1. MỞ ĐẦU
2.3. GIỚI THIỆU VỀ CÂY LÚA NÀNG THƠM CHỢ ĐÀO
2.3.1. Nguồn gốc [4]
Xuất xứ lâu đời tại xã Mỹ Lệ, huyện Cần Đƣớc, tỉnh Long An. Giống đƣợc trồng ở một số nơi của tỉnh Long An, Tiền Giang và TP. Hồ Chí Minh. Tuy vậy, hƣơng vị sẽ bị giảm nếu đem trồng ở nơi khác xuất xứ của giống.
2.3.2. Đặc điểm nông học [4, 8]
Chu kỳ sinh trƣởng: 170 – 185 ngày, thuộc nhóm mùa muộn, phản ứng chặt với chu kỳ ánh sáng.
Chiều cao cây: 160 – 180 cm. Đẻ nhánh khá: 8 – 13 bông/khóm. Số hạt chắc/bông: 105 – 135. Trọng lƣợng 1000 hạt: 22 – 23 g. Năng suất bình quân: 3,0 – 4,0 tấn/ha.
Về dạng hạt [4, 8]
Nàng Thơm Chợ Đào có 3 dạng chính: dạng đuôi cong (54,4%), dạng hạt thẳng (36,3%), và dạng trung gian (9,3%). Hạt gạo dài 6,7 - 7,0 mm; rộng 2,0 – 2,1 mm.
Theo một số nhận xét của nông dân địa phƣơng, dạng hạt đuôi cong có ƣu thế về phẩm chất (mùi thơm), nhƣng dạng hạt thẳng có ƣu thế hơn về mặt năng suất. Ngay trên cùng một bông lúa, các hạt đuôi cong thƣờng tập trung ở nhiều ở hạt đầu gié bông, các hạt có dạng thẳng thƣờng tập trung ở giữa và cuối gié.
Về phẩm chất gạo [4, 8]
Hầu hết nông dân và hàng xáo kinh doanh lúa gạo trong vùng (96,6%) đều cho rằng lúa Nàng Thơm Chợ Đào trồng tại Cần Đƣớc, đặc biệt chính gốc xã Mỹ Lệ, Cần Đƣớc, Long An có mùi thơm, độ dẻo và màu trắng tốt nhất. Cơm thơm bền, dẻo, kể cả sau khi nguội 12 giờ. Độ hóa hồ cấp 3 – 4.
Kết quả điều tra cho thấy những năm có điều kiện thời tiết bất thuận, đặc biệt cuối vụ có đợt mƣa nhiều, độ thơm của cơm, gạo giảm mạnh, tính thơm còn bị ảnh hƣởng bởi điều kiện địa hình ruộng cao - thấp khác nhau, lúa thơm hơn ở những chân ruộng cao và giảm dần ở chân ruộng thấp.
Tỉ lệ gạo nguyên
Tỉ lệ gạo nguyên là chỉ tiêu đƣợc các thƣơng gia đặc biệt chú ý vì nó không chỉ có ảnh hƣởng đến giá thành của gạo thành phẩm, mà còn phản ánh chất lƣợng của gạo xay chà. Theo Đỗ Khắc Thịnh (2003) [8], tỉ lệ gạo nguyên của gạo Nàng Thơm Chợ Đào biến động từ 41 – 53%. Trong cùng điều kiện thí nghiệm, các dòng chọn lọc có tỉ lệ gạo nguyên khác nhau, chủ yếu do tác động bởi yếu tố di truyền, hoặc do tƣơng tác giữa yếu tố di truyền và ngoại cảnh. Giống Nàng Thơm Chợ Đào có dạng thon dài và tỉ lệ đục giữa khá cao, vì vậy tỉ lệ gạo nguyên thuộc loại trung bình khá (45 – 50 %). Với tỉ lệ này, Nàng Thơm Chợ Đào cũng không thuộc loại ngoại lệ so với các nhận xét của các tác giả về sự tƣơng quan giữa dạng hạt và tỉ lệ gạo nguyên của cây lúa.
