Ngũ cốc, bao gồm ngũ cốc nguyên hạt, giả ngũ cốc và các loại đậu, là thực phẩm thiết yếu trên toàn thế giới và đóng góp đáng kể vào dinh dưỡng và sức khỏe con người [1]. Sự phổ biến của ngũ cốc ngày càng tăng với nhu cầu ngày càng lớn đối với thực phẩm bền vững có nguồn gốc thực vật. Tuy nhiên, trong thế kỷ qua, một số loại ngũ cốc được chọn lọc với năng suất cao đã được trồng để cung cấp thực phẩm giá cả phải chăng cho dân số thế giới đang gia tăng và chống lại rủi ro an ninh lương thực do biến đổi khí hậu và gián đoạn chuỗi cung ứng thực phẩm. Điều này đã làm dấy lên những lo ngại lớn vì việc nhân giống chọn lọc đã làm giảm đáng kể sự đa dạng của các loại ngũ cốc có sẵn để tiêu thụ [2]. Sự thống trị của các loại ngũ cốc năng suất cao được gọi là cây trồng chủ lực (ví dụ: lúa mì, gạo và ngô) đã khiến việc sản xuất và sử dụng các loại ngũ cốc khác được gọi là ngũ cốc phụ (ví dụ: giả ngũ cốc) bị thu hẹp. Ngoài ra, bằng cách tăng năng suất của các loại ngũ cốc chủ lực, nồng độ dinh dưỡng của chúng, đặc biệt là protein và vi chất dinh dưỡng, đã giảm đáng kể [3]. Các yếu tố khác, bao gồm điều kiện đất đai không phù hợp và biến đổi khí hậu, có thể khiến ngũ cốc tích lũy dinh dưỡng kém [4]. Do đó, cần tiêu thụ nhiều ngũ cốc hơn để cung cấp lượng dinh dưỡng được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) khuyến nghị, dẫn đến tăng nguy cơ mắc các bệnh không lây nhiễm liên quan đến chế độ ăn uống, bao gồm béo phì, tiểu đường loại 2, bệnh tim mạch và thiếu hụt vi chất dinh dưỡng [2,5]. Sự gia tăng toàn cầu về thiếu hụt vi chất dinh dưỡng và các vấn đề sức khỏe liên quan đến chế độ ăn uống trùng hợp với việc tiêu thụ ngày càng nhiều cây trồng năng suất cao trong vài thập kỷ qua [2,6].
Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), “suy dinh dưỡng” đề cập đến sự thiếu hụt hoặc dư thừa trong việc tiêu thụ dinh dưỡng, mất cân bằng các chất dinh dưỡng thiết yếu hoặc sử dụng dinh dưỡng kém và bao gồm suy dinh dưỡng, thừa cân, béo phì và các bệnh không lây nhiễm liên quan đến chế độ ăn uống. Một trong những dạng suy dinh dưỡng phổ biến là thiếu protein, khoáng chất và vitamin trong chế độ ăn uống, những chất cần thiết cho sự phát triển khỏe mạnh và chức năng của cơ thể, ảnh hưởng đến cả các nước phát triển và đang phát triển [7]. Trên toàn cầu, hơn 2 tỷ người (một phần ba) bị thiếu hụt vi chất dinh dưỡng, còn được gọi là "nạn đói tiềm ẩn", phổ biến ở phụ nữ, trẻ em và người già [4]. Theo Báo cáo Toàn cầu về Khủng hoảng Lương thực (GRFC) năm 2023, hơn 250 triệu người ở 58 quốc gia/vùng lãnh thổ đang trong cuộc khủng hoảng lương thực cần được hỗ trợ lương thực ngay lập tức vào năm 2022. Đây là con số cao nhất được ghi nhận trong lịch sử 7 năm của Báo cáo Toàn cầu về Khủng hoảng Lương thực (GRFC) [8].
Do sự gia tăng nạn đói, suy dinh dưỡng và các bệnh không lây nhiễm liên quan đến chế độ ăn uống, Liên Hợp Quốc (LHQ) đã tuyên bố thập kỷ (2016–2025) là thập kỷ hành động về "Dinh dưỡng" để xóa đói, giảm suy dinh dưỡng và giảm bớt gánh nặng của các vấn đề sức khỏe liên quan đến chế độ ăn uống dưới mọi hình thức và cho mọi lứa tuổi. Để giải quyết tình trạng suy dinh dưỡng, LHQ đã xác định sáu lĩnh vực hành động do WHO và Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) dẫn đầu (Hình 1). Một trong những hành động chính sách của LHQ để giải quyết tình trạng suy dinh dưỡng là "tạo ra hệ thống thực phẩm bền vững, kiên cường cho chế độ ăn uống lành mạnh" [7].
Phù hợp với lĩnh vực hành động này, bài đánh giá này nhằm mục đích tổng hợp những hiểu biết sâu sắc gần đây về việc phát triển các loại ngũ cốc giàu dinh dưỡng thông qua một quy trình thân thiện với môi trường và tự nhiên được gọi là "nảy mầm" hoặc "làm nảy mầm". Ngoài ra, bài viết cũng khám phá tiềm năng của ngũ cốc nảy mầm như một giải pháp khả thi để giải quyết tình trạng suy dinh dưỡng, đặc biệt là suy dinh dưỡng. Hơn nữa, bài viết đi sâu vào các khả năng, trở ngại và triển vọng liên quan đến việc sử dụng chúng rộng rãi hơn trong việc phát triển thực phẩm giàu protein, calo, vitamin và khoáng chất.
2. Quá Trình Nảy Mầm
Nảy mầm là một quá trình lịch sử được thực hiện từ 5000 năm trước. Quá trình nảy mầm là một quá trình tự nhiên, linh hoạt, hiệu quả về chi phí và bền vững để làm giàu ngũ cốc với các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng cần thiết để điều trị suy dinh dưỡng. Khi được thực hiện trong điều kiện tối ưu, đây là một biện pháp can thiệp hiệu quả, bền vững và xanh để nâng cao chất lượng dinh dưỡng và lợi ích sức khỏe của ngũ cốc và giảm/loại bỏ một số hạn chế chính của chúng, chẳng hạn như chất kháng dinh dưỡng, gây dị ứng và khó tiêu hóa. Nó cũng rất hiệu quả trong việc giảm thiểu một số biến chứng trong chế biến ngũ cốc như bóc vỏ, thời gian nấu lâu và mùi vị không mong muốn [9–11]. Ngũ cốc nảy mầm là ngũ cốc nguyên hạt vừa mới bắt đầu nảy mầm và được thu hoạch trước khi mầm phát triển vượt quá chiều dài hạt [12].
Quá trình nảy mầm có thể được thực hiện tại nhà, theo cách truyền thống và trong môi trường công nghiệp và có thể được áp dụng cho nhiều loại ngũ cốc khác nhau, bao gồm ngũ cốc bản địa của các khu vực có tỷ lệ suy dinh dưỡng cao (ví dụ: lúa miến và giả ngũ cốc), cũng như ngũ cốc hiện đại (ví dụ: gạo và lúa mì) để biến chúng thành sản phẩm giàu dinh dưỡng trong thời gian ngắn [13,14].
Quá trình nảy mầm, hay còn gọi là germination, được kích hoạt khi hạt ngũ cốc tiếp xúc với nước và diễn ra nhanh hơn khi nhiệt độ môi trường tăng. Quá trình này bao gồm ba giai đoạn chính, minh họa trong Hình 2.
Giai đoạn 1: Hấp thụ (Imbibition)
Trong giai đoạn này, hạt ngũ cốc được ngâm trong nước (thường theo tỷ lệ 1 phần hạt : 1,5 phần nước theo trọng lượng). Hạt nhanh chóng hút nước và trương nở, quá trình này còn được gọi là hydrat hóa. Nước thẩm thấu vào toàn bộ hạt, bao gồm cả phần mầm, lá mầm, vỏ hạt và vỏ trấu. Giai đoạn hấp thụ thường kéo dài từ 24 đến 48 giờ ở nhiệt độ 20-25 độ C. Trong thời gian này, cần thay nước ngâm thường xuyên để ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật gây hại.
Giai đoạn 2: Nảy Mầm (Germination)
Sau khi ngâm đủ thời gian, hạt được vớt ra, để ráo nước và cho vào khay hoặc thùng nảy mầm. Khay mầm được đặt trong môi trường có độ ẩm và nhiệt độ được kiểm soát, điều chỉnh phù hợp với từng loại ngũ cốc, giống, nguồn gốc và độ tuổi của hạt. Thông thường, độ ẩm tương đối duy trì trong khoảng 85-99%, nhiệt độ dao động từ 20-30 độ C, thời gian nảy mầm kéo dài từ 3-7 ngày, có thể có hoặc không có ánh sáng.
Trong giai đoạn nảy mầm, hạt ngũ cốc tái khởi động các hoạt động trao đổi chất, sản sinh hoặc giải phóng các hormone thực vật như axit abscisic, axit gibberellic và ethylene. Các hormone này kích thích hoạt động của các enzym như cellulase, phytase, amylase, protease và lipase. Chức năng của các enzym này là phân giải các phân tử phức tạp như cellulose, axit phytic, tinh bột, protein và lipid thành các phân tử đơn giản hơn như glucose, axit amin, phốt pho. Những dưỡng chất này dễ hấp thu hơn, cung cấp năng lượng và nguyên liệu cần thiết cho phôi phát triển.
Hoạt động của các enzym trong giai đoạn nảy mầm dẫn đến những thay đổi đáng kể về thành phần hóa sinh, giá trị dinh dưỡng, lợi ích sức khỏe và đặc tính cảm quan của ngũ cốc [12,15].
(Giai đoạn 3: Mọc Mầm (Sprouting) - thông tin bổ sung)
Giai đoạn cuối cùng là mọc mầm, khi mầm non bắt đầu nhú ra khỏi hạt và phát triển thành cây con. Giai đoạn này không được đề cập chi tiết trong bài nghiên cứu vì ngũ cốc nảy mầm thường được thu hoạch trước khi mầm phát triển quá dài.
3. Thay Đổi Hóa Sinh
Trong quá trình nảy mầm, ngũ cốc trải qua một loạt các thay đổi hóa sinh quan trọng, giúp gia tăng giá trị dinh dưỡng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc giải quyết tình trạng suy dinh dưỡng và các vấn đề sức khỏe liên quan. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng mức độ thay đổi hóa sinh trong ngũ cốc nảy mầm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:
Loài và giống ngũ cốc: Mỗi loại ngũ cốc có cấu trúc và thành phần hóa học riêng biệt, ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm.
Điều kiện nảy mầm: Các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, thời gian nảy mầm và ánh sáng đều tác động đến tốc độ và mức độ thay đổi hóa sinh.
Giai đoạn sinh trưởng của cây con: Thành phần dinh dưỡng của ngũ cốc thay đổi theo từng giai đoạn phát triển của cây con.
