* Hạt lúa và thành phần trong hạt
Theo Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2000), sự hiểu biết cấu trúc của hạt thóc rất quan trọng để chúng ta có thể giải thích những tính trạng vật lý cũng như hóa học của hạt gạo. Sự thay đổi về cấu trúc, chức năng hợp phần trong mô phôi nhũ ảnh hưởng rất lớn đến phẩm chất dinh dưỡng của gạo. Hơn nữa, sự hiểu biết nầy còn đóng góp rất có ý nghĩa trong kỹ thuật xay xát, chế biến hạt gạo.
Hạt thóc trưởng thành hoàn toàn gồm có những thành phần sau:
Hình 1: Cấu trúc hạt thóc
(Nguồn:http://www.goldenrice.org/image/why_grain.jpg)
Theo Lê Doãn Diên (2004), kích thước, hình dạng hạt thóc cũng như hạt gạo là chỉ tiêu chất lượng bề ngoài quan trọng trong việc buôn bán và thương mại, thường gạo
Râu Trấu trên Trấu dưới Vỏ bì Vỏ lụa Tầng aleuron Nội nhủ (tinh bột) Gạo lức Thuẩn
Ngoại phôi bì Phôi Phôi mầm
Rễ mầm
Mày hạt
được phân loại dựa trên kích thước, hình dạng của hạt gạo và độ đồng đều của gạo. Thành phần của hạt thóc thường có những thành phần như sau:
Mày thóc
Tùy theo giống thóc và điều kiện canh tác mà mày thóc có độ dài khác nhau; nói chung độ dài của mày thóc không vượt quá 1/3 chiều dài vỏ trấu. Tuốt quá trình bảo quản, do sự cọ xát giữa các hạt thóc trong quá trình cào đảo, phần lớn mày thóc rụng ra, làm tăng lượng tạp chất trong các khối thóc.
Vỏ trấu
Vỏ trấu có tác dụng bảo vệ hạt thóc, chống lại các ảnh hưởng xấu của điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) và sự phá hoại của sinh vật hại (côn trùng, vi khuẩn, nấm mốc,...). Trên mặt vỏ trấu có các đường gân và có nhiều lông xù xì. Trong quá trình bảo quản, lông thóc thường rụng ra do quá trình 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 khác nhau và chiếm một tỉ lệ khác nhau so với toàn hạt thóc. Độ dày của vỏ trấu thường là 0,12 – 0,15 mm và thường chiếm 20% so với khối lượng toàn hạt thóc.
Vỏ hạt
Vỏ hạt là lớp vỏ mỏng 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 nầy dày hay mỏng. Trung bình lớp vỏ nầy chiếm 5,6 – 6,1% khối lượng hạt gạo lật (hạt thóc sau khi tách lớp vỏ trấu). Lớp alơron có thành phần cấu tạo chủ yếu là protein và lipid. Khi xay xát lớp vỏ hạt, chủ yếu là alơron, lớp alơron vụn nát ra thành cám. Nếu lớp alơron còn sót lại nhiều trong gạo, trong quá trình bảo quản dễ bị oxy hóa làm cho gạo bị chua (do độ acid cao) và bị ôi khét (do lipid bị oxy hóa).
Nội nhũ
Nội nhũ là phần chủ yếu nhất của hạt thóc. Trong nội nhũ chủ yếu là glucide, chiếm tới 90%, trong khi đó trong toàn hạt gạo glucide chỉ chiếm khoảng 75%.
Tùy theo giống và điều kiện canh tác mà nội nhũ có thể trắng trong hoặc trắng đục, các giống hạt ngắn (bầu), nội nhũ thường trắng đục. Các giống thóc mà nội nhũ trắng đục thường có một vệt trắng ở giữa hạt, phía lưng hạt hay phía bụng hạt và người ta gọi là “bạc bụng”.
Phôi
Phôi nằm ở góc dưới nội nhũ, đây là bộ phận có nhiệm vụ chuyển hóa các chất dự trữ trong nội nhũ thành các chất dinh dưỡng nuôi mộng khi hạt thóc nẩy mầm.
* Phẩm chất gạo và tiêu chuẩn đánh giá
Theo IRRI (1996) phẩm chất gạo có thể được đánh giá thông qua các hợp phần như sau: dạng hạt gạo thể hiện ra bên ngoài, phẩm chất xay chà, phẩm chất cơm khi nấu chín, phẩm chất dinh dưỡng.
Dạng hạt gạo
Tiêu chuẩn đánh giá Điểm Kết luận
Dài hạt gạo 1 rất dài
3 dài (6,6 đến 7,5 mm)
5 trung bình (5,51 đến 6,6 mm)
Dạng hạt gạo 1 thon dài (D/R lớn hơn 3)
3 trung bình (D/R = 2,1 – 3,0)
5 bầu (D/R = 1,1 – 2,0)
9 tròn (D/R ít hơn 1,1)
Màu vỏ lụa của hạt 1 trắng
2 nâu nhạt 3 nâu sáng 4 nâu 5 đỏ 6 hơi tím 7 tím Độ bạc bụng 0 không bạc bụng
1 vết đục ít hơn 10% trong hạt gạo
5 trung bình (11% đến 20%)
9 nhiều (hơn 20%)
Loại hình phôi nhũ 1 gạo tẻ
2 gạo nếp
3 dạng trung gian
Phẩm chất cơm
: bao gồm hàm lượng amylose, độ trở hồ và độ bền gel. + Hàm lượng amylose
Tinh bột chiếm tỉ lệ trên 90% trong hạt gạo. Nó được hình thành do hai đại phân tử: amylose (chuỗi dây thẳng) và amylosepectin (chuỗi phân nhánh). Hàm lượng amylose có thể được xem là hợp phần quan trọng nhất, bởi vì nó có tính chất quyết định trong việc cơm dẻo, mềm hay cứng.
Tiêu chuẩn quốc tế về hàm lượng amylose như sau:
0 – 2% nếp
2 – 20% amylose thấp (gạo dẻo)
20 – 25% amylose trung bình (mềm cơm)
>25% amylose cao (cứng cơm)
+ Độ trở hồ
Độ trở hồ (GT) là một tính trạng biểu thị nhiệt độ cần thiết để gạo hóa thành cơm và không hoàn nguyên. GT biến thiên từ 550C đến 790C.
GT thấp 55 – 690C
GT trung bình 70 – 740C
GT cao 75 – 790C
Độ trở hồ được đo bằng phản ứng kiềm hóa hạt gạo, ngâm 23 giờ trong KOH (1,7%). GT trung bình là tiêu chuẩn cần thiết trong chương trình lai tạo giống lúa cải tiến.
Tiêu chuẩn quốc tế về nhiệt độ trở hồ dựa trên phản ứng của hạt gạo với KOH: 1 cao (hạt gạo còn nguyên )
2 cao (hạt gạo phồng lên)
3 cao (phồng lên, viền còn nguyên, nở ít)
4 trung bình (phồng lên, viền còn nguyên, nở rộng) 5 trung bình (hạt rã ra, viền hoàn toàn nở rộng) 6 thấp (hạt tan ra, hòa chung với viền)
7 thấp (hạt tan ra hoàn toàn và trong)
Độ trở hồ trung bình là tiêu chuẩn tối hảo cho phẩm chất gạo tốt. Rất hiếm có giống lúa hội đủ cả 2 tiêu chuẩn amylose trung bình và độ trở hồ trung bình.
+ Độ bền gel
Tiêu chuẩn quốc tế về độ bền thể gel căn cứ trên chiều dài thể gel (Tang và ctv., 1991) 1 80 – 100 mm mềm 3 61 – 80 mm mềm 5 41 – 60 mm trung bình 7 36 – 40 mm cứng 9 ít hơn 35 mm cứng
Trong cùng một nhóm có hàm lượng amylose giống nhau, giống lúa nào có độ bền thể gel mềm hơn, giống lúa đó sẽ được ưa chuộng nhiều hơn (Khush và ctv., 1979 và Juliano, 1990).
+ Mùi thơm
Tính trạng mùi thơm được biết đến do ảnh hưởng của hợp chất 2-acetyl-1- pyroproline gây ra.
Tiêu chuẩn đánh giá theo Viện Lúa Quốc Tế (IRRI, 1996) chia thành 3 cấp:
0 không thơm
1 hơi thơm
CHƯƠNG 2
PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
2.1.1. Chọn vùng và điểm
2.1.1.1. Phỏng vấn
Chọn tổng số 6 huyện gồm Châu Phú, Châu Thành (An Giang); Tân Hiệp, Châu Thành (Kiên Giang) và Cao Lãnh, Tháp Mười (Đồng Tháp) thuộc vùng ĐBSCL để làm địa điểm phỏng vấn.
2.1.1.2. Thí nghiệm
Chọn huyện Châu Phú, Châu Thành (An Giang), huyện Tân Hiệp, Châu Thành (Kiên Giang) và Cao Lãnh (Đồng Tháp) mỗi nơi 1 điểm thí nghiệm. Diện tích mỗi điểm rộng trên dưới 1 ha tùy theo nông hộ tham gia thí nghiệm. Chọn các điểm thí nghiệm với nông dân hợp tác nhờ vào sự giới thiệu của các cơ quan khuyến nông địa phương nhằm mục đích lựa chọn những điểm trình diễn có tính chất đại diện và tạo thuận lợi cho công tác khuyến nông sau nầy.
2.1.2. Dụng cụ đo lường
- Máy đo ẩm độ: Máy Riceter M, nhãn hiệu của hãng Kett Electronic Laboratory, Tokyo, Nhật Bản.
- Máy đo chiều dài, rộng hạt gạo Thickness Gage của hãng Mitutoyo, Nhật Bản. - Các loại cân trọng lượng 1 kg, 20 kg, 50 kg của hãng Nhơn Hòa, TP HCM.
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.2.1. Phỏng vấn bằng phiếu 2.2.1. Phỏng vấn bằng phiếu
- Sử dụng mẫu phiếu phỏng vấn của chương trình DANIDA trong điều tra cơ bản sau thu hoạch để phỏng vấn các hộ nông dân.
- Tổng số phiếu phỏng vấn là 370 phiếu, chia đều cho 6 huyện. Tùy theo điều kiện canh tác, mỗi huyện chọn một số xã tiêu biểu đại diện cho huyện.
- Thống kê mô tả và lấy số trung bình các số liệu về tổn thất sau thu hoạch bao gồm cắt gom, tuốt, phơi, sấy, xay xát và tồn trữ. Các số liệu nầy dùng để so sánh với số liệu thí nghiệm.
2.2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí theo thể thức ngẫu nhiên hoàn toàn (Complete Randomized Design) với số lần lập lại ít nhất là 3, để so sánh sự khác biệt giữa các phương pháp truyền thống và phương pháp cải tiến.
Thu thập số liệu tổn thất sau thu hoạch về số lượng và chất lượng của 2 phương pháp truyền thống và cải tiến gồm các công đoạn cắt gom, vận chuyển, tuốt, làm khô, xay xát và bảo quản. Theo đó, phương pháp cải tiến khác với truyền thống ở 4 công đoạn là cắt với máy cắt xếp dãy so với cắt tay, khâu làm khô là máy sấy vỉ ngang so với phơi nắng, khâu xay xát là máy xay cố định của nhà máy lớn so với máy xay di động chạy trên đường hoặc dưới sông và khâu tồn trữ là tồn trữ tại kho nhà máy xay so với tồn trữ tại nhà của nông dân (Hình 2).
Hình 2: Công đoạn sau thu hoạch truyền thống và cải tiến đối với lúa gạo
(Nguồn: Mukko và Athapol, 2006)
2.2.3.Đánh giá các tổn thất lúa về số lượng
2.2.3.1. Cắt gom
Thí nghiệm 1: “So sánh tổn thất lúa giữa cắt lúa bằng tay (truyền thống) và máy gặt xếp dãy (cải tiến)”
- Bố trí trên 1 ha, lấy mẫu cắt bằng tