Một số phương pháp nảy mầm hạt

1. Giới thiệu chung về nảy mầm hạt

Nảy mầm là quá trình bắt đầu của sự tăng trưởng và phát triển của phôi, diễn ra sau khi vỏ hạt thấm nước. Quá trình nảy mầm được thúc đẩy bởi khả năng hoạt động của enzym trong phôi khi hạt được ngâm  trong nước và ủ để tiếp tục hoạt động trao đổi chất. Việc ngâm hạt  vào nước nhằm hai mục đích là làm sạch ngũ cốc, loại bỏ các hạt lép và cung cấp cho chúng một lượng ẩm nhất định để thúc đẩy quá trình nảy mầm bằng cách ủ hạt. Nước sẽ thẩm thấu qua lớp vỏ và làm tăng độ ẩm cho hạt. Khi độ ẩm đạt khoảng 30% thì các tế bào sống ở phôi bắt đầu hình thành, hạt sẽ nảy mầm và hình thành rễ, chồi cây. Quá trình nảy mầm này nhằm mục đích: chuyển hóa, phân cắt các chất dự trữ trong hạt thành các hợp chất đơn giản, hòa tan như:  tinh bột thành đường lên men được, protein thành các axit amin tự do… (Bewley và Black, 1994).

Thực phẩm có nguồn gốc thực vật ngày càng được ưa chuộng để nuôi sống dân số ngày càng tăng, nhưng chúng cần thể hiện giá trị dinh dưỡng được cải thiện về chất lượng protein và khả năng tiêu hóa để được coi là một lựa chọn thay thế hữu ích cho thực phẩm có nguồn gốc động vật. Nảy mầm là điều cần thiết cho sự phát triển của thực vật và là phương pháp khả thi để cải thiện  thành phần dinh dưỡng của hạt.

Hình 1. Hạt đại mạch nảy mầm và ủ hạt đại mạch để sản xuất malt

2. Giá trị dinh dưỡng hạt nảy mầm

Mỗi loại hạt sau khi thực hiện nảy mầm làm thay đổi thành phần dinh dưỡng của hạt. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng quá trình nảy mầm một số loại ngũ cốc và đậu có thể tăng cường chất chống oxy hóa, axit amin và vitamin B của chúng.  Ngoài ra thành phần dinh dưỡng của hạt nảy mầm cũng được chứng minh là làm giảm các chất kháng dinh dưỡng như axit phytic, có thể ức chế sự hấp thụ các vitamin và khoáng chất quan trọng khác.

Ngũ cốc luôn được biết đến là loại hạt "thần kì" mang đến nhiều lợi ích sức khỏe nhờ các gluten tự do chứa nguồn vitamin, khoáng chất, chất xơ và chất chống oxi hóa quan trọng. Đậu đỗ được coi là một trong các loại thực phẩm quý vì có giá trị dinh dưỡng cao, giàu đạm protein đem lại nhiều lợi ích về sức khỏe, giá trị dinh dưỡng cho con người. Trong đậu đỗ nảy mầm có sự gia tăng đáng kể các hợp chất phenolic có các hoạt tính sinh học như hoạt tính chống oxy hóa, đặc tính chống ung thư, tác dụng kháng khuẩn, kích thích hệ thống miễn dịch và điều hòa chuyển hóa nội tiết tố.  

Hình 2. Hạt đậu xanh nảy mầm

Axit phytic, thành phần có nhiều trong vỏ của ngũ cốc và đậu đỗ là axit có hại, làm giảm sự hấp thụ các chất dinh dưỡng khác. Axit phytic có thể kết hợp mạnh với các nguyên tố như Fe, Ca, Zn, Mg thiết yếu trong cơ thể gây ra tình trạng còi xương, loãng xương... Tuy nhiên, axit phytic cũng là dạng axit kém bền, có thể bị mất đi thông qua quá trình lên men hoặc nảy mầm. Đó là lý do vì sao làm vỡ axit phytic thông qua quá trình chế biến hạt ngũ cốc trước khi sử dụng sẽ giúp cơ thể hấp thu chất dinh dưỡng tốt, giúp cơ thể khỏe mạnh và tránh khỏi tình trạng lão hóa sớm (Vasić & cs., 2012).

