µl của từng dịch trích được lắc
trong 1 phút với 500 µl thuốc thử Folin-Ciocalteu và 6 µl nước cất. Sau khi hỗn hợp được lắc, 2 ml
15% Na2CO3 được thêm vào và hỗn hợp được lắc một lần nữa trong 0,5 phút. Sau cùng, dung dịch
được thêm nước cất lên đến 10 ml. Sau 2 giờ, độ hấp thu đo được bằng máy quang phổ UV/nhìn thấy
(Ultrospec 3300 pro, Amersham Bioscience, Thụy Điển) tại bước sóng 750 nm (25oC) sử dụng cuvettes
chống khoảng trắng (100 µl nước cất thay cho mẫu thử nghiệm). Chuẩn TPC được thẩm định bằng cách
vẽ các đường chuẩn axit gallic (1-1500 lg / ml) và diễn tả như miligam tương đương axit gallic (GAE)
mỗi gram chiết xuất khô. Các phương trình cho đường cong hiệu chuẩn axit gallic là Y = 1,34577×X 
0,07823 (trong đó X = nồng độ tương đương axit gallic (GAE) diễn tả như milligram GAE mỗi gram
của chiết xuất khô; Y = hấp thụ đo được) và hệ số tương quan là R2 = 0,9897.
2.2.4. Xác định hoạt động loại bỏ gốc tự do DPPH

Hoạt động chống oxy hóa của các chiết xuất bằng ethanol khô(ethanol không có nước) được đo
trên cơ sở hoạt động loại bỏ của sự ổn định gốc 1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl (DPPH) (Cuendet,
Hostettmann, & Potterat, 1997). Trong một đĩa thí nghiệm chứa 50 µl mẫu thử ở các nồng độ khác nhau
được thêm vào: 3,95 ml methanol và 1 ml 0,2 mM dung dịch DPPH methanol. Sau 30 phút ủ trong
bóng tối ở nhiệt độ phòng, độ hấp thụ đo được trừ đi mẫu trắng (methanol) tại bước sóng 517 nm bằng
cách sử dụng máy quang phổ UV/nhìn thấy(Ultrospec 3300 pro, Amersham Bioscience, Thụy Điển).
Sự ức chế gốc DPPH được tính toán là một tỷ lệ phần trăm (%) bằng công thức:
Tỷ lệ ức chế(%) = [(Acontrol – Asample)/Acontrol]×100
Trong đó, Acontrol là độ hấp thụ của các phản ứng điều khiển (có chứa tất cả các chất phản ứng
trừ hợp chất thử nghiệm), Asample là độ hấp thụ của hợp chất thử nghiệm. Giá trị IC50 (nồng độ của mẫu
cần thiết để loại bỏ 50% của các gốc tự do) được tính toán từ phương trình hồi quy, chuẩn bị từ nồng
độ mẫu và tỷ lệ ức chế sự hình thành các gốc tự do (tỷ lệ ức chế DPPH được khảo nghiệm). Acid Lascorbic tổng hợp được có hoạt tính chống oxy hóa sử dụng kiểm soát tốt và tất cả các thử nghiệm đã
được tiến hành ba lần.
2.2.5. Phương pháp FRAP
Trong phương pháp FRAP màu vàng của phức hợp Fe3+ -TPTZ giảm xuống thay bằng màu xanh
của phức hợp Fe2+ -TPTZ bởi các chất nhường điện tử (electron-donating substances) trong điều kiện
có tính acid. Bất kỳ chất nhường điện tử với một nữa phản ứng của thế oxi hóa khử thấp hơn so với


Fe3+/Fe2+ -TPTZ sẽ điều khiển phản ứng và sự hình thành của các phức hợp chuyển tiếp màu xanh. Để
chuẩn bị thuốc thử FRAP, một hỗn hợp của 300mmol/l dung dịch đệm acetate pH 3.6 (bao gồm 6,4 ml
dung dịch 2M Natri acetate và 93,6 ml 2M dung dịch acid acetic pha loãng trong bình định mức 1 lít),
10 mmol/lít TPTZ (trong 40 mmol/lít HCl) và 20 mmol/lít sắt clorua (10: 1: 1, v: v: v) được làm trước.
150µl dịch chiết thực vật được pha trộn với 4.5ml thuốc thử FRAP. Việc đọc độ hấp thu được bắt đầu
sau 5 phút và chúng được thực hiện ở bước sóng 593nm bằng máy quang phổ UV/nhìn thấy (Ultrospec
3300 pro, Amersham Bioscience, Thụy Điển). Mẫu trắng gồm thuốc thử FRAP. Độ hấp thu chính thức
của từng mẫu được so sánh với đường cong tiêu chuẩn thu được từ sắt sunfat(FeSO4×7H2O) (2001000µmol/l). Kết quả được thể hiện trong nmol Fe2+/mg chiết xuất khô.
2.2.6. Kiểm tra acid Thiobarbituric (TBA)
Xét nghiệm axit Thiobarbituric được thực hiện theo phương pháp của Afanas'ev, Dorozhko,
Brodskii, Kostyuk, và Potapovitch (1989) để xác định các chất phản ứng TBA (TBARS) từ lipid peroxy.