Tỉ lệ chiều dài/rộng của hạt [8]
Gạo Nàng Thơm Chợ Đào thuộc nhóm thon dài, tỉ lệ này biến động từ 3,40 đến 3,94. Về mặt dạng hạt, giống Nàng Thơm Chợ Đào rất thích hợp cho thị trƣờng Đông Nam Á.
Nàng Thơm Chợ Đào là loại gạo có đặc điểm: hạt gạo trong, một số hạt có vết đục giữa thân hạt gạo [4].
Theo Đỗ Khắc Thịnh (2003) [8], tỉ lệ bạc bụng biến động từ 0 đến 17%, dòng cho tỉ lệ bạc bụng cao nhất đạt 17%. Hiện tại chƣa có những nghiên cứu di truyền về đặc tính đục giữa của hạt gạo. Về độ bạc bụng, những yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp tích lũy chất khô ở hạt trong giai đoạn hạt vào chắc, làm mẩy cũng có ảnh hƣởng đến độ chặt, độ nén của các hạt tinh bột và sẽ gây ra bạc bụng ở gạo (Bangwaek và ctv, 1994) [13]. Với cùng một điều kiện môi trƣờng, nhƣng có sự khác nhau giữa các dòng chọn lọc về độ bạc bụng đáng kể thể hiện tác động của yếu tố di truyền hay hiệu quả của chọn lọc đối với độ bạc bụng của hạt [8].
Tập quán ngƣời dân Nam Bộ rất ƣa chuộng gạo Nàng Thơm, Nàng Hƣơng, Tài Nguyên có vết đục giữa. Ngƣời ta cho rằng loại gạo này cho cơm thơm hơn, mềm và xốp cơm hơn so với loại gạo hạt trong (Đỗ Khắc Thịnh, 2001) [7].
2.3.4. Mùa vụ và chân đất phù hợp [4, 8]
Trồng trong vụ mùa, thích hợp ở chân ruộng vàn hoặc thấp, rút nƣớc muộn trong tháng 12.
Tính thơm bị ảnh hƣởng bởi điều kiện thời tiết. Những năm có điều kiện thời tiết bất thuận, đặc biệt cuối vụ có đợt mƣa nhiều, độ thơm của cơm, gạo giảm mạnh. Tính thơm còn bị ảnh hƣởng bởi điều kiện địa hình ruộng cao – thấp khác nhau. Lúa thơm hơn ở những chân ruộng cao, và giảm dần ở chân ruộng thấp.
Nàng Thơm Chợ Đào đƣợc trồng chủ yếu ở các huyện ven biển thuộc phía Nam tỉnh Long An, tập trung tại Cần Đƣớc, Tân Trụ, Thủ Thừa. Hai huyện Cần Đƣớc và Tân Trụ nơi trồng nhiều lúa thơm trên các loại đất bị nhiễm phèn với tỉ lệ 40,4% và nhiễm mặn là 28,1%, nhiễm cả phèn và mặn là 14%.
Về mặt địa hình, Cần Đƣớc và Tân Trụ có đất ruộng tƣơng đối bằng phẳng (63,1%), một số ruộng nghiêng (21,6%), có rất ít ruộng trũng và gò. Theo đánh giá của một số hộ điều tra tại Cần Đƣớc, đất đồng cao và đồng thấp cũng có sự khác nhau về mùi thơm của cơm gạo. Qua đánh giá thực tế, ruộng cao và thấp không chỉ khác nhau về địa hình mà còn khác nhau về lý hóa tính của đất đặc biệt về pH, hàm lƣợng Al3+
, Fe2+, Fe3+.
2.4. NGHIÊN CỨU VỀ HÓA SINH CHẤT THƠM CỦA LÚA GẠO 2.4.1. Những hợp chất bay hơi có trong gạo thơm 2.4.1. Những hợp chất bay hơi có trong gạo thơm
Nghiên cứu đầu tiên về gạo thơm đã đƣợc thực hiện bởi Yajima và ctv (1979) [72]. Họ đã xác định đƣợc 114 thành phần có trong gạo thơm, trong đó có 21 acid, 14 ester của các acid béo, 15 alcohol, 18 aldehyde, 17 ketone, 18 hydrocarbon và một vài hợp chất vòng khác nhƣ pyridine và furan. Khi so sánh gạo thông thƣờng với gạo thơm, Yajima đã rút ra kết luận: trong gạo thông thƣờng hàm lƣợng 4 – vinylphenol, 1 – hexanol và 1 – hexanal cao hơn so với gạo thơm, nhƣng lại có hàm lƣợng indole ít hơn. Hơn nữa, gạo thơm còn có 1 thành phần chƣa xác định đƣợc và α – pyrrolidone là những chất không đƣợc tìm thấy trong gạo thông thƣờng [72].
Những hợp chất bay hơi trong gạo đƣợc xác định bằng cách thu thập những chất bay hơi, phân tách bằng sắc ký và sau đó xác định những thành phần này bằng sắc ký khối phổ (GC/MS) [57].
Tsuzuki và ctv (1981) [66] và Buttery và ctv (1983b) [19] đã phân tích những thành phần bay hơi có trong cơm nấu từ gạo thơm. Kết quả là họ đã nhận biết đƣợc 114 chất (phụ lục 1). Tuy nhiên, theo đánh giá, không có thành phần bay hơi riêng lẻ nào đặc trƣng cho gạo thơm chƣa chế biến [16]. Năm 1988, Buttery và ctv [21] đã xác định đƣợc những thành phần chính tạo nên mùi thơm của gạo thơm hạt dài California là 2 – acetyl – 1 – pyrroline; (E,E) – deca – 2,4 – dienal; nonanal; hexanal; (E) –– non – 2 – enal; octanal; decanal; 4 – vinyl – guaiacol và 4 – vinylphenol.
Buttery và ctv (1983a) [18] đã phân tích 2 – acetyl – 1 – pyrroline ở điều kiện áp suất hơi nƣớc đối với những giống gạo khác nhau. Thí nghiệm này chỉ thực hiện trên gạo đã chế biến chứ không thí nghiệm trên gạo thô, vì thế, Tsugita (1985 - 1986) [65] đã tỏ ý hoài nghi rằng có thể chất này đƣợc hình thành trong quá trình nấu nƣớng. Suvarnalatha và ctv (1994) [60] đã nuôi cấy mô sẹo giống lúa Basmati và so sánh những thành phần bay hơi từ những cây lúa đó với những thành phần bay hơi trong những cây lúa Basmati thông thƣờng và rút ra kết luận rằng những chất này là tƣơng tự nhau. Tuy nhiên, họ đã không tìm thấy 2 – AP trong mô sẹo hay trong cơm gạo. Có thể là do phƣơng pháp sử dụng chƣa đủ nhạy.
Tiến hành so sánh những chất bay hơi có trong gạo thông thƣờng và gạo thơm, Widjaja và ctv (1996) [68] đã đã xác định đƣợc 70 chất và mô tả mùi thơm hầu hết những chất đó. Những chất bay hơi chính trong gạo thơm là các alkanal; alk – 2 – enal;
alka(E) – 2,4 – dienal; 2 – pentylfuran; 2 – acetyl – 1 – pyrroline và 2 – phenylethanol. Những giống gạo thông thƣờng chứa nhiều n-hexanal, (E) – 2 – heptanal, 1 – octen – 3 – ol, n – nonanal, (E) – 2 – octenal, (E) – 2 - (E) – 4 – decadienal, 2 – pentylfuran, 4 – vinylguaiacol và 4 – vinylphenol hơn so với gạo thơm. Kim (1991) [40] đã xác định trong gạo thơm có 16 loại hydrocarbon, 15 alcohol.
Lorieux và ctv (1996) [42] đã phân tích mẫu gạo của 2 giống lúa Azucena (thơm) và IR64 (không thơm), phân tích định lƣợng của 15 hợp chất chính liên quan đến 2 giống trên. Kết quả không tìm thấy chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline trong giống IR64. Xử lý thống kê cho thấy các chất sau có sự khác biệt giữa giống lúa thơm và không thơm: pentanol; 2 – acetyl – 1 – pyrroline; benzaldehyde; octanol; pentadecan – 2 – one; 6,10,14 – trimethylpentadecan – 2 – one và hexanol.
Khi so sánh nồng độ các cấu tử bay hơi thu đƣợc trong quá trình chiết xuất gạo thơm, Petrov và ctv (1996) [46] đã xác định đƣợc 9 thành phần có sự khác biệt rõ rệt về nồng độ giữa loại gạo thơm và gạo thông thƣờng: pentanol; hexanol; 2 – acetyl – 1 – pyrroline; (E) – hept – 2 – enal; benzaldehyde; octanal; pentadecan – 2 – one; 6,10,14 – trimethylpentadecan – 2 – one và hexadecanol. Trong số 9 hợp chất trên, pentadecan – 2 – one thể hiện mối tƣơng quan nghịch với những hợp chất khác, và là thành phần đặc trƣng trong giống gạo thông thƣờng (IR64) còn 6 hợp chất góp phần tạo mùi thơm trong gạo thơm: hexanal, octanal, nonanal, (E) – non – 2 – enal, (E,E) – deca – 2,4 – dienal và 2 – acetyl – 1 – pyrroline.
Theo Paule C. M. và Powers J. J. (1989) [45], hàm lƣợng hexanol tƣơng quan nghịch với chất lƣợng mùi thơm trong gạo, trong khi đó, 2 – acetyl – 1 – pyrroline lại tƣơng quan thuận. Kết quả nghiên cứu này một lần nữa chứng minh kết luận của Buttery và ctv (1983a) [18] rằng 2 – acetyl – 1 – pyrroline là thành phần chính chịu trách nhiệm cho mùi thơm đặc trƣng trong gạo thơm là đúng đắn.
Theo Widjaja và ctv (1996) [68], thành phần chính trong tất cả các loại gạo là hexanal. Khác biệt cơ bản giữa gạo thơm và gạo thông thƣờng là gạo thông thƣờng chứa hàm lƣợng hexanal, heptanal; 6 – methyl – 5 – hepten – 2 – one; (E) – 2 – heptenal; 1 – octen – 3 – ol; nonanal; (E) – 2 – octenal và (E) – 2, (E) – 4 – decadienal nhiều hơn so với gạo thơm.
Các thành phần hóa sinh góp phần tạo phát triển mùi thơm, nhƣng khả năng hình thành mùi thơm của cây còn phụ thuộc vào yếu tố di truyền, môi trƣờng, dinh
dƣỡng và điều kiện lƣu trữ (Simon và ctv, 1980; Paillard, 1981) [54, 44]. Do đó, sự khác biệt giữa mùi thơm trong gạo thơm và gạo thông thƣờng không thể chỉ dựa trên các thành phần hóa sinh (nhƣ acid béo, amino acid, đƣờng hay sắc tố) của mỗi giống [46].
Hiện nay có 2 quan điểm về thành phần chất thơm của lúa gạo. Quan điểm thứ nhất cho rằng chất thơm đƣợc tạo ra từ các hợp chất aldehyde (CHO) và keton (C=O) và các hợp chất với lƣu huỳnh (Ayano và Tsuzuki, 1976) [12]. Quan điểm thứ 2 cho rằng chất thơm lúa gạo, do vòng pyrrol kiểm soát tính thơm của chất 2-acetyl-1- pyrrolinr (Buttery và ctv, 1983a) [18].
2.4.2. Hợp chất thơm 2 – acetyl – 1 – pyrroline
Hình 2.4. Cấu trúc hóa học của 2 – AP
2 – acetyl – 1 – pyrroline, một hợp chất thơm có mùi tƣơng tự nhƣ mùi bắp nổ, đƣợc đánh giá là một thành phần chất thơm quan trọng trong các giống gạo thơm do đặc tính giữ mùi lâu hơn so với các thành phần bay hơi khác trong gạo [18, 21]. Buttery và ctv (1983a) [18] đã chiết xuất 2 – AP và những hợp chất bay hơi khác từ gạo bằng cách sử dụng hệ thống Likens – Nickerson (SDE). Sản phẩm thu đƣợc đƣợc phân tích bằng GC/MS. Sau đó, họ đã định lƣợng 2 – AP bằng máy sắc ký khí với đầu dò FID [20].
Hình 2.5. Phổ đồ hợp chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline (A: Tanchotikul and Hsieh, 1991; B: Varaporn và Sarath, 1993) [63, 67]
Năm 1983, Buttery và ctv [18] đã nghiên cứu 7 giống lúa thơm. Trong số các thành phần xác định bằng phƣơng pháp sắc ký khí, hợp chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline đã tìm thấy và có mùi tƣơng tự nhƣ mùi thơm của cơm. Ngƣỡng mùi thơm của chất
này trong nƣớc là 0,1μg.L-1
và mùi thơm tích lũy tƣơng tự nhƣ loại bắp nổ (pop corn). Theo Buttery và ctv (1982, 1983a) [17, 18], 2 – acetyl – 1 – pyrroline là thành phần chính trong hỗn hợp các chất thơm có trong gạo thơm, góp phần cấu thành nên hƣơng thơm của gạo. Do đó, có thể cho rằng thành phần chính dùng để nhận biết sự khác biệt về mùi giữa gạo thông thƣờng và gạo thơm là 2 – acetyl – 1 – pyrroline.
Buttery và ctv (1983a) [18] nhận thấy rằng, các giống gạo thơm chứa 0,04 – 0,09 ppm 2 – acetyl – 1 – pyrroline trong khi các giống gạo thông thƣờng chứa lƣợng thấp hơn khoảng 10 lần (< 0,006 đến < 0,008 ppm). Họ đã công bố những chất thơm này chỉ đƣợc tìm thấy trong quá trình nấu nƣớng mà không đƣơc phát hiện trong gạo thô. Nhƣng theo Yoshihashi (2002) [74], hợp chất thơm 2 – AP không phải đƣợc hình thành trong quá trình nấu nƣớng hay do điều kiện bảo quản sau thu hoạch mà chúng đƣợc hình thành từ phần khí sinh của cây trong suốt thời gian gieo trồng. Năm 2003, Wornpongchai và ctv [69] đã tìm thấy 2 – AP trong gạo thô và các bộ phận khác của cây bằng phƣơng pháp chiết xuất không sử dụng nhiệt. Họ cho rằng, 2 – AP chính là một hợp chất thứ cấp hiện diện trong cây lúa đặc sản.
Hợp chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline đƣợc xác định là thành phần chính trong tinh dầu lá dứa. Theo Buttery và ctv (1983a) [18], trong lá dứa chứa khoảng 1 ppm 2 – acetyl – 1 – pyrroline, hàm lƣợng này cao gấp 100 lần so với những loại gạo thông thƣờng. Vì thế, ở một vài nƣớc châu Á, ngƣời dân thƣờng cho lá dứa vào trong quá trình nấu cơm đối với những loại gạo thông thƣờng để có đƣợc mùi thơm nhƣ gạo thơm [67].
Thí nghiệm phân tích của Trung tâm Nghiên cứu vùng của Bộ nông nghiệp Hoa Kỳ và IRRI (1982) (trích dẫn bởi Đỗ Khắc Thịnh, 2003) [8] cũng cho kết quả về hàm lƣợng chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline của 8 giống lúa thơm và 2 giống lúa không thơm. Hàm lƣợng chất thơm 2 – acetyl – 1 – pyrroline của Khao Dawk Mali 105 và Basmati 370 là 0,07 và 0,06 ppm theo thứ tự, giống đối chứng Calrose là 0,006 ppm.
Hussain và ctv (1987) [34] thực hiện so sánh mùi thơm giữa lúa thơm (Basmati) và lúa không thơm. Xác định hợp chất thơm dựa trên các peak pentadecan-2-one, hexanol, 2-pentylfurane với nồng độ cao ở lúa Basmati. Chất 2-acetyl-1-pyrroline không tìm thấy. Tuy vậy, hầu hết các nghiên cứu thực hiện sau năm 1983 (Buttery và ctv, 1983b, 1986, 1988; Paule và Powers, 1989; Lin và ctv, 1990; Tanchotikul và Hsieh, 1991) đã chứng tỏ tầm quan trọng của thành phần 2 – acetyl – 1 – pyrroline.
Hàm lƣợng của hợp chất này trong gạo dao động từ 6 – 90 µg/kg tùy theo chất lƣợng mùi thơm trong gạo thơm (Buttery và ctv 1983b) [19].
AcPy không chỉ đóng vai trò quan trọng trong gạo thơm mà còn đƣợc xem là thành phần chính trong vỏ và ruột bánh mì (Schieberle và Grosch, 1991 và 1991a), bắp nổ (Schieberle, 1991a), hạt kê (Seitz và ctv, 1993), bánh ngô (Karahadian và Johnson, 1993), lá dứa (Buttery và ctv, 1983a; Laksanalamai và Ilangantileke, 1993), mật cây đoan (Blank và ctv, 1989) và bia Đức (Schieberle, 1991b) (trích dẫn bởi Petrov, 1996) [46].
AcPy còn là thành phần chính đƣợc tổng hợp từ một vài dòng Bacillus cereus
phân lập đƣợc từ việc lên men quả ca cao (Romanczyk và ctv, 1995) [50].
Theo Buttery và ctv (1983a) [18], 2 – acetyl – 1 – pyrroline có cùng nguồn gốc với 2 – acetyl – 1,4,5,6 – tetrahydropyridine là 1 thành phần chất thơm đã đƣợc Hunter và ctv (1969) tìm thấy trong bánh mì hay bánh nƣớng. Proline hay hydroxyproline cũng là tiền thân của 2 – acetyl – 1 – pyrroline. Khi thay thế nhóm –COOH của hydroxyproline thành nhóm methyl keton bằng cách khử nƣớc và chuyển nối đôi sang vị trí số 1 sẽ tạo ra đƣợc 2 – AP.
Còn theo Petrov và ctv (1996) [46], 2 – acetyl – 1 – pyrroline có nguồn gốc từ proline và ornithine. Sản phẩm của quá trình phân hủy Strecker là proline và 1- pyrroline (Yoshikawa và ctv, 1965) [76] sẽ phản ứng với những sản phẩm của quá trình phân hủy đƣờng tạo ra AcPy (Schieberle, 1989, 1990; Tressl và ctv, 1985) [52, 53, 64].
Mũi của ngƣời có thể phát hiện đƣợc chất thơm 2 – acetyl – 1 – pyrroline ở nồng độ 0,007ppm. Do đó, đánh giá bằng cảm quan, trong điều kiện nhất định và với những ngƣời có khứu giác bình thƣờng, kết quả có thể tin cậy đƣợc [8].
Theo Varaporn và Sarath (1993) [67], nồng độ 2 – AP trong gạo sẽ giảm đối với những gạo đƣợc lƣu trữ trong thời gian dài.
2.5. CÁC YẾU TỐ MÔI TRƢỜNG VÀ ĐIỀU KIỆN GIEO TRỒNG ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG MÙI THƠM HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG MÙI THƠM