Khảo sát quy trình bảo quản thóc đóng bao trong điều kiện áp suất thấp tại Chi cục Dự trữ Nhà nước Tuyên Quang

Chất béo trong thóc phần lớn là chứa các axit béo chưa no khi trong quá trình bảo quản nếu gặp điều kiện nhiệt độ cao, thủy phần thóc cao thì quá trình oxy hóa chất béo dễ dàng xảy ra và

- -

PHẠM THỊ TUYẾT MAI Đề tài:

“Khảo sát quy trình bảo quản thóc đóng bao trong điều kiện áp suất thấp tại Chi cục Dự trữ Nhà nước Tuyên Quang”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ sau thu hoạch Khoa : CNSH - CNTP

Khóa học : 2011 - 2015

Thái Nguyên - 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM - -

Phạm Thị Tuyết Mai Đề tài:

“Khảo sát quy trình bảo quản thóc đóng bao trong điều kiện áp suất thấp tại Chi cục Dự trữ Nhà nước Tuyên Quang”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ sau thu hoạch

Khóa học : 2011 – 2015 Giảng viên hướng dẫn : TS Trần Văn Chí

KS Phạm Hữu

Thái Nguyên 2015

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan các số liệu trong khóa luận này được thu thập từ nguồn thực

tế Mọi sự giúp đỡ trong việc thực hiện khóa luận đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2015

Tác giả khoá luận

Phạm Thị Tuyết Mai

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, các phòng ban liên quan, Ban Chủ Nhiệm khoa CNSH & CNTP, cùng toàn thể các quý thầy cô khoa CNSH & CNTP đã giảng dạy hướng dẫn để tôi có kiến thức tiến hành nghiên cứu và làm khóa luận tốt nghiệp

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Trần Văn Chí và KS Phạm Hữu Giảng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành khóa luận

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới các bác, cô, chú và các anh chị tại Chi cục Dự trữ Nhà nước Tuyên Quang – Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Hoàng Liên Sơn đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Tôi cũng xin bày tỏ tình cảm và lòng biết ơn chân thành nhất tới gia đình bạn bè đã giúp đỡ động viên tôi trong suốt thời gian học tập, thực hiện khóa luận tốt nghiệp để tôi có được kết quả như ngày hôm nay

Sau cùng, tôi xin kính chúc quý thầy cô sức khỏe để tiếp tục thực hiện

sứ mệnh cao đẹp của mình

Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2015

Sinh viên

Phạm Thị Tuyết Mai

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1 Hàm lượng trung bình các chất có trong hạt thóc và các sản

phẩm từ thóc [21] 6

Bảng 2.2 Hàm lượng các vitamin trong lúa (mg/kg chất khô) [19] 10

Bảng 2.3 Nhiệt độ để các nhóm vi sinh vật phát triển [19] 19

Bảng 2.4 Điều kiện nhiệt độ và độ ẩm phát triển của nấm mốc [19] 20

Bảng 3.1 Thang điểm cảm quan 36

Bảng 3.2 Bảng hệ số trọng lượng 36

Bảng 4.1 Các chỉ tiêu chất lượng của thóc nhập kho 41

Bảng 4.2 Sự biến đổi chỉ tiêu vật lý của thóc trong quá trình bảo quản 49

Bảng 4.3 Sự biến đổi cảm quan của thóc trong quá trình bảo quản 51

Bảng 4.4 Sự biến động côn trùng trong quá trình bảo quản 52

Bảng 4.5 Sự biến động vi sinh vật trong quá trình bảo quản 53

Bảng 4.6 Tổn thất của thóc xuất kho sau 22 tháng [13] 57

Bảng 4.7 Tỷ lệ tổn thất của thóc sau 5 tháng bảo quản 57

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1 Cây lúa 3

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình phân tích thóc [8] 28

Hình 4.1: Sơ đồ quy trình bảo quản thóc đóng bao trong điều kiện áp suất thấp [8] 40

Hình 4.2 Mô hình kiểu một cửa khí song song 45

Hình 4.3 Biểu đồ biểu thị sự thay đổi của gluxit 54

Hình 4.4 Biểu đồ biểu thị sự thay đổi của protein 55

Hình 4.5 Biểu đồ biểu thị sự thay đổi của lipit 55

Hình 4.6 Biểu đồ biểu thị sự thay đổi của vitamin B1 56

MỤC LỤC

Phần 1: MỞ ĐẦU 1

1.1.Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích và yêu cầu nghiên cứu 2

1.2.1 Mục đích của đề tài 2

1.2.2 Yêu cầu của đề tài 2

Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Nguồn gốc, phân loại thóc (lúa) 3

2.1.1 Nguồn gốc 3

2.1.2 Phân loại 4

2.2 Cấu tạo của thóc (lúa) 4

2.2.1 Mày thóc 4

2.2.2 Vỏ hạt 5

2.2.3 Vỏ trấu 5

2.2.4 Nội nhũ 5

2.2.5 Phôi 6

2.2.6 Hạt gạo 6

2.3 Thành phần hóa học của thóc 6

2.3.1 Gluxit 7

2.3.2 Protit 7

2.3.3 Lipit 8

2.3.4 Chất khoáng 9

2.3.5 Vitamin 9

2.4 Những quá trình biến đổi sinh lý trong quá trình bảo quản thóc sau thu hoạch 10

2.4.1 Quá trình hô hấp của hạt 10

2.4.2 Quá trình chín sau thu hoạch 12

2.4.3 Quá trình nảy mầm của hạt 12

2.4.4 Quá trình già hóa của hạt 13

2.5 Những quá trình biến đổi sinh hóa trong quá trình bảo quản thóc sau thu

hoạch 13

2.5.1 Hiện tượng biến vàng 13

2.5.2 Quá trình chua của hạt 14

2.5.3 Quá trình đắng của hạt 15

2.5.4 Quá trình tự bốc nóng 15

2.6 Các hiện tượng hư hại xảy ra trong bảo quản thóc 18

2.6.1 Hiện tượng men mốc 18

2.6.2 Điều kiện để nấm mốc phát triển trên thóc 19

2.7 Các phương pháp bảo quản thóc 20

2.7.1 Phương pháp bảo quản kín 20

2.7.2 Phương pháp bảo quản thoáng 21

2.7.3 Bảo quản ở trạng thái khô 22

2.7.4 Bảo quản ở trạng thái lạnh 22

2.7.5 Bảo quản bằng hóa chất 23

2.7.6 Bảo quản bằng khí quyển điều chỉnh 23

2.8 Đánh giá ưu nhược điểm của các phương pháp bảo quản thóc hiện nay tại Cục dự trữ Nhà nước 24

2.8.1 Bảo quản thoáng tự nhiên 24

2.8.2 Bảo quản thóc đóng bao trong điều kiện áp suất thấp 24

Phần 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 26

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 26

3.1.2 Vật tư, thiết bị, dụng cụ nghiên cứu 26

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 26

3.3 Nội dung nghiên cứu 26

3.4 Phương pháp nghiên cứu 27

3.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 27

3.4.2 Phương pháp lấy mẫu 29

3.4.3 Phương pháp phân tích 29

3.4.4 Phương pháp xử lý số liệu bằng phần mềm SPSS 16.0……… 39

Phần 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

4.1 Khảo sát quy trình bảo quản thóc đóng bao trong điều kiện áp suất thấp tại Chi cục Dự trữ Nhà nước Tuyên Quang 40

4.1.1 Quy trình bảo quản thóc đóng bao trong điều kiện áp suất thấp 40

4.1.2 Thuyết minh quy trình 40

4.2 Sự biến đổi các chỉ tiêu vật lý, cảm quan, vi sinh vật hại của thóc trong quá trình bảo quản 49

4.2.1 Sự biến đổi về chỉ tiêu vật lý của thóc trong quá trình bảo quản 49

4.2.2 Sự biến đổi chỉ tiêu cảm quan của thóc trong quá trình bảo quản 51

4.2.3 Sự biến động về côn trùng và vi sinh vật trong quá trình bảo quản 52

4.3 Sự biến đổi hàm lượng dinh dưỡng: gluxit, protein, lipit, vitamin B1 trong quá trình bảo quản 54

4.4 Hiệu quả kinh tế đối với phương pháp bảo quản thóc đóng bao trong điều kiện áp suất thấp 57

4.4.1 Tỷ lệ tổn thất (hao hụt) của thóc sau 5 tháng bảo quản 57

4.4.2 Chi phí cho quá trình bảo quản thóc 57

4.4.3 Tính hiệu quả kinh tế (sau thời gian bảo quản 5 tháng) 58

Phần 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

5.1 Kết luận 59

5.2 Kiến nghị 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

Phần 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Lương thực (đặc biệt là thóc, gạo) là nguồn thực phẩm chính cung cấp hơn một nửa nhu cầu năng lượng cho con người Trong nền kinh tế quốc dân, lương thực đóng vai trò then chốt, thúc đẩy sự phát triển của các ngành sản xuất khác