Lipid peroxy được đo trong liposome rimifon Lipotech 10 (0,3 g lecithin/ml). Hỗn hợp chứa 20µl
FeSO4 (0,075 M), 50µl liposome, 10µl mẫu thử nồng độ khác nhau (1-10% w/v), 20µl axit L-ascorbic
(0,1 M) và 3,9 ml đệm phosphate pH 7.4 (chứa 5 ml 0,2 mol/l dung dịch KH2PO4 và 3,91 ml 0,2 mol/l
dung dịch NaOH pha loãng trong bình định mức (20 ml)). Hỗn hợp này được duy trì ở mức 37oC trong
1 giờ ở máy điều nhiệt và sau đó trộn với 0.2ml acid axit ethylenediaminetetraacetic (EDTA) (0,1 M)
và 1.5ml thuốc thử TBA(3g axit thiobarbituric, 120g axit trichloroacetic và 10,4 ml axit pecloric trong
800 ml nước đã khử khoáng). Sau khi làm nóng ở 100oC trong 15 phút và ly tâm ở 1107g (3000 rpm)
trong 10 phút bằng máy ly tâm SIGMA 2-16 Versatile (MBI, Dorval, Canada), độ hấp thụ của bề mặt
được đo ở bước sóng 532 nm so với mẫu trắng (nước cất) bằng cách sử dụng máy quang phổ UV/nhìn
thấy (Ultrospec 3300 pro, Amersham Bioscience, Thụy Điển). Sự ức chế peroxy lipid đã được tính toán
bằng phần trăm (%) theo công thức:
Tỷ lệ ức chế(%) = [(Acontrol – Asample)/Acontrol]×100
Trong đó, Acontrol là độ hấp thụ của các phản ứng điều khiển (có chứa tất cả các chất phản ứng
trừ hợp chất thử nghiệm), Asample là độ hấp thụ của hợp chất thử nghiệm.
2.2.7. Phân tích thống kê
Tất cả các phân tích để xác định các hoạt động chống oxy hóa và thử nghiệm để xác định tổng
hàm lượng phenol (TPC) đã được thực hiện trong ba lần. Các giá trị trung bình và độ lệch chuẩn được
tính toán bằng phần mềm Microsoft Excel (Microsoft Corporation, Redmond, WA). Phân tích phương
sai (ANOVA) được sử dụng để đánh giá sự khác biệt đáng kể giữa các phương pháp xử lý khác nhau
với các tiêu chí P <0,05.
3. Kết quả và thảo luận
3.1 Tổng lượng phenol và hoạt tính chống oxy hóa của các thực vật
Hoạt tính chống oxy hóa và tổng phenol của 4 loại ngũ cốc tự nhiên được kiểm tra trình bày trong
bảng 1.


Bảng 1: Tổng số phenol và hoạt tính chống oxy hóa của nguyên liệu thực vật tự nhiên và được lên
men.

Kiều

mạch

Tự nhiên

(Fagopyr
um

Lên men

59.4 ± 0.06b

63.4

với L.
rhamnosus
Lên men

53.2 ± 0.02c

66.3

51.54 ±
0.65a
49.76 ±
0.62a
15.56 ±

esculentu
m)
Lúa

mạch
(Hordeu
m
vulgare)

C
D

TBARS
inhibiti

50.2 ±
0.45b
49.1 ±
0.85a
50.8 ±
0.75a
60.9 ±
0.75b
52.4 ±
0.50a
55.2 ±
0.35a

16.4 ± 0.04a

>200

20.1 ± 0.08b


>200

18.5 ± 0.09c

>200

16.2 ± 0.07a

>200

(Triticu

L.
Lên men
rhamnosus
với
S.
Tự nhiên
cerevisiae

m
durum)

Được lên
men

20.7 ± 0.06b

>200


15.11 ±

với L.
Được lên
rhamnosus
Tự
nhiên
men

18.4 ± 0.08c

>200

0.57a
12.25 ±

0.67a
20.0 ±
0.54b
19.83 ±
0.51b
12.15 ±
0.60a

a
0.62
8.94 ±
0.86a
với
S. lên

Được
b
13.94 ±
196.3
18.4 ± 0.06
cerevisiae
men
0.91a
10.68 ±
>200
16.2 ± 0.04c
với L.
Được lên
0.83a
rhamnosus
men
Tổng số hàm lượng phenol (TPC) theo phương pháp Folin-Ciocalteu.
Lúa mạch
(Secale
cereale)

B

76.7

FRAPC
(nmol
Fe2+/m
g dried
49.43

±
extract)
a
*
0.49

với nhiên
S.
Tự
cerevisiae
Lên men
với

Lúa mì

A

DPP
HB
(IC5
0)
(lg/*
ml)

TPCA
(mg
GAE/g
dried
* a
50.7

± 0.04
extract)

Tên mẫu

13.2 ± 0.06a

>200

onD
45.6* ±
(%)
0.55a

61.7 ±
0.75b
56.5 ±
a
0.70
57.6 ±
0.45a
62.4 ±
0.60a
60.0 ±
0.65a

với tự
S. do DPPH
Hoạt tính loại bỏ gốc
cerevisiae

Khả năng khử sắt của
plasma (FRAP).
Phương pháp Thiobarbituric (TAB).

Những giá trị có những chữ cái viết ở trên khác nhau (a,b,c) thì bên trong mỗi loại ngũ cốc riêng thì
khác nhau đáng kể ( P =0.05)
*

Tất cả thực vật cho thấy tổng lượng phenol đáng kể và hoạt tính chống oxy hóa hiệu quả (Bảng
1). Bột kiều mạch có lượng phenol cao nhất với hoạt tính loại bỏ gốc tự do DPPH và khả năng khử Fe3+


cao nhất, nhưng khả năng ức chế quá trình peroxide lipid thấp nhất. Những số liệu thí nghiệm này cho
thấy trong việc làm chậm quá trình peroxide lipid thì nó ngăn chặn giai đoạn bắt đầu của các chuỗi
phản ứng gốc tự do hơn là chấm dứt hay di chuyển gốc tự do sinh ra trong chuỗi truyền phản ứng của
gốc tự do (Yu, Haley, Perret, & Harris, 2002). Những thực vật khác thì tương tự TPC và AOA.
Quá trình lên men dẫn đến tăng hàm lượng phenol, được đo bằng phương pháp TPC, và hoạt
tính chống oxy hóa cao hơn hay thấp hơn , được đo bằng 3 phương pháp. Hoạt tính chống oxy hóa
được nghiên cưú trong mẫu được lên men với L. rhamnosus cao hơn so với mẫu được lên men với
S.cerevisiae ( Bảng 1). Phenol liên kết- sự quan trọng của nó trong tổng thành phần phenol (TPC) được
công nhận bởi một trong những nghiên cứu rất sớm của Naczk và Shahidi (1989)- có lẽ bị thất thoát
bởi alkali, acid hay cách xử lí enzyme của mẫu trước khi trích ly (Krygier, Sosulski, & Hodge, 1982a,b;
Bartolome & Gomez- Cordoves ,1999), điều này có thể được sử dụng để giải thích bằng quá trình lên
men tự phát làm tăng TPC dẫn đến khả năng chống oxy hóa của dịch chiết ngũ cốc được lên men cao
hơn.
3.2 Tổng hàm lượng phenol
Như được trình bày ở bảng 1, tổng hàm lượng phenol trong ngũ cốc và giả ngũ cốc thì cao nhất
là ở trong bột kiều mạch, 50.7 mg GAE/g dịch chiết khô. Hàm lượng phenol của bột kiều mạch tương
tự được báo cáo bởi Velioglu, Mazza, Gao, và Oomah (1998). Tổng hàm lượng phenol thấp hơn có
trong lúa mì và lúa mạch ( tương ứng với 16.2 và 16.4 mg GAE/g dịch chiết khô) và thấp nhất là trong

lúa mạch đen 13.2 mg GAE/g dịch chiết khô. Những số liệu thí nghiệm được báo cáo bởi Zhou và Yu
(2004) cho thấy tổng hàm lượng phenol trong hạt lúa mì và lúa mạch bị tác động bởi dung môi trích ly
theo thứ tự giảm dần như sau: acetone > ethanol > methanol , điều này có thể được giải thích bởi lượng
phenol thấp hơn có ở những thực vật này (Bảng 1). Thông qua Zielinski và Troszynska ( 2000), thời
gian trích ly và phương pháp trích ly làm ảnh hưởng đến TPC trong lúa mạch đen, vì vậy thật khó có
thể so sánh kết quả của chúng tôi với những người khác. Thông thường, khó có thể so sánh số liệu thí
nghiệm của chúng tôi với các văn bản thí nghiệm khác bởi vì phương pháp dùng để trích ly khác nhau,
cách xác định AOA khác nhau và cách giải thích số liệu khác nhau bởi các tác giả khác nhau.
Quá trình lên men ảnh hưởng đến thành phần có hoạt tính sinh học (Bảng1). Trong bột kiều
mạch, TPC tăng từ 50.7 mg GAE/g dịch chiết khô trong mẫu không lên men đến 53.2 mg GAE/g dịch
chiết khô trong mẫu lên men với S.cerevisiae và 59.4 mg GAE/g dịch chiết khô với mẫu được lên men
với L.rhamnosus. Trong lúa mì, TCP biến đổi từ 16.2 mg GAE/g dịch chiết khô đến 18.4 và 20.7 mg
GAE/g dịch chiết khô, tương ứng với 3 mẫu như trên; trong lúa mạch tương ứng giá trị 16.4, 18.5,
20.1mg GAE/g dịch chiết khô. Lúa mạch đen cho thấy TPC thấp nhất của 13.3 mg GAE/g dịch chiết
khô trong mẫu không lên men, 16.2 mg GAE/g dịch chiết khô trong mẫu được lên men với S.cerevisiae
và 18.4 mg GAE/g dịch chiết khô trong mẫu được lên men với L.rhamnosus. Những kết quả này có thể
được giải thích rằng lượng hợp chất có hoạt tính sinh học có thể bị biến đổi trong suốt quá trình lên
men do hoạt động trao đổi chất của các vi khuẩn. Ngoài ra, thành tế bào hạt ngũ cốc bị phá vỡ cấu trúc
trong quá trình lên men, dẫn đến sự phân giải và/ hay tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học đa


