4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.4. THIÉT LẬP PHƢƠNG PHÁP SPME – GC
4.4.1. Xác định thời gian lƣu của chất chuẩn collidine
Sau khi chiết xuất mẫu collidine 0,001 mg/ml theo qui trình tƣơng tự nhƣ qui trình phân tích các hợp chất bay hơi trong gạo (mục 3.4.3), chúng tôi tiến hành phân tích sản phẩm chiết xuất bằng máy GC theo chƣơng trình nhiệt đã đƣợc thiết lập ở phần 3.4.4.1.
Bảng 4.7. Thời gian lƣu, diện tích và chiều cao của chuẩn collidine 0,001 mg/ml Lần chạy Thời gian lƣu (phút) Diện tích (pA*s) Chiều cao (pA)
1 13,811 357,60 36,00
2 13,803 321,89 27,77
3 13,878 316,36 38,89
Trung bình 13,830 331,95 34,22
Hình 4.9. Sắc ký đồ GC phân tích thành phần hóa học của collidine (nồng độ 0,001mg/ml)
Nhận xét:
Dựa vào kết quả phân tích, chúng tôi xác định đƣợc thời gian lƣu của collidine là tại thời điểm 13,8 phút (hình 4.7). Thời gian lƣu này khác với kết quả nghiên cứu của các nhà nghiên cứu của viện nghiên cứu CIRAD (phút thứ 21,15) (theo Ringuet J., 2005 và Phan Phƣớc Hiền, 2005) [49, 47]. Nguyên nhân là do các điều kiện phân tích: chiều dài cột, độ tinh sạch của cột, độ tinh khiết của khí mang...giữa 2 phòng thí nghiệm khác nhau.
Nhằm xác định độ tin cậy về sự xuất hiện của peak chuẩn collidine ở thời điểm 13,8 phút, chúng tôi tiến hành phân tích chuẩn collidine ở các nồng độ 0,002 mg/ml; 0,003 mg/ml, 0,004 mg/ml; 0,005 mg/ml; 0,006 mg/ml.
Bảng 4.8.Thời gian lƣu, diện tích, chiều cao của chất chuẩn collidine ở mỗi nồng độ. Nồng độ (mg/ml) Thời gian lƣu (phút) Diện tích (pA*s) Chiều cao (pA)
0,001 13,830 331,950 34,222 0,002 13,832 490,467 49,514 0,003 13,824 545,521 63,412 0,004 13,811 654,932 74,165 0,005 13,796 724,596 89,665 0,006 13,798 862,111 93,311
Hình 4.10. Sắc ký đồ GC phân tích thành phần hóa học của collidine nồng độ 0,002 mg/ml
y = 0.00008x - 0.00193 R2 = 0.9815 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 20 40 60 80 100
chiều cao peak (pA)
n ồn g đ ộ co lli d in e (m g/ m l)
Biểu đồ 4.6. Mối tƣơng quan giữa chiều cao và nồng độ của chuẩn collidine.
y = 0.00001x - 0.00248 R2 = 0.98412 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 300 400 500 600 700 800 900
diện tích peak (pA*s)
n ồn g đ ộ co lli d in e (m g/ m l)
Biểu đồ 4.7. Mối tƣơng quan giữa diện tích và nồng độ của chuẩn collidine.
Nhận xét:
Kết quả phân tích ở bảng 4.8 và biểu đồ 4.6, 4.7 cho thấy mối tƣơng quan chặt giữa nồng độ collidine và chiều cao, diện tích peak khi phân tích bằng GC. Từ đó có thể kết luận đƣợc, peak đại diện cho collidine sẽ xuất hiện ở thời điểm 13,8 phút khi phân tích bằng hệ thống GC với điều kiện phòng thí nghiệm (hình 4.10).
4.4.2. Định tính hợp chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline
Sau khi tiến hành kiểm tra và loại trừ đƣợc tất cả các yếu tố ảnh hƣởng đến kết quả phân tích (phụ lục 3), chúng tôi thực hiện phân tích gạo thơm để xác định thời gian lƣu của hợp chất thơm 2 – acetyl – 1 – pyrroline.
Tiến hành chiết xuất 2 mẫu gạo thơm Basmati và Thái Lan theo qui trình 3.4.3. Bơm mẫu vào máy GC/MS theo chƣơng trình nhiệt phân tích gạo thơm bằng phƣơng pháp SPME (phần 3.4.4.2) để xác định peak đại diện cho hợp chất 2 – AP.
Hình 4.11. Sắc ký đồ GC – MS phân tích các hợp chất bay hơi có trong mẫu gạo Thái Lan.
Dựa vào kết quả hình 4.8, tiến hành xác định thời gian lƣu của 3 hợp chất đặc trƣng cho các giống gạo thơm: hexanal, nonanal, 2 – AP bằng thƣ viện có trong máy GC/MS.
Hình 4.12. Kết quả tra cứu thời gian lƣu của 2 hợp chất hexanal và nonanal trong thƣ viện của máy GC/MS.
Nhận xét:
Dựa vào các kết quả hình 4.12 chúng tôi xác định đƣợc thời gian lƣu của hexanal là 4,16 phút (độ tƣơng hợp: 91%); thời gian lƣu của nonanal là 18,45 (độ tƣơng hợp: 86%). Tuy nhiên, không xác định đƣợc 2 – AP, nguyên nhân là do sau khi qua buồng MS, hợp chất 2 – AP bị bắn phá thành nhiều mảnh có khối lƣợng khác nhau nhƣng tổng khối lƣợng của chúng vẫn là 111 (khối lƣợng phân tử của hợp chất 2 – AP).
Dựa vào phổ đồ phân tích, chúng tôi xác định đƣợc hợp chất phân tách ở thời điểm 9,24 phút của mẫu gạo Basmati (hình 4.13) và 9,22 phút của mẫu gạo Thái Lan (hình 4.14) có phổ tƣơng tự nhƣ phổ của hợp chất 2-AP đã đƣợc Tanchotikul và Hsieh (1991), Varaporn và Sarath (1993) đã phát hiện [63, 67] (hình 2.5). Do đó, có thể kết luận hợp chất 2 – AP xuất hiện ở thời điểm 9,2 phút khi phân tích trên hệ thống GC/MS.
Hình 4.13. Phổ đồ của hợp chất phân tách ở thời điểm 9,24 phút của gạo Basmati
Bảng 4.9. Thời gian lƣu (phút) của hexanal, nonanal có trong mẫu gạo Thái Lan và Basmati chạy trên GC và GC/MS.
Hợp chất Mẫu gạo Thái Lan Mẫu gạo Basmati
GC/MS GC GC/MS GC
Hexanal 4,16 4,929 4,16 4,936
Nonanal 18,45 19,686 18,44 19,713
Nhận xét
Dựa vào kết quả phân tích trên hệ thống GC và GC/MS của mẫu gạo Basmati và Thái Lan, chúng tôi xác định đƣợc thời điểm xuất hiện của 2 hợp chất hexanal và nonanal trên hệ thống GC lần lƣợt là 4,929 và 19,688 phút (Basmati) và 4,936 và 19,713 phút (Thái Lan). Kết quả nghiên cứu cho thấy có sự khác biệt về thời gian lƣu của 2 hợp chất hexanal, nonanal trong mẫu gạo khi phân tích tại Pháp và tại Việt Nam. Nguyên nhân là do có sự khác biệt về kích thƣớc cột và loại khí mang sử dụng trong phân tích.
Theo kết quả xác định ở phần 4.4.1., peak của collidine xuất hiện ở thời điểm 13,8 phút. Do hợp chất thơm 2 – AP sẽ xuất hiện trƣớc peak của chất chuẩn collidine, nên có thể dự đoán rằng hợp chất 2 – AP sẽ xuất hiện vào khoảng từ 9 đến 13 phút.
So sánh sự chênh lệch về thời gian lƣu của 2 hợp chất hexanal và nonanal khi phân tích trên 2 hệ thống GC và GC/MS, chúng tôi nhận thấy khoảng thời gian chênh lệch là 0,8 đến 1,2 phút. Nhƣ vậy, có thể nhận định peak của hợp chất thơm 2-AP sẽ xuất hiện trong khoảng thời điểm từ 10 đến 11 phút.
Dựa vào sắc ký đồ GC phân tích 2 mẫu gạo thơm Basmati và Thái Lan (phụ lục 5, 6), chúng tôi kết luận đƣợc thời gian lƣu của hợp chất 2-AP khi phân tách bằng GC là 10,1 phút ở điều kiện phòng thí nghiệm.
4.4.3. Xác định hệ số phản hồi của hợp chất 2 – AP
4.4.3.1. Xác định hệ số phản hồi theo nồng độ chất chuẩn collidine Bảng 4.10. Hệ số phản hồi của chất chuẩn collidine Bảng 4.10. Hệ số phản hồi của chất chuẩn collidine
Dung dịch collidine Diện tích peak (pA*s) Hệ số phản hồi (pA/μg)
1 40,47 3268 2 42,69 3447 3 60,39 4765 4 74,01 5840 5 86,27 6808 6 89,95 7099 7 118,30 9336 Trung bình 6000 Hình 4.15. Sắc ký đồ GC phân tích collidine (nồng độ 0,01 mg/ml) Nhận xét
Theo bảng 4.10, hệ số phản hồi của hợp chất 2 – AP theo nồng độ chất ngoại chuẩn collidine là 6000. Trong quá trình xác định hệ số phản hồi theo chất chuẩn collidine, đôi khi có hiện tƣợng xuất hiện peak đôi. Do đó khó có thể tin cậy hoàn toàn vào hệ số phản hồi thu đƣợc theo chất chuẩn collidine. Vì thế chúng tôi tiến hành xác định hệ số phản hồi theo nồng độ 2-AP trong gạo thơm Giano.
4.4.3.2. Xác định hệ số phản hồi theo nồng độ 2 – AP trong gạo Giano
Hình 4.16. Sắc ký đồ GC phân tích hợp chất thơm 2 – AP trong gạo thơm Giano
Phân tích hàm lƣợng 2-AP chiết xuất từ 1,5 g gạo Giano theo chƣơng trình nhiệt phân tích gạo thơm. Chúng tôi thu đƣợc dữ liệu về diện tích peak 2-AP là 80 pA*s. Theo kết quả nghiên cứu của viện nghiên cứu CIRAD, nồng độ 2 – AP trong gạo thơm Giano khi phân tích bằng phƣơng pháp SPME là 10 μg/kg (Ringuet, 2005) [49]. Do đó, chúng tôi xác định đƣợc hệ số phản hồi theo nồng độ 2-AP là 5300 pA/μg.
Từ 2 hệ số phản hồi thu đƣợc, chúng tôi xác định đƣợc hệ số phản hồi trung bình cho hợp chất thơm 2-AP là 5650 pA/μg.
4.5. SO SÁNH HÀM LƢỢNG CHẤT THƠM TRONG GẠO NTCĐ THU THẬP TỪ CHỢ VÀ CÁC LOẠI GẠO THƠM ĐƢỢC BÁN Ở THỊ TRƢỜNG CHÂU TỪ CHỢ VÀ CÁC LOẠI GẠO THƠM ĐƢỢC BÁN Ở THỊ TRƢỜNG CHÂU ÂU
Bảng 4.11. Nồng độ 2 – AP trong mẫu gạo thơm bán trên thị trƣờng.
Nồng độ (μg/kg) Mẫu gạo 0 – 100 Vietnam IMP 100 – 200 M9, SM12, SM16, WM17 200 – 300 M2, SM13 300 – 400 M1, M3, M5, M6, M7, M8, M11 400 - 500 M4, M10, SM14, BASMATI 500 – 600 SM15, Thái Lan
Bảng 4.12. Nồng độ 2 – AP trung bình trong mẫu gạo thơm bán trên thị trƣờng.
Loại mẫu [2 – AP] trong hạt gạo (μg/kg) Mẫu chợ 335,02
Mẫu bán ở thị trƣờng châu Âu 358,40
Hình 4.17. Sắc ký đồ GC phân tích hợp chất thơm 2 – AP trong mẫu gạo SM15.
Nhận xét:
Bảng kết quả 4.12 cho thấy không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p > 0,05) giữa mẫu gạo Nàng Thơm Chợ Đào thu thập ở chợ và các mẫu gạo thơm đƣợc bán trong các siêu thị ở châu Âu.
Trong số các mẫu điều tra có nguồn gốc từ chợ và siêu thị trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh, chỉ có các mẫu M4, M10, SM14, SM15 (hình 4.17) có nồng độ 2 – AP
tƣơng đối cao, có khả năng đáp ứng đƣợc yêu cầu của thị trƣờng thế giới. Tuy nhiên, với hàm lƣợng 2 – AP phần lớn chỉ đạt từ 100 – 400 μg/kg, các mẫu gạo hiện đang lƣu hành trên thị trƣờng chƣa đủ sức cạnh tranh với các loại gạo thơm nổi tiếng của thế giới nhƣ Jasmine (Mỹ) (810 μg/kg) (theo C.J. Bergman và cs, 2000) [14], Khao Dawk Mali (Thái Lan) (532 ± 25 μg/kg) (theo T. Yoshihashi, 2004) [62]…
4.6. SO SÁNH HÀM LƢỢNG 2 – AP TRONG MẪU GẠO NÀNG THƠM CHỢ ĐÀO THU THẬP TỨ CHỢ VÀ TỪ RUỘNG
Bảng 4.13. Nồng độ hợp chất thơm 2 – AP trong gạo Nàng Thơm Chợ Đào.
Loại mẫu Nồng độ 2 – AP trong hạt
gạo (µg/kg) CV (%)
Nhóm tƣơng đồng Mẫu chợ 335,02 * 38% X Mẫu IAS 502,95 * 41% X Mẫu Viện Lúa 478,96 * 33% X
((Dấu * chỉ sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức xác suất sai lầm P = 0,05)
Nhận xét:
Kết quả thống kê ở bảng 4.13 cho thấy có sự khác biệt về mặt thống kê giữa nồng độ chất thơm 2 – AP trong các mẫu gạo thu mua ở chợ và siêu thị với các mẫu gạo Nàng Thơm Chợ Đào chính gốc. Nồng độ hợp chất thơm trong các mẫu gạo ở chợ thấp hơn rất nhiều so với các mẫu thực sự là gạo NTCĐ. Nguyên nhân có thể là do trong quá trình phân tích, đối với mẫu chợ, chúng tôi sử dụng gạo đã chà xát, còn các mẫu còn lại thì sử dụng loại gạo chỉ mới bóc vỏ trấu. Tuy nhiên, theo Bergman và cộng sự (2000) [14], không có sự khác biệt về hàm lƣợng 2 – AP trong gạo đã chà xát và gạo chỉ mới bóc vỏ trấu. Do đó, có thể loại trừ đƣợc yếu tố ảnh hƣởng này. Vì vậy, có thể kết luận phần lớn các mẫu gạo NTCĐ hiện đang đƣợc lƣu hành trên thị trƣờng thành phố HCM không hoàn toàn là NTCĐ, chắc chắn có sự pha trộn với các loại gạo khác. Điều này đã giải đáp đƣợc thắc mắc vì sao sản lƣợng gạo NTCĐ hàng năm rất thấp nhƣng lƣợng gạo dán nhãn NTCĐ tiêu thụ hàng năm trên thị trƣờng lại khá lớn, với giá bán tƣơng đối cao (8000 – 10000 đồng/kg, theo kết quả điều tra) so với các loại gạo thông thƣờng và gạo thơm khác.
4.7. ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN HÀM LƢỢNG CHẤT THƠM 2 – AP TRONG GẠO NÀNG THƠM CHỢ ĐÀO CHÍNH GỐC THƠM 2 – AP TRONG GẠO NÀNG THƠM CHỢ ĐÀO CHÍNH GỐC
Bảng 4.14. Hàm lƣợng 2 – AP thu đƣợc khi chiết xuất bằng phƣơng pháp SPME.
Mẫu Đặc điểm [2-AP] (μg/kg) CV IAS Trồng trong các điều kiện môi
trƣờng khác nhau 493,83 41%
Viện lúa Kiểu gen khác nhau 478,96 33%
Nhận xét
Kết quả thống kê của bảng 4.14 cho thấy hàm lƣợng 2 – AP trung bình trong các mẫu gạo thu thập từ viện lúa đồng bằng sông Cửu Long là 478,96 μg/kg với hệ số biến động là 33 %. Hệ số biến động này có thể chấp nhận đƣợc do các mẫu nghiên cứu lấy từ Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long là các dòng NTCĐ có kiểu gen khác nhau, đƣợc gieo trồng trong cùng một điều kiện thí nghiệm. Theo kết quả nghiên cứu, các dòng NTVLS22 (hình 4.18) và NTDPI (hình 4.19) là các dòng cho chất lƣợng mùi thơm cao nhất (661,62 và 685,55 μg/kg, theo thứ tự). Sự khác biệt về hàm lƣợng chất thơm giữa các dòng NTCĐ đã phản ánh đƣợc vai trò của kiểu gen, cấu trúc di truyền đối với tính thơm của lúa gạo.
Hình 4.19. Sắc ký đồ GC phân tích hợp chất thơm 2 – AP trong mẫu gạo DPI
Theo kết quả thống kê của bảng 4.14, hệ số biến động (CV%) của các mẫu gạo NTCĐ thu thập từ IAS là khá cao (41 %), sự khác biệt về hàm lƣợng chất thơm giữa các mẫu gạo này rất lớn. Do đó, có thể nhận thấy rằng điều kiện gieo trồng có ảnh hƣởng mạnh mẽ đến chất lƣợng mùi thơm của cơm gạo.
Chất lƣợng mùi thơm của gạo thơm chịu ảnh hƣởng bởi 2 yếu tố chính:
79 % chất lƣợng mùi thơm là do kiểu gen chi phối.
21 % còn lại chịu ảnh hƣởng bởi điều kiện môi trƣờng và điều kiện gieo trồng (phụ lục 10). Những hiểu biết cụ thể về yếu tố ảnh hƣởng này sẽ góp phần kiểm soát và cải thiện chất lƣợng mùi thơm của gạo thơm.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, gạo NTCĐ cho chất lƣợng mùi thơm cao nhất khi đƣợc gieo trồng trong đất chứa lƣợng acid nhẹ. Độ pH của đất có quan hệ chặt chẽ đến quá trình trao đổi chất của cây trồng. Do đó, nếu trồng trong điều kiện đất chứa lƣợng acid quá cao hay quá thấp sẽ ảnh hƣởng xấu đến phẩm chất, trong đó có tính thơm của gạo đặc sản. Kết quả nghiên cứu này tƣơng tự với nhận xét của Đỗ Khắc Thịnh đối với NTCĐ trồng trên đất ít phèn, pH cao sẽ cho loại gạo có chất lƣợng mùi thơm cao hơn.
Các yếu tố ảnh hƣởng Phân loại [2-AP] (μg/kg) CV Nơi trồng Ấp Chợ Đào 734,50 37% Ấp Chợ Mỹ 613,92 19% Ấp Cầu Láng 555,67 64% Ấp Mỹ Tây 514,66 69% Ấp Văn Phƣớc 481,96 29% Ấp Cầu Chùa 462,00 35% Ấp Rạch Đào 415,11 44% Chân ruộng Trung bình 545,10 57% Cao 491,74 41% Thấp 462,26 36% Hàm lƣợng acid trong đất Lƣợng acid nhẹ 519,56 35% Lƣợng acid trung bình 499,15 53% Không chứa acid 356,54 0%
Lƣợng acid cao 275,40 0%
Thời điểm tháo nƣớc
Không tháo nƣớc 619,54 45% 20 ngày trƣớc khi thu
hoạch 571,23 10% 10 ngày trƣớc khi thu
hoạch 492,38 51% 7 ngày trƣớc khi thu hoạch 483,07 37%
15 ngày trƣớc khi thu
hoạch 392,81 38%
Thời vụ thu hoạch
Từ 20 đến 25/01/06 532,46 43% Trƣớc 20/01/06 480,58 35% Sau 25/01/06 463,47 66%
Thời điểm tháo nƣớc khỏi ruộng cũng ảnh hƣởng đáng kể đến hàm lƣợng chất thơm trong gạo. Những dòng lúa NTCĐ đƣợc trồng trong điều kiện không tháo nƣớc cho hàm lƣợng chất thơm cao nhất. Nguyên nhân của hiện tƣợng này là do khi cây sinh trƣởng và phát triển trong điều kiện ngập nƣớc thƣờng xuyên, cây sẽ bắt đầu tích lũy proline để tăng khả năng chịu mặn và chịu úng mà L – proline đƣợc xem là tiền thân của hợp chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline. Vì thế, cây sinh trƣởng và phát triển trong
điều kiện ngập nƣớc sẽ tích lũy đƣợc hàm lƣợng chất thơm cao hơn so với môi trƣờng có ẩm độ thấp. Kết quả nghiên cứu đạt đƣợc phù hợp với kết luận của Đỗ Thu Hiền và ctv (2003) [28] về mối quan hệ giữa khả năng chịu mặn và chịu úng và tính thơm của lúa gạo.
Theo kết quả thống kê ở bảng 4.15, gạo NTCĐ đƣợc trồng ở chân ruộng trung bình cho tính thơm tốt nhất. Xã Mỹ Lệ (huyện Cần Đƣớc, tỉnh Long An), nơi xuất xứ của giống gạo NTCĐ, có địa hình tƣơng đối bằng phẳng. Tuy nhiên, vẫn có sự khác biệt nhỏ về địa hình giữa các ấp và giữa các ruộng trong từng ấp. Đặc điểm này góp phần tác động vào chất lƣợng mùi thơm của lúa gạo. Nguyên nhân là do vào cuối vụ mùa (tháng 12 hàng năm), thời kỳ chín của hạt, miền Nam đang trong mùa khô, lƣợng