3. Một số phương pháp nảy mầm hạt

Mặc dù nảy mầm được coi là công nghệ xanh, nhưng vẫn tốn thời gian. Chu kỳ nảy mầm dài và quá trình luân chuyển chậm đã khiến quy trình này kém hấp dẫn hơn đối với việc áp dụng trong ngành. Do đó, điều bắt buộc là phải rút ngắn quy trình để tiết kiệm thời gian mà không ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm và chất lượng protein. Hơn nữa, mặc dù giá trị dinh dưỡng của hạt nảy mầm được cải thiện, nhưng rõ ràng vẫn có lợi ích bổ sung nếu phương pháp xử lý có mục tiêu có thể tăng cường thêm hàm lượng các chất chuyển hóa thứ cấp. Do đó, ngày càng có nhiều sự quan tâm đến việc sử dụng các công nghệ mới để phá vỡ trạng thái ngủ đông của hạt, cải thiện hiệu suất nảy mầm và tăng cường chất lượng dinh dưỡng của hạt nảy mầm.

3.1. Phương pháp vật lý

Các phương pháp vật lý thường được sử dụng để thúc đẩy hạt nảy mầm : ma sát, ngâm, thay đổi nhiệt độ, ánh sáng, v.v.

Nhóm tác giả Phạm Thị Tố Quyên đã khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian nảy mầm đến sự thay đổi hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học trong đậu xanh (Vigna radiata (L.) Wilczek) gồm hàm lượng polyphenol (TPC), flavonoid (TFC) và vitamin C trong đậu xanh. Tác giả Vũ Thùy Anh và cộng sự cũng đã công bố kết quả nghiên cứu cho thấy hạt đậu xanh nẩy mầm là nguồn thực phẩm giàu các hợp chất sinh học như gamma aminobutyric acid và polyphenol.  Nghiên cứu của nhóm tác giả Nguyễn Văn Lâm và cộng sự về ảnh hưởng của nhiệt độ ngâm đến khả năng nảy mầm và ảnh hưởng của điều kiện chiếu sáng và cũng như thời gian đến hàm lượng polyphenol và khả năng kháng oxy hóa của hai loại đậu tương, đậu xanh.

Theo Elsadek và cs, 2019  phương pháp xử lý nước khói có nguồn gốc từ liễu trắng và bạch đàn chanh đã tăng cường quá trình nảy mầm, các thông số sau khi nảy mầm và hàm lượng nguyên tố đa lượng đồng thời cũng góp phần phá vỡ trạng thái ngủ đông. Ngoài ra, các phương pháp xử lý khóinước này làm giảm đáng kể hàm lượng axit abscisic và tăng hoạt động của α-amylase trong điều kiện ánh sáng; tuy nhiên, các tác động kích thích không có trong điều kiện tối. Tóm lại, chúng tôi cung cấp bằng chứng mới cho thấy sự nảy mầm và tăng trưởng của cây con trong môi trường không dễ cháy có thể được tăng cường nhờ khói có nguồn gốc từ thực vật và tác động kích thích phụ thuộc vào loài thực vật được sử dụng để chuẩn bị khói nước.

3.2. Phương pháp hoá học

Hiện nay, để tăng tốc độ nảy mầm có một số phương pháp xử lý như: phân tầng, hóa học, vật lý và hormone. Theo  Chen và cs, 2010  đã chỉ ra rằng  rằng  0.5 g KNO₃ và 0,3 g  KMnO₄ có ảnh hưởng tăng cường tốt nhất đến sự nảy mầm của hạt và sự phát triển của cây con của P. grandiflorus .  Trong kết quả nghiên cứu của Zhang và cs, 2015  đã báo cáo rằng 0,10–0,40 g phân bón hòa tan trong nước alginate 15% có thể thúc đẩy hiệu quả sự nảy mầm của hạt và sự phát triển của cây P. grandiflorus . Sau đó, các tác giả cũng phát hiện ra rằng 25.000–20.000 lần chất lỏng của 0,136% axit gibbenic·axit indoleacetic·bột thấm brassicin cũng có thể thúc đẩy đáng kể sự nảy mầm của hạt và sự phát triển của cây.

3.3. Xử lý hạt giống bằng trường xung điện (PEF)

PEF là một công nghệ xanh không sử dụng nhiệt và không có hóa chất mới nổi đã chứng minh được giá trị trong việc cải thiện chất lượng dinh dưỡng và chức năng của nhiều sản phẩm thực phẩm. Tuy nhiên, các thiết lập PEF tối ưu cần thiết để đạt được những hiệu ứng này có thể khác nhau đáng kể tùy thuộc vào mẫu đang xem xét và kết quả mong muốn.  Xử lý hạt giống bằng trường điện xung (PEF) dẫn đến tính thấm của màng tế bào, cho phép nước được hấp thụ nhanh hơn và kích hoạt các thay đổi sinh hóa đối với các đại phân tử trong hạt giống trong quá trình nảy mầm. Do đó, PEF có thể là một phương pháp không sử dụng hóa chất để tạo ra phản ứng căng thẳng ở hạt giống, dẫn đến sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp được biết là có tác dụng có lợi cho sức khỏe con người. Tuy nhiên, ứng dụng PEF này mặc dù đầy hứa hẹn nhưng vẫn cần được nghiên cứu thêm để tối ưu hóa tác động của nó lên protein và các hợp chất hoạt tính sinh học trong hạt nảy mầm (Gulsun và cs, 2021).

3.2. Xử lý hạt giống bằng sóng siêu âm

Đã có nhiều kỹ thuật nảy mầm khác nhau để cải thiện thời gian, hiệu suất nảy mầm cũng như nâng cao thành phần dinh dưỡng và thành phần có hoạt tính sinh học trong các loại hạt đậu đỗ, trong đó kỹ thuật xử lý siêu âm là một kỹ thuật hiệu quả cao đã được sử dụng do tính đơn giản, ít chi phí, đa năng, hiệu quả cao và an toàn với môi trường. Ở Việt Nam, ảnh hưởng của sóng siêu âm tới tốc độ nảy mầm và sự gia tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng, chất có tính oxi hóa trong các mầm hạt đậu thì chưa được công bố rộng rãi. Tác giả Lê Thị Hải, Lưu Thị Diệu Huyền đã nghiên cứu ảnh hưởng sóng siêu âm đến hàm lượng phenolic trong đậu đen, kết quả cho thấy sau khi đậu đen nảy mầm dưới tác dụng của sóng siêu âm, hàm lượng phenolic đã tăng lên đáng kể.

Hình 3. Cơ chế biến đổi hạt nảy mầm bằng sóng siêu âm

Trên thế giới, tác giả Abd El-Moneim và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của sóng siêu âm đến sự nảy mầm và hàm lượng các thành phần dinh dưỡng của hạt lúa miến. Kết quả cho thấy những thay đổi trong protein thô, axit amin tự do, thành phần axit amin, độ hòa tan protein, phân đoạn protein và protein. Sau khi nảy mầm, hàm lượng

protein thô đã giảm và hàm lượng các axit amin tự do tăng. . Tác giả Soheila Lahijanian và cộng sự nghiên cứu cho thấy khi có tác dụng của sóng siêu âm có thể tăng cường  tốc độ nảy mầm của hạt đậu thông thường thông qua việc tạo ra các lỗ xốp siêu nhỏ trên vỏ hạt và làm suy yếu độ cứng thành tế bào của tế bào lá mầm, dẫn đến hạt bị thấm nước nhanh hơn và cao hơn. Kết quả là sự mở rộng của các tế bào, dẫn đến sự giải phóng nhanh hơn của α-amylase, tăng tốc độ thủy phân tinh bột và tăng tốc độ nảy mầm. Đồng thời sau khi nảy mầm hàm lượng protein tăng lên đáng kể. Nhóm tác giả Mariah Benine Ramos Silva đưa ra kết quả khi nảy mầm hạt đậu dưới tác dụng của sóng siêu âm, mầm của hạt đậu có thành phần hóa học như hàm lượng β-glycoside, malonylglycoside, aglycones, tổng isoflavone và vitamin C cao hơn so với đậu chưa nảy mầm. Trong điều kiện nảy mầm thích hợp có thể tạo ra mầm đậu tương có đặc tính vật lý tốt hơn, năng suất cao hơn, hàm lượng isoflavone, aglycone, vitamin C cao hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.Abd El-Moneim, M. R. Afify, Hossam S. El-Beltagi, Samiha M. Abd ElSalam, Azza A. Omran, “Protein Solubility, Digestibility and Fractionation after Germination of Sorghum Varieties,” PLoS ONE 7(2): e31154, 2012. doi:10.1371/journal.pone.0031154.