dạng (Katina, Liukkonen et al., 2007). Trong suốt quá trình lên men, enzymes như amylase, xylanases
và proteases từ hạt và vi khuẩn sẽ đóng góp vào sự biến đổi các thành phần của hạt (Katina, Laitila et
al.2007; Loponen, Mikola, Katina, Sontag-Strohm, &Salovaara,2004), và như được đề cập, phenol liên
kết có lẽ bị thất thoát trong cách xử lí enzyme của mẫu trước khi trích ly (Bartolome & GomezCordoves, 1999; Krygier et al., 1982a,b). Loại lên men xác định mức độ biến đổi các hợp chất có hoạt
tính sinh học trong các ngũ cốc thí nghiệm. Điều này là do sự khác nhau về pH của các quá trình lên
men khác nhau, pH tối ưu tác động đến sự phá hủy thành tế bào sẽ làm giảm sự hình thành enzyme từ
hạt ngũ cốc (Boskov-Hansen et al.,2002). Những tác giả khác cũng đã chứng minh rằng quá trình lên
men có tác động xác thực vào TPC và hoạt tính chống oxy hóa của ngũ cốc, nhưng mức độ tác động
phụ thuộc vào loại vi sinh vật (Kariluoto et al. 2006). Nhiều nghiên cứu chi tiết về sự thay đổi số lượng

vi khuẩn và hoạt động của enzyme thích hợp trong suốt quá trình lên men của ngũ cốc thì được yêu cầu
phải xác định được cơ chế chính xác gây ra sự cải thiện giá trị dinh dưỡng của các ngũ cốc được lên
men, đặc biệt được biết đến là phương pháp Folin-Ciocalteu (được sử dụng để xác định tổng lượng
phenol) thì không có nguyên nhân rõ ràng và còn hạn chế khi được nghiên cứu lên men. Được biết là
các hợp chất hữu cơ không phải phenol , phản ứng với thuốc thử Folin-Ciocalteu bao gồm adenine,
adenosine, alanine, aniline, aminobenzoic acid, ascorbic acid, benzaldehyde, creatinine, cysteine,
cytidine, cyto- sine, dimethyaniline, diphenylamine, EDTA, fructose, guanine, gua- nosine, glycine,
histamine, histidine, indole, methylamine, nitrilo- acetic acid, oleic acid, phenylthiourea, proteins,
pyridoxine, sucrose, sulfanilic acid, thiourea, thymine, thymidine, trimethyla- mine, tryptophan, uracil,
uric acid, and xanthinethe, lượng amino acids và acids hữu cơ được hình thành trong suốt quá trình lên
men có thể tăng hàm lượng phenol biểu kiến (Prior, Xianli, & Schaich, 2005).
3.3 Hoạt tính loại bỏ gốc tự do DPPH
Gốc tự do DPPH được sử dụng nhiều để đánh giá hoạt động loại bỏ gốc tự do bởi sự dễ dàng và
thuận tiện của phương pháp . Hiệu quả loại bỏ của dịch chiết từ thực vật được sử dụng với hàm lượng
mẫu cao nhất thì thấp cho dịch chiết từ lúa mì , với chỉ 31% sự ức chế gốc tự do DPPH (200 µg/ml)
(như được trình bày ở bảng 2).

Bảng 2
Hoạt động loại bỏ gốc DPPH cho thực vật tự nhiên và được lên men.
Sự ức chế gốc DPPH(%)*
Tên mâu4
s. c.A 10
lg/ml

s. c. 20
lg/ml

s. c. 50
lg/ml


s. c. 100
lg/ml

s. c. 200
lg/ml

Được lên men

11.6 ±
0.55a
14.7 ±

21.6 ±
0.50a
23.5 ±

34.8 ±
0.65a
42.4 ±

63.3 ±
0.50a
70.1 ±

82.5 ±
0.45a
86.0 ±

với L. rhamnosus


0.65a

0.70a

0.55b

0.95b

0.45b

Tự nhiên


Kiều
Được lên men
mạch(Fagopyrum với S. cerevisiae
Tự nhiên
esculentum)

12.6 ±

22.0 ±

42.4 ±

65.4 ±

0.95a
6.5 ±


0.85a
12.5 ±

0.55b
17.9 ±

0.65a
28.0 ±

Được lên men

0.45a
15.5 ±

0.65a
16.1 ±

0.75a
23.2 ±

0.75a
35.4 ±

Lúa mạch
(Hordeum

với L. rhamnosus
Được lên men

0.80b

12.5 ±

0.75a
14.3 ±

0.45b
22.0 ±

0.65b
28.0 ±

vulgare)

với S. cerevisiae
Tự nhiên

0.55b
6.7 ±

0.65a
12.2 ±

0.80a
15.6 ±

0.95a
23.4 ±

Được lên men


0.55a
10.1 ±

0.60a
15.9 ±

0.55a
18.5 ±

0.50a
28.2 ±

với L. rhamnosus
Được lên men

0.60a
8.2 ±

0.85a
13.4 ±

0.65a
16.9 ±

0.55b
27.4 ±

85.3 ±
0.55a
36.6 ±

0.95a
42.9 ±
0.90b
41.7 ±
0.65a
31.0 ±
0.65a
35.9 ±
0.55b
34.3 ±

với S. cerevisiae
Tự nhiên

0.70a
10.6 ±
0.65a
15.1 ±
0.65b
13.6 ±
0.65a

0.60a
18.9 ±
0.65a
24.6 ±
0.50b
22.2 ±
0.65a


0.65a
25.8 ±
0.55a
31.5 ±
0.55b
30.0 ±
0.95b

0.55b
32.7 ±
0.60a
39.2 ±
0.65b
35.2 ±
0.55a

0.45a
45.0 ±
0.80a
50.4 ±
0.65b
48.8 ±
0.65a

Lúa mì (Triticum
durum)

Lúa mì (Secale
cereale)


A

Được lên men
với L. rhamnosus
Được lên men
với S. cerevisiae

Nồng độ mẫu.

* Các giá trị có các chữ khác nhau (a, b) trong mỗi loài ngũ cốc riêng lẻ là sự khác biệt đáng kể (P =
0,05)


Trong các nghiên cứu khác, những dich chiết lúa mì cũng đã chứng minh hoạt tính loại bỏ gốc
tự do DPPH yếu trong hàm lượng mẫu này (Yu, Perret, Davy, Wilson & Melby, 2002). Hiệu quả loại
bỏ gốc tự do DPPH mạnh hơn được tìm thấy trong lúa mạch và lúa mạch đen (tương ứng với 36.6% và
45%)(Bảng 2). Những kết quả của việc cho thấy khả năng ức chế đáng kể gốc tự do DPPH của lúa
mạch thì phù hợp với số liệu thí nghiệm được báo cáo bởi các người khác, ngoại trừ sự khác nhau về
việc giải thích số liệu thí nghiệm. Madhujith và Shahidi (2006) đã chứng minh rằng lúa mạch chứa
lượng lớn những chất chống oxy hóa phenol có hiệu quả loại bỏ các gốc tự do đặc biệt là peroxyl,
DPPH, và những gốc tự do hydroxyl. Hiệu quả loại bỏ gốc tự do DPPH mạnh nhất được tìm thấy trong
dịch chiết bột kiều mạch (82.5%)(Bảng 2). Hiệu quả loại bỏ gốc tự do DPPH được nghiên cứu và báo
cáo số liệu thí nghiệm bởi Sun và Ho (2005).
Quá trình lên men với L.rhamnosus có một tác động xác thực vào hiệu quả ức chế DPPH trong
mỗi loại ngũ cốc (Bảng 2). Về bột kiều mạch, hiệu quả loại bỏ gốc tự do tăng từ 82.5% trong mẫu
không được lên men đến 86% trong mẫu được lên men với L.rhamnosus, dẫn đến IC50 tương ứng giá
trị của 76.7 và 63.4 µg/ml (Bảng 1, bảng 2). Tương tự tăng sự loại bỏ gốc tự do DPPH sau khi lên men
với L.hramnosus thì cũng được báo cáo trong lúa mạch đen (tương ứng 45% và 50.4%), lúa mạch
(36.6% và 42.9%), lúa mì (31% và 35.9%).Sự lên men với S.cerevisiae không có tác động đáng kể vào
hiệu quả ức chế DPPH trong loại ngũ cốc được thí nghiệm (Bảng 2). Phần trăm ức chế trong mẫu được

lên men với S.cerevisiae là 85.3% cho bột kiều mạch (với IC50 giá trị 66.3 µg/ml), 48.8% cho lúa mạch
đen, 41,7% cho lúa mạch và 34.3% cho lúa mì. Những kết quả này thì phù hợp với số liệu thí nghiệm
được báo cáo bởi Moore et al. (2007) - ông là người báo cáo một vài sự tăng hoạt động loại bỏ gốc tự
do DPPH của lúa mì sau khi lên men nấm men với nhiều loại nấm men , trái lại khả năng này giảm với
các loại nấm men khác , điều này cho thấy nấm men có lẽ có năng lực loại bỏ DPPH khác nhau. Không
có sự tương quan tồn tại giữa TPC và hoạt động loại bỏ gốc tự do DPPH trong ngũ cốc (Bảng 1). Những
ngũ cốc có giá trị TPC cao hơn thì chưa chắc ức chế DPPH tốt hơn. Thông qua Brand-Williams,
Cuvelier, và Berset (1995), acid ferulic (loại acid phenolic chính có trong hạt ngũ cốc) cho thấy hiệu
quả chống gốc tự do yếu trong những thí nghiệm với gốc tự do DPPH, điều này có thể giải thích sự
không thống nhất này. Bên cạnh đó, mặc dù phương pháp Folin-Ciocalteu thì được sử dụng phổ biến
để xác định tổng thành phần phenol trong các mẫu thực vật học và sinh vật học nhưng nó vẫn có những
mặt hạn chế. Các tác nhân khử khác như acid L-ascorbic và sulphur dioxide có lẽ cũng phản ứng với
thuốc thử Folin –Ciocalteu và đóng góp vào tổng năng suất hấp thụ theo phổ, điều này thường dẫn đến
kết quả tổng lượng phenol được đánh giá quá cao. Ngoài ra, các thành phần phenol riêng có lẽ có phản
ứng với thuốc thử Folin- Ciocalteu khác nhau, điều này có thể dẫn đến sự sai sót trong sự đo lường tổng
thành phẩn phenol (Yu, Perret et al, 2002).
Thường có một vài sự giải thích về mối quan hệ mơ hồ giữa hoạt tính chống oxy hóa và tổng
phenol: (1) Tổng thành phần phenol không bao gồm tất cả các chất chống oxy hóa như acid ascorbic,
carotenoid và tocopherols ; (2) Sự kết hợp giữa các chất chống oxy hóa trong hỗn hợp làm hoạt tính


chống oxy hóa không chỉ phụ thuộc vào hàm lượng chất chống oxy hóa, cấu trúc mà còn phụ thuộc vào
sự tương tác lẫn nhau giữa các chất chống oxy hóa. Đó là tại sao mà các mẫu có hàm lượng tổng phenol
tương tự nhau mà lại có hoạt tính chống oxy hóa khác nhau rõ rệt ; (3) Những phương pháp khác nhau
được sử dụng để đo lường hoạt tính chống oxy hóa dựa vào các cơ chế khác nhau có lẽ dẫn đến những
lời nhận xét khác nhau (Sun & Ho, 2005).
3.4 Phương pháp FRAP
Khả năng chống oxy hóa bằng cách khử sắt của ngũ cốc được khảo sát trong bảng 1,có liên
quan đến tổng thành phần phenolic.Giá trị FRAP cao nhất,thể hiện trong nmol của Fe2+/mg chiết suất
khô,được tìm thấy trong kiều mạch (49.43nmol Fe2+ / mg chiết suất khô), tiếp theo FRAP giá trị thấp

nhất trong lúa mạch và lúa mì (lần lượt là 15.56 và 12.15).Và khả năng chống oxy hóa bằng cách khử
sắt được tìm thấy trong lúa mạch đen (8.94).
Sự khó khăn trong giải thích về sự so sánh của dữ liệu thì thậm chí còn rõ ràng hơn với phương
pháp FRAP.Trong công việc của chúng ta,những kết quả được thể hiện trong nmol của Fe2+/mg chiết
suất khô,tuy nhiên những tác giả khác báo cáo rằng những kết quả trong nmol hoặc mmol Fe2+ trong
mg hoặc g của ngũ cốc hay bột mì (Xand và Chang năm 2007).Bên cạnh đó,dung môi chiết xuất và
những phương pháp của sự chuẩn bị mẫu sử dụng trong những nghiên cứu khác thì khác nhau,và cả hai
đều cho thấy là có ảnh hưởng lên FRAP (Xand và Chang năm 2007).
Thật ấn tượng là trong lúa mạch đen, có vai trò đáng kể trong hoạt đông ức chế gốc tự do DPPH,
cho thấy khả năng khử sắt thấp nhất (bảng 1). Phải thận trọng trong việc thu nhận khi sử dụng những
gốc tự do như là cơ sở cho những thử nghiệm hoạt tính chống oxy hóa bởi vì hoạt tính chống oxy hóa
được đo của mẩu sinh học phụ thuộc vào gốc tự do và chất oxy hóa đươc sử dụng trong phân tích
(Cao,Sofic,& Prior năm 1996). Những gốc tự do khác nhau được sử dụng và mức độ chất chống oxy
hóa được tính toán hoàn thành bởi Cao et al.(1996) hoặc tốt nhất bằng phương pháp phân tích FRAP,đây
chỉ là một phân tích về đo chất oxy hóa và chất khử một cách trực tiếp trong 1 mẫu được thực hiện bởi
Halvorsen et al (2002).
Lên men bằng vi sinh vật được sử dụng trong nghiên cứu của chúng tôi thì không tìm thấy có
bất kỳ ảnh hưởng đáng kể nào đến chất khả năng oxy hóa khử sắt III của các loại ngũ cốc đã kiểm tra
(Bảng 1). Chỉ có trong lúa mạch, các mẫu lên men với L. rhamnosus cho thấy một sự gia tăng trong
FRAP cao hơn so với mẫu chưa lên men (20,00 nmol Fe2+/chiết xuất mg khô so với 15,56 nmol Fe2+/mg
chiết xuất khô), trong khi sự khác biệt là không đáng kể trong lúa mì, lúa mạch đen và kiều mạch (Bảng
1). Sự khác biệt trong giá trị FRAP giữa các mẫu lên men với S. cerevisiae và mẫu chưa lên men cũng
không đáng kể (Bảng 1). Có những dữ liệu khoa học không đủ để so sánh ảnh hưởng của quá trình lên
men trên FRAP nhưng, như thí nghiệm của chúng tôi sử dụng một thời gian ủ 24 h, các dữ liệu thu
được là tương thích với những báo cáo của Hubert, Berger, Nepveu, Paul, và Daydé (2008), họ chỉ ra
rằng khả năng giữ sắt III ban đầu ,được duy trì cho đến 6 giờ, tiếp theo là sự sụt giảm đáng kể cho đến
48 giờ trong thời gian ủ. Nghiên cứu thêm là cần thiết để chứng minh ảnh hưởng của thời gian ủ lên
khả năng khử sắt III cho các nhà máy kiểm tra.



Bảng 3 :Khả năng ức chế lipid peroxy cho thực vật tự nhiên và lên men
Aeschbach,1997 Aeschbach,1997
Aeschbach,1997
Aeschbach,1997 Aeschbach,1997

Aeschbach,1997 Aeschbach,1997

Aeschbach,1997 Aeschbach,1997

Aeschbach,1997 Aeschbach,1997

A

s. c.A 25
µg/ml
37.4 ± 0.65a
41,3 ±0.50b
39.5 ± 0.65a

s. c. 125
µg/ml
40.8 ± 0.65a
46.9 ±0.85b
44.5 ±0.55b

s. c. 250
µg/ml
45.6 ± 0.55a
50.2 ±0.70b
49.1 ± 0.95a


43.1 ± 0.65a
48.4 ±0.50b
45.5 ± 0.80a
43.0 ± 0.55a
52.3 ±0.65b
46.6 ± 0.75a
50.5 ± 0.55a
55.8 ±0.50b
53.2 ± 0.60a

46.3 ± 0.50a
52.6 ±0.75b
48.1 ± 0.60a
51.0 ± 0.45a
55.2 ±0.65b
53.1 ± 0.65a
53.1 ± 0.95a
59.2 ±0.95b
56.8 ± 0.95a

50.8 ± 0.75a
60.9 ±0.90b
52.4 ± 0.50a
55.2 ± 0.35a
61.7 ± 0.70b
56.5 ± 0.65a
57.6 ± 0.45a
62.4 ± 0.75b
60.0 ± 0.60a


Nồng độ mẫu.

* Các giá trị có các chữ khác nhau (a, b) trong mỗi loài ngũ cốc riêng lẻ là sự khác biệt đáng kể (P =
0,05).


3.5. Kiểm tra acid Thiobarbituric (TBA)
Như thể hiện trong Bảng 1, có sự thiếu tương quan giữa TPC và khả năng ức chế
lipid peroxy trong ngũ cốc. Các loại ngũ cốc với giá trị TPC cao hơn thì không nhất thiết
rằng sự ức chế lipid peroxy tốt hơn. Giải thích về điều này có thể trong cơ chế phức tạp
của sự ức chế lipid peroxy hóa, trong đó bao gồm không chỉ phenol đơn giản mà còn
polyphenol cao phân tử và chất chống oxy hhoaskhoong phải là phenolic. Theo kết quả ,
lúa mạch đen có khả năng ức chế peroxy lipid hóa tốt nhất trong tất cả các loại ngũ cốc
được kiểm tra ( 57,6 % ) , tiếp theo là lúa mì và lúa mạch (tương ứng là 55,2 % và 50,8 %
) , trong khi kết quả thấp nhất trong các kiểm tra TBA là kiều mạch (45,6 %) (Bảng 1) .
Bên cạnh đó , chiết xuất lúa mì , được chứng minh có một khả năng cao để ức chế lipid
peroxy trong liposome , nhưng cho thấy khả năng thấp nhất để phản ứng trực tiếp và dập
tắt gốc tự do DPPH (Bảng 1). Như đã đề cập, những số liệu thí nghiệm này gợi ý rằng nó
có thể là vấn đề then chốt hơn để ngăn chặn sự khởi đầu của chuỗi phản ứng gốc tự do, kết
thúc nó bằng cách loại bỏ các gốc tự do sinh ra trong quá trình truyền các chuỗi phản ứng
gốc tự do.
Các kết quả được trình bày trong Bảng 1 và 3 chỉ ra rằng quá trình lên men với L.
rhamnosus ảnh hưởng đến khả năng ức chế lipid peroxy hóa trong ngũ cốc , trong khi lên
men với S. cerevisiae không có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng đó. Tỷ lệ lipid peroxy ức
chế trong liposome là 57,6 % trong chưa lên men mẫu lúa mạch đen , 60,0 % cho các mẫu
lúa mạch đen lên men với S. cerevisiae và 62,4 % cho các mẫu lúa mạch đen lên men với
L. rhamnosus. Cho lúa mì , những giá trị lần lượt là 55,2 % , 56,5 % và 61,7 % , cho lúa
mạch 50,8 % , 52,4 % và 60,9 % , tương ứng, và cho kiều mạch 45,6 % , 49,1 % và 50,2
% , tương ứng. Có những tài liệu khoa học không đủ để so sánh ảnh hưởng của quá trình

lên men trên khả năng ức chế lipid peroxy. Điều hiển nhiên là hoạt tính chống oxy hóa của
các chất chống oxy hóa tự nhiên thì phụ thuộc vào hệ thống rất nhiều và một phạm vi rộng
các hoạt tính có thể được nghiên cứu phụ thuộc vào hệ thống lipid (được xem như là chất
nền).

4. Kết luận


Nghiên cứu này chỉ ra rằng các loại ngũ cốc, được sử dụng rộng rãi cho người tiêu
dùng, thể hiện hoạt tính loại bỏ đáng kể các gốc tự do, khả năng khử của sắt II, khả năng
ức chế sự peroxy lipid và tổng số thành phần phenolic. Những yếu tố này cho thấy khi sử
dụng mình ngũ cốc là thực phẩm nó có thể chứa chất chống oxy hóa quan trọng trong khẩu
phần và do đó đảm bảo nghiên cứu thêm để xác định xem liệu các chế độ ăn uống chất
chống oxy hóa có thể có lợi cho sức khỏe con người hay không. Một số khác biệt đáng kể
được tìm thấy trong các loại ngũ cốc có liên quan đến những đặc điểm này, nó đảm bảo
cho việc nghiên cứu, đặc biệt là trong tác động đối với sức khỏe con người. Việc sử dụng
quá trình lên men là một quy trình riêng biệt có thể nâng cao mức độ của nhiều hợp chất
có hoạt tính sinh học trong ngũ cốc và có thể được sử dụng để cải thiện tính chất sản phẩm
bằng cách thay đổi tỷ lệ dinh dưỡng và các thành phần phi dinh dưỡng của thực vật. Các
loại lên men rõ ràng có hiệu lực trên các thành phần có tiềm năng hoạt tính sinh học của
các loại ngũ cốc, bằng cách xác định mức độ thay đổi của hầu hết các hợp chất có hoạt tính
sinh học. Tuy nhiên, các nghiên cứu chi tiết hơn về sự biến đổi mật độ vi sinh vật và các
hoạt độ của enzym có liên quan trong quá trình lên men ngũ cốc đã được yêu cầu để xây
dựng chính xác các cơ chế gây ra các ngũ cốc lên men để nâng cao giá trị dinh dưỡng của
chúng. Cần nghiên cứu thêm để làm rõ đầy đủ các thành phần chiết xuất từ ngũ cốc lên
men, để xác định các hợp chất chống oxy hóa trong những chất chiết xuất, và để đánh giá
khả năng sử dụng của các sản phẩm ngũ cốc như chất chống oxy hóa tự nhiên và, như là
thực phẩm chức năng. Ngoài ra, sự xác định của cả sinh học (ví dụ, tiêu hóa) và điều kiện
chế biến thực phẩm có tác động đến sự phân bố, sự ổn định và hoạt độ của các chất chống
oxy hóa của ngũ cốc là cần thiết để có thể sản xuất tối đa thực phẩm có lợi cho sức khỏe.

Như vậy, hoạt tính sinh học tự nhiên của các loại ngũ cốc mì có thể được tăng thêm bằng
cách sử dụng thiết kế Xử Lý Sinh Học để tạo ra bữa ăn sáng bằng ngũ cốc có nguồn dinh
dưỡng cao, mà có thể được sử dụng như một chất gia tăng chất lượng trong bánh mỳ, ngũ
cốc ăn sáng và thức ăn nhẹ. Để kết luận, nó dường như có lợi thế để chọn môi trường nuôi
cấy vi sinh vật lên men cho các loại ngũ cốc dựa trên mối tương quan tích cực của họ với
tổng hàm lượng chất chống oxy hóa.