Kỹ thuật phân tích trong phòng thí nghiệm: Phương pháp phân tích ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo lường thành phần dinh dưỡng.
Bảng 1 tóm tắt các điều kiện nảy mầm đã được chứng minh là có tác động tích cực đến việc tăng cường chất dinh dưỡng và hợp chất hoạt tính sinh học trong một số loại ngũ cốc. Điều quan trọng cần lưu ý là sự thay đổi của các thành phần dinh dưỡng trong ngũ cốc nảy mầm không đồng đều. Một điều kiện nảy mầm có thể thúc đẩy sự gia tăng của một số thành phần nhất định, nhưng lại ức chế sự phát triển của các thành phần khác. Vì vậy, việc lựa chọn điều kiện nảy mầm phù hợp cần cân nhắc đến mục tiêu cụ thể, ví dụ như tăng cường protein, vitamin, khoáng chất hay hợp chất hoạt tính sinh học. Do sự phức tạp này, thành phần dinh dưỡng chính xác của ngũ cốc nảy mầm vẫn chưa được xác định rõ ràng và tác dụng sức khỏe sinh học của chúng có thể khác nhau so với ngũ cốc thông thường hoặc ngũ cốc nảy mầm trong điều kiện khác [16,18,19].
3.1. Tinh Bột và Đường
Tinh bột là carbohydrate chính trong ngũ cốc (65–80%) và cung cấp hơn một nửa tổng lượng calo trong chế độ ăn uống của con người. Nó cần thiết để cung cấp năng lượng cho các hoạt động hàng ngày và chức năng của cơ thể, và thiếu năng lượng trong chế độ ăn uống dẫn đến suy dinh dưỡng năng lượng [20]. Trong quá trình nảy mầm, tinh bột bị thủy phân nhanh chóng bởi tác động của α- và β-amylase và α-glucosidase thành dextrin và đường đơn, dẫn đến khả năng tiêu hóa tinh bột được cải thiện và giá trị chỉ số đường huyết (GI) cao hơn [12,15]. Phần tinh bột không tiêu hóa được (tinh bột kháng) chủ yếu còn nguyên vẹn trong quá trình nảy mầm [21,22]. Một số nghiên cứu đã chỉ ra hàm lượng tinh bột tăng lên trong quá trình ngâm kéo dài do sự rò rỉ các thành phần tan trong nước như protein và đường, như đã báo cáo đối với lúa mì, lúa mạch và một số giống lupin được ngâm ở 35 ◦C trong 24 giờ [23].
Các loại đường được tạo ra trong quá trình nảy mầm được sử dụng như một nguồn năng lượng cho phôi đang phát triển. Loại đường đơn tích lũy chiếm ưu thế trong ngũ cốc được xác định bởi loài ngũ cốc và mức độ của các enzym thủy phân tinh bột. Ví dụ, ở đậu xanh và đậu Hà Lan xanh, đường tích lũy chính là sucrose; ở kiều mạch, đó là glucose, trong khi ở kê, maltose là đường chiếm ưu thế [24,25].
3.2. Chất Xơ
Ngũ cốc nguyên hạt là nguồn cung cấp chất xơ dồi dào (lên đến 18%), cần thiết cho chức năng khỏe mạnh của hệ tiêu hóa, tăng cảm giác no và giảm nguy cơ béo phì, tiểu đường loại 2, bệnh tim mạch và một số bệnh ung thư [26]. Thời gian nảy mầm ngắn (~ 72 giờ) có thể làm tăng tổng lượng chất xơ và hàm lượng chất xơ không hòa tan của gạo lứt chủ yếu do sự hình thành tế bào mới, mất các hợp chất khác như carbohydrate và protein do hô hấp và rò rỉ, và sự phân ly của chất xơ từ các phân tử khác do quá trình thủy phân [27]. Tuy nhiên, việc giảm lượng chất xơ hòa tan trong chế độ ăn uống bằng cách tăng thời gian nảy mầm (khoảng 96 giờ) có liên quan đến sự phân hủy quá mức của phân tử này, đặc biệt là beta-glucan và arabinoxylan. Bằng cách tăng thời gian nảy mầm (~ 96 giờ), quá trình thủy phân enzym tăng lên, dẫn đến sự phân hủy quá mức của chất xơ và hàm lượng chất xơ thấp hơn. Các báo cáo khác cho thấy không có thay đổi về tổng hàm lượng chất xơ của lúa mạch và gạo nảy mầm [27,28]. Tuy nhiên, hàm lượng chất xơ không hòa tan tăng lên bằng cách áp dụng thời gian nảy mầm dài (2–6 ngày), như đã thấy đối với mạch nha lúa mì, yến mạch và lúa mạch [28,29].
3.3. Protein và Axit Amin
Theo khuyến nghị của WHO, lượng protein được khuyến nghị ăn hàng ngày (RDA) là 0,83 g cho mỗi kg trọng lượng cơ thể mỗi ngày [20]. Tuy nhiên, thiếu protein rất phổ biến trên khắp thế giới, dẫn đến một trong những dạng suy dinh dưỡng phổ biến nhất biểu hiện là chậm phát triển, mất khối lượng cơ, giảm khả năng miễn dịch, suy yếu hệ tim mạch và hô hấp, thậm chí tử vong [20,30 ]. Do đó, ngũ cốc có thể được coi là thực phẩm bổ dưỡng, tốt cho sức khỏe, làm tăng hiệu quả dinh dưỡng cho phần lớn người suy dinh dưỡng ở các nước đang phát triển trên thế giới. Ngũ cốc, đặc biệt là các loại đậu, được coi là nguồn cung cấp protein thực vật dồi dào và bền vững (~ 7–30%) [1]. Hàm lượng protein của ngũ cốc nảy mầm phụ thuộc vào sự cân bằng giữa quá trình phân hủy protein và sinh tổng hợp protein trong quá trình nảy mầm. Đối với một số loại ngũ cốc, chẳng hạn như lúa miến, đậu lăng và đậu ngựa, hàm lượng protein giảm do quá trình thủy phân protein thành peptide và axit amin bằng protease [31]. Tuy nhiên, một số giống đậu lăng cho thấy hàm lượng protein không thay đổi sau khi nảy mầm. Đồng thời, một số báo cáo cho thấy hàm lượng protein tăng nhẹ bằng cách tăng thời gian nảy mầm, điều này có liên quan đến việc giảm hoặc mất carbohydrate do phân hủy enzym hoặc rò rỉ trong quá trình ngâm và cũng như việc giải phóng protein và axit amin liên kết [10]. Ở lúa mì, lúa mạch, lúa mì đen, lúa mạch đen và yến mạch, hàm lượng prolamin giảm khi tăng thời gian nảy mầm. Điều này có thể làm giảm khả năng gây dị ứng của ngũ cốc một cách tích cực vì prolamin là chất gây dị ứng chính trong các loại ngũ cốc này [29].
Các axit amin như tryptophan, leucine, lysine và valine rất cần thiết trong việc sản xuất protein trong cơ thể, giúp hấp thụ chất dinh dưỡng, phát triển mô, chức năng miễn dịch và sản xuất năng lượng. Ngũ cốc, đặc biệt là yến mạch và diêm mạch, rất giàu hầu hết các axit amin nhưng tương đối ít lysine, threonine, leucine và histidine [32].
Peptide hoạt tính sinh học được biết đến là các đoạn protein được tạo thành từ 2–20 axit amin và thể hiện lợi ích sinh học tích cực để ngăn ngừa hoặc điều trị một số bệnh mãn tính như các đặc tính chống viêm, kháng khuẩn, chống béo phì, chống oxy hóa và chống tăng huyết áp [33]. Ở hầu hết các loại ngũ cốc, người ta đã quan sát thấy sự gia tăng hàm lượng axit amin và hợp chất hoạt tính sinh học do hoạt động phân giải protein trong quá trình nảy mầm, điều này rất mong muốn để cải thiện chất lượng dinh dưỡng của ngũ cốc. Loại axit amin được giải phóng thay đổi tùy thuộc vào loại ngũ cốc và điều kiện nảy mầm. Trong gạo lứt nảy mầm, hàm lượng của hầu hết các axit amin đều tăng lên, ngoại trừ histidine, methionine và threonine, axit glutamic, axit aspartic và serine [32]. Trong lúa mạch nảy mầm, hàm lượng isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine và tryptophan tăng lên đáng kể. Ở ngũ cốc, quá trình thủy phân protein dẫn đến quá trình thủy phân prolamin và các axit amin được giải phóng, chẳng hạn như glutamic và proline, được chuyển hóa thành các axit amin giới hạn, chẳng hạn như lysine, dẫn đến chất lượng protein được cải thiện [32].
Axit Gamma-Aminobutyric (GABA)
GABA là một axit amin không protein bốn cacbon được tạo ra bởi quá trình decarboxyl hóa L-glutamic acid được xúc tác bởi enzym glutamate decarboxylase. Nó là chất dẫn truyền thần kinh ức chế chính trong não động vật có vú và có thể được tìm thấy tự nhiên trong nhiều loại thực phẩm, bao gồm ngũ cốc [17]. Nhiều lợi ích sức khỏe của nó bao gồm điều hòa huyết áp, kiểm soát hoạt động quá mức của tế bào thần kinh, giảm căng thẳng và lo lắng, và giảm đau [34,35].
Sự gia tăng đáng kể hàm lượng GABA đã được báo cáo đối với nhiều loại ngũ cốc nảy mầm, bao gồm đậu nành, đậu đen, gạo trắng và gạo màu, và đậu xanh [36,37]. Sự tích tụ GABA được báo cáo là bắt đầu trong quá trình ngâm và thay đổi tùy theo giống, độ pH của nước ngâm, thời gian ngâm và nhiệt độ. Sự gia tăng hàm lượng GABA trong gạo trắng và gạo lứt màu được báo cáo là có tương quan thuận với thời gian nảy mầm và có tương quan với sự phân hủy protein dự trữ thành axit amin và chuyển hóa axit glutamic thành GABA thông qua enzym glutamate decarboxylase [37,38].
3.4. Lipid và Axit Béo
Lipid và axit béo là những thành phần quan trọng của chế độ ăn uống cân bằng. Chúng rất quan trọng đối với cấu trúc tế bào, chức năng, năng lượng, cách nhiệt và bảo vệ cơ quan và cơ thể. Ngũ cốc thường chứa 2–6% lipid, chủ yếu được tìm thấy trong mầm, lá mầm và lớp aleuron, chủ yếu ở dạng triglyceride hoặc triacylglycerol [34,39]. Trong quá trình nảy mầm, lipid bị thủy phân bởi tác dụng của lipase thành axit béo tự do, tăng lên ở nhiệt độ cao hơn. Các axit béo tự do sau đó được chuyển hóa thành đường thông qua quá trình β-oxy hóa và chu trình glyoxylate và tạo ra năng lượng và carbon cho các thay đổi hóa sinh và lý hóa của ngũ cốc nảy mầm [40]. Trong một quá trình nảy mầm kéo dài, sự gia tăng mức độ lipase và lipoxygenase dẫn đến mùi vị lạ do sự hình thành các hợp chất phenolic tự do, aldehyde, dimethyl sulfide và dị vòng. Ở đậu xanh, đậu Hà Lan xanh và đậu lăng, lần lượt có tới 35%, 19% và 10% lipid bị mất đi so với các loại đậu không nảy mầm tương ứng [40]. Nhiều kết quả khác nhau đã được báo cáo về hàm lượng lipid của ngũ cốc nảy mầm. Hàm lượng lipid tăng lên trong đậu nành nảy mầm, lúa miến và yến mạch, trong khi nó giảm trong kê nảy mầm nhưng không thay đổi trong đậu xanh, đậu Hà Lan xanh, đậu xanh, đậu răng ngựa, đậu đen, lúa mì và lúa mạch nảy mầm [10,23,41].
Axit béo đóng một vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người. Nó cần thiết cho các chức năng sinh lý khác nhau của cơ thể. Không dung nạp đủ axit béo có thể dẫn đến chậm phát triển, suy giảm chức năng miễn dịch, rối loạn thần kinh và bất thường về da [31].
Nảy mầm làm thay đổi hàm lượng và thành phần axit béo của ngũ cốc. Trong hạt lúa mì nảy mầm, cis-18: 1, cis và cis-18: 2 giảm, nhưng hàm lượng 18: 3 n3 (omega 3) tăng lên. Tuy nhiên, nó không có ảnh hưởng đáng kể đến thành phần axit béo của cả lipid tự do và lipid liên kết của lúa mì sáp, trong đó các thành phần chính là axit béo không bão hòa đa, tiếp theo là axit béo bão hòa và không bão hòa đơn [39].
3.5. Khoáng Chất
Khoáng chất là những vi chất dinh dưỡng thiết yếu cho sức khỏe con người, đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình trao đổi chất và sinh tổng hợp các chất dinh dưỡng đa lượng. Ngũ cốc rất giàu một số khoáng chất như sắt (Fe), kẽm (Zn), đồng (Cu), selen (Se) và magie (Mg); tuy nhiên, khả dụng sinh học của các khoáng chất này thấp do tác dụng tạo phức của axit phytic và do đó, việc tiêu thụ các loại ngũ cốc thông thường không thể cung cấp đủ lượng khoáng chất cần thiết [21,42].
Thiếu hụt khoáng chất là một dạng suy dinh dưỡng phổ biến, chủ yếu ở các gia đình có thu nhập thấp, phụ nữ trẻ, trẻ em và người già. Các khoáng chất liên quan nhiều nhất đến suy dinh dưỡng vi chất là Zn, Se, Fe và Ca [43]. Nảy mầm được coi là một phương pháp thành công để tăng hàm lượng và khả dụng sinh học của Ca, Fe, Zn, Mg và Se, như đã báo cáo đối với ngô nảy mầm, đậu xanh, đậu xanh, đậu đũa và đậu đen [44,45]. Sự gia tăng rõ ràng về hàm lượng khoáng chất có thể là do sự mất đi hàm lượng chất béo và carbohydrate trong quá trình nảy mầm. Sự gia tăng khả dụng sinh học của khoáng chất là do hoạt động của phytase tăng lên trong quá trình nảy mầm, từ đó phân hủy phytate và giải phóng khoáng chất [21,34]. Có vẻ như thời gian nảy mầm có tác động đáng kể đến hàm lượng khoáng chất và khả dụng sinh học của nó trong ngũ cốc. Ví dụ, ở ngô, hàm lượng khoáng chất ban đầu giảm sau 2 ngày nảy mầm và sau đó tăng lên, tiếp theo là 6 ngày nảy mầm [12]. Đối với lúa miến nảy mầm, không có sự khác biệt đáng kể nào về hàm lượng khoáng chất đã được quan sát thấy; sự giảm hàm lượng khoáng chất ở một số loại ngũ cốc nảy mầm như đậu xanh, đậu lăng, lúa mạch, đậu nành, đậu xanh, đậu răng ngựa và đậu đen đã được báo cáo trong quá trình nảy mầm kéo dài do bị rò rỉ hoặc sử dụng trong các phản ứng hóa sinh khác cần thiết cho sự phát triển của hạt [10,12,21].
3.6. Vitamin và Hợp Chất Hoạt Tính Sinh Học
Vitamin là một nhóm các hợp chất hữu cơ đa dạng về mặt hóa học được phân loại thành vitamin tan trong nước (vitamin C và nhóm B) và vitamin tan trong chất béo (A, D, E và K). Vitamin rất cần thiết cho các chức năng và sự phát triển bình thường của cơ thể. Tuy nhiên, cơ thể con người không thể tự tổng hợp hoặc dự trữ hầu hết các loại vitamin (đặc biệt là vitamin tan trong nước) với một lượng đầy đủ; do đó, việc bổ sung vitamin qua chế độ ăn uống là điều cần thiết. Mặc dù vitamin rất quan trọng trong chế độ ăn uống, nhưng thiếu vitamin rất phổ biến trên khắp thế giới [46].
Ngũ cốc nguyên hạt có đóng góp đáng kể trong việc cung cấp vitamin B và E [47]. Hàm lượng vitamin của ngũ cốc có thể được tăng lên hơn nữa bằng cách nảy mầm [48]. Nảy mầm xuất hiện các phản ứng bảo vệ thông qua việc tổng hợp và giải phóng các hợp chất hoạt tính sinh học, chất chống oxy hóa, vitamin và hợp chất phenolic rất cần thiết cho các chức năng khỏe mạnh của cơ thể [49–51]. Ngũ cốc là nguồn cung cấp dồi dào vitamin B (riboflavin, thiamine, pyridoxine và niacin) và tocopherol. Một số nghiên cứu đã chỉ ra sự gia tăng hàm lượng vitamin của ngũ cốc nảy mầm như lúa mì, yến mạch, lúa mạch và gạo chủ yếu là do sự kích hoạt trở lại quá trình sinh tổng hợp vitamin trong quá trình nảy mầm [17,52]. Ảnh hưởng của nảy mầm đối với hàm lượng vitamin phụ thuộc vào kiểu gen của ngũ cốc và điều kiện nảy mầm. Ví dụ, hàm lượng tocopherol tăng lên trong đậu nành nhưng giảm trong đậu xanh và lupin [53]. Ở đậu xanh, người ta quan sát thấy sự suy giảm hàm lượng tocopherol và beta-carotene, điều này có liên quan đến vai trò của chúng trong việc bảo vệ lipid khỏi bị oxy hóa trong quá trình nảy mầm [51]. Mặc dù ngũ cốc không được coi là nguồn cung cấp vitamin C, nhưng một số báo cáo cho thấy vitamin này tăng lên khi lúa mạch và lúa mì nảy mầm, đặc biệt là khi tiếp xúc với ánh sáng trong quá trình nảy mầm [12].
Các hợp chất hoạt tính sinh học hiện diện với một lượng nhỏ trong thực phẩm, chủ yếu là trong trái cây, rau củ và ngũ cốc nguyên hạt, và mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe. Tiêu thụ nhiều thực phẩm giàu hợp chất hoạt tính sinh học có hoạt tính chống oxy hóa, bao gồm vitamin, phytochemical và chủ yếu là các hợp chất phenolic, chẳng hạn như flavonoid và carotenoid, có tác động tích cực đến sức khỏe con người và có thể làm giảm nguy cơ mắc nhiều bệnh, chẳng hạn như ung thư, bệnh tim, suy giảm chức năng liên quan đến tuổi tác và suy dinh dưỡng [13,54].
Chất chống oxy hóa được sản xuất trong quá trình nảy mầm là các hợp chất chuyển hóa sơ cấp và thứ cấp có nhiều lợi ích sức khỏe đã được ghi nhận, bao gồm tác dụng chống ung thư, tác dụng giảm cholesterol máu và huyết áp, chống trầm cảm, điều chỉnh trí nhớ và cảm xúc, ngăn ngừa bệnh tiểu đường loại 2 và các biến chứng của nó, đồng thời giảm nguy cơ béo phì [54].
Các hợp chất hoạt tính sinh học (hợp chất phenolic, flavonoid, carotenoid và melatonin) và hoạt tính chống oxy hóa của ngũ cốc thường tăng lên trong quá trình nảy mầm. Sự gia tăng hàm lượng polyphenol có thể là do sự hoạt hóa của enzym phenylalanine ammonia–lyase có hoạt tính cao, khuyến khích quá trình sinh tổng hợp polyphenol. Ngoài ra, quá trình thủy phân enzym của polyphenol–carbohydrate hoặc polyphenol–protein đã được chứng minh là giải phóng các hợp chất phenolic liên kết khỏi thành tế bào và khả năng chiết xuất tốt hơn [11,34,55]. Mất các thành phần khác trong quá trình nảy mầm, chẳng hạn như carbohydrate và protein, cũng có thể làm tăng tổng số hợp chất phenolic [56]. Đã có báo cáo rằng hàm lượng của các hợp chất hoạt tính sinh học khác nhau ở các giống lúa mì mềm và cứng nảy mầm. Lúa mì cứng cho thấy khả năng chống oxy hóa tăng cao nhất sau khi nảy mầm [57]. Hoạt tính chống oxy hóa của rau dền, diêm mạch và kiều mạch tăng lên đáng kể khi nảy mầm. Tổng hàm lượng phenolic tăng gấp đôi sau khi nảy mầm của diêm mạch, kiều mạch và lúa mì và tăng gấp bốn lần trong trường hợp của rau dền. Trong điều kiện nảy mầm tương tự, kiều mạch có hàm lượng phenol tổng số cao nhất, tiếp theo là diêm mạch và rau dền [58].
Mặc dù hầu hết các nghiên cứu cho thấy các hợp chất hoạt tính sinh học tăng lên trong ngũ cốc nảy mầm, nhưng một số kết quả mâu thuẫn đã được báo cáo. Việc nảy mầm của đậu xanh đã được báo cáo là làm giảm hàm lượng carotenoid khoảng 60% sau 48 giờ nảy mầm so với các loại đậu không nảy mầm tương ứng, điều này có liên quan đến sự phân hủy carotenoid để ngăn chặn quá trình oxy hóa lipid [10,51]. Xu hướng giảm tương tự về hàm lượng carotenoid đã được báo cáo ở đậu đũa nảy mầm, hạt đậu Bambara, đậu bồ câu và hạt lạc, và tỷ lệ phần trăm giảm có liên quan đến việc tăng thời gian nảy mầm [59]. Ngoài ra, sự giảm hoạt tính chống oxy hóa đã được báo cáo ở đậu đen nảy mầm, đậu xanh và đậu lăng, và điều đó có thể là do di truyền của cây họ đậu, ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp hợp chất phenolic trong quá trình nảy mầm [34]. Ở lúa miến, ngâm trong 24 giờ ở nhiệt độ phòng trong bóng tối, sau đó nảy mầm trong 3 ngày, có tác động tiêu cực đến hoạt tính chống oxy hóa in vitro và tác dụng chống tăng huyết áp nhưng cải thiện khả năng bảo vệ hồng cầu. Lúa miến không nảy mầm có tiềm năng dinh dưỡng tốt hơn; tuy nhiên, việc nảy mầm có thể tác động tích cực đến cấu hình của các hợp chất hoạt tính sinh học liên quan đến việc bảo vệ hồng cầu người khỏi tổn thương oxy hóa. Lý do cho những thay đổi như vậy vẫn chưa được biết đầy đủ ở các loại ngũ cốc khác nhau [60].
3.7. Yếu Tố Kháng Dinh Dưỡng
Ngũ cốc chứa các chất kháng dinh dưỡng tự nhiên, bao gồm phytate, chất ức chế trypsin, tannin, lectin, oxalate và saponin, không những có thể làm giảm khả dụng sinh học và khả năng tiêu hóa của các chất dinh dưỡng mà còn gây ra vị đắng. Nảy mầm đã được phát hiện là làm giảm các loại chất kháng dinh dưỡng khác nhau trong ngũ cốc, như đã báo cáo đối với nhiều loại ngũ cốc, bao gồm lúa miến, diêm mạch, gạo, lúa mạch và lúa mì [61,62]. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu hiện có đều tập trung vào axit phytic là chất kháng dinh dưỡng hiệu quả nhất trong ngũ cốc vì nó tạo phức với hầu hết các khoáng chất như sắt, canxi, kẽm và magie và làm giảm tỷ lệ hấp thụ và khả dụng sinh học của chúng trong cơ thể, dẫn đến thiếu hụt khoáng chất [63].
Nảy mầm là một phương pháp điều trị thành công và là chiến lược được sử dụng nhiều nhất để giảm axit phytic trong ngũ cốc. Hoạt động của enzym phytase trong quá trình nảy mầm làm phân hủy axit phytic để giải phóng phốt pho cần thiết cho quá trình nảy mầm. Giảm hàm lượng axit phytic dẫn đến tăng khả dụng sinh học của khoáng chất. Giảm 51% phytate trong lúa mì nảy mầm được xử lý thủy nhiệt đã tăng lên [63–65]. Ảnh hưởng của nảy mầm đối với các chất kháng dinh dưỡng phụ thuộc vào loài và điều kiện nảy mầm. Giảm 98% axit phytic trong yến mạch, 84% trong lúa mạch đen, 58% trong lúa mạch, 4–60% trong gạo lứt và 63% trong lúa mì đã được báo cáo sau khi nảy mầm. Việc giảm axit phytic trong ngũ cốc nảy mầm làm tăng khả dụng sinh học của một số khoáng chất, dẫn đến tăng giá trị dinh dưỡng của các sản phẩm thực phẩm. Một số nghiên cứu đã chỉ ra sự gia tăng tổng hàm lượng tannin và saponin được báo cáo trong đậu xanh nảy mầm, kiều mạch và đậu nành [21,66,67].
3.8. Hợp Chất Độc Hại
Ngũ cốc rất dễ bị nhiễm nấm mốc và độc tố của chúng, được gọi là mycotoxin, là chất gây ô nhiễm tự nhiên và chất chuyển hóa độc hại được tạo ra bởi nhiều loài nấm khác nhau. Nảy mầm đã được báo cáo là một phương pháp hiệu quả để giảm khoảng 40–63% mycotoxin trong lúa mì nảy mầm ở 25 ◦C và độ ẩm tương đối ~ 85% trong khoảng 10 ngày [63]. Giảm đáng kể aflatoxin B1, B2, G1 và G2 trong quá trình nảy mầm đã được quan sát thấy và liên quan đến sự gia tăng các nguyên tố vi lượng (hàm lượng Ca, Mg, Fe và Zn), có thể ảnh hưởng đến hệ thống enzym tham gia vào quá trình phân hủy aflatoxin. Nảy mầm kích hoạt các enzym phân hủy aflatoxin như biphenyl-dioxygenase, dihydro-diol-dehydrogenase và hydrolase, chuyển hóa aflatoxin thành các chất không hoặc ít độc tính [63]. Tuy nhiên, ảnh hưởng của việc giải độc nảy mầm kéo dài (khoảng 10 ngày) đối với chất lượng dinh dưỡng của ngũ cốc đã không được nghiên cứu trong nghiên cứu này.
4. Chế Biến Ngũ Cốc Nảy Mầm
Hình 3 cho thấy tổng quan về các ứng dụng thực phẩm của ngũ cốc nảy mầm. Mầm tươi thường được dùng làm nguyên liệu chế biến trong các nhà hàng và nấu ăn tại nhà. Mặc dù giàu chất dinh dưỡng và hợp chất hoạt tính sinh học, nhưng chúng dễ bị nhiễm khuẩn và hư hỏng nhanh chóng nếu không được xử lý, đóng gói và bảo quản đúng cách. Ngoài ra, mầm tươi rất giàu một số enzym (ví dụ: amylase, protease và lipase) và các hợp chất sinh học (ví dụ: đường khử, axit amin, axit béo không bão hòa và hợp chất phenolic). Trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm, các hợp chất này có thể góp phần vào một số phản ứng hóa học không mong muốn như phản ứng Maillard, oxy hóa và thủy phân tinh bột và protein, dẫn đến ảnh hưởng xấu đến chất lượng và thời hạn sử dụng của sản phẩm cuối cùng. Do đó, mầm tươi thường được sấy khô thêm bằng các phương pháp sấy lò, sấy năng lượng mặt trời hoặc sấy đông khô để tăng thời hạn sử dụng và khử hoạt tính của enzym [77].
Ngũ cốc nảy mầm khô và bột đã được đưa vào các loại đồ ăn nhẹ tốt cho sức khỏe, bánh mì, ngũ cốc ăn sáng, mì và mì ống, thực phẩm prebiotic, sản phẩm lên men và thức ăn trẻ em [61,62]. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải đánh giá chất lượng dinh dưỡng của sản phẩm cuối cùng để truyền tải những lợi ích sức khỏe mong đợi cho người tiêu dùng. Bảng 2 cho thấy một số sản phẩm thực phẩm được pha chế với các loại ngũ cốc nảy mầm khác nhau và những thay đổi quan sát được về chất lượng, giá trị dinh dưỡng và lợi ích sức khỏe. Các hợp chất hoạt tính sinh học và nhiều hợp chất hóa sinh như protein và lipid thường bị mất đi trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm vì chúng thường bị phân hủy ở nhiệt độ cao, tiếp xúc với ánh sáng, lực cắt cao và áp suất. Do đó, việc lựa chọn loại chế biến và điều kiện thích hợp để bảo vệ chất dinh dưỡng trong thực phẩm là rất quan trọng.
Việc sử dụng lúa mì nảy mầm và các loại ngũ cốc khác như giả ngũ cốc, gạo và đậu lăng trong làm bánh mì đã được báo cáo, có thể kiểm soát béo phì và tiểu đường ở chuột [78]. Tuy nhiên, những nghiên cứu này đã chỉ ra rằng việc sử dụng ngũ cốc nảy mầm trong làm bánh mì cần kiểm soát cẩn thận các điều kiện nảy mầm và quy trình làm bánh mì. Trong một quá trình nảy mầm kéo dài, việc sản xuất quá mức các enzym thủy phân như alpha-amylase, tương tự như nảy mầm trước thu hoạch, có thể dẫn đến chất lượng bột và bánh mì kém hơn. Người ta đã chỉ ra rằng thời gian nảy mầm 12 giờ là đủ để nâng cao chất lượng dinh dưỡng của lúa mì mà không kích hoạt quá mức các enzym thủy phân [61]. Hầu hết các nghiên cứu trước đây đều chỉ ra một quá trình lên men bột nhào được gia tốc, màu vỏ bánh sẫm hơn, ruột bánh mềm hơn, vị ngọt hơn và thời hạn sử dụng của bánh mì lâu hơn. Các kết quả tương tự đã được báo cáo khi các loại ngũ cốc nảy mầm khác, bao gồm yến mạch, gạo lứt, ngô, lúa mạch và hỗn hợp của chúng được sử dụng trong sản xuất bánh mì [62,79].
Nảy mầm đã được sử dụng để giảm độ cứng của hạt như một vấn đề phổ biến trong chế biến, ví dụ như trong nấu cơm gạo lứt. Nó tạo ra một số ...Nó tạo ra một số vết nứt nhỏ và đặc điểm trên hạt, có thể tạo điều kiện cho nước thấm vào hạt, dẫn đến thời gian nấu ngắn hơn, đây là vấn đề đối với các loại hạt cứng như các loại đậu. Nó đã được sử dụng để rút ngắn thời gian nấu lâu của một số loại ngũ cốc, chẳng hạn như gạo lứt và lúa mạch; tuy nhiên, độ dính của cơm chín vẫn như cũ [15].
Ngũ cốc nảy mầm cũng thích hợp để sản xuất thực phẩm ăn kiêng đặc biệt. Việc sử dụng các loại giả ngũ cốc nảy mầm như kiều mạch như một cách tự nhiên để nâng cao chất lượng dinh dưỡng của bánh mì không chứa gluten đã được báo cáo. Bánh mì thu được có lượng chất chống oxy hóa và phenolic cao hơn đáng kể [15].
Đã có báo cáo rằng nảy mầm có thể được sử dụng để giảm các hợp chất oligo-, di-, monosaccharide và polyol (FODMAP) trong một số loại ngũ cốc, bao gồm các loại đậu và giả ngũ cốc, để làm cho chúng phù hợp với chế độ ăn ít FODMAP. Tuy nhiên, phương pháp này không thích hợp cho ngũ cốc vì nó tích tụ fructan trong ngũ cốc [80].
5. Những Thách Thức Của Việc Sử Dụng Ngũ Cốc Nảy Mầm Trong Thực Phẩm
Mầm tươi là môi trường lý tưởng cho sự phát triển của vi sinh vật, do đó rất dễ bị nhiễm bẩn sinh học, hóa học và vật lý trong quá trình sản xuất và bảo quản [89]. Ngũ cốc nảy mầm tươi thường được xem là thực phẩm tiềm ẩn nguy cơ gây bệnh, bởi chúng có thể chứa các vi khuẩn gây bệnh như Escherichia coli O157, Salmonella và Bacillus cereus, cũng như các loại nấm mốc độc hại như Aspergillus, Fusarium và Penicillium [89,90]. Để đảm bảo an toàn thực phẩm, cần kiểm soát chặt chẽ mọi giai đoạn của quá trình nảy mầm, từ việc lựa chọn hạt giống cho đến khâu chế biến và tiêu thụ. Các biện pháp kiểm soát an toàn thực phẩm bao gồm:
Lựa chọn hạt giống chất lượng, không bị nhiễm nấm mốc hoặc vi khuẩn.
Vệ sinh kỹ lưỡng dụng cụ và thiết bị nảy mầm.
Kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong quá trình nảy mầm.
Thay nước ngâm thường xuyên.
Sấy khô hoặc chế biến mầm ngay sau khi thu hoạch.
Bảo quản mầm ở nhiệt độ thích hợp.
Các chiến lược cụ thể để giảm thiểu rủi ro vi sinh vật đã được trình bày chi tiết trong các nghiên cứu trước đây [91].
Một thách thức khác liên quan đến việc chất dinh dưỡng của ngũ cốc phụ thuộc nhiều vào các yếu tố bên trong và bên ngoài khác nhau như loại và giống ngũ cốc, sinh lý và trạng thái ngủ nghỉ, và sự thay đổi trong điều kiện nảy mầm và sau chế biến, dẫn đến sự không nhất quán trong các thay đổi hóa sinh và lợi ích sức khỏe được báo cáo [ 42,92]. Ngoài ra, các điều kiện có tác động tích cực đến một số thành phần hóa sinh nhất định có thể không có lợi cho các thành phần khác. Do đó, các yếu tố có ảnh hưởng đáng kể đến thành phần hóa sinh và chất lượng dinh dưỡng của ngũ cốc nảy mầm, bao gồm quá trình tăng cường sinh học và làm sáng tỏ, nên được kiểm tra và tối ưu hóa để đạt được lợi ích tối đa để giải quyết tình trạng suy dinh dưỡng.
Mặc dù có lợi ích dinh dưỡng tuyệt vời và tiềm năng được đưa vào chế độ ăn uống của chúng ta, nhưng ngũ cốc nảy mầm vẫn chưa được sử dụng nhiều trong sản xuất thực phẩm tại nhà và công nghiệp, một phần là do thiếu nhận thức về việc tiêu thụ, đặc tính cảm quan, chất lượng và công thức thực phẩm tối ưu và kỹ thuật chế biến. Cũng thiếu kiến thức kỹ thuật về các phương pháp chế biến công nghiệp khác nhau để nâng cao thời hạn sử dụng sau thu hoạch và ứng dụng của ngũ cốc nảy mầm trong thực phẩm và các sản phẩm dinh dưỡng [93,94].
6. Những Tiến Bộ Gần Đây Trong Việc Tăng Cường Chất Dinh Dưỡng Của Ngũ Cốc Nảy Mầm
Ngày càng có nhiều người quan tâm đến việc tăng cường hơn nữa các chất dinh dưỡng và hợp chất hoạt tính sinh học trong ngũ cốc nảy mầm bằng cách áp dụng các biện pháp can thiệp khác nhau, như được hiển thị trong Bảng 3. Một trong những cách tiếp cận đơn giản nhất, dễ dàng nhất, hiệu quả về chi phí, thân thiện với môi trường và rất thành công là “bổ sung vi chất dinh dưỡng vào đất”, bao gồm việc bổ sung trực tiếp các khoáng chất (Zn, Se và Fe) vào nước ngâm, có thể được ngũ cốc hấp thụ. Phương pháp này đã được sử dụng để tăng hàm lượng khoáng chất của các loại cây trồng chủ lực cũng như các loại ngũ cốc nảy mầm như lúa mì, gạo, lúa miến và các loại đậu, đặc biệt là ở các nước đang phát triển và có thu nhập thấp, để giải quyết tình trạng thiếu hụt khoáng chất [95]. Mặc dù phương pháp này rất thành công trong việc tích lũy nhiều khoáng chất hơn trong ngũ cốc, nhưng nó không thể cải thiện khả dụng sinh học của khoáng chất, điều cần thiết cho chức năng của chúng trong cơ thể và cũng kém hiệu quả hơn trong việc tăng cường các chất dinh dưỡng khác. Tuy nhiên, sự kết hợp giữa quá trình tăng cường sinh học và nảy mầm rất hiệu quả trong việc nâng cao hàm lượng khoáng chất và khả dụng sinh học của chúng đồng thời cải thiện chất lượng dinh dưỡng tổng thể và lợi ích sức khỏe.
Một cách tiếp cận khác để tăng chất lượng dinh dưỡng của ngũ cốc nảy mầm là sử dụng các chất kích thích phù hợp. Chất kích thích là vật liệu hoặc yếu tố vật lý có nguồn gốc sinh học (sinh học) hoặc phi sinh học (phi sinh học) có thể gây ra những thay đổi về sinh lý và hình thái của ngũ cốc trong quá trình nảy mầm để tạo ra và tích lũy nhiều hợp chất hoạt tính sinh học và chất dinh dưỡng hơn trong ngũ cốc. Một số chất kích thích này và ảnh hưởng của chúng đối với chất lượng dinh dưỡng của ngũ cốc nảy mầm được thể hiện trong Bảng 3.
Ngoài ra, nhiều công nghệ hiện đại đã được áp dụng để thúc đẩy tốc độ và độ đồng đều của quá trình nảy mầm và kích hoạt các phản ứng sinh hóa và sinh lý giúp nâng cao chất lượng dinh dưỡng. Một số kỹ thuật này là xử lý bằng lò vi sóng, xung điện trường và siêu âm, và ảnh hưởng của chúng đối với chất lượng ngũ cốc được thể hiện trong Bảng 3.
Bảng 3: Các phương pháp nâng cao chất lượng dinh dưỡng của ngũ cốc nảy mầm
Bảng này tổng hợp các phương pháp tiên tiến được sử dụng để tăng cường hàm lượng dinh dưỡng và hợp chất hoạt tính sinh học trong ngũ cốc nảy mầm:
Phương Pháp | Điều Kiện Xử Lý | Loại Ngũ Cốc | Kết Quả | Tài Liệu Tham Khảo |
Tăng cường sinh học | Ngâm trong dung dịch FeSO4, Na2SO3 hoặc Na2SeO3 | Lúa mì, Gạo | Tăng hàm lượng Fe, Se, Zn | [4, 97] |
Chất kích thích phi sinh học | Căng thẳng thiếu nước, muối vô cơ, ion kim loại, nhiệt độ nảy mầm cao | Gạo, Kê đuôi cáo, Lúa mì | Tăng hàm lượng protein, vitamin C, hợp chất phenolic; giảm axit phytic | [98] |
Chất kích thích sinh học | Sucrose, Chitosan, Protein, Glucosamine, Axit citric | Kiều mạch, Đậu tương, Đậu lăng, Lúa mì, Gạo | Tăng hàm lượng flavonoid, GABA, vitamin B1, B2, B3, E và protein | [12] |
Nước điện phân | Nước có tính axit nhẹ với HCl, pH gần trung tính | Kiều mạch Tartary, Đậu xanh | Ức chế sự phát triển của vi sinh vật; tăng GABA | [94] |
Siêu âm | 50-60 Hz trong 5 phút | Lúa mì | Khử trùng mầm tươi; tăng vitamin B2, GABA; giảm ô nhiễm kim loại nặng | [99] |
Xử lý bằng lò vi sóng | 2.85 cm và tần số 10.525 GHz trong 15 phút | Lúa mì | Tăng hàm lượng chất chống oxy hóa, protein, axit amin; hiệu quả kháng khuẩn | [99] |
Từ trường | 50 mega tesla/0.5 giờ trong 0.5, 1 và 2 giờ | Lúa mì | Tăng hàm lượng phốt pho, kali và protein | [99] |
Ánh sáng | Ánh sáng diode phát quang (LED đỏ và xanh) | Lúa mạch, Gạo | Tăng tích lũy axit amin và protein; tăng anthocyanin | [94] |
Chuyển hóa sinh học | Kỹ thuật sửa đổi tế bào và DNA | Lúa mì | Tăng hàm lượng hợp chất hoạt tính sinh học | [96] |
Chuyển hóa sinh học, còn được gọi là kỹ thuật chuyển hóa, là một cách tiếp cận mới lạ khác để nâng cao lợi ích dinh dưỡng của ngũ cốc nảy mầm. Nó được thực hiện bằng cách sửa đổi có mục tiêu các phản ứng sinh hóa tế bào để tạo ra và tích lũy nhiều hợp chất hoạt tính sinh học hơn trong quá trình nảy mầm. Chuyển hóa sinh học là một khía cạnh mới của ngũ cốc nảy mầm, tạo ra nhiều cơ hội cho nghiên cứu sâu hơn trong việc sản xuất mầm biến đổi gen [96].
7. Nhận Xét Chung
Nảy mầm là một phương pháp đơn giản, bền vững, nhanh chóng và thân thiện với môi trường để phát triển và tích lũy các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng có thể sử dụng sinh học cần thiết để giảm thiểu suy dinh dưỡng và giải quyết các vấn đề sức khỏe liên quan đến chế độ ăn uống khác nhau. Những đặc điểm tuyệt vời của ngũ cốc nảy mầm để giảm thiểu suy dinh dưỡng được tóm tắt trong Hình 4.
Việc đa dạng hóa các loại thực phẩm trong chế độ ăn uống của con người là rất quan trọng trong việc giải quyết các vấn đề toàn cầu về suy dinh dưỡng và nạn đói bằng cách cung cấp các chất dinh dưỡng thiết yếu và giảm nguy cơ thiếu hụt dinh dưỡng. Cách tiếp cận này có thể cải thiện khả năng phục hồi trước tình trạng mất an ninh lương thực, nâng cao lượng dinh dưỡng tổng thể và thúc đẩy hệ thống lương thực bền vững mang lại lợi ích cho cả cá nhân và cộng đồng. Bài đánh giá này cung cấp bằng chứng đáng kể hỗ trợ ngũ cốc nảy mầm như một chiến lược khả thi để mở rộng lựa chọn chế độ ăn uống bằng cách giới thiệu các loại nguồn thực phẩm mới giàu dinh dưỡng và dễ kiếm. Cách tiếp cận này phù hợp với kế hoạch hành động của Liên hợp quốc nhằm giải quyết nạn đói và suy dinh dưỡng đồng thời củng cố an ninh lương thực và xây dựng chuỗi cung ứng kiên cường.
Nảy mầm có lợi cho cả ngũ cốc chính và ngũ cốc phụ. Ở các loại ngũ cốc chính, nảy mầm có thể bù đắp cho hàm lượng dinh dưỡng kém của chúng. Đối với các loại ngũ cốc phụ, nảy mầm có thể được coi là một chiến lược gia tăng giá trị để nâng cao chất lượng dinh dưỡng và giảm bớt/loại bỏ các vấn đề phổ biến của chúng với quá trình chế biến, đặc tính cảm quan và các yếu tố kháng dinh dưỡng. Do đó, nảy mầm có thể được coi là một chiến lược bổ sung giá trị và giảm lãng phí phù hợp cho các loại ngũ cốc chưa được sử dụng nhiều.
Ngày nay, có thể "cá nhân hóa" mầm ngũ cốc bằng cách điều chỉnh các yếu tố tác động đến quá trình nảy mầm. Các yếu tố này bao gồm:
Chất kích thích sinh học và phi sinh học:Sử dụng các hợp chất tự nhiên hoặc nhân tạo để kích thích sản sinh các hợp chất hoạt tính sinh học trong mầm.
Bổ sung vi chất dinh dưỡng vào đất trồng: Bổ sung các khoáng chất cần thiết vào đất để tăng cường hàm lượng dinh dưỡng trong mầm.
Chuyển hóa sinh học: Sử dụng kỹ thuật di truyền để thay đổi quá trình trao đổi chất của hạt, tăng cường sản xuất các hợp chất có lợi.
Công nghệ hiện đại: Áp dụng các công nghệ như siêu âm, xung điện trường, lò vi sóng, ánh sáng LED để kiểm soát và tối ưu hóa quá trình nảy mầm.
Thông qua việc điều chỉnh các yếu tố này, có thể tạo ra các loại mầm ngũ cốc có đặc tính dinh dưỡng phù hợp với nhu cầu cụ thể, ví dụ như điều trị suy dinh dưỡng, bổ sung vitamin, tăng cường hợp chất hoạt tính sinh học, v.v.
Ngũ cốc nảy mầm và các sản phẩm phái sinh của chúng đã cho thấy những kết quả đầy hứa hẹn khi được sử dụng trong công thức của nhiều loại thực phẩm và đồ uống truyền thống và mới lạ. Tuy nhiên, để mang lại lợi ích cho sức khỏe và giảm thiểu suy dinh dưỡng, những sản phẩm này phải có giá cả phải chăng đối với người tiêu dùng có thu nhập thấp, những người có nguy cơ bị suy dinh dưỡng và các bệnh liên quan đến chế độ ăn uống cao hơn.
Một số lĩnh vực chính cho nghiên cứu trong tương lai về ngũ cốc nảy mầm để giải quyết tình trạng suy dinh dưỡng và tăng cường mức tiêu thụ của chúng được liệt kê dưới đây:
Xác định kiểu gen ngũ cốc, chất kích thích phi sinh học và sinh học, phương pháp tăng cường sinh học và công nghệ mới phù hợp nhất cho các loại ngũ cốc cụ thể để đạt được lượng dinh dưỡng và lợi ích sức khỏe tối đa của mầm;
Tiến hành các nghiên cứu in vivo và in vitro để xác định những lợi ích sức khỏe chưa được biết đến của ngũ cốc nảy mầm tươi và đã qua chế biến;
Phát triển các công nghệ thân thiện với môi trường và kinh tế để sản xuất các thành phần an toàn và ổn định trên kệ với các đặc tính cảm quan có thể chấp nhận được từ ngũ cốc nảy mầm để pha chế thực phẩm và tạo ra thực phẩm mới.
Ghi Nhận Đóng Góp của Tác Giả:
Khái niệm hóa: M.M. và C.S.B.;
Thu thập dữ liệu: Z.W., S.T. và N.P.;
Chuẩn bị bản thảo gốc: M.M. và Z.W.;
Viết và chỉnh sửa: M.M., Z.W., S.T. và N.P.;
Trực quan hóa: M.M.;
Giám sát: M.M., A.F. và C.S.B.
Tất cả các tác giả đều đã đọc và đồng ý với phiên bản xuất bản của bản thảo.
Nguồn Tài Trợ:
Nghiên cứu này không nhận được tài trợ từ bên ngoài.
Tuyên Bố Về Khả Năng Tiếp Cận Dữ Liệu:
Dữ liệu được sử dụng để hỗ trợ kết quả của nghiên cứu này có thể được cung cấp bởi tác giả tương ứng theo yêu cầu.
Xung Đột Lợi Ích:
Các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích.
Dưới đây là danh sách các từ/thuật ngữ, từ viết tắt chuyên ngành, thuật ngữ khoa học trong bản dịch và giải nghĩa chi tiết bằng Tiếng Việt:
1. Ngũ cốc nguyên hạt (cereal grains): Là loại ngũ cốc còn nguyên vẹn cả ba phần: vỏ cám (bên ngoài), nội nhũ (phần giữa) và mầm (phần nhỏ bên trong). So với ngũ cốc đã qua tinh chế, ngũ cốc nguyên hạt giàu dinh dưỡng hơn, chứa nhiều chất xơ, vitamin và khoáng chất.
Ví dụ: Lúa mì nguyên hạt, gạo lứt, yến mạch nguyên cám.
2. Giả ngũ cốc (pseudocereals): Là những loại hạt được tiêu thụ như ngũ cốc nhưng về mặt thực vật học không phải là cỏ như ngũ cốc thật. Chúng thường có giá trị dinh dưỡng cao và không chứa gluten.
Ví dụ: Hạt diêm mạch (quinoa), hạt kiều mạch (buckwheat), hạt amaranth.
3. Cây trồng chủ lực (leading crops): Là các loại cây trồng được trồng với quy mô lớn, chiếm phần lớn diện tích canh tác và sản lượng nông nghiệp, thường được sử dụng làm lương thực chính.
Ví dụ: Lúa mì, gạo, ngô.
4. Ngũ cốc phụ (minor grains): Là các loại ngũ cốc được trồng với quy mô nhỏ hơn so với cây trồng chủ lực. Chúng thường có giá trị dinh dưỡng cao và khả năng thích nghi tốt với điều kiện khắc nghiệt.
Ví dụ: Hạt kê, lúa miến, sorghum.
5. Nảy mầm (sprouting/germination): Là quá trình hạt giống bắt đầu phát triển thành cây con khi gặp điều kiện thuận lợi về nước, nhiệt độ và oxy. Trong quá trình nảy mầm, các enzym trong hạt được kích hoạt, phân hủy các chất dinh dưỡng phức tạp thành dạng dễ hấp thu hơn.
6. Bóc vỏ (dehulling): Là quá trình loại bỏ lớp vỏ cứng bên ngoài của hạt. Quá trình này thường được áp dụng cho các loại đậu, hạt có vỏ cứng để rút ngắn thời gian nấu và cải thiện khả năng tiêu hóa.
7. Chất kháng dinh dưỡng (anti-nutrients): Là những hợp chất tự nhiên có trong thực vật, có thể cản trở quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng của cơ thể.
Ví dụ: Axit phytic (phytate), chất ức chế trypsin (trypsin inhibitors), tannin.
8. Khó tiêu hóa (indigestibility): Là tính chất của thực phẩm khó bị phân hủy và hấp thụ bởi hệ tiêu hóa.
9. Cảm quan (organoleptic): Đề cập đến các đặc tính của sản phẩm có thể cảm nhận được bởi các giác quan của con người như thị giác (màu sắc), khứu giác (mùi hương), vị giác (vị), xúc giác (kết cấu) và thính giác (âm thanh).
Ví dụ: Hương vị, màu sắc, kết cấu của thực phẩm.
10. Hấp thụ (imbibition): Là giai đoạn đầu tiên của quá trình nảy mầm, hạt giống hấp thụ nước và trương nở lên.
11. Lá mầm (scutellum): Là một phần của phôi hạt, có chức năng vận chuyển chất dinh dưỡng từ nội nhũ đến phôi trong quá trình nảy mầm.
12. Vỏ trấu (pericarp): Là lớp vỏ ngoài cùng của hạt, có chức năng bảo vệ hạt khỏi các tác động từ môi trường.
13. Enzym (enzyme): Là chất xúc tác sinh học, có bản chất là protein, được sản sinh trong các tế bào sống. Chúng có vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh hóa trong cơ thể, bao gồm tiêu hóa, chuyển hóa chất dinh dưỡng và tổng hợp các chất.
14. Cellulase: Là enzym có khả năng phân giải cellulose, một loại carbohydrate phức tạp có trong thành tế bào thực vật.
15. Phytase: Là enzym có khả năng phân giải axit phytic, giúp giải phóng các khoáng chất như sắt, kẽm và canxi, tăng khả năng hấp thụ của cơ thể.
16. Amylase: Là enzym có khả năng phân giải tinh bột thành các loại đường đơn giản hơn, giúp cơ thể dễ hấp thụ năng lượng.
17. Protease: Là enzym có khả năng phân giải protein thành các axit amin, giúp cơ thể xây dựng và sửa chữa các mô.
18. Lipase: Là enzym có khả năng phân giải chất béo thành các axit béo và glycerol, giúp cơ thể hấp thụ chất béo.
19. Chỉ số đường huyết (glycaemic index - GI): Là chỉ số phản ánh tốc độ làm tăng đường huyết của một loại thực phẩm sau khi ăn so với đường glucose tinh khiết.
20. Tinh bột kháng (resistant starch): Là loại tinh bột không bị phân hủy bởi các enzym tiêu hóa ở ruột non, hoạt động như chất xơ trong ruột già, có lợi cho sức khỏe đường ruột.
21. Axit amin (amino acid): Là đơn vị cơ bản cấu tạo nên protein. Cơ thể cần 20 loại axit amin khác nhau để tạo ra protein cho các chức năng sống.
22. Peptide hoạt tính sinh học (bioactive peptides): Là những đoạn protein ngắn có hoạt tính sinh học, có tác dụng tích cực đối với sức khỏe con người như tăng cường miễn dịch, chống oxy hóa, giảm huyết áp.
23. Axit gamma-aminobutyric (GABA): Là một axit amin không protein, hoạt động như một chất dẫn truyền thần kinh ức chế trong hệ thần kinh trung ương, có tác dụng giảm căng thẳng, lo âu, cải thiện giấc ngủ.
24. Chất béo (lipid): Là một nhóm các hợp chất hữu cơ không tan trong nước, bao gồm chất béo, dầu, sáp và steroid. Chất béo cung cấp năng lượng, giúp cơ thể hấp thụ vitamin tan trong chất béo và đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc màng tế bào.
25. Axit béo (fatty acid): Là đơn vị cấu tạo nên chất béo. Có nhiều loại axit béo khác nhau, được phân loại dựa trên độ dài chuỗi carbon và số lượng liên kết đôi trong cấu trúc.
26. Triglyceride (triacylglycerol): Là dạng dự trữ năng lượng chính trong cơ thể con người và động vật. Chúng được cấu tạo từ một phân tử glycerol và ba phân tử axit béo.
27. Khả dụng sinh học (bioavailability): Là mức độ và tốc độ mà một chất dinh dưỡng được cơ thể hấp thụ và sử dụng.
28. Chất chống oxy hóa (antioxidants): Là các hợp chất có khả năng trung hòa các gốc tự do, bảo vệ tế bào khỏi bị tổn thương.
29. Phytochemical: Là các hợp chất hóa học tự nhiên có trong thực vật, có tác dụng bảo vệ sức khỏe, chống lại bệnh tật.
30. Flavonoid: Là một nhóm lớn các hợp chất polyphenol có trong thực vật, có tác dụng chống oxy hóa, chống viêm và bảo vệ tim mạch.
31. Carotenoid: Là sắc tố hữu cơ có màu đỏ, cam hoặc vàng, được tìm thấy trong nhiều loại trái cây và rau củ. Carotenoid có tác dụng chống oxy hóa, tăng cường hệ thống miễn dịch và bảo vệ mắt.
32. Melatonin: Là một hormone được sản xuất bởi tuyến tùng trong não, có tác dụng điều hòa chu kỳ giấc ngủ.
33. Phenylalanine ammonia-lyase: Là enzym xúc catalys phản ứng chuyển hóa phenylalanine thành axit trans-cinnamic, là tiền chất của nhiều hợp chất phenolic.
34. Oligo-, di-, monosaccharide và polyol (FODMAPs): Là một nhóm các loại đường và polyol (alcohol đường) hấp thu kém ở ruột non, có thể gây ra các triệu chứng khó chịu đường ruột như đầy hơi, đau bụng và tiêu chảy ở một số người, đặc biệt là những người mắc hội chứng ruột kích thích (IBS).
35. Chất kích thích (elicitors): Là các yếu tố (sinh học, hóa học hoặc vật lý) có khả năng kích thích phản ứng sinh học ở thực vật, bao gồm cả việc sản sinh các hợp chất hoạt tính sinh học.
36. Tăng cường sinh học (biofortification): Là quá trình tăng cường hàm lượng các vi chất dinh dưỡng trong thực phẩm thông qua các phương pháp như nhân giống chọn lọc, kỹ thuật di truyền hoặc bổ sung vi chất vào đất trồng.
37. Chuyển hóa sinh học (biotransformation): Là quá trình biến đổi hóa học các chất trong cơ thể sinh vật, bao gồm cả việc biến đổi các chất độc hại thành dạng ít độc hơn hoặc dễ đào thải hơn.
38. In vivo: Nghiên cứu được thực hiện trên cơ thể sống, ví dụ như thử nghiệm thuốc trên động vật hoặc con người.
39. In vitro: Nghiên cứu được thực hiện trong môi trường phòng thí nghiệm, ví dụ như nuôi cấy tế bào hoặc thử nghiệm phản ứng hóa học trong ống nghiệm.
40. Prolamin: Là một nhóm protein dự trữ được tìm thấy trong hạt ngũ cốc như lúa mì, lúa mạch và lúa mạch đen. Chúng thường gây dị ứng ở một số người, ví dụ như gluten trong lúa mì.
41. Axit phytic (phytate): Là dạng dự trữ phốt pho chính trong hạt thực vật. Axit phytic có thể liên kết với các khoáng chất như sắt, kẽm, canxi và magie, làm giảm khả năng hấp thụ của cơ thể.
42. Chất ức chế trypsin (trypsin inhibitors): Là những protein cản trở hoạt động của enzym trypsin, một enzym tiêu hóa protein quan trọng trong ruột non.
43. Tannin: Là polyphenol có trong nhiều loại thực vật, có vị chát và có khả năng liên kết với protein và các khoáng chất, làm giảm khả năng tiêu hóa và hấp thụ.
44. Lectin: Là protein liên kết với carbohydrate, có thể ảnh hưởng đến quá trình tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng.
45. Oxalate: Là muối hoặc este của axit oxalic, có thể liên kết với canxi trong cơ thể, hình thành sỏi thận.
46. Saponin: Là glycoside có trong nhiều loại thực vật, có khả năng tạo bọt trong nước. Saponin có thể có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm và kháng viêm.
47. Nấm mốc (molds): Là loại nấm đa bào, sinh sản bằng bào tử, thường phát triển trên thực phẩm và các vật liệu hữu cơ khác trong điều kiện ẩm ướt.
48. Mycotoxin: Là độc tố do nấm mốc tạo ra, có thể gây ngộ độc cho người và động vật.
49. Aflatoxin: Là một loại mycotoxin nguy hiểm do nấm Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus tạo ra, có thể gây ung thư gan.
50. Biphenyl-dioxygenase: Là enzym có khả năng oxy hóa biphenyl, một hợp chất hữu cơ thơm.
51. Dihydro-diol-dehydrogenase: Là enzym xúc tác phản ứng oxy hóa-khử, chuyển đổi dihydrodiol thành diol.
52. Hydrolase: Là enzym xúc tác phản ứng thủy phân, phân giải các phân tử lớn thành các phân tử nhỏ hơn bằng cách thêm nước.
53. Xử lý thủy nhiệt (hydrothermal processing): Là quá trình xử lý thực phẩm bằng nhiệt độ cao và áp suất cao, thường được sử dụng để tiệt trùng và cải thiện tính chất của thực phẩm.
54. Prebiotic: Là chất xơ không tiêu hóa được, có tác dụng kích thích sự phát triển của vi khuẩn có lợi trong ruột.
55. Lên men (fermentation): Là quá trình chuyển hóa sinh hóa, trong đó vi sinh vật (như vi khuẩn hoặc nấm men) phân giải các chất hữu cơ (như đường hoặc tinh bột) thành các sản phẩm khác (như axit lactic hoặc rượu).
56. Alpha-amylase: Là enzym xúc tác phản ứng thủy phân tinh bột thành maltose và dextrin.
57. Fructan: Là polymer của fructose, có trong nhiều loại thực vật như lúa mì, hành tây và tỏi tây. Fructan có thể gây ra các triệu chứng khó chịu đường ruột ở một số người.
58. Escherichia coli O157: Là một chủng vi khuẩn Escherichia coli gây bệnh, có thể gây tiêu chảy ra máu, suy thận và thậm chí tử vong.
59. Salmonella: Là một chi vi khuẩn gây bệnh, có thể gây ngộ độc thực phẩm, sốt thương hàn và các bệnh đường ruột khác.
60. Bacillus cereus: Là một loại vi khuẩn có thể tạo ra độc tố gây ngộ độc thực phẩm, thường liên quan đến gạo nấu chín để nguội.
61. Aspergillus: Là một chi nấm mốc phổ biến, một số loài có thể tạo ra aflatoxin và các mycotoxin khác.
62. Fusarium: Là một chi nấm mốc phổ biến, một số loài có thể tạo ra mycotoxin gây hại cho cây trồng và sức khỏe con người.
63. Penicillium: Là một chi nấm mốc phổ biến, một số loài được sử dụng để sản xuất penicillin (kháng sinh) và các loại pho mát, trong khi một số loài khác có thể tạo ra mycotoxin.
64. Xung điện trường (pulsed electric field): Là kỹ thuật xử lý thực phẩm bằng các xung điện trường ngắn, có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật, phá vỡ tế bào và cải thiện khả năng chiết xuất các hợp chất.
65. Siêu âm (ultrasound): Là sóng âm thanh có tần số cao hơn ngưỡng nghe của con người. Siêu âm được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm cả xử lý thực phẩm để tiêu diệt vi sinh vật, cải thiện kết cấu và tăng cường khả năng chiết xuất.
66. Lò vi sóng (microwave): Là bức xạ điện từ có tần số siêu cao tần, có khả năng làm nóng nhanh thực phẩm bằng cách kích thích các phân tử nước trong thực phẩm dao động.
67. Từ trường (magnetic field): Là vùng không gian xung quanh nam châm hoặc dòng điện, có tác dụng lực lên các vật liệu từ tính.
68. LED (light-emitting diode): Là diode phát quang, một loại đèn bán dẫn phát ra ánh sáng khi có dòng điện chạy qua.
69. Anthocyanin: Là sắc tố thực vật hòa tan trong nước, tạo ra màu đỏ, tím hoặc xanh lam cho nhiều loại trái cây, rau củ và hoa. Anthocyanin có tác dụng chống oxy hóa và có lợi cho sức khỏe tim mạch.
Dưới đây là phần giải thích cho các thuật ngữ chuyên ngành còn lại trong tài liệu:
70. Độ ẩm tương đối (RH - Relative Humidity): Là tỷ lệ phần trăm lượng hơi nước có trong không khí so với lượng hơi nước tối đa mà không khí có thể chứa được ở cùng một nhiệt độ.
71. FeSO4 (Sắt (II) sulfat): Là một hợp chất hóa học, thường được sử dụng để bổ sung sắt cho đất trồng hoặc làm chất phụ gia thực phẩm để tăng cường hàm lượng sắt.
72. Na2SeO3 (Natri selenit): Là một hợp chất hóa học, thường được sử dụng để bổ sung selen cho đất trồng hoặc làm chất phụ gia thực phẩm để tăng cường hàm lượng selen.
73. Căng thẳng thiếu nước (water deficit stress): Là tình trạng cây trồng không nhận đủ nước để sinh trưởng và phát triển bình thường.
74. Muối vô cơ (inorganic salts): Là hợp chất hóa học tạo thành từ các ion kim loại và phi kim, không chứa carbon.
75. Ion kim loại (metal ions): Là nguyên tử kim loại mang điện tích dương.
76. Chitosan: Là một polysaccharide tự nhiên, chiết xuất từ vỏ tôm, cua, có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm và kích thích tăng trưởng thực vật.
77. Glucosamine: Là một amino-đường, là thành phần cấu tạo nên sụn khớp. Glucosamine thường được sử dụng làm thực phẩm chức năng để hỗ trợ sức khỏe khớp.
78. Axit citric (citric acid): Là một axit hữu cơ yếu, có trong nhiều loại trái cây họ cam quýt. Axit citric được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm như chất tạo chua, chất bảo quản và chất tạo hương vị.
79. Nước điện phân (electrolysed water): Là nước đã được xử lý bằng điện phân, tạo ra nước có tính axit (nước axit) và nước có tính kiềm (nước kiềm). Nước axit có tác dụng kháng khuẩn, trong khi nước kiềm có tác dụng chống oxy hóa.
80. Tesla (T): Là đơn vị đo cường độ từ trường trong hệ SI.
81. Phosphorous (P): Là một nguyên tố hóa học thiết yếu cho sự sống, là thành phần cấu tạo nên DNA, RNA, ATP và màng tế bào.
82. Potassium (K): Là một nguyên tố hóa học thiết yếu cho sự sống, đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa huyết áp, dẫn truyền thần kinh và co cơ.
83. DNA (deoxyribonucleic acid): Là phân tử mang thông tin di truyền của sinh vật.
84. RNA (ribonucleic acid): Là phân tử tham gia vào quá trình tổng hợp protein.
85. ATP (adenosine triphosphate): Là phân tử mang năng lượng của tế bào.
86. Màng tế bào (cell membrane): Là lớp màng bao bọc tế bào, có chức năng kiểm soát sự trao đổi chất giữa tế bào và môi trường.
Tóm tắt Chi Tiết Tài Liệu "Mở Khóa Tiềm Năng Của Ngũ Cốc Nảy Mầm, Giả Ngũ Cốc Và Các Loại Đậu Trong Chiến Dịch Chống Suy Dinh Dưỡng"
Mục tiêu: Bài đánh giá này tập trung vào việc tổng hợp những hiểu biết khoa học gần đây về quá trình nảy mầm, một phương pháp tự nhiên và hiệu quả để nâng cao giá trị dinh dưỡng của ngũ cốc. Đồng thời, bài viết cũng phân tích tiềm năng ứng dụng của ngũ cốc nảy mầm trong cuộc chiến chống lại suy dinh dưỡng trên toàn cầu.
Bối cảnh:
Ngũ cốc (bao gồm ngũ cốc nguyên hạt, giả ngũ cốc và các loại đậu) là nguồn lương thực chính của con người, đóng góp đáng kể vào dinh dưỡng và sức khỏe. Tuy nhiên, việc tập trung vào năng suất trong sản xuất nông nghiệp đã dẫn đến sự thu hẹp về đa dạng sinh học và suy giảm hàm lượng dinh dưỡng của ngũ cốc. Hậu quả là, tình trạng suy dinh dưỡng, đặc biệt là thiếu hụt vi chất dinh dưỡng, đang trở nên phổ biến trên toàn cầu.
Nảy mầm - Giải Pháp Bền Vững Cho Vấn Đề Dinh Dưỡng:
Nảy mầm, hay còn gọi là germination, là một quá trình sinh học tự nhiên, trong đó hạt ngũ cốc được kích hoạt để phát triển thành cây con. Quá trình này bao gồm ba giai đoạn chính:
Hấp thụ nước (Imbibition): Hạt ngũ cốc hấp thụ nước, trương nở và chuẩn bị cho quá trình nảy mầm.
Nảy mầm (Germination): Hoạt động trao đổi chất của hạt được kích hoạt, các enzyme được sản sinh để phân giải các chất dinh dưỡng phức tạp thành dạng dễ hấp thu hơn.
Mọc mầm (Sprouting): Mầm non nhú ra khỏi hạt và phát triển thành cây con.
Lợi Ích Dinh Dưỡng Của Ngũ Cốc Nảy Mầm:
Quá trình nảy mầm tạo ra những thay đổi đáng kể về thành phần hóa sinh và giá trị dinh dưỡng của ngũ cốc, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe con người:
1. Carbohydrate:
Tinh bột, carbohydrate chính trong ngũ cốc, bị thủy phân thành các loại đường đơn giản hơn như glucose và maltose, nhờ hoạt động của enzym amylase.
Sự gia tăng hàm lượng đường đơn giản giúp cải thiện khả năng tiêu hóa tinh bột và làm tăng chỉ số đường huyết (GI).
Tuy nhiên, hàm lượng tinh bột kháng, loại tinh bột có lợi cho sức khỏe đường ruột, không bị ảnh hưởng đáng kể trong quá trình nảy mầm.
2. Chất Xơ:
Thời gian nảy mầm ngắn (khoảng 72 giờ) có thể làm tăng hàm lượng chất xơ tổng và chất xơ không hòa tan trong gạo lứt. Điều này là do sự hình thành tế bào mới và sự phân ly của chất xơ khỏi các phân tử khác.
Ngược lại, nảy mầm trong thời gian dài (khoảng 96 giờ) có thể dẫn đến giảm hàm lượng chất xơ hòa tan, do sự phân hủy quá mức của beta-glucan và arabinoxylan bởi các enzym.
3. Protein và Axit Amin:
Hàm lượng protein trong ngũ cốc nảy mầm có thể tăng, giảm hoặc không đổi, tùy thuộc vào loại ngũ cốc và điều kiện nảy mầm.
Nảy mầm kích thích hoạt động của enzym protease, phân giải protein thành các axit amin và peptide hoạt tính sinh học, góp phần cải thiện chất lượng protein.
Ví dụ, hàm lượng prolamin, một nhóm protein gây dị ứng trong lúa mì, lúa mạch, và lúa mạch đen, giảm đáng kể sau khi nảy mầm.
Nảy mầm cũng làm tăng đáng kể hàm lượng GABA (axit gamma-aminobutyric) - một chất dẫn truyền thần kinh có tác dụng giảm căng thẳng, lo âu và cải thiện giấc ngủ - trong nhiều loại ngũ cốc như đậu nành, đậu đen, gạo và đậu xanh.
4. Lipid và Axit Béo:
Nảy mầm kích hoạt enzym lipase, phân giải lipid thành axit béo tự do. Các axit béo này được chuyển hóa thành đường để cung cấp năng lượng cho phôi phát triển.
Hàm lượng lipid trong ngũ cốc nảy mầm có thể tăng, giảm hoặc không đổi, tùy thuộc vào loại ngũ cốc.
Ví dụ, hàm lượng lipid tăng lên trong đậu nành, lúa miến và yến mạch nảy mầm, trong khi giảm ở kê nảy mầm, và không thay đổi ở đậu xanh, đậu Hà Lan xanh, đậu lăng, đậu răng ngựa, đậu đen, lúa mì và lúa mạch nảy mầm.
5. Khoáng Chất:
Nảy mầm làm tăng hàm lượng và khả dụng sinh học của nhiều khoáng chất thiết yếu, bao gồm canxi (Ca), sắt (Fe), kẽm (Zn), magie (Mg) và selen (Se).
Ví dụ, nghiên cứu trên ngô nảy mầm cho thấy hàm lượng khoáng chất ban đầu giảm sau 2 ngày, sau đó tăng lên đáng kể sau 6 ngày.
Tuy nhiên, ở một số loại ngũ cốc như đậu xanh, đậu lăng, lúa mạch, đậu nành, đậu xanh, đậu răng ngựa và đậu đen, hàm lượng khoáng chất có thể giảm trong quá trình nảy mầm kéo dài do bị rò rỉ hoặc được sử dụng cho các phản ứng sinh hóa khác.
6. Vitamin và Hợp Chất Hoạt Tính Sinh Học:
Nảy mầm làm tăng hàm lượng vitamin, đặc biệt là vitamin nhóm B, do kích hoạt quá trình sinh tổng hợp vitamin.
Ngoài ra, nảy mầm còn thúc đẩy sự hình thành và tích lũy các hợp chất chống oxy hóa như flavonoid, carotenoid và melatonin.
Hoạt tính chống oxy hóa của ngũ cốc nảy mầm cũng thường tăng lên, góp phần bảo vệ cơ thể khỏi tác hại của gốc tự do.
Ví dụ, hàm lượng tocopherol (vitamin E) tăng lên trong đậu nành nảy mầm, nhưng giảm trong đậu xanh và lupin nảy mầm.
Trong khi đó, hàm lượng carotenoid giảm khoảng 60% trong đậu xanh sau 48 giờ nảy mầm, có thể là do carotenoid được sử dụng để bảo vệ lipid khỏi bị oxy hóa.
7. Yếu Tố Kháng Dinh Dưỡng:
Nảy mầm kích hoạt enzym phytase, phân giải axit phytic - một chất kháng dinh dưỡng liên kết với khoáng chất và làm giảm khả năng hấp thụ của cơ thể.
Nảy mầm giúp giảm đáng kể hàm lượng axit phytic trong nhiều loại ngũ cốc, ví dụ như 98% trong yến mạch, 84% trong lúa mạch đen, 58% trong lúa mạch, 4-60% trong gạo lứt và 63% trong lúa mì.
Việc giảm axit phytic góp phần tăng cường khả dụng sinh học của các khoáng chất.
Tuy nhiên, hàm lượng tannin và saponin, hai chất kháng dinh dưỡng khác, có thể tăng lên ở một số loại ngũ cốc nảy mầm như đậu xanh, kiều mạch và đậu nành.
8. Hợp Chất Độc Hại:
Nảy mầm đã được chứng minh là có khả năng làm giảm hàm lượng mycotoxin, là độc tố do nấm mốc sản sinh ra, có thể gây hại cho sức khỏe con người.
Ví dụ, nghiên cứu cho thấy nảy mầm có thể giảm 40-63% mycotoxin trong lúa mì.
Nảy mầm kích hoạt các enzym phân hủy mycotoxin, chuyển hóa chúng thành các chất ít độc hại hơn.
Ứng Dụng Của Ngũ Cốc Nảy Mầm Trong Thực Phẩm:
Ngũ cốc nảy mầm có thể được sử dụng ở dạng tươi hoặc được chế biến thành các sản phẩm như bột, ngũ cốc ăn sáng, bánh mì, mì, sữa chua, đồ uống lên men,... Tuy nhiên, mầm tươi dễ bị nhiễm khuẩn, do đó cần được chế biến và bảo quản đúng cách để đảm bảo an toàn thực phẩm.
Thách Thức và Cơ Hội:
Mặc dù có nhiều lợi ích dinh dưỡng, việc ứng dụng ngũ cốc nảy mầm trong sản xuất thực phẩm vẫn còn gặp một số thách thức, bao gồm:
Nguy cơ nhiễm khuẩn: Mầm tươi là môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc.
Sự biến đổi về thành phần dinh dưỡng: Hàm lượng dinh dưỡng của ngũ cốc nảy mầm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại ngũ cốc, giống, điều kiện nảy mầm và phương pháp chế biến.
Thiếu kiến thức về chế biến và ứng dụng: Cần nghiên cứu thêm về các kỹ thuật chế biến và ứng dụng ngũ cốc nảy mầm trong sản xuất thực phẩm để đảm bảo chất lượng và an toàn sản phẩm.
Tuy nhiên, bên cạnh những thách thức, cũng có nhiều cơ hội để phát triển và ứng dụng ngũ cốc nảy mầm trong tương lai:
Bổ sung vi chất dinh dưỡng vào đất trồng: Giúp tăng cường hàm lượng vi chất dinh dưỡng thiết yếu trong ngũ cốc nảy mầm.
Sử dụng chất kích thích sinh học và phi sinh học: Kích thích sản sinh các hợp chất hoạt tính sinh học có lợi cho sức khỏe.
Áp dụng công nghệ hiện đại: Kiểm soát và tối ưu hóa quá trình nảy mầm để đạt được hàm lượng dinh dưỡng mong muốn.
Kết Luận
Nảy mầm là một phương pháp đơn giản, hiệu quả và bền vững để nâng cao giá trị dinh dưỡng của ngũ cốc, góp phần giải quyết tình trạng suy dinh dưỡng trên toàn cầu. Cần tiếp tục nghiên cứu để hiểu rõ hơn về quá trình nảy mầm, lợi ích sức khỏe của ngũ cốc nảy mầm và ứng dụng của chúng trong sản xuất thực phẩm.