2.Chen, J.; Lei, J.; Wang, L.; Zhao, W.; Zhang, L.; Mu, X.; Cheng, Q. Effects of Four Chemical Reagents on Seed Germination and Seedling Growth of Platycodon grandiflorus. J. Northwest Agric. 2010, 19, 100–105.

3.Elsadek, M.A.; Yousef, E.A.A. Smoke-Water Enhances Germination and Seedling Growth of Four Horticultural Crops. Plants 2019, 8, 104.

4.Gulsun A.E., Bahar Atmaca, Nurullah Bulut, Sibel Uzuner.2021.Development of pulsed electric fields treatment unit to treat wheat grains: Improvement of seed vigour and stress tolerance. Computers and Electronics in Agriculture Volume 185.

5.Le Thi Hai, Luu Thi Dieu Huyen, Effect of ultrasound waves on phenolic content in black beans. Scientific research report, Lac Hong University, 2013.

Bewley, J. D., and Black, M, 1994. Seeds: Physiology of Development and Germination Plenum Press New York Google Scholar. 445p.

6.Liu, H.; Zheng, Z.; Han, X.; Zhang, C.; Li, H.; Wu, M. Chitosan Soaking Improves Seed Germination of Platycodon Grandiflorus and Enhances Its Growth, Photosynthesis, Resistance, Yield, and Quality. Horticulturae 2022, 8, 943.

7.Mariah Benine Ramos Silva, Rodrigo Santos Leite, Marcelo Álvares de Oliveira, Elza Iouko Ida, “Germination conditions influence the physical characteristics, isoflavones, and vitamin C of soybean sprouts,” Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.55, e01409, 2020. DOI: https://doi.org/10.1590/S16783921.pab2020.v55.01409

8.Nguyen Van Lam, Nguyen Thi Thanh, “Changes of Developmental Indices, Total Polyphenol Contents and Antioxidant Activities of Soybean and Mung Bean During Germination,” Vietnam J. Agri. Sci., 16, 12, 1103-1111, 2018.

9.Pham Thi To Quyen, Ngo Duy Anh Triet, “A study of the influence of germination time to bioactive compounds of mung bean (Vigna radiata),” in Proceedings of the Scientific Conference of Ho Chi Minh City University of Food Industry, Ho Chi Minh City, 2018.

10.Soheila Lahijanian, Meisam Nazari, “Increasing Germination Speed of Common Bean (Phaseolus vulgaris) Seeds by Ultrasound Treatments,” Seed Technology, 38 (1), 49-55, 2017.

11.Vu Thuy Anh, Kha Chan Tuyen, Phan Tai Huan, “Effects of soaking and germinationconditions on gamma - aminobutyric acid and total phenolic content in geminated mung bean,” The Journal of Agriculture and Development, 18(2), 112-118, 2019.

12.Wang, Y.H.; Zhang, G.Y.; Huang, Y.; Guo, M.; Song, J.H.; Zhang, T.T.; Long, Y.H.; Wang, B.; Liu, H.M. A Potential Biofertilizer-Siderophilic Bacteria Isolated from the Rhizosphere of Paris polyphylla var. yunnanensis. Front. Microbiol. 2022, 13, 870413.

13.Zhang, C.; Long, Y.; He, G.; Wang, Q. Effects of Growth Regulator Soaking on the Seed Germination and Growth of Platycodon grandiflorus. J. Chin. Med. Mater. 2015, 38, 21–24.

14.Zhang, C.; Wang, Q.; Long, Y.; Li, M.; Wu, X.; He, G. Effects of Bihu Soaking on on the Seed Germination and Growth of Platycodon grandiflorus. Seed 2016, 35, 42–44.

15.Vasić M.A., Tepic A.N., Mihailović V.M., Mikić A.M., Gvozdanović-Varga J.M., Šumic Z.M. & Todorović J.V. (2012). Phytic acid content in different dry bean and faba bean landraces and cultivars. Roma.