Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân bột gạo lứt đỏ (Oryza punctate) bằng chế phẩm Spezyme alpha

Tạp chí Khoa học và Công nghệ 137 (2019) 106-110 
106 
Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân bột gạo lứt 
đỏ (Oryza punctate) bằng chế phẩm Spezyme alpha 
Effect of Factors on the Hydrolysis of Red Rice (Oryza Punctate) by Spezyme Alpha 
Đặng Tiến Thành, Dương Thị Dự, Chu Kỳ Sơn, Vũ Thu Trang* 
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội – Số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội 
Đến Tòa soạn: 21-7-2017; chấp nhận đăng: 27-9-2019 
Tóm tắt 
Nghiên cứu này khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân dịch gạo lứt bằng chế phẩm 
enzyme Spezyme Alpha ( -amylase) như nồng độ chất khô, nhiệt độ, nồng độ enzyme nhằm ứng dụng 
trọng sản xuất và chế biến các sản phẩm đồ uống từ gạo lứt. Dưới sự thay đổi của các tác nhận công nghệ, 
hàm lượng đường khử, hàm lượng tinh bột sót, chỉ số phân cắt tinh bột và hiệu suất dịch hóa đã được khảo 
sát. Kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện dịch hóa tốt nhất với nồng độ chất khô 80g/l, nhiệt độ thủy phân 
83oC trong 60 phút, nồng độ enzyme 0.048 w/w cho hiệu suất thủy phân 73.02%, chỉ số DE ( Dextrose 
Equivalent ) đạt 7.28%. 
Từ khóa: Gạo lứt đỏ, thủy phân, spezyme alpha, -amylase
Abstract 
This study investigates several factors affecting the hydrolysis of red rice by Spezyme Alpha ( -amylase) for 
red rice - based drink. Effect of factors such as dry matter concentration, hydrolysis temperature, enzyme 
concentration on the hydrolysis of red rice was investigated in this study with the aim of finding suitable 
condition to producing red rice - based drink. The reducing sugar content, starch content, DE (Dextrose 
Equivalent) index and hydrolysis yield were examined. The results indicated that the suitable hydrolyzing 
conditions of rice were 80g/l in dry matter; Hydrolysis temperature: 83oC; 60 min; Enzyme concentrations: 
0.048%w/w. The liquefied yield achieved 73.02%; DE index: 7.28%. 
Keywords: Brown rice, hydrolysis, spezyme alpha, -amylase 
1.Giới thiệu 
Gạo* (Oryza sativa L) là lương thực chính của 
hơn một nửa dân số thế giới như Ấn Độ, Pakistan, 
Thái Lan, Việt Nam, Brazil, Philippin, Indonesia, 
Trung Quốc. Đa số các nước sản xuất gạo trên thế 
giới và người tiêu dùng tập trung nhiều ở Châu Á. 
Hiện nay, Việt Nam là một trong nhưng quốc gia 
hàng đầu trên thế giới về xuất khẩu gạo. Theo Bộ 
Nông nghiệp và Phát triển nông thôn khối lượng gạo 
xuất khẩu năm 2016 ước tính đạt 4.88 triệu tấn và 2,2 
tỉ USD nhưng thu nhập của người nông dân không 
cao, giá sản phẩm bán ra thấp hơn nhiều quốc gia 
khác như Thái Lan, Ấn Độ, Mỹ. Yêu cầu đặt ra là 
phải nâng cao giá trị gia tăng chất lượng sản phẩm 
nông nghiệp nói chung và lúa gạo nói riêng. 
Gạo lứt là nguồn nguyên liệu tuyệt vời để sản 
xuất thức uống bổ dưỡng không gluten, không lactose 
và không gây dị ứng. Các nghiên cứu chỉ ra rằng 
trong thành phần của gạo lứt và gạo lứt nảy mầm 
chứa một thành phần đáng kể các hợp chất phenolic 
không hòa tan (18.47 mg/100g bột gạo lứt, 24.78 
* Địa chỉ liên hệ: Tel: (+84) 934668283 
Email: trang.vuthu@hust.edu.vn 
mg/100 g bột gạo lứt nảy mầm [1]. Sản phẩm chế 
biến từ nguyên liệu này có giá trị rất lớn trong việc 
cải thiện các chức năng của cơ thể. Có rất nhiều 
nghiên cứu trên thế giới đã được tiến hành để xác 
định tác dụng của gạo lứt với sức khỏe con người và 
đã khẳng định được công dụng của sản phẩm này với 
các bệnh như bệnh tiểu đường [2] hay công dụng cải 
thiện hệ thống tiêu hóa [3]. Vì vậy, sản phẩm gạo lứt 
không chỉ là một sản phẩm giàu dinh dưỡng, mà còn 
được coi là một thực phẩm chức năng cho con người. 
Trong công nghệ sản xuất đồ uống từ thực vật 
có thể gây hiện tượng kết lắng trong quá trình bảo 
quản mặc dù đã sử dụng các yếu tố công nghệ như 
đồng hóa, sử dụng phụ gia để giảm thiểu quá trình 
này. Một số nghiên cứu tại Việt Nam đã đề suất sản 
phẩm sữa thực vật sử dụng phương pháp thủy phân 
bằng enzyme để tăng hiệu suất thu hồi dịch gạo lứt và 
giảm hiện tượng kết lắng trong quá trình bảo quản 
[4] . Tuy nhiên dịch thủy phân có hàm lượng đường 
khử cao dẫn tới nguy cơ biến đổi về màu sắc và chất 
lượng do phản ứng Mailard ở các quá trình chế biến 
nhiệt sau này. Bên cạnh đó hàm lượng đường đơn cao 
có thể ảnh hưởng tới những người mắc bệnh rối loạn 
chuyển hóa glucid. Trong nghiên cứu thức uống từ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 137 (2019) 106-110 
107 
ngô ngọt [5] đã sử dụng chế phẩm Spezyme alpha 
(bản chất là enzyme -amilase) để thu được dịch ngô 
ít lắng căn [5]. Chế phẩm Spezyme alpha được lựa 
chọn do chỉ thủy phân tinh bột tạo ra sản phẩm chủ 
yếu là các dextrin phân tử lượng thấp mà không thủy 
phân triệt để thành glucoza và fructoza. Định hướng 
sản xuất dịch gạo thủy phân có hiệu suất dịch hóa cao 
nhất và chỉ số DE (Dextrose Equivalent) thấp (DE < 
20 phân cắt các liên kết trong phân tử tinh bột thành 
maltodextrin [6] ) khả năng hấp thu của các loại 
dextrin này trong cơ thể chậm vì vậy sản phẩm sẽ phù 
hợp với cả nhưng người bị rối loạn chuyển hóa 
glucid. Chính vì thế, nghiên cứu này sẽ nghiên cứu 
một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình dịch hóa gạo 
lứt đỏ bằng chế phẩm Spezyme alpha, nhằm tìm điều 
kiện dịch hóa phù hợp để thu dịch gạo lứt ứng dụng 
trong sản xuất các sản phẩm đồ uống từ gạo lứt đỏ. 
2. Vật liệu và phương pháp 
2.1 Nguyên liệu 
Gạo lứt đỏ Sóc Trăng ( Oryza punctate ).Gạo lứt 
đỏ nguyên liệu có thành phần: màu đỏ hoặc đỏ nhạt; 
chiều dài: 3.07 - 4.01 mm; chiều rộng: 1.05 - 2.01 
mm. Gạo lứt đỏ có giá trị dinh dưỡng với 69.7 ± 1.0 
Cacbonhydrat; 6.9 ± 0.2 Protein; 3.2 ± 0.2 chất béo; 
độ ẩm 10 ± 1 theo phần trăm khối lượng. 
Spezym Alpha được sản xuất tại Dupont - USA. 
Spezym Alpha có bản chất là α- amilase được sản 
xuất từ một chủng vi khuẩn biến đổi gen Bacillus 
licheniformis xúc tác thủy phân liên kết α – 1,4 
glucozid bên trong chuỗi polysaccharide, chuyển hóa 
tinh bột thành các dextrin hòa tan làm giảm độ nhớt 
của dịch hồ tinh bột. Enzyme Spezyme alpha được 
khuyến cáo là sử dụng ở nhiệt độ 83-85°C, nồng độ 
enzyme 0,02-0,025%(w/w), pH 5.7 – 5.8 [7]. 
2.2 Bố trí thí nghiệm 
Trong nghiên cứu này tiến hành khảo sát các 
yếu tố ảnh hưởng tới quá trình dịch hóa dịch gạo lứt 
đỏ như: nồng độ cơ chất, nhiệt độ và nồng độ enzyme 
để tìm điều kiện dịch hóa phù hợp trong điều kiện 
không không điều chỉnh pH. 
Gạo lứt được nghiền mịn bằng máy nghiền lọt 
rây kích thước 0,25mm sau đó được phối trộn với 
nước đến nồng độ chất khô yêu cầu. Nghiên cứu ảnh 
hưởng của nồng độ tới quá trình dịch hóa bằng 
enzyme: hàm lượng chất khô trong dịch từ 50 g/l - 
150g/l, cố định nhiệt độ là 83oC, nồng độ enzyme là 
0,025%w/w, thời gian dịch hóa là 30 phút, 60 phút, 
90 phút và 120 phút. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt 
độ tới quá trình dịch hóa bằng enzyme: nhiệt độ 70 - 
90oC (70oC nhiệt độ dưới nhiệt độ hồ hóa tinh bột 
gạo, 83oC nhiệt độ hồ hóa và 90oC nhiệt độ hồ hóa 
hoàn toàn), nồng độ chế phẩm Spezyme Alpha 
0.024% w/w. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ 
enzyme tới quá trình dịch hóa: khảo sát nồng độ 
enzyme từ 0.012 - 0.12%w/w, nhiệt độ 83oC, trong 
thời gian từ 30-120 phút. Xác định lượng đường khử, 
đường tổng, tinh bột và tinh bột sót trong nguyên liệu 
và sản phẩm sau khi dịch hóa, tính hiệu suất dịch hóa. 
Từ đó xác định điều kiện dịch hóa phù hợp với quá 
trình sản xuất và nhằm thu hiệu suất dịch hóa cao chỉ 
số DE thấp (DE < 20: phân cắt các liên kết trong phân 
tử tinh bột thành maltodextrin [6]) 
2.3 Phương pháp nghiên cứu 
Xác định hàm lượng đường khử bằng phương pháp 
Graxinop [8]; xác định hàm lượng đường tổng bằng 
phương pháp thủy phân bằng axit [8], xác định hàm 
lượng tinh bột theo phương pháp thuỷ phân bằng axit 
[8], xác định chỉ số DE: là chỉ số đánh giá mức độ 
phân cắt các liên kết trong phân tử tinh bột, chỉ số DE 
càng cao mức độ phân cắt càng lớn, phân tử tinh bột 
được chia thành các chuỗi dextrin càng nhỏ [6]. Chỉ 
số DE = (∑ Đường khử / ∑ Đường tổng) x 100%. 
Xác định hàm lượng tinh bột sót: quá trình thủy phân 
chuyển tinh bột thành đường. Xác định hàm lượng 
tinh bột sót còn lại sau quá trình thủy phân thông qua 
hàm lượng đường tổng và hàm lượng đường khử sau 
quá trình thủy phân [8].Đường tổng = đường khử + 
tinh bột sót Tinh bột sót = Đường tổng – đường 
khử. Hiệu suất dịch hóa = (Tinh bột sót / Tinh bột 
tổng số) x 100 
3. Kết quả và thảo luận 
3.1 Ảnh hưởng của nồng độ chất khô tới quá trình 
dịch hóa bột gạo lứt đỏ bằng chế phẩm Spezyme 
Alpha 
Biến thiên của hàm lượng đường khử, tinh bột 
sót, chỉ số DE và hiệu suất quá trình dịch hóa khi thay 
đổi nồng độ chất khô ban đầu (50-150 g/l) tại nhiệt độ 
thủy phân 83oC và nồng độ enzyme 0.024%w/w được 
thể hiện trên Hình 1. Hiệu suất thủy phân tăng theo 
thời gian dịch hóa và đạt 82% sau 120 phút. Ở các 
mẫu nồng độ chất khô 50 g/l và 80g/l từ 60-120 phút 
dịch hóa hiệu suất dịch hóa tăng không đáng kể khi 
kéo dài thời gian dịch hóa. Với nồng độ dịch gạo lứt 
đỏ lớn hơn 100g/l độ nhớt dịch cao, khó khăn trong 
khuấy dịch, giảm khả năng tiếp xúc của enzyme với 
các phân tử tinh bột dẫn tới hiệu suất dịch hóa giảm. 
Ở thời điểm 60 phút thủy phân hiệu suất thủy phân ở 
nồng độ chất khô 50 g/l, 80g/l, 100g/l và 150g/l lần 
lượt là 74.9%, 70.7%, 68.31% và 60.26%. Nhằm 
giảm chi phí cho quá trình dịch hóa ta chọn nồng độ 
chất khô 80g/l và thời gian dịch hóa là 60 phút cho 
hiệu suất dịch hóa đạt 70.7% chỉ số DE 4.65%. Một 
số nghiên cứu tại Viêt Nam cũng sử dụng phương 
pháp thủy phân bằng enzyme để dịch hóa gạo, tuy 
nhiên, khi sử dụng kết hợp enzyme amylase và 
glucoamylase [4] sản phẩm tạo ra có chỉ số DE cao 
39.48% và hàm lượng đường khử lớn dễ bị biến đổi 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 137 (2019) 106-110 
108 
trong quá trình chế biến nhiệt sau này. Bên cạnh đó, 
sản phẩm tạo ra sẽ không phù hợp với người mắc 
bệnh rối loạn chuyển hóa. 
3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình dịch hóa 
bằng chế phẩm enzyme Spezyme Alpha 
 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ 
dịch hóa tới quá trình dịch hóa bột gạo lứt được tiền 
hành ở 3 chế độ gia nhiệt khác nhau (70oC nhiệt độ 
dưới nhiệt độ hồ hóa tinh bột gạo, 83oC nhiệt độ hồ 
hóa và 90oC nhiệt độ hồ hóa hoàn toàn) (Hình 2). Kết 
quả nghiên cứu trên Hình 2 cho thấy nhiệt độ ảnh 
hưởng rất lớn tới hiệu quả dịch hóa thể hiện qua sự 
tạo thành đường khử, hàm lượng tinh bột sót, chỉ số 
DE và hiệu suất dịch hóa. Tốc độ phản ứng enzyme 
chỉ tăng đến một giới hạn nhiệt độ nhất định, vượt 
quá giới hạn đó tốc độ enzyme sẽ giảm và dẫn đến 
triệt tiêu [9]. Tại 70°C nhiệt độ thấp hơn nhiều so với 
nhiệt độ tối ưu của enzyme, chế phẩm Spezyme alpha 
hoạt động kém thể hiện ở hàm lượng tinh bột sót 
nhiều, hiệu suất dich hóa tinh bột kém, tuy nhiên hàm 
lượng đường khử và chỉ số DE cao nhất có thể là do 
trong chế phẩn Spezyme alpha có chứa 1 lượng nhỏ 
enzyme γ-amylase hoạt động ở vùng nhiệt độ này. 
Khi khảo sát nhiệt độ hiệu quả của quá trình dịch hóa 
đạt cực đại ở 83°C đây là nhiệt độ thuộc vùng 
enzyme hoạt động tối thích enzyme phân cắt thủy 
phân tinh bột mạnh mẽ hàm lượng tinh bột sót ít hiệu 
suất thủy phân đạt cao. Nâng nhiệt độ lên 90°C 
enzyme ức chế, hoạt lực enzyme giảm nên lượng 
đường khử tạo ra rất ít, lượng tinh bột sót trong dịch 
thủy phân rất nhiều hiệu suất rất thấp. Đối với tinh 
bột gạo, nhiệt độ tối ưu của quá trình dịch hóa tương 
đồng với khuyến cáo của nhà sản xuất (83 – 85oC). 
Nhiệt độ tối ưu cho quá trình sản xuất sữa gạo là 
83°C. Enzyme alpha amylase ở chế phẩm enzyme 
Spezyme alpha (có nhiệt độ thủy phân phân là 83oC) 
nhiệt độ thủy phân này thấp hơn so với việc sử dụng 
chế phẩm Termamyl 120L (có nhiệt độ thủy phân là 
90oC) trong nghiên cứu sử dụng enzyme alpha 
amylase trong thủy phân gạo huyết rồng [10] nhưng 
lại cho hiệu quả thủy phân tương đương. Điều này 
giúp giảm chi phí gia nhiệt cho sản phẩm. 
Hình 1. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô tới quá trình dịch hóa dịch gạo lứt đỏ (1a) Ảnh hưởng của nồng độ 
chất khô tới hàm lượng đường khử, (1b) hàm lượng tinh bột sót ở các nồng độ chất khô khác nhau ,(1c) ảnh 
hưởng của nồng độ chất khô đến chỉ số DE,(1d) ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến hiệu suất dịch hóa ở nhiệt 
độ 83oC và nồng độ enzyme 0.024%w/w. 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 137 (2019) 106-110 
109 
Hình 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ dịch hóa tới quá trình dịch hóa dịch gạo lứt đỏ, (2a) ảnh hưởng của nhiệt độ dịch hóa đến 
hàm lượng đường khử, (2b) ảnh hưởng của nhiệt độ dịch hóa đến hàm lượng tinh bột sót, (2c) ảnh hưởng của nhiệt độ dịch 
hóa đến chỉ số DE, (2d) ảnh hưởng của nhiệt độ dịch hóa đến hiệu suất dịch hóa bột gạo lứt đỏ bằng chế phẩm Spezyme 
alpha ở nồng độ chất khô 80g/l và nồng độ enzyme 0.024% w/w 
Hình 3. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme tới quá trình dịch hóa dịch gạo lứt (3a) Ảnh hưởng của nồng độ enzyme tới hàm 
lượng đường khử, (3b) ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hàm lượng tinh bột sót, (3c) ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến 
chỉ số DE,(3d) ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hiệu suất quá trình dịch hóa ở nồng độ chất khô 80g/l và nhiệt độ thủy 
phân 83oC 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 137 (2019) 106-110 
110 
3.3 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme tới quá trình 
dịch hóa bằng chế phẩm Spezyme alpha 
Nồng độ enzyme đóng vai trò quan trọng ảnh 
hưởng tới hiệu suất quá trình dịch hóa. Kết quả 
nghiên cứu trên Hình 4 cho thấy. Trong điều kiện 
thừa cơ chất, vận tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính 
vào nồng độ enzyme. Nồng độ enzyme càng lớn thì 
lượng cơ chất biến đổi càng nhiều [9]. Ở nồng độ 
enzyme thấp hơn 0.024% w/w hiệu suất dịch hóa thấp 
do trong điều kiện thừa cơ chất khả năng tiếp xúc 
giữa cơ chất và enzyme giảm nên lượng tinh bột bị 
thủy phân ít. Khi tăng nồng độ enzyme tới nồng đô 
0.024 %w/w hàm lượng tinh bột sót giảm mạnh và 
hiểu suất dịch hóa tặng mạnh. Càng tăng nồng độ 
enzyme hiệu suất thủy phân càng tăng, tuy nhiên khi 
nâng nồng độ enzyme lên cao hơn 0,024% w/w hiệu 
suất dịch hóa tăng chênh lệch nhau không đáng kế. 
Từ kết quả nghiên cứu trên hình 4 cho thấy, nồng độ 
enzyme 0.048%w/w là phù hợp cho quá trình thủy 
phân dịch gạo lứt đỏ. Các sản phẩm của dịch sau 
chuyển hóa là các dextrin mạch ngắn hòa tan có thể 
được sử dụng cho nhiều đối tượng kể cả những người 
rối loạn chuyển hóa đường huyết. 
4. Kết Luận 
Sau khi tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng 
tới quá trình dịch hóa dịch gạo lứt cho thấy điều kiện 
thích hợp cho quá trình dịch hóa là: Nồng độ chất 
khô: 80 g/L,thời gian: 60 phút, nhiệt độ dịch hóa: 
83°C, nồng độ enzyme: 0.048 %w/w, chỉ số DE: 7.28 
và hiệu suất thủy phân đạt 73.02%. Kết quả nghiên 
cứu sẽ đóng vai trò trọng trong nâng cao hiệu suất thu 
hồi dịch gạo lứt đỏ, giảm thiểu lắng cặn tinh bột ứng 
dụng cho hoàn thiện quy trình sản xuất các sản phẩm 
thức uống từ gạo lứt đỏ. 
Tài liệu tham khảo 
[1]. Tian. S, K. Nakamura, and H. Kayahara, Analysis 
of phenolic compounds in white rice, brown rice, 
and germinated brown rice. Journal of Agricultural 
and Food Chemistry, (2004). 52(15): p. 4808-4813. 
[2]. Sun. Q, Spiegelman, D. van Dam, R. M. Holmes, 
M. D. Malik, V. S. Willett, W. C. Hu, F. B, White 
rice, brown rice, and risk of type 2 diabetes in US 
men and women. Archives of internal medicine, 
(2010). 170(11): p. 961-969. 
[3]. Frei, M., P. Siddhuraju, and K. Becker, Studies on 
the in vitro starch digestibility and the glycemic 
index of six different indigenous rice cultivars from 
the Philippines. Food Chemistry, 2003. 83(3): p. 
395-402. 
[4]. Trang, V.T, C.K. Sơn, and H.T. Khang, Nghiên cứu 
một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy phân 
ngô ngọt bằng chế phẩm Spezyme alpha. Tạp chí 
Khoa học và Công nghệ, (2014). 
[5]. Storz, E.and K. J. S, Feasibility Study for 
Determination of the Dextrose Equivalent (DE) of 
Starch Hydrolysis Products with Near‐Infrared 
Spectroscopy (NIRS). Starch‐Stärke 56(2): 58-62. 
(2004). 
[6]. Genenor, Spezym Alpha- Alpha-Amylase for Dry 
Grind Ethanol Production. 2007. 
[7]. Mai, L.T, Các phương pháp phân tích ngành công 
nghệ lên men,. NXB Khoa học và Kỹ thuật. (2009). 
[8]. Bùi Cẩm Tú, T.T.T.N, Lê Nguyễn Đoan Duy và 
Nguyễn Công Hà, Nghiên cứu chế biến sản phẩm 
sữa gạo mầm đóng chai. Can Tho University 
Journal of Science, 2016. Nông nghiệp (2016): p. 1. 
[9]. Lượng, N.Đ, Cường. C, Tuyết. N. A, Tiên. L. T. T, 
Hằng. T. T, Oanh. H. N, Tuyền. P. T, Công nghệ 
enzyme. 2004. 
[10]. Hanh, D.T.N. and N.M. Thủy, Sử dụng enzyme 
alpha amylase trong thủy phân tinh bột từ gạo huyết 
rồng. Tạp chí Khoa học Trường Đại Học Cần Thơ, 
(2014).