Sản xuất gạo lên men đỏ bằng nguồn nguyên liệu dồi dào trong nước

Đây là giải pháp ứng dụng công nghệ sinh học trong việc phân lập chủng Monascus sp. có hoạt tính sinh học cao, vừa phục vụ sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe vừa góp phần nâng cao chất lượng và tăng giá trị của gạo Việt Nam.

Trong những năm qua, tuy sản lượng xuất khẩu gạo của nước ta nằm trong top đầu trên thế giới nhưng đa phần xuất khẩu ở dạng nguyên liệu thô nên chưa đem lại nhiều giá trị và lợi nhuận. Trong khi đó, lĩnh vực chế biến các sản phẩm từ gạo - có tiềm năng giá trị kinh tế lớn thì chưa thực sự phát triển.

Gạo lên men đỏ (red yeast rice - RYR) là một sản phẩm chế biến từ gạo. Đây là sản phẩm hình thành sau khi lên men gạo với nấm Monascus purpureus, có nhiều tác dụng sinh học tốt như cải thiện tuần hoàn mạch máu tim mạch, giảm cholesterol phòng ngừa rối loạn chuyển hóa; trong mỹ phẩm như trẻ hóa da và hỗ trợ tiêu hóa. Hiện nay, gạo lên men đỏ được ghi nhận là liệu pháp tự nhiên hàng đầu cho người cholesterol cao, thậm chí còn được sử dụng rộng rãi trong các đơn thuốc theo toa và là loại thực phẩm bổ sung được sử dụng ở châu Á, Hoa Kỳ và các nước Châu Âu. Các monacolin tự nhiên, đặc biệt là monacolin nhóm K có tác dụng chống loãng xương và ngăn chặn quá trình tạo cholesterol bởi enzyme HMG-CoA. Hoạt tính monacolin K trong nấm Monascus sp. có hoạt tính tương tự nhóm thuốc statin sử dụng trong điều trị mỡ máu. Hiện nay, sản phẩm bột màu có nguồn gốc từ Monascus sp. tại Việt Nam chủ yếu là nhập từ nước ngoài, do vậy mà giá thường cao và không được sử dụng phổ biến trong công nghệ thực phẩm. Hoạt động nghiên cứu và ứng dụng các sản phẩm từ Monascus sp. tại Việt Nam vẫn còn nhiều hạn chế.

Được sự hỗ trợ từ Sở KH&CN TP.HCM, Trung tâm Công nghệ Sinh học TP.HCM triển khai thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Nghiên cứu phân lập và nuôi cấy Monascus sp. sử dụng trong sản xuất gạo lên men đỏ”. Đây là nhiệm vụ có tính cấp thiết, nhằm ứng dụng công nghệ sinh học trong việc phát triển nguyên liệu bằng cách phân lập chủng Monascus sp. có hoạt tính sinh học cao, không có độc tố tạo sản phẩm hỗ trợ sức khỏe hướng đến ứng dụng nấm Monascus sp. trong việc phát triển gạo lên men đỏ phục vụ sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe. Việc tạo ra sản phẩm gạo lên men đỏ từ Monascus sp. có hoạt tính sinh học cao phục vụ cho sản xuất thực phẩm, thực phẩm bảo vệ sức khỏe cũng góp phần nâng cao chất lượng và tăng giá trị của gạo Việt Nam.

Sản phẩm bột gạo lên men đỏ

Thạc sỹ Đạo Nữ Diệu Hồng - chủ nhiệm nhiệm vụ cho biết: “Chủng Monascus sp. được phân lập có khả năng sinh sắc tố đỏ, sinh monacolin K và không phát hiện citrinin, là yếu tố then chốt trong việc phát triển sản phẩm gạo lên men đỏ an toàn và hiệu quả. Sản phẩm gạo lên men đỏ được chế tạo từ chủng vi nấm này có hàm lượng monacolin K cao, trong khi độc tố citrinin không được phát hiện, đáp ứng các tiêu chuẩn về an toàn thực phẩm và hỗ trợ sức khỏe.”.

ThS. Đạo Nữ Diệu Hồng báo cáo kết quả thực hiện nhiệm vụ

Monascus sp. thuộc họ Monascaccae, chi Monascus là một trong những loài có khả năng tạo ra sắc tố sinh học tự nhiên. Các sắc tố được hình thành thông qua con đường sinh tổng hợp polyketide, trong đó sinh tổng hợp polyketide và sinh tổng hợp acid béo đóng vai trò thiết yếu. Sắc tố được tạo ra từ nấm Monascus sp. là hỗn hợp bao gồm hai sắc tố màu da cam monascorubin và rubropunctatin, hai sắc tố màu vàng monascin và ankaflavin, và hai sắc tố màu đỏ monascorubramin và rubropunctamin. Các sắc tố của Monascus sp. được chứng minh có khả năng ức chế viêm và kháng ung thư. Ngoài ra, các sắc tố từ nấm này có tính kháng khuẩn, chống tiểu đường và chống béo phì.

Cũng theo thạc sỹ Đạo Nữ Diệu Hồng, sắc tố từ các chủng Monascus sp. đã được sử dụng trong ẩm thực từ lâu đời, đóng vai trò là chất tạo màu tự nhiên an toàn nhờ sự đa dạng màu sắc (đỏ, cam,vàng), khả năng bền màu, hoà tan trong nước, mang lại lợi ích đáng kể cho sức khỏe và tránh được tác hại không mong muốn của màu thực phẩm tổng hợp. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sắc tố từ Monascus sp. có khả năng chống oxy hóa, chống loãng xương, kháng khuẩn, cũng như chống tiểu đường, béo phì, bảo vệ tế bào thần kinh, hạ huyết áp và bảo vệ gan.

Nhóm thực hiện nhiệm vụ đã phân lập các chủng Monascus sp. nghi ngờ trên 80 nền mẫu tự nhiên, tuyển chọn 20 chủng có khả năng sinh monacolin K, 9 chủng nấm không sinh citrinin hoặc citrinin thấp và giải trình tự ITS LSU kết hợp MLSA, định danh được 09 chủng vi nấm M. purpureus có khả năng sinh tổng hợp sắc tố đỏ và monacolin K.

Phân lập và định danh hình thái chủng chuẩn Monascus sp.

Trung tâm Công nghệ Sinh học TP.HCM cũng đã hoàn thiện quy trình thu nhận bột gạo lên men đỏ từ chủng Monascus sp. giàu monacolin K và không phát hiện citrinin, công suất 5kg/mẻ. Sản phẩm gạo lên men đỏ có dạng bột mịn, tơi khô, không vón cục, màu đỏ. Các kết quả phân tích trên bằng phương pháp LC-QTOF-MS/MS cho thấy trong sản phẩm gạo lên men đỏ không chứa các chất cấm, chất độc hại, độc tố, kháng sinh, vi sinh vật, chứng tỏ không gây bệnh gây ảnh hưởng đến sức khỏe, nhưng không nên sử dụng quá liều hoặc kết hợp không hợp lý với các thuốc khác (có khả năng gây ra tác dụng phụ không mong muốn). Ngoài ra, điều quan tâm nhất là các hợp chất có trong gạo lên men đỏ, bao gồm monacolin K, flavonoid, sterol, acid béo không bão hòa và các terpenoid, đều có tác dụng bảo vệ sức khỏe tim mạch và giảm cholesterol. Mẫu thử gạo lên men đỏ liều 2000 mg/kg không gây độc tính cấp đường uống trên chuột nhắt trắng thử nghiệm. Thử nghiệm đánh giá tác động của gạo lên men đỏ lên chuột mạnh khỏe, sau 28 ngày nồng độ glucose huyết ở chuột mạnh khỏe không thay đổi so với chuột đối chứng. Chỉ số nồng độ triglyceride giảm – một loại lipid góp phần gia tăng tình trạng béo phì và góp phần gây nguy cơ tim mạch. Các chỉ số tỉ lệ ure/creatine vẫn nằm trong ngưỡng bình thường, không gây ảnh hưởng đến thận khi sử dụng sản phẩm. Gạo lên men đỏ giúp tăng nồng độ HDL-C, một cholesterol tốt có vai trò giảm tích tụ cholesterol trong máu và mô.

Sản xuất gạo lên men đỏ

Như vậy, nhờ áp dụng công nghệ sinh học trong phát triển kinh tế - xã hội, sản phẩm gạo lên men đỏ góp phần gia tăng giá trị gạo thông qua công nghệ chế biến mới, không chỉ đóng góp vào sự đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm mà còn giúp nâng cao giá trị của nguồn vi nấm bản địa. Kết quả của nhiệm vụ đã mở ra các hướng nghiên cứu mới về nghiên cứu các sản phẩm từ gạo và nấm, tách chiết các hợp chất có lợi cho sức khỏe con người. Qua đó, thúc đẩy ứng dụng các tiến bộ của khoa học kỹ thuật vào sản xuất các sản phẩm, thực phẩm bảo vệ sức khỏe.

Hơn thế, kết quả của nhiệm vụ có thể ứng dụng ngay vào sản xuất để tạo nguồn nguyên liệu (các chủng nấm giúp lên men gạo) trong nước, giảm phụ thuộc vào nhập khẩu, tăng khả năng chủ động triển khai sản xuất gạo lên men đỏ chăm sóc sức khỏe của người dân. Bột nguyên liệu gạo lên men đỏ có thể áp dụng vào thực tiễn, đồng thời làm nguồn nguyên liệu để sản xuất các dòng sản phẩm mới. Trung tâm Công nghệ Sinh học TP.HCM cũng sẵn sàng cung cấp chủng vi sinh lên men sản xuất hoặc chuyển giao quy trình sản xuất cho doanh nghiệp có nhu cầu tiếp nhận công nghệ.