Trong thành phần hóa học của lúa đều có chứa các nhóm hợp chất hữu cơ: nƣớc, protein, gluxit, lipit, vitamin, axít hữu cơ và các chất khoáng, sắc tố,... với các tỷ lệ khác nhau. Do đó để có thể bảo quản tốt, cần phải hiểu rõ các thành phần của nó và tác động các yếu tố bên ngoài tới nó. Thông thƣờng trong thành phần của nó chứa những hợp chất sau:
1.2.3.1. Nước
Hàm lƣợng nƣớc có trong lúa, tuỳ theo loại lúa mà có những tỷ lệ khác nhau, thƣờng có thuỷ phần từ 11 † 20%. Trong tế bào lúa thƣờng chứa nƣớc dƣới dạng: liên kết hoá học, liên kết hoá lý và liên kết cơ học [4].
+ Nƣớc liên kết hoá học: Nƣớc liên kết hoá học rất cần cho sự cấu tạo và thƣờng
chiếm từ 6 † 9%. Đây là liên kết rất bền vững. Ví dụ Na3CO3.3H2O, muốn tách nƣớc
phải nung nóng lên hoặc bằng tác dụng hoá học của các chất khác [11].
+ Nƣớc liên kết hoá lý: Kết hợp với vật liệu không theo một tỷ lệ nhất định. Nó gồm có nƣớc hấp phụ, nƣớc thẩm thấu, nƣớc cấu trúc. Đây là dạng liên kết kém bền vững. Muốn tách loại nƣớc này cần chi phí một lƣợng nhiệt để biến nƣớc từ pha lỏng sang pha khí [15].
- Nƣớc tự do: Đây là dạng kém bền vững nhất, chuyển dịch trong lúa ở thể lỏng. Muốn tách cần sấy trong tủ sấy ở 1050C.
Hàm lƣợng nƣớc trong lúa ảnh hƣởng lớn tới chất lƣợng bảo quản chúng. Khi hàm lƣợng nƣớc cao là môi trƣờng thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, làm cho chất lƣợng lúa xấu đi [11].
Ngƣời ta thiết lập đƣợc quan hệ giữa độ ẩm trung bình lúa (x) và độ ẩm của lõi (y).
y = 2,39.x - 21,05. [15]
1.2.3.2. Protein
Protein là hợp chất chứa nitơ chủ yếu trong lúa, là thành phần dinh dƣỡng chủ yếu của lúa có hạt. Hàm lƣợng protein chứa trong lúa 7 † 10%. (Tính theo trọng lƣợng chất khô).
Ngƣời ta phân loại protein theo tính hoà tan của nó: albumin tan trong nƣớc, glubulin tan trong muối, prolamin tan trong etanol 70 † 80%, glutelin tan trong natrihydroxyt và seleroprotein không tan trong dung môi chứa nƣớc.
Trong quá trình bảo quản, nitơ tổng số ít thay đổi, nhƣng nitơ protein thay đổi khá nhiều, chúng phân giải thành các axit amin, làm cho hàm lƣợng axit amin tăng lên. Sự chuyển hoá các chất có nitơ trong lúa còn phụ thuộc vào phƣơng pháp bảo quản.
Một đặc tính quan trọng của protein là sự biến tính, nghĩa là phá vỡ liên kết nƣớc trong phân tử protein làm nó đông tụ không thuận nghịch. Tác nhân gây biến tính có thể là nhiệt, là axit hay bức xạ. Sự biến tính protein còn có thể xảy ra khi tồn trữ quá lâu.
Nói chung, trong quá trình tồn trữ, nitơ protein giảm (do bị phân huỷ một phần), nitơ phi protein tăng (lƣợng axit amin tăng) [11].
1.2.3.3. Gluxit
Gluxit là thành phần quan trọng chứa trong hạt lúa, chiếm tới 90% trọng lƣợng chất khô. Nó đƣợc biểu hiện ở những dạng sau đây:
- Đƣờng và tinh bột: Là chất dự trữ chủ yếu lúa nhƣ thóc 60 † 70%. Trong quá trình bảo quản, tinh bột và đƣờng bị biến động khá nhiều. Đối với hạt sau thu hoạch vẫn còn quá trình chín tiếp, đồng thời nó còn bị ảnh hƣởng bởi các điều kiện bảo quản và chín thì tinh bột bị thủy phân và hàm lƣợng tăng lên [11].
Phƣơng trình phản ứng thủy phân tinh bột: (C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6.[11].
Phƣơng trình phản ứng thủy phân đƣờng saccaroza
Sự thay đổi hàm lƣợng tinh bột và đƣờng còn phụ thuộc vào phƣơng pháp bảo quản khác nhau và độ chín thuần thục của đối tƣợng bảo quản [11].
Bảng 1.6. Sự thay đổi hàm lƣợng tinh bột [11]
Giai đoạn chín lúa Hàm lƣợng tinh bột Đƣờng hòa tan (Maltoza)
Chín sữa 60,06% 3,02%
Chín sáp 61,84% 2,02%
Chín hoàn toàn 70,61% 2,08%
- Celluloza và Hemicelluloza: Thuộc nhóm pentoza, chủ yếu ở bộ phận bảo vệ nhƣ vỏ hạt. Nó là thành phần chủ yếu của vách tế bào.
- Pectin: Là gluxit cao phân tử. Trong vỏ chứa 1 † 1,5%, tồn tại dƣới 2 dạng: + Dạng không hòa tan còn gọi là propectin ở thành tế bào.
Trong quá trình bảo quản protopectin thủy phân tạo thành đƣờng, rƣợu meetylic và axit pectin. Khi bảo quản trong điều kiện nhiệt độ thấp, CO2 tăng cao thì hoạt động của men protopectinaza bị ức chế do đó protopectin ít bị thủy phân [11]. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.2.3.4. Lipit (Chất béo)
Chất béo chất dự trữ năng lƣợng. Tuỳ theo loại lúa, hàm lƣợng chất béo khác nhau thƣờng ở lúa nƣớc 1,8 † 2,5% [11]
1.2.3.5. Vitamin
Đối với hạt khô, lƣợng vitamin ít. Khi hạt nẩy mầm thì lƣợng vitamin tăng lên. Các vitamin chủ yếu nằm ở phôi và lớp ngoài cùng của nội nhũ cắm vào lớp alơrôn. Trong lớp alơrôn có tiền vitamin A, Thiamin (B1), Riboflavin (B2), Pyridoxin (B6) và axit nicotinic (vitamin PP). Phôi chứa một số nhỏ những vitamin, nhƣng trong số đó có phần lớn vitamin E và thiamin. Phần còn lại nằm ở lớp alơrôn [11].
1.2.3.6. Sắc tố
Các sắc tố chủ yếu tập trung 4 nhóm: Diệp lục, Carotenoic, Antocyan, Flavin [11].
1.2.4. Các yếu tố của quá trình bảo quản ảnh hưởng đến khả năng nẩy mầm của lúa giống
Chất lƣợng lúa giống thể hiện qua khả năng nẩy mầm của hạt. Các yếu tố cơ bản làm giảm khả năng nảy mầm của hạt giống trong khi bảo quản là do:
1.2.4.1 Yếu tố hô hấp
Hô hấp là quá trình sinh lý quan trọng và chủ yếu trong hoạt động sống của hạt.
Trong quá trình hô hấp các chất dinh dƣỡng trong hạt bị oxi hóa, phân hủy thành CO2
và H2O, sinh ra năng lƣợng cung cấp cho các tế bào trong hạt duy trì sự sống, phần lớn năng lƣợng còn lại thoát ra môi trƣờng xung quanh.
Khi chƣa tách khỏi cây, hạt vẫn hô hấp, tiêu hao chất dinh dƣỡng, nhƣng do quá trình tổng hợp lớn hơn tiêu tốn, do đó chất dinh dƣỡng trong hạt vẫn tăng dần. Ngƣợc lại, khi hạt đã già, tách khỏi cây thì tốn chất dinh dƣỡng do hô hấp không đƣợc bù đắp nữa nên trong bảo quản khối lƣợng chất khô chỉ có giảm đi.
Lúa hô hấp cả ở điều kiện hiếu khí và yếm khí. Tuy nhiên, khi nẩy mầm hạt hô hấp rất nhanh, nếu thiếu oxy thì quá trình hô hấp hiếu khí chậm lại rồi ngừng hẳn và
quá trình nẩy mầm không tiếp diễn nữa. Do vậy, hạt bảo quản trong điều kiện yếm khí khó nẩy mầm hơn.
Nó đƣợc đặc trung bởi hai quá trình hô hấp trong môi trƣờng có đầy đủ oxi (21% trong thành phần không khí) và không có oxi.
Loại 1: có đủ oxi, hiếu khí. Phƣơng trình tổng quát là:
Kcal O H CO O O H C6 12 66 2 6 26 2 686 . [11].
Loại 2: thiếu oxi (không có oxi), yếm khí . Phƣơng trình tổng quát là:
Kcal CO OH H C O H C6 12 6men 2 2 5 2 228 . [11].
Nhiệt sinh ra trong quá trình hô hấp yếm khí nhỏ hơn trong hô hấp hiếu khí. Phân
hủy 1 phân tử gam glucose tỏa ra 28 Kcal, đồng thời sinh ra 44,8 lít khí CO2 và 92
gam rƣợu etylic. Ngoài ra lƣợng nhiệt này còn phụ thuộc độ ẩm, thành phần các chất.
Tác hại của quá trình hô hấp:
Tổn hao chất khô.
Sinh ra nƣớc làm ẩm lúa tạo điều kiện cho vi sinh vật và côn trùng phát triển. Sinh nhiệt làm nhiệt độ khối hạt tăng lên, tích tụ dần dần dẫn đến bốc nóng khối hạt (bởi năng lƣợng đƣợc tạo ra chỉ một phần nhỏ hạt hấp thụ cho sự sống, còn lại thải ra môi trƣờng).
Làm thay đổi thành phần không khí của khối hạt. Cả hô hấp hiếu khí hay yếm khí
đều sinh CO2, nó tích tự càng nhiều, dần dần hô hấp hiếu khí chuyển sang hô hấp yếm
khí và hô hấp yếm khí ngoài CO2 còn sinh ra rƣợu. Rƣợu đầu độc phôi làm mất khả
năng nảy mầm lúa. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.2.4.2 Yếu tố độ ẩm hạt
Lúa mới gặt độ ẩm thƣờng là 25- 27%. Phơi trong nắng nhẹ để rút độ ẩm còn
18% trong nắng thứ nhất, sang nắng thứ hai còn 12% là đạt yêu cầu. Khi lúa đạt độ
ẩm 12% thì không vô bao liền mà để nguội ít nhất là 6 giờ cho vô bao để bảo quản. Nhìn chung, khi độ ẩm hạt tăng thì khả năng bảo quản hạt và khả năng nảy mầm giảm. Nếu hạt giống bảo quản ở độ ẩm cao thì tổn thất sẽ rất nhanh do sự phát triển của nấm mốc. Độ ẩm quá thấp dƣới 4% cũng có thể gây hại cho hạt vì làm cho hạt quá khô hoặc quá cứng. [38]
Khi bảo quản muốn giữ đƣợc lâu phải đảm bảo cho độ ẩm ở mức độ an toàn có độ ẩm hạt <14%. Nếu vƣợt quá độ ẩm an toàn sẽ khó bảo quản [3], [11].
1.2.4.3 Yếu tố nhiệt độ khi bảo quản và khi nảy mầm
Trong quá trình bảo quản, nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong thời hạn bảo quản hạt giống. Côn trùng và nấm mốc sẽ tăng khi nhiệt độ tăng. Hạt có độ ẩm càng cao thì càng bị ảnh hƣởng xấu bởi nhiệt độ. Giảm nhiệt độ bảo quản và giảm độ ẩm hạt là những biện pháp hiệu quả để duy trì chất lƣợng hạt giống khi bảo quản. Theo Harington giảm nhiệt độ bảo quản đi 5 C (trong khoảng nhiệt độ 0-50 C) thì thời hạn bảo quản của hạt giống tăng lên gấp đôi [38]. Để duy trì khả năng bảo quản và tỉ lệ nảy mầm cao của lúa giống, hạt giống nên đƣợc bảo quản lạnh càng nhanh càng tốt sau thu hoạch [40].
Trong quá trình nảy mầm, hạt thóc giống hút nƣớc đạt độ ẩm cần thiết và phải có nhiệt độ phù hợp mới có thể nảy mầm. Nhiệt độ ấm áp rất cần để tăng cƣờng các hoạt động ở bên trong hạt giống và do đó đẩy mạnh sự phát triển của phôi. Ngƣợc lại, nhiệt độ thấp làm giảm các hoạt động ở bên trong hạt giống, nhiệt độ quá cao sẽ làm chết phôi mầm hạt thóc.
Điều kiện để hạt thóc nảy mầm tốt nhất là ở nhiệt độ xung quanh 30-350C, trên
400C hoặc thấp dƣới 100C đều không có lợi cho quá trình nảy mầm. Trong quá trình ủ,
bản thân đống hạt hô hấp cũng tạo ra nhiệt lƣợng để xúc tiến nảy mầm.
Nếu ngâm ủ với khối lƣợng hạt giống nhỏ, dễ bị thiếu nhiệt nên hạt giống nảy mầm chậm. Có thể dùng nƣớc ấm tƣới vào hạt giống để hạt hút ẩm, tăng cƣờng hô hấp sẽ nảy mầm mạnh hơn [11], [14].
1.2.4.4 Yếu tố thành phần của không khí khi bảo quản và mức độ thoáng của không khí khi nảy mầm khí khi nảy mầm
Trong quá trình bảo quản hạt giống, tăng áp suất oxy sẽ làm giảm thời gian sống của hạt, khí quyển nitơ và cacbonic sẽ làm tăng khả năng bảo quản của hạt giống [38].
Yếu tố không khí cũng ảnh hƣởng rất lớn đến quá trình nảy mầm của hạt giống. Oxy rất cần thiết trong cả quá trình nảy mầm. Cây lúa nƣớc vốn sống trong điều kiện ruộng ngập nƣớc nên hạt giống có thể nảy mầm trong điều kiện yếm khí, thiếu oxy. Tuy nhiên trong điều kiện đó hạt vẫn nảy mầm, nhƣng lá bao kéo dài yếu ớt. Còn trong điều kiện ẩm thì hạt giống nảy mầm nhanh, ra lá và ra rễ bình thƣờng. Oxy rất cần thiết cho quá trình hô hấp của hạt, nó giúp cho quá trình phân giải vật chất trong hạt và quá trình phân chia tế bào mới (nếu thiếu oxy trong quá trình này thì tế bào kéo dài, các lá ban đầu dài ra, yếu ớt). Điều tiết bằng cách khống chế lƣợng oxy và nƣớc có thể
điều khiển đƣợc sự phát triển của mầm và rễ. Nếu thiếu oxy thì độ dài của mầm vƣơn nhanh nhƣng rễ lại phát triển ngắn. Nƣớc chứa rất ít không khí, nên nếu hạt giống bị ngập quá sâu trong nƣớc thì phôi sẽ phát triển chậm và hậu quả là mầm sẽ mảnh và yếu [9], [11], [12].
1.2.4.5 Yếu tố côn trùng và vi sinh vật trong kho
Vi sinh vật chiếm 90 % ở hạt lúa giống, chúng di chuyển từ rễ, thân lên hạt. Điển
hình có: Pseudomonas herbicola (chiếm chủ yếu), P. Fluorescens và một số loại mấm:
Aspergillus penicillium, Micrococus collectotricum, Helmintho sporium.
Khi bảo quản lúa nếu để côn trùng và vi sinh vật phát triển sẽ làm tăng cƣờng độ hô hấp lúa, phân huỷ lớp mô bào ngoài, xâm nhập phá huỷ phôi nhũ làm tỷ lệ nẩy mầm của hạt giống giảm [11].
1.2.4.6 Yếu tố già hoá của hạt
Hạt muốn nảy mầm đƣợc phải cần có thời gian chín sau để hoàn thành nốt các quá trình chín sinh lý và các quá trình biến đổi sinh hóa cần thiết.
Sự chín sau lúa là một trong những nguyên nhân làm cho hạt ngủ nghỉ, nhƣng không phải sự ngủ nghỉ nhất thiết là do sự chín sau lúa. Các hạt có giai đoạn chín sau dài thƣờng làm cho tỷ lệ nảy mầm của lô hạt thấp và sức nảy mầm không đều nhau. Thời kỳ chín sau ngắn thì thƣờng bị nảy mầm ngay ngoài đồng và trong khi bảo quản bị ẩm ƣớt, do đó gây nên tổn thất đáng kể. Hạt thông qua giai đoạn chín sâu thì phẩm chất có tăng lên, bảo quản có nhiều thuận lợi [4], [11], [14].
1.2.4.7 Yếu tố ngủ nghỉ của lúa
Hiện tƣợng nghỉ lúa là một hình thức bảo tồn nòi giống của cây giống, là hình thức chống đỡ với điều kiện ngoại cảnh. Trong thực tế sản xuất, sự nghỉ lúa có khi biểu hiện có lợi, nhƣng cũng có khi biểu hiện mặt có hại. Hạt nghỉ sẽ tránh đƣợc những điều kiện bất lợi của ngoại cảnh và giảm bớt đƣợc tổn thất trong quá trình bảo quản nhƣng lại giảm thấp tỷ lệ lợi dụng hạt nếu nhƣ tỷ lệ nảy mầm lúa quá thấp do sự nghỉ [11], [15].
1.2.4.8 Yếu tố tự bốc nóng khối hạt
Hiện tƣợng tự bốc nóng là hiện tƣợng tự tăng dần nhiệt độ trong khối hạt làm giảm phẩm chất của khối hạt. Tuy nhiên mức độ giảm khối lƣợng phụ thuộc vào diễn biến của quá trình. Mỗi loại hạt khác nhau có sự diễn biến của quá trình tự bốc nóng
khác nhau. Mức độ diễn biến phụ thuộc vào nguyên nhân gây ra hiện tƣợng thành phần hóa học của các loại hạt đó. [6], [11].
Một số nguyên nhân xảy ra hiện tượng bốc nóng: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Do hậu quả của quá trính hô hấp của bản thân lúa, hạt khô hô hấp mạnh hơn hạt ƣớt.
Do hoạt động của vi sinh vật, 5 † 10% lƣợng nhiệt cần cho vi sinh vật, 95% thải ra khối hạt.
Do hiện tƣợng tự phân cấp: hạt sấu hô hấp mạnh, tích tụ sâu mọt. Do của điều kiện môi trƣờng, T0 , A0 bốc nóng tầng sâu 7 † 10 cm. Do điều kiện kho tàng không đảm bảo.
Các dạng tự bốc nóng: dựa vào nguyên nhân gây ra hiện tƣợng chia ra:
Dạng bốc nóng vùng (ổ): hiện tƣợng xảy ra vùng, nơi khác nhau, đặc điểm khác nhau do tích tụ côn trùng hay nhà kho dột.
Dạng bốc nóng tầng:
Bốc nóng tầng trên: thƣờng xảy ra với lớp hạt bề mặt 50 † 70cm do có sự thay đổi đột ngột về thời tiết, khả năng ngăn cách của mái và kho kém.
Bốc nóng tầng dưới: xảy ra ở lớp hạt cách sàn kho 50 † 75cm, thƣờng do lúc nhập kho, khối hạt có nhiệt độ cao.
Bốc nóng thành vỉa đứng: dạng này thƣờng xuất hiện ở nhiều lớp hạt xung quanh tƣờng kho và cách tƣờng kho một khoảng cách 50 † 70cm, do hậu quả của quá trình tự phân loại và khả năng cách ẩm của tƣờng kho kém, đặc biệt là kho cuốn.
Bốc nóng toàn bộ (bốc nóng hoàn toàn): nếu không kịp thời xử lý nguyên nhân trên sẽ gây tự bốc nóng toàn bộ, giảm chất lƣợng.
Hậu quả của quá trình tự bốc nóng: mức độ giảm chất lƣợng phụ thuộc vào diễn biến của quá trình:
Giai đoạn 1: Tăng đến 280C, chất lƣợng hạt hầu nhƣ không thay đổi, có hiện tƣợng ngừng bốc hơi nƣớc, độ tản rời bình thƣờng, màu sắc bình thƣờng. Nhƣng đối với hạt xanh (đặc biệt ngô) thì phôi sẽ biến đổi nếu không kịp xử lý, Tăng dần lên sau 10 † 12 ngày sẽ chuyển sang giai đoạn 2.
Giai đoạn 2: Tăng 34 † 380C, độ tản rời giảm, có mùi khét, vỏ bắt đầu sẫm lại. nếu không xủ lý thì 3 † 7 ngày sẽ chuyển sang giai đoạn 3.
Giai đoạn 3: Giai đoạn cuối T0 lớn hơn 38 † 500C, có mùi khét, vỏ xám đen.