Đối với nước ta, trong những năm gần đây, thực hiện chính sách đổi mới của Đảng và Nhà nước, ngành nông nghiệp đã tăng trưởng khá nhanh, từ nghèo đói thiếu ăn nay đã vượt lên đáp ứng được nhu cầu đời sống nhân dân trong nước và còn xuất khẩu sang một số nước trên thế giới [17]

Tuy sản lượng lúa tăng nhưng về chất lượng, giá trị xuất khẩu chưa cao Nguyên nhân là do các giống lúa sử dụng có chất lượng và năng suất thấp đặc biệt là công tác bảo quản còn gặp nhiều khó khăn, một mặt do nước

ta có khí hậu nhiệt đới ẩm, thường xuyên có nhiệt độ, độ ẩm cao nên rất thuận lợi cho côn trùng, vi sinh vật phát triển Mặt khác do điều kiện cơ sở vật chất

kỹ thuật, trang thiết bị bảo quản và công nghệ bảo quản còn nhiều hạn chế nên đã gây ra tổn thất một khối lượng thóc, gạo đáng kể và làm suy giảm chất lượng sau một thời gian bảo quản

Mạng lưới các Cục Dự trữ được dải khắp toàn quốc với quy mô dự trữ hàng triệu tấn thóc, gạo Công tác bảo quản cũng đang tiếp tục nghiên cứu ứng dụng từ các phương pháp bảo quản khác nhau như: bảo quản thóc đóng bao thông thoáng tự nhiên, bảo quản kín có bổ sung khí N2, CO2, Phương pháp bảo quản thóc đóng bao thông thoáng tự nhiên đã được áp dụng nhiều năm nay nhưng phương pháp này phải cần dùng đến một số hóa chất như malathion, sumithion, DDVP (Dichlivos), phosphine, để phòng trừ côn trùng Mặc dù phương pháp này kéo dài thời gian bảo quản nhưng chất lượng thóc bị giảm đáng kể, côn trùng vẫn phát triển, tốn sức lao động và do sử

dụng hóa chất thường để lại dư lượng thuốc trừ sâu có hại trong hạt, gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe con người, Bảo quản thóc đóng bao trong điều kiện áp suất thấp là thóc được bảo quản trong môi trường kín,

lô thóc luôn được duy trì một áp suất âm (áp suất nhỏ hơn 760 mmHg) trong phần lớn thời gian bảo quản Bảo quản thóc bằng phương pháp này hạn chế đến mức thấp nhất những hao hụt, tổn thất trong quá trình bảo quản, giữ được giá trị thương phẩm và giảm lao động nặng nhọc, độc hại cho người bảo quản

Là một sinh viên đang theo học chuyên ngành Công nghệ sau thu hoạch, bản thân tôi tự ý thức được tầm quan trọng của ngành Dự trữ Quốc

gia, do vậy tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Khảo sát quy trình bảo quản thóc đóng bao trong điều kiện áp suất thấp tại Chi cục Dự trữ Nhà nước Tuyên Quang”

1.2 Mục đích và yêu cầu nghiên cứu

Sau khi học lý thuyết tại trường, sinh viên được thực hành, thực tập tại

cơ sở Chi cục Dự trữ Nhà nước nhằm đạt mục đích và yêu cầu sau:

1.2.1 Mục đích của đề tài

- Rèn luyện kỹ năng thực hành, nắm chắc được quy trình kỹ thuật bảo quản lương thực, hàng hoá trong kho theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia của ngành Dự trữ Nhà nước

- Biết cách phòng ngừa và xử lý có hiệu quả các sự cố xảy ra trong quá trình bảo quản thóc trong điều kiện áp suất thấp

- Khảo sát quy trình bảo quản thóc đóng bao trong điều kiện áp suất thấp

1.2.2 Yêu cầu của đề tài

- Khảo sát bằng phương pháp thu thập tài liệu

- Đánh giá sự biến đổi các chỉ tiêu vật lý, cảm quan, vi sinh vật hại của thóc trong quá trình bảo quản

- Đánh giá sự biến đổi hàm lượng dinh dưỡng: gluxit, protein, lipit, vitamin B1 trong quá trình bảo quản

- Hiệu quả kinh tế đối với phương pháp bảo quản thóc đóng bao trong điều kiện áp suất thấp

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Nguồn gốc, phân loại thóc (lúa)

Theo Grist D.H cây lúa xuất phát từ Đông Nam Á, từ đó lan dần lên phía Bắc Gutchtchin, Ghose, Erughin và nhiều tác giả khác thì cho rằng Đông Dương là cái nôi của lúa trồng De Candolle, Rojevich lại quan niệm rằng Ấn Độ mới là nơi xuất phát chính của lúa trồng [2] Sasato (Nhật Bản) cho rằng lúa có nguồn gốc từ Ấn Độ, Việt Nam và Myanmar Erygin P.S cho rằng lúa bắt đầu được trồng không phải ở một vùng mà ở vài vùng địa lý khác nhau Có thể là phía Đông bán đảo Đông Dương, vùng Đông Nam Trung Quốc, hạ lưu sông Ganga và sông Baramapoate [1]

Hình 2.1 Cây lúa

Tóm lại, qua các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả ở nhiều nước

đã thấy rõ nguồn gốc cây lúa là ở vùng đầm lầy Đông Nam Á, có thể thuộc nhiều nước khác nhau Từ vùng nóng ẩm của Đông Nam Á cây lúa được lan truyền đi các nơi Việc xuất hiện cây lúa và việc trồng lúa đã có từ lâu đời và gắn liền với quá trình phát triển lịch sử các dân tộc ở những vùng này

2.1.2 Phân loại

Người ta có thể phân loại lúa gạo theo nhiều cách khác nhau Có thể phân phân loại theo đặc tính thực vật học, theo sinh thái địa lý, theo phẩm chất hạt, theo điều kiện môi trường canh tác, theo đặc tính sinh hóa hạt gạo [2]

Theo đặc tính thực vật học, lúa trồng thuộc họ Graminae, loại Oryza, loài Oryza sativa Lúa Oryza có 28 loài khác nhau, phân bố ở nhiều nơi trên thế giới Trong đó có hai loại lúa trồng là Oryza sativa phổ biến ở nhiều nơi

và Oryza glaberrina phổ biến ở Tây Phi Hầu hết các giống lúa trồng hiện nay đều xuất phát từ Oryza satiza Từ Oryza sativa phân hóa ra 3 dạng khác nhau

là lúa tiên (India), lúa cánh (Japonica) và dạng trung gian (Jaranica) Lúa tiên

là loại hình gần với nguồn gốc trồng ở các vùng nhiệt đới Qua quá trình phát triển, cây lúa được đưa lên trồng ở nhiều vùng vĩ độ khác nhau, có khí hậu khác nhau đã hình thành nên lúa cánh Còn loại hình trung gian là sự lai tạp giữa hai loại hình trên [2]

2.2 Cấu tạo của thóc (lúa)

Thóc là loại lương thực có vỏ trấu bao bọc, tiếp theo lớp vỏ trấu đến lớp vỏ hạt Vỏ hạt là lớp vỏ mỏng bao bọc nội nhũ, có màu trắng đục hoặc đỏ

cua Cấu tạo giải phẫu của hạt thóc gồm các bộ phận chính như sau:

2.2.1 Mày thóc

Tùy thuộc loại thóc và điều kiện canh tác mà mày thóc có độ dài ngắn khác nhau nhưng nói chung mày thóc không vượt quá 1/3 chiều dài vỏ trấu

Trong quá trình bảo quản, do sự cọ sát giữa các hạt thóc, phần lớn các mày rụng ra làm tăng lượng tạp chất trong khối thóc [3]

2.2.2 Vỏ hạt

Là lớp vỏ màng bao bọc nội nhũ có màu trắng đục hoặc đỏ cua Về mặt cấu tạo, từ ngoài vào trong gồm có: quả bì, chủng bì và tầng alơron Tùy theo giống lúa và độ chín của thóc mà lớp vỏ hạt này dày hay mỏng Trung bình lớp vỏ hạt chiếm 5,6 – 6,1% khối lượng hạt gạo lật (hạt thóc sau khi đã tách lớp vỏ trấu) lớp alơron có thành phần cấu tạo chủ yếu là protit và lipit Khi xay xát lớp vỏ hạt chủ yếu là alơron bị vụn nát ra thành cám Nếu còn sót lại nhiều trong gạo, trong quá trình bảo quản dễ bị oxy hóa làm cho gạo bị chua (độ axit cao) và bị ôi khét (do lớp lipit bị oxy hóa) [20]

2.2.3 Vỏ trấu

Có tác dụng bảo vệ hạt thóc, chống các ảnh hưởng xấu của điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm ) và sự phá hoại của vi sinh vật hại (côn trùng, nấm mốc ) Trên bề mặt vỏ trấu có các đường gân và nhiều lông ráp xù xì Trong quá trình bảo quản lông thóc thường rụng ra do cọ xát với nhau giữa các hạt thóc, làm tăng lượng tạp chất trong thóc Tùy theo giống lúa mà vỏ trấu có độ dày và chiếm một tỷ lệ khác nhau so với toàn hạt thóc Độ dày của

vỏ trấu thường 0,12 – 0,15mm và thường chiếm 18 – 20% so với khối lượng toàn hạt thóc [3]

2.2.4 Nội nhũ

Chiếm tỷ lệ 65 – 67%, đây là thành phần chính chủ yếu nhất của hạt thóc Trong nội nhũ chủ yếu là gluxit, chiếm tới 90% lượng gluxit toàn hạt [20] Tùy theo giống và điều kiện canh tác mà nội nhũ thường trắng đục Các giống thóc nội nhũ trắng đục thường có một vệt trắng ở giữa hạt hay phía bên hạt gọi là “bạc bụng”, khi xay xát dễ đớn nát và lâu chín, khi nấu phẩm chất cơm không ngon bằng gạo có nội nhũ trắng trong

2.2.5 Phôi

Phôi nằm ở góc dưới nội nhũ, nó chiếm tỷ lệ 2,2 – 3% Phôi chứa nhiều protit, lipit, vitamin (vitamin B1 trong phôi chiếm tới 66% lượng vitamin B1của toàn hạt gạo) [20] Tùy theo giống và điều kiện canh tác mà phôi hạt có thể to nhỏ khác nhau thường chiếm 2,2 – 3% khối lượng toàn hạt Phôi có cấu tạo xốp, nhiều dinh dưỡng, hoạt động sinh lý mạnh, nên trong quá trình bảo quản dễ bị côn trùng và vi sinh vật hại tấn công, gây hại, khi xay xát phôi hạt thường nát vụn ra thành cám

2.2.6 Hạt gạo

Hạt gạo có kích thước chiều dài khoảng từ 4,5 – 10,0 mm, chiều rộng

từ 1,2 – 3,5 mm, chiều dày từ 1,0 – 3,0 mm Khối lượng của 1000 hạt vào khoảng 16 – 38g [3]

Gluxit (%)

Protit (%)

Lipit (%)

Xenlulo (%)

Tro (%)

Vitamin

B 1 (mg%) Thóc

64,03 74,46 77,35 43,47 36,10

6,69 7,88 7,35 14,91 2,75

2,10 2,02 0,52 8,07 0,98

5,36 1,18 0,54 14,58 56,72

5,36 1,18 0,54 14,58 56,72

5,36 1,18 0,54 11,0

-

Thành phần hóa học của thóc phụ thuộc vào giống, kỹ thuật canh tác, đất đai trồng trọt, điều kiện thời tiết và độ lớn của bản thân hạt thóc Cùng một giống thóc nhưng trồng ở các địa phương khác nhau thì thành phần hóa học cũng khác nhau

2.3.1 Gluxit

Là thành phần chủ yếu và chiếm tỷ lệ cao nhất trong thành phần hạt thóc Tinh bột thóc thuộc loại tinh bột phức tạp, qua kính hiển vi thấy mỗi hạt tinh bột lại gồm nhiều hạt nhỏ Kích thước rất nhỏ, có thể nói là nhỏ nhất trong các tinh bột lương thực (3 – 8µm) Tinh bột tác dụng với iốt thì bị nhuộm màu xanh, đó là phản ứng đặc trưng để biết tinh bột Đun nóng tinh bột với nước sẽ được hồ tinh bột, nhiệt hồ hóa của tinh bột gạo khoảng 650C Thành phần cấu tạo tinh bột lúa tẻ khoảng 17% amiloza và 83% amilopectin, còn trong tinh bột lúa nếp hầu như không có amiloza mà gồm gần 100% là amilopectin, do đó khi nấu chín gạo nếp dẻo và dính hơn gạo tẻ Đun nóng với axit hoặc dưới tác dụng của men amilaza tinh bột bị thủy phân và tạo thành dextrin và manto, dextrin là sản phẩm trung gian của quá trình phân ly tinh bột Tác dụng của men amilaza lên tinh bột có thể chia làm 3 giai đoạn đầu tiên làm loãng tinh bột, sau đó biến tinh bột thành phần lớn manto Trong thóc men amilaza có dưới dạng tự do và dạng liên kết chặt chẽ với protit [7] Ngoài tinh bột thóc còn chứa hemixenlulo, một loại polisaccarit không tan trong nước, không tiêu hóa được trong cơ thể người, thường có nhiều trong vỏ hạt và một phần ở lớp vỏ quả Hemixenlulo và xenlulo là chất liên quan chặt chẽ đến chỉ tiêu chất lượng thóc

2.3.2 Protit

Protit là hợp chất hữu cơ chứa nitơ và là chất dinh dưỡng quan trọng bậc nhất đối với loài người Để xác định lượng protit cần xác định lượng nitơ nhân với hệ số 6,25 (thay đổi tùy theo từng loại hạt) Tất cả các protit đều cấu tạo từ các axitamin là các hợp chất đơn giản nhất của protit Nếu đem phân hủy protit bằng axit, kiềm hoặc dưới tác dụng của các men phân hủy protit ta sẽ được một hỗn hợp các axitamin Trong protit thường gặp tất cả 20 axitamin khác nhau và chúng kết hợp với nhau tạo thành những phân tử protit Trong số 20 axitamin có

8 axitamin không thay thế được (lisin, tryptophan, phenylalanine, leuxin, isoleuxin, threonin, methionin và valin), nó là những axitamin giữ một vai trò vô cùng quan trọng đối với cơ thể người, vì cơ thể người không thể tự tổng hợp được các axitamin này mà phải lấy từ thức ăn có sẵn

Protit là chất háo nước, phân tử của nó kết hợp với một lượng lớn nước và

có thể nở trương ra để tạo thành keo hoặc gel protit Protit dễ dàng bị biến tính dưới ảnh hưởng của các tác động khác nhau như: axit, kiềm, nhiệt độ Do đó, protit mất tính tan, tính háo nước, tính hoạt động men ban đầu và giá trị dinh dưỡng cũng như giá trị sinh học giảm đi rõ rệt Trong quá trình bảo quản thóc protit bị biến chất dưới ảnh hưởng của nhiệt độ cao và độ chua (do hoạt động của

vi sinh vật) là những yếu tố ảnh hưởng lớn và sâu sắc Hàm lượng nước trong thóc cũng là một yếu tố ảnh hưởng tới quá trình biến chất của protit Nếu hàm lượng nước cao thì protit nhanh chóng bị biến chất dưới tác dụng của nhiệt độ cao [19] Vì vậy, trong khi bảo quản thóc cần luôn đảm bảo thủy phần thóc không cao quá và giữ thóc ở nhiệt độ thấp để tránh sự biến chất của protit, dưới ảnh hưởng hoạt động mạnh của các men thủy phân trong hạt

2.3.3 Lipit

Lipit là thành phần dinh dưỡng quan trọng trong thóc Lipit bao gồm: chất béo potafatit, carotinoit, steron, sáp Chất béo trong hạt thóc chủ yếu tập trung trong phôi và lớp alơron Trong thành phần chất béo của thóc có ba axit chính là axit oleic, axit linoleic và axit panmitic Các axit béo khác nhau như axit stearic, axit arakhic, axit linosteric có hàm lượng rất nhỏ Ngoài ra trong chất béo của thóc còn có một lượng lizolixitin và photpho Chất béo trong thóc phần lớn là chứa các axit béo chưa no khi trong quá trình bảo quản nếu gặp điều kiện nhiệt độ cao, thủy phần thóc cao thì quá trình oxy hóa chất béo

dễ dàng xảy ra và làm cho thóc có mùi ôi khét và độ chua bị tăng Mặt khác chất béo có trong hạt dễ dàng bị thủy phân dưới tác dụng của chất kiềm Quá

trình bảo quản dưới tác dụng của men lipaza có trong hạt thì quá trình phân hủy chất béo thành glixerin và axit béo tự do xảy ra [21] Vì vậy, quá trình bảo quản thóc cần hạn chế quá trình oxy hóa và thủy phân chất béo để giữ gìn giá trị dinh dưỡng của thóc

2.3.4 Chất khoáng

Chất khoáng phân bố không đồng đều trong các thành phần hạt thóc, chủ yếu tập trung ở các lớp vỏ Chất khoáng nhiều nhất trong hạt thóc là photpho phân bố nhiều ở các lớp vỏ hạt do đó sau khi xát kỹ thì lượng photpho của gạo mất đi khá nhiều Chất khoáng nhiều nhất trong phôi thóc là photpho, kali và magie [5]

2.3.5 Vitamin

Vitamin là những trường hợp chất hữu cơ tuy cơ thể chỉ cần một số lượng nhỏ nhưng vô cùng quan trọng đối với con người bởi vì cơ thể người không thể tự tổng hợp được mà phải lấy từ bên ngoài vào thông qua thức ăn, hơn thế nữa, nếu thiếu vitamin sẽ gây nên những rối loạn và dẫn tới các chứng bệnh hiểm nghèo Thóc có chứa các loại vitamin sau: B1, B2, B6, B12, PP, E, D, Phần lớn các loại vitamin tập trung ở phôi, vỏ hạt và lớp alơron Trong nội nhũ có chứa vitamin với tỷ lệ thấp, do đó khi xay xát, gạo thường có hàm lượng vitamin nhỏ, phần lớn vitamin đã bị tách ra theo cám Trong quá trình bảo quản phải có những biện pháp nhằm giữ gìn phôi và lớp vỏ cám để lượng vitamin không bị tổn thất, đặc biệt là giữ cho phôi của thóc không bị sâu hại làm hỏng

Bảng 2.2 Hàm lƣợng các vitamin trong lúa (mg/kg chất khô) [19]

- 44,4 – 69,0 9,0

26 – 40 0,4 – 10

0,8 0,25 1,3 0,0016 24,0 4,0 0,2 0,034 – 0,06

25,0 – 33,0 2,68 31,4 0,031 332,0

15 – 27 1,46 0,6

-

-

- 0,0005

2.4.1 Quá trình hô hấp của hạt

Hạt thóc khi đã tách khỏi cây lúa, bảo quản trong kho không quang hợp nữa nhưng nó vẫn là một vật thể sống và thường xuyên trao đổi chất với bên ngoài Hô hấp là quá trình trao đổi chất quan trọng nhất của thóc khi bảo quản trong kho Trong quá trình hô hấp, các chất dinh dưỡng (chủ yếu là tinh bột) trong hạt thóc bị oxy hóa sinh ra năng lượng cung cấp cho các tế bào trong hạt thóc để duy trì sự sống Số lượng chất dinh dưỡng của thóc bị tiêu hao trong

hô hấp nhiều hay ít phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: thành phần hóa học của thóc, mức độ hoàn thiện, thủy phần của hạt thóc, nhiệt độ và độ

ẩm tương đối của không khí [19]

Thóc cũng như các loại hạt khác có thể tiến hành hô hấp trong điều kiện có đầy đủ oxy (gọi là hô hấp hiếu khí) hay thiếu hoặc không có oxy (gọi

là hô hấp yếm khí) Trong quá trình hô hấp hiếu khí hay yếm khí, thóc tiêu

hao chủ yếu là gluxit để sinh ra năng lượng Sản phẩm cuối cùng của hô hấp yếm khí là CO2 và rượu Trên thực tế, trong bảo quản thóc không chỉ có đơn dạng hô hấp hiếu khí hay hô hấp yếm khí mà có đồng thời cả hai dạng Vì vậy, để biểu thị dạng hô hấp người ta dùng hệ số hô hấp K – là tỷ số của lượng phân tử hay thể tích khí CO2 thoát ra với số lượng phân tử hay thể tích khí O2 tiêu tốn trong cùng thời gian của quá trình hô hấp Trường hợp hô hấp yếm khí K=1 Nếu K>1 nghĩa là lượng CO2 thoát ra nhiều hơn lượng O2 tiêu tốn, do đó ngoài quá trình hô hấp hiếu khí còn có quá trình hô hấp yếm khí Khi K<1 rõ ràng lượng O2 mất đi nhiều nhưng CO2 thoát ra, như vậy ngoài quá trình hô hấp còn có các quá trình oxy hóa khác

Khối hạt bảo quản đóng bao ở trong kho, thời gian đầu không khí trong khe hở khối hạt có đủ oxy, toàn bộ khối hạt hô hấp hiếu khí Trong quá trình bảo quản, lượng oxy giữa và đáy khối hết dần, hạt sẽ hô hấp yếm khí Lớp hạt xung quanh và trên mặt khối do thường xuyên tiếp xúc với không khí nên vẫn

hô hấp hiếu khí

Ảnh hưởng của quá trình hô hấp đối với thóc trong bảo quản bao gồm: làm hao hụt lượng vật chất khô của thóc, tăng độ ẩm của hạt và độ ẩm tương đối của không khí xung quanh thóc làm tăng nhiệt độ của khối thóc Quá trình

hô hấp của hạt càng mạnh thì lượng nhiệt, hơi nước và khí CO2 thoát ra càng nhiều Mặt khác thóc có tính hấp thu hơi nước do đó độ ẩm của hạt tăng lên, khi độ ẩm càng tăng thì quá trình hô hấp càng mạnh, đồng thời tạo điều kiện cho vi sinh vật và côn trùng phát triển nhanh Nhiệt lượng sinh ra trong quá trình hô hấp một phần cung cấp cho hoạt động nội tế bào của hạt, phần còn lại tỏa ra môi trường xung quanh Do khối hạt dẫn nhiệt kém nên nhiệt không thoát ra ngoài được, tích tụ lại dần dần dẫn đến quá trình bốc nóng

Để đặc trưng cho mức độ hô hấp người ta dùng khái niệm cường độ hô hấp Cường độ hô hấp được quy ước là số lượng oxy tiêu tốn của 100g hay 1000g chất khô của hạt hay lượng CO2 thoát ra trong 24h [14]

2.4.2 Quá trình chín sau thu hoạch

Quá trình chín sau thu hoạch là quá trình sinh hóa tổng hợp xảy ra sau thu hoạch dưới tác dụng của hệ enzyme có sẵn trong hạt, hạt tự hoàn thiện về mặt chất lượng [4] Quá trình này xảy ra trong tế bào và mô hạt, trong quá trình chín sau thu hoạch một lượng các chất hữu cơ thấp phân tử chuyển thành hữu cơ cao phân tử như chuyển hóa axitamin thành protein, đường thành tinh bột và có kèm theo sự thoát nước Nếu độ ẩm khối hạt thấp thì lượng nước này thoát ra ít ảnh hưởng đến chất lượng hạt nhưng nếu độ ẩm khối hạt càng cao thì lượng nước thoát ra này cộng với lượng nước thoát ra do hô hấp mạnh của hạt sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển và làm cho khối hạt chóng hỏng

Thời gian chín sau thu hoạch của thóc phụ thuộc vào loại thóc, mức độ chín khi thu hoạch và điều kiện nhiệt độ, độ ẩm của không khí Nếu độ ẩm của hạt thấp và nhiệt độ môi trường tương đối cao thì quá trình chín sau thu hoạch tiến triển tốt và nhanh Ngược lại nhiệt độ môi trường thấp thì quá trình chín sau thu hoạch chậm lại hoặc ngừng hoàn toàn Đối với thóc bảo quản, thời gian chín sau thu hoạch thường kéo dài từ 30 – 60 ngày [19] Giai đoạn chín sau thu hoạch, thóc bảo quản sinh nhiệt và ẩm lớn, vì vậy cần phải cào đảo và mở cửa kho thường xuyên để giải phóng ẩm, nhiệt và theo dõi chặt chẽ thủy phần của hạt, nhiệt độ và độ ẩm không khí trong kho

2.4.3 Quá trình nảy mầm của hạt

Quá trình nảy mầm là quá trình hoạt động rất mạnh của các enzyme có trong hạt để chuyển hóa các chất phức tạp thành các chất đơn giản hơn, hòa tan trong nước để nuôi phôi phát triển Để hạt nảy mầm phải có đủ ba điều kiện sau: thủy phần của hạt đạt mức độ nhất định, thủy phần thích hợp cho thóc là 50 – 80%, có nhiệt độ cần thiết, có đầy đủ oxy Khi hạt bắt đầu nảy mầm thì hoạt độ các chất men tăng lên, đặc biệt là amilaza, thủy phân tinh bột thành đường để cung cấp cho mầm non, vì vậy làm giảm chất khô của hạt

Hoạt độ của chất men chuyển hóa các chất dinh dưỡng mạnh trong khoảng 8 – 11 ngày, làm cho dáng, cấu trúc của hạt thay đổi, các tế bào và mô mới ở phôi phát triển thành mầm non và rễ [3]

Quá trình nảy mầm làm giảm phẩm chất đáng kể, thậm chí làm hư hỏng toàn bộ khối hạt Ở nước ta, điều kiện khí hậu và kho hiện nay nhiệt độ và oxy lúc nào cũng đủ để cho hạt nảy mầm Vì vậy, trong quá trình bảo quản phải luôn khống chế thủy phần để thóc không nảy mầm được

2.4.4 Quá trình già hóa của hạt

Trong khối hạt bảo quản, hạt thường xuyên xảy ra trong quá trình sinh

lý Những hoạt động sinh lý đó biểu hiện bằng hình thức khác nhau Hạt là một vật thể sống nên bản thân cũng như các loại sinh vật khác đều lớn lên, già

đi và tiêu diệt Do đó, theo thời gian bảo quản hoạt động sinh lý của hạt dần dần yếu đi Khi phân tích các loại hạt đã bảo quản lâu năm cho thấy các tế bào của phôi có những thay đổi quan trọng, khả năng hoạt động của phôi rất yếu, khả năng nảy mầm kém dần và có trường hợp khả năng đó mất hẳn Nghiên cứu về khả năng sống của hạt trong thời gian bảo quản người ta thấy có nhiều yếu tố chi phối, song chủ yếu vẫn do cấu tạo và đặc tính sinh lý của hạt Ngoài ra, yếu tố kỹ thuật bảo quản hạt cũng đóng vai trò quan trọng tới khả năng sống của hạt Nếu hạt có chất lượng tốt (hạt mẩy, độ chín đầy đủ) được bảo quản ở điều kiện thích hợp (thủy phần an toàn, kho đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, khối hạt bảo quản không bị sâu mọt và nấm mốc xâm hại) thì hạt sống lâu, thậm chí 2 – 3 năm sau đem gieo vẫn nảy mầm [14]

2.5 Những quá trình biến đổi sinh hóa trong quá trình bảo quản thóc sau thu hoạch

2.5.1 Hiện tượng biến vàng

Hiện tượng biến vàng là hiện tượng lớp nội nhũ của hạt chuyển từ màu trắng sang màu vàng Nguyên nhân của hiện tượng biến vàng là do phản ứng

melanoidin tạo thành minoaxit (sản phẩm có màu vàng sẫm), đây là kết quả của phản ứng giữa minoaxit và đường khử có sẵn trong nội nhũ của hạt làm cho gạo trở nên cứng khó hút nước, cơm không dẻo, màu sắc kém hấp dẫn Hiện tượng biến vàng xảy ra khi hạt có thủy phần cao và bảo quản trong điều kiện môi trường có nhiệt độ cao Ngoài ra sự tham gia của một số loại nấm mốc phát triển trên bề mặt hạt lương thực cũng làm cho hạt bị biến vàng

Thành phần hóa học của hạt bị biến vàng so với hạt bình thường có sự thay đổi rõ rệt Thành phần gluxit bị thay đổi Thành phần tinh bột thay đổi: hàm lượng amino tăng, còn amilopectin giảm, hàm lượng sacharoza giảm 10 lần, đường khử tăng 2 – 3 lần Thành phần protein cũng bị thay đổi Trong đó hàm lượng đạm protit giảm, đạm không protit tăng Hàm lượng globulin giảm nhưng anbumin tăng Như vậy, khi hạt thóc bị biến vàng sẽ làm giảm rõ rệt giá trị dinh dưỡng và giá trị thương phẩm [14]

2.5.2 Quá trình chua của hạt

Trong quá trình bảo quản mặc dù chưa có dấu hiện hư hỏng nhưng độ axit của hạt luôn tăng Thời gian bảo quản càng lâu thì độ axit càng cao Dựa vào độ axit có thể xác định được độ tươi của hạt bảo quản Độ axit là số lượng

ml NaOH nồng đô 1N để trung hòa 100g chất khô

Nguyên nhân làm tăng độ axit của hạt bảo quản là do tác dụng của các chất men và vi sinh vật phân hủy các chất dinh dưỡng có trong hạt: phân hủy protein thành axitamin và các sản phẩm trung gian, phân hủy phitin thành axit photphoric và biphotphat, phân hủy gluxit thành các axit hữu cơ (axetic, lactic, ), phân hủy chất béo thành axit tự do và glycerin Độ axit của hạt tăng nhanh hay chậm phụ thuộc vào độ ẩm của sản phẩm, nhiệt độ không khí và chất lượng hạt ban đầu Nếu nhiệt độ và đô ẩm cao thì quá trình phân hủy các chất nhanh vì thích hợp cho chất men hoạt động và vi sinh vật phát triển do đó hạt chóng bị chua [14]

2.5.3 Quá trình đắng của hạt

Quá trình đắng là hiện tượng xảy ra sau thời gian bảo quản hạt nhất định, vị đắng của hạt do quá trình phân hủy chất béo gây nên Quá trình này phân hủy chất béo do men lipaza, tạo thành glixerin và axit béo Sau đó dưới tác dụng của men lipoxidaza, axit béo chưa no bị oxy hóa tạo thành peroxit và hydropeoxit Peroxit và hydropeoxit là những chất oxy hóa rất mạnh dễ dàng phân hủy tạo thành hỗn hợp có gốc aldehyt, xeton và rượu là những chất có mùi ôi khét và vị đắng

Sơ đồ:

Chất béo glixerin + axit béo peroxit

Hydropeoxit hợp chất gốc andehyt + gốc xeton + rượu

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đắng của hạt: chất lượng gạo thành phẩm, mức độ thoáng khí, độ ẩm của sản phẩm, nhiệt độ không khí của khối hạt trong kho bảo quản (30 – 350C), ánh sáng Nếu hạt đã bị nảy mầm hay tự bốc nóng thì sản phẩm chế biến chóng bị đắng và ôi Khối hạt bảo quản càng thoáng nghĩa là càng nhiều oxy thì quá trình oxy hóa càng nhanh, sản phẩm càng chóng bị ôi khét Mùa hè sản phẩm chóng bị ôi đắng hơn mùa đông Có ánh nắng mặt trời thì quá trình oxy hóa chất béo diễn ra nhanh hơn [14]

2.5.4 Quá trình tự bốc nóng

Nguồn gốc của quá trình tự bốc nóng là do tất cả các cấu tử sống hô hấp sinh ra mặt khác độ dẫn nhiệt của các sản phẩm lại kém nên lượng nhiệt này không thoát ra ngoài được hoặc thoát chậm làm tăng nhiệt độ của khối hạt Quá trình này gọi là quá trình tự bốc nóng Quá trình này xảy ra và nguy hại nhất làm giảm số lượng và chất lượng của thóc bảo quản Nguồn tạo nhiệt trong khối lượng thực khi bảo quản bao gồm: hô hấp của hạt thóc, hô hấp của

vi sinh vật, hô hấp của các phần tử khác Trong đó nguồn nhiệt của hạt thóc

và vi sinh vật giải phóng ra giữ vai trò chủ yếu [3]

Diễn biến của quá trình bốc nóng chia ra làm 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1:

Hình thành quá trình bốc nóng và tích tụ ẩm nhiệt

Nếu chất lượng của thóc nhập kho ban đầu kém, không đạt tiêu chuẩn thì trong khối hạt sẽ xảy ra hiện tượng hô hấp hiếu khí mạnh, sinh ra một lượng ẩm và nhiệt, sẽ làm thủy phần hạt tăng lên Bình thường mùa đông nhiệt độ hạt là 25 – 270C, khi nhiệt độ tăng lên 37 – 380C thì khối hạt bị bốc nóng

Giai đoạn 2:

Là giai đoạn sinh nhiệt và tăng nhanh độ ẩm, biến đổi tính chất vật lý của khối hạt, vi sinh vật và côn trùng hoạt động mạnh Ở giai đoạn này thủy phần hạt tăng lên, càng kích thích hô hấp mạnh Vào kho dễ nhận thấy mùi hôi mốc rõ rệt vì nấm mốc phát triển mạnh Nhiệt độ của khối hạt tăng lên đến

42 – 450C Côn trùng ưa nhiệt phát triển mạnh Vỏ hạt thóc biến màu tối đến nâu sậm Thủy phần hạt lên đến 15 – 16%

Các kiểu bốc nóng của khối hạt:

Bốc nóng cục bộ (ổ) là loại bốc nóng xảy ra ở một chỗ hoặc khu vực nhất định, do hoạt động sinh lý của hạt ở chỗ hoặc khu vực này khá mạnh, những nơi này thường tập trung hạt có chất lượng kém hoặc mái kho bị dột,

tường, nền kho bị ngấm nước làm cho hạt tại đây bị ẩm, ướt dẫn đến hạt hô hấp mạnh, men mốc phát triển nhanh làm cho nhiệt độ tại vùng đó tăng cao, gây ra bốc nóng cục bộ

Bốc nóng lớp bề mặt là loại bốc nóng xảy ra ở gần lớp mặt của khối hạt Tại đây hạt bị ẩm do hiện tượng ngưng tụ hơi nước hoặc không khí trong kho có độ ẩm cao xâm nhập và lớp hạt ở gần mặt khối hạt làm cho hạt bị ẩm gây ra bốc nóng Hiện tượng này thường xảy ra khi chuyển mùa

Bốc nóng lớp sát nền kho là loại bốc nóng xảy ra ở lớp hạt gần sát nền kho do nền hoặc sàn nền kho cách ẩm kém hoặc vật kê lót bị ẩm hoặc đổ hạt đang còn nóng xuống sàn lạnh, lớp hạt sát nền nguội dần trong khi các lớp trên vẫn còn nóng Dưới tác dụng của sự khuếch tán nhiệt ẩm, hơi ẩm sẽ dịch chuyển xuống dưới rồi ngưng tụ làm hạt bị ẩm gây ra bốc nóng Bốc nóng lớp sát nền kho rất khó phát hiện, diễn ra âm ỉ làm cho lớp hạt này dần bị mục nát

Bốc nóng ven tường kho là loại bốc nóng xảy ra ở lớp hạt sát tường kho hoặc tường kho không có mái hiên che mưa nắng Do kết cấu tường kho chống ẩm kém nên nước mưa hắt vào tường rồi ngấm qua tường và lớp hạt sát tường gây ẩm và bốc nóng Cũng có trường hợp mặt trong tường kho nhẵn, dẫn nhiệt kém, nên khi thay đổi đột ngột của thời tiết bên ngoài gây ngưng tụ

ẩm sinh ra bốc nóng

Bốc nóng toàn bộ khối hạt là loại bốc nóng xảy ra ở toàn bộ khối hạt do mọt trong các trường hợp bốc nóng trên gây ra hoặc do các trường hợp bốc nóng đó phối hợp với nhau mà không phát hiện và xử lý kịp thời, chúng sẽ lan dần nhiệt độ cao đó ra toàn bộ khối hạt gây bốc nóng [19]

Tác hại của quá trình bốc nóng

Làm hao tổn lượng chất kho rất lớn (1 – 3%), độ ẩm tăng cao, độ tan rời giảm, côn trùng và vi sinh vật phát triển, giá trị dinh dưỡng của hạt giảm,

hạt vàng tăng, giảm độ nảy mầm của hạt, tỷ lệ thu hồi thành phẩm thấp, mùi hôi chua, cơm không dẻo

2.6 Các hiện tƣợng hƣ hại xảy ra trong bảo quản thóc

2.6.1 Hiện tượng men mốc

Trên hạt thóc, thường chứa rất nhiều vi sinh vật, ngay từ khi mới thu hoạch ở ngoài đồng về, hạt thóc đã bị nhiễm vi sinh vật Trên mỗi gam thóc, thường chứa từ hàng nghìn tới hàng triệu vi sinh vật Những vi sinh vật đó khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển rất mạnh và phá hoại hạt thóc Tùy theo tác hại của vi sinh vật đến chất lượng của hạt, người ta chia vi sinh vật làm 3 nhóm: vi sinh vật hoại sinh, vi sinh vật gây bệnh cho cây trồng, vi sinh vật gây bệnh cho người Trong đó, vi sinh vật hoại sinh là loại gây tác hại trực tiếp cho chất lượng của hạt thóc, nó phân hủy các chất dinh dưỡng làm giảm chất lượng của thóc Trong nhóm vi sinh vật hoại sinh người ta chia thành vi khuẩn, nấm men và nấm mốc

* Vi khuẩn

Vi khuẩn không thể thâm nhập vào trong những tế bào lành mạnh của hạt, nó chỉ thâm nhập qua những hạt thóc bị hỏng hay qua những lỗ rạn của hạt Vi khuẩn chiếm tới 90 – 99% tổng số vi sinh vật trong hạt mới thu hoạch Trong 1gam thóc mới thu hoạch, số lượng vi khuẩn có thể có từ 1 đến vài triệu Vi khuẩn chứa trên bề mặt của hạt cũng như bên trong hạt, nó có thể

sống ký sinh hay hoại sinh Vi khuẩn Bacterium herbicola sureum thường gặp

nhiều nhất trong hạt mới thu hoạch, nó không gây hại cho hạt, nhưng nó hô hấp mạnh nên có khả năng làm cho khối hạt bị bốc nóng, bị ẩm, tạo điều kiện cho các vi sinh vật hoại sinh khác phát triển Tuy vi khuẩn sẵn có trong lương thực, nhưng trong quá trình bảo quản nếu duy trì độ ẩm hạt ở thủy phần an toàn, cào đảo và thông gió thường xuyên cho khối hạt sẽ ức chế các loại vi khuẩn phát triển [20]

* Nấm mốc

Nấm mốc là loại vi sinh vật phổ biến nhất trên các loại hạt Nấm mốc

trong bảo quản gồm hai loại chủ yếu là Aspergillus và penicilium Chúng

thường gây hại nghiêm trọng với thóc bảo quản Trong quá trình bảo quản,

khi hạt có thủy phần > 14% thì nấm mốc Aspergillus glacus bắt đầu phát

triển Nó tấn công vào phôi hạt trước tiên, phôi hạt sẽ bị mốc trở nên đen Khi phát triển, nấm mốc hô hấp mạnh và tạo ra một lượng nhiệt lớn, gây ra hiện

tượng tự bốc nóng trong khối hạt [20]

* Nấm men

Nấm nem là vi sinh vật hô hấp yếm khí Chúng phát triển mạnh khi thủy phần của hạt cao từ 18 – 19% Thường gặp nấm men ở lớp thóc có độ sâu ≥ 50cm

2.6.2 Điều kiện để nấm mốc phát triển trên thóc

Điều kiện quan trọng nhất để nấm mốc phát triển và phá hoại thóc trong quá trình bảo quản là độ ẩm không khí hay thủy phần của thóc Độ ẩm không khí 70% là giới hạn để nấm mốc mọc Độ ẩm không khí càng cao, thóc càng chóng bị mốc và nấm mốc phát triển càng nhanh Mốc phát triển càng nhanh càng làm cho hạt tăng thủy phần Nhiệt độ là yếu tố thứ hai quyết định đến sự phát triển của vi sinh vật trong thóc Tùy theo nhiệt độ tối thích để vi sinh vật phát triển, người ta chia chúng làm 3 nhóm: vi sinh vật ưa lạnh, vi sinh vật ưa ẩm và vi sinh vật ưa nóng

Bảng 2.3 Nhiệt độ để các nhóm vi sinh vật phát triển [19]

Hầu hết nấm mốc phát triển ở nhiệt độ 20 – 400C, nhiệt độ thích hợp nhất ở 25 – 300

Nhiệt độ ( 0 C)

Độ ẩm (%)

Chất lượng hạt: những hạt không hoàn thiện (xanh non, lép lửng, tróc

vỏ, hạt gãy, hạt rạn, ) ngay từ đầu bảo quản đã có số lượng nấm mốc nhiều hơn hạt bình thường và tốt Những hạt không hoàn thiện dễ bị hút ẩm và khả năng kháng vi sinh vật yếu hơn hạt bình thường

2.7 Các phương pháp bảo quản thóc

2.7.1 Phương pháp bảo quản kín

Là phương pháp cắt đứt sự trao đổi giữa hạt và môi trường bên ngoài, bảo quản thiếu oxy Mục đích của bảo quản kín là hạn chế quá trình hô hấp của hạt, hạn chế sự phát sinh, phát triển của vi sinh vật, sâu mọt Thóc được bảo quản kín sẽ hô hấp yếm khí tạo thành rượu, axit hữu cơ làm giảm tỷ lệ nảy mầm

Bảo quản hạt ở trạng thái kín có nhiều ưu điểm: cô trùng bị hủy diệt hoàn toàn; sâu bọ, vi sinh vật bên ngoài không xâm nhập vào khối hạt; nếu hạt khô thì vi sinh vật không phát triển được, hiện tượng tự bốc nóng không xảy ra, tuy nhiên độ axit trong hạt vẫn tăng vì hạt vẫn tiếp tục hô hấp yếm khí;

không khí ngoài trời không xâm nhập vào khối hạt nên độ ẩm của hạt không tăng Vì vậy, đã tiết kiệm được sức lao động và thời gian cào đảo đống hạt

Muốn bảo quản kín phải đảm bảo thóc khô, đảm bảo kín và ngăn cản oxy không khí xâm nhập Các cách loại bỏ oxy: để CO2 dạng băng khô dải trên bề mặt khối hạt, CO2 chuyển sang dạng khí sẽ thu nhiệt làm giảm nhiệt

độ khối hạt Ngoài CO2 ta có thể nạp vào khối hạt khí N2 hay một loại hóa chất nào khác nhằm mục đích đẩy O2 ra khỏi khoảng trống của khối hạt [5]

2.7.2 Phương pháp bảo quản thoáng

Là phương pháp để khối hạt tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài, nhằm điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm trong kho và khối hạt kịp thời thích ứng với môi trường bảo quản Do đó, giữ được thủy phần và nhiệt độ khối hạt

ở trạng thái an toàn Muốn áp dụng phương pháp này đòi hỏi phải có hệ thống kho vừa kín lại vừa thoáng, có hệ thống thông hơi và thông gió hợp lý Để phòng khối hạt có thủy phần và nhiệt độ lớn hơn môi trường ngoài cần thông gió tự nhiên hay quạt gió để lợi dụng không khí khô lạnh bên ngoài Ngược lại khi độ ẩm và nhiệt độ không khí cao hơn trong kho phải đóng kín kho để ngăn ngừa sự xâm nhập nhiệt và ẩm từ ngoài vào

Có hai phương pháp thông gió trong bảo quản thoáng:

- Thông gió tự nhiên là phương pháp đơn giản, rẻ tiền Phương pháp này phải đảm bảo các điều kiện sau: thời tiết ngoài trời không mưa, không có sương mù, không có gió từ cấp 4 trở lên; nhiệt độ ngoài trời không quá 320

C

và không thấp dưới 100C; độ ẩm tuyệt đối ở ngoài kho phải thấp hơn độ ẩm tuyệt đối trong kho; nhiệt độ điểm sương trong kho phải thấp hơn ngoài kho Trên thực tế nên thông gió vào buổi sáng từ 8 – 9 giờ, buổi chiều từ 17 – 18 giờ, thông gió bằng cách mở cửa thoát không khí ra

- Thông gió tích cực là cách xử lý hạt bằng cách cho một lượng không khí đi qua theo độ dày của khối hạt bằng các quạt gió Trong quá trình thông

gió, quá trình trao đổi khí vẫn diễn ra giữa khối hạt và môi trường Quá trình thông gió được thực hiện bằng các quạt gió có công suất lớn hoặc máy thổi không khí [5]

2.7.3 Bảo quản ở trạng thái khô

Các hoạt động sinh lý, sinh hóa của các cấu tử có trong lô hạt làm giảm

số lượng và chất lượng lương thực đều có liên quan chặt chẽ với độ ẩm của hạt Tất cả các hoạt động đó chỉ có thể xảy ra mạnh mẽ khi độ ẩm của khối hạt đã vượt quá độ ẩm giới hạn Muốn bảo quản hạt được lâu dài mà chất lượng sản phẩm không bị giảm sút thì tốt nhất là phải giảm độ ẩm của bản thân hạt xuống dưới độ ẩm giới hạn Ở trạng thái khô, được coi là một trong những phương pháp bảo quản chủ yếu

Độ ẩm giới hạn của thóc vào khoảng 13 – 14% Bảo quản khối hạt ở trạng thái độ ẩm hạt nhỏ hơn 14% được coi là bảo quản ở trạng thái khô Thông thường, muốn đảm bảo giữ khối hạt an toàn trong một thời gian dài, người ta nhập kho lô hạt có độ ẩm < 14% Để làm khô hạt, có thể phơi nắng hoặc sấy Thổi không khí vào khối hạt cũng được coi là một trong các biện pháp tích cực nhằm làm giảm độ ẩm của hạt Thổi không khí mát vào lô hạt

có tác dụng làm giảm nhiệt độ [5]

2.7.4 Bảo quản ở trạng thái lạnh

Nguyên lý của phương pháp này là nhiệt độ thấp làm ức chế sự phát sinh, phát triển của các vi sinh vật gây hại đồng thời hạn chế các quá trình sinh hóa trong khối hạt Phương pháp này thường có hai giai đoạn là làm lạnh

và đưa vào kho bảo quản ở nhiệt độ thấp Tuy nhiên phương pháp này không đảm bảo an toàn tuyệt đối do ở nhiệt độ này một số vi sinh vật vẫn còn hoạt động Các nước ở xứ lạnh đều tận dụng nhiệt độ thấp để tiến hành bảo quản thóc, gạo Điều đó không có nghĩa là bảo quản ở nhiệt độ càng thấp thì bảo

quản càng tốt Ở nước ta không có điều kiện thiên nhiên thuận lợi để bảo quản thóc ở trạng thái lạnh [5]

2.7.5 Bảo quản bằng hóa chất

Là phương pháp sử dụng các hóa chất để kìm hãm các hoạt động của khối hạt và tiêu diệt mọi hoạt động của vi sinh vật và các loại sâu mọt gây hại Đây là phương pháp có hiệu quả cao xong phải chú ý tính an toàn với người thực hiện và người sử dụng sau này Nguyên tắc của phương pháp này là không làm ảnh hưởng đến chất lượng hạt bảo quản Hóa chất phải độc hại với

vi sinh vật và trùng bọ, ít độc với người và gia cầm Hóa chất phải dễ phân bố đều và dễ xâm nhập vào khối hạt, ít hoặc không bị hấp thụ và sau bảo quản dễ làm sạch, không gây hỏa hoạn và ít ăn mòn thiết bị, vật liệu làm kho, ít ảnh hưởng đến tính chất công nghệ của hạt, sử dụng thuận tiện, giá thành thấp Cho tới nay người ta đã nghiện cứu sử dụng trên 500 các hợp chất hóa học khác nhau, tuy nhiên chưa có loại hóa chất nào đáp ứng được mọi yêu cầu trên [5]

2.7.6 Bảo quản bằng khí quyển điều chỉnh

Là phương pháp bảo quản mà người ta điều chỉnh tỷ lệ các chất khí trong môi trường bảo quản nhằm đạt được mục đích bảo quản

Lương thực trong quá trình bảo quản luôn diễn ra các quá trình trao đổi chất, đặc biệt là quá trình hô hấp Các quá trình này luôn đòi hỏi lượng oxy nhất định Nếu lượng oxy giảm thì lương thực sẽ hô hấp yếm khí, các quá trình trao đổi chất sẽ chậm lại, sự biến đổi các thành phần hóa sinh cũng diễn

ra chậm hơn bình thường Mặt khác trong điều kiện thiếu oxy, hoạt động của các vi sinh vật cũng kém hơn Do đó người ta thay một phần oxy trong môi trường bảo quản bằng một số khí trơ như CO2, N2, nhưng sự thay thế này chỉ

ở trong một giới hạn nhất định, nếu thay thế hoàn toàn oxy sẽ ảnh hưởng đến chất lượng nông sản [5]

2.8 Đánh giá ưu nhược điểm của các phương pháp bảo quản thóc hiện nay tại Cục dự trữ Nhà nước

2.8.1 Bảo quản thoáng tự nhiên

 Ưu điểm

Là phương pháp bảo quản truyền thống, phù hợp để bảo quản thóc trong loại kho cuốn, kho A1 mái ngói có trần Việc thực hiện thông thoáng cho kho bảo quản thóc thuận theo điều kiện môi trường nhằm giải phóng nhiệt, ẩm do khối hạt, vi sinh vật sinh ra trong quá trình bảo quản Dễ dàng theo dõi diễn biến chất lượng, kịp thời phát hiện xử lý sự cố (nếu có)

 Nhược điểm

Bị phụ thuộc vào điều kiện môi trường tự nhiên, chất lượng thóc lớp mặt bị ảnh hưởng trực tiếp khi điều kiện môi trường bên ngoài thay đổi Khó khăn trong diệt trùng hóa học do các loại kho hiện nay có độ thoáng lớn, côn trùng, sinh vật hại dễ bị tái lây nhiễm Chất lượng thóc dễ bị suy giảm trong quá trình bảo quản dẫn đến hao hụt lớn Vật liệu kê lót là các vật liệu tự nhiên (tre, phên, cót,…) nên chất lượng không đồng đều Trong bảo quản thóc đóng bao thông thoáng tự nhiên thủ kho phải thường xuyên tiếp xúc với hóa chất độc hại do định kỳ phải xử lý phòng trùng và diệt trùng khi mật độ trùng tăng cao nên ảnh hưởng rất nhiều tới sức khỏe người lao động

2.8.2 Bảo quản thóc đóng bao trong điều kiện áp suất thấp

 Ưu điểm

Thủy phần của thóc giảm không đáng kể so với thủy phần của thóc ban đầu Tạp chất tăng không đáng kể do quá trình bảo quản không phải cào đảo… Hạt vàng thấp hơn nhiều so với bảo quản thoáng tự nhiên Chất lượng thóc cùng thời gian bảo quản khi xuất kho tốt hơn cả về giá trị dinh dưỡng và giá trị thương phẩm Tỷ lệ hao hụt thấp hơn so với thóc bảo quản thoáng tự nhiên Giảm sử dụng hóa chất độc hại phòng, diệt côn trùng, giảm thiểu ô

nhiễm môi trường và đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm (giảm từ 70 – 80%

số lượng thuốc hóa học sử dụng) Giảm cường độ lao động nặng nhọc của thủ kho do trong quá trình bảo quản không phải cào đảo, phòng, diệt côn trùng

 Nhược điểm

Phải bố trí nhiều lao động và đòi hỏi phải cận trọng trong suốt quá trình

kê lót, xếp thóc, lấy thóc khi nhập, xuất để đảm bảo yêu cầu độ kín của lớp màng kê lót Dễ xảy ra hiện tượng đọng sương trong quá trình bảo quản, do

đó cần phải theo dõi chặt chẽ diễn biến lô hàng và điều kiện môi trường; lớp sàn, tường kho đảm bảo độ nhẵn; cửa kho, cửa thông gió phải đảm bảo kín Hạn chế xử lý các điểm đọng sương, điểm có độ ẩm cao trong lô hàng Tốn nhiều điện năng do thời gian hút khí nhiều vì độ rỗng của khối hạt ít Tăng chi

phí bảo quản ban đầu như: màng PVC (Polyvinylclorua), ống dẫn khí, hút

khí,…

Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Thóc tạp giao đã được bảo quản trong vòng 5 tháng tính từ khi nhập kho

3.1.2 Vật tư, thiết bị, dụng cụ nghiên cứu

- Xiên lấy mẫu 0,5m

- Thiết bị hút khí: máy hút bụi HiClean HC 30 (Thái Lan)

- Thiết bị xác định độ kín: máy dò khí trong bảo quản (Nhật)

- Thiết bị đo độ ẩm: máy Kett f511 (Nhật)

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

- Địa điểm: Tại Chi cục Dự trữ Nhà nước Tuyên Quang – Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Hoàng Liên Sơn và Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

- Thời gian thực hiện: 01/12/2014 – 24/05/2015

3.3 Nội dung nghiên cứu

- Nội dung 1: Khảo sát bằng phương pháp thu thập tài liệu

- Nội dung 2: Đánh giá sự biến đổi các chỉ tiêu vật lý, cảm quan, vi sinh vật hại của thóc trong quá trình bảo quản

- Nội dung 3: Đánh giá sự biến đổi hàm lượng dinh dưỡng: gluxit, protein, lipit, vitamin B1 trong quá trình bảo quản

- Nội dung 4: Hiệu quả kinh tế đối với phương pháp bảo quản thóc đóng bao trong điều kiện áp suất thấp

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm

Quy trình phân tích các chỉ tiêu vật lý của thóc được thực hiện theo sơ

đồ sau:

Tách vỏ trấu

Tách vỏ

trấu

Phân loại

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình phân tích thóc [8]

Mẫu ban đầu

Mẫu chung

Mẫu thử nghiệm (1,5kg)

3.4.2 Phương pháp lấy mẫu[12]

Theo TCVN 9027 : 2011 (ISO 24333 : 2009) Ngũ cốc và sản phẩm ngũ

cốc – Lấy mẫu

* Đến 150 tấn: Tối thiểu 8 điểm lấy mẫu, cách tường, cách phai 0,5m

* Từ trên 150 tấn đến 400 tấn: Tối thiểu 11 điểm lấy mẫu, cách phai 0,5m

Các điểm lấy mẫu phải cách lớp kê lót 0,5m, độ sâu lấy mẫu đến 2m

Sử dụng loại xiên lấy mẫu có tối thiểu 3 điểm lấy mẫu Đối với khối hạt có độ sâu lớn thì cứ 2m lấy một mẫu ban đầu tương ứng với độ sâu Lặp lại quy trình nhiều lần nếu cần Đánh dấu và cố định vị trí các điểm lấy mẫu thóc trong suốt thời gian lưu kho

Sau khi lấy mẫu cần phải bao gói và ghi nhãn mẫu Mẫu cần được bao gói trong túi đựng mẫu (túi PE 2 lớp có độ dày 0,05 – 0,1mm) Nhãn của mẫu cần ghi đầy đủ thông tin về mẫu như: địa điểm, thời gian lấy mẫu, số lô hàng, tên của người lấy mẫu,…

3.4.3 Phương pháp phân tích

Mẫu thóc được đem đi xay xát thu được gạo thành phẩm, ta tiến hành phân tích:

3.4.3.1 Xác định hàm lượng Protein theo phương pháp cất đạm Kjeldahl [6]

 Nguyên tắc

Vô cơ hóa hóa mẫu bằng H2SO4 đậm đặc và chất xúc tác Dùng kiềm mạnh (NaOH) đẩy NH3 từ muối (NH4)2SO4 hình thành ra thể tự do Định lượng NH3 bằng H2SO4 0,1N

 Cách tiến hành

Cân chính xác 1g mẫu đã nghiền nhuyễn cho vào bình Kjeldahl, cho tiếp 5ml H2SO4 đậm đặc sẽ thấy xuất hiện màu nâu đen (do nguyên liệu đã bị oxy hóa) Cho thêm vào 200mg chất xúc tác, lắc nhẹ, đậy kín để khoảng 3 phút Đặt bình Kjeldahl lên bếp đun, đậy miệng bình bằng một phễu thủy tinh Tiếp tục đun cho đến khi dung dịch trong hoàn toàn Để nguội bình rồi chuyển toàn bộ dung dịch sang bình định mức 100ml, dùng nước cất vô đạm tráng lại bình Kjeldahl và định mức đến vạch Chuyển 50ml dung dịch trong bình định mức ở trên vào bình cất đạm có sẵn 50ml nước cất và 3 giọt thuốc thử Tashiro lúc này trong bình có màu tím hồng Tiếp tục cho vào bình cất 20ml NaOH 40% cho đến khi toàn bộ dung dịch chuyển sang màu xanh lá

mạ Tiến hành lắp hệ thống cất đạm, cho vào bình hứng 20ml H2SO4 0,1N và

3 giọt thuốc thử Tashiro (dung dịch có màu tím hồng) Đặt bình hứng sao cho ngập đầu ống sinh hàn Bật công tắc cất đạm Sau khi cất đạm 20 – 25 phút để kiểm tra xem NH4OH còn được tạo ra không, dùng giấy quỳ thử ở đầu ống sinh hàn Nếu giấy quỳ không đổi sang màu xanh là được Ngưng cất đạm, đợi hệ thống nguội mới tháo hệ thống đem đi rửa Chuẩn độ H2SO4 dư trong bình hứng bằng NaOH 0,1N cho đến khi mất màu tím hồng và chuyển sang màu xanh lá mạ Ghi nhận thể tích NaOH 0,1N sử dụng Sau khi tính được hàm lượng nitơ tổng số ta nhân với hệ số 6,25 để xác định hàm lượng protein

 Tính toán và biểu thị kết quả

Hàm lượng protein được tính theo công thức:

,0)()/

V

b a l g X

Trong đó:

X: hàm lượng protein (g/l) a: số mol H2SO4 0,1N đem hấp thụ NH3b: số mol NaOH 0,1N tiêu chuẩn tiêu tốn cho chuẩn độ V: số mol phẩm vật đem vô cơ hóa

0,0014: lượng nitơ ứng với 1ml H2SO4 0,1N

3.4.3.2 Xác định hàm lượng Lipit theo phương pháp Soxhlet [6]

 Nguyên tắc

Phương pháp dựa trên khả năng hòa tan của lipit trong dung môi hữu

cơ không phân cực, dùng dung môi để trích lipit ra khỏi nguyên liệu đã được nghiền nhỏ

 Cách tiến hành

Sấy khô nguyên liệu đã được nghiền nhuyễn đến khối lượng không đổi Cân chính xác khoảng 5g mẫu cho vào túi giấy lọc đã được sấy khô và biết khối lượng (túi giấy phải có đường kính nhỏ hơn đường kính trụ chiết và chiều dài ngắn hơn chiều cao của ống chảy tràn) Đặt túi giấy có chứa mẫu vào trụ chiết Lắp trụ chiết vào bình cầu (đã được sấy khô và xác định khối lượng) và lắp ống sinh hàn Cho dung môi vào trụ chiết sao cho một lượng dung môi chảy xuống khoảng ½ bình cầu và còn một lượng trên phễu chiết còn đủ ngập mẫu Mở nước vào ống sinh hàn Đặt hệ thống Soxhlet lên bếp cách thủy và điều chỉnh nhiệt độ sao cho chu kỳ hoàn lưu của dung môi đạt từ

5 đến 8 lần trong một giờ Chiết trong 8 – 12 giờ cho đến khi trích ly hoàn toàn chất béo Thử thời điểm kết thúc quá trình trích bằng cách lấy vài giọt ether từ đầu cuối trụ chiết cho lên đĩa kính đồng hồ sạch Sau khi dung môi bay hơi hết, trên mặt kính đồng hồ không để lại vết dầu loang thì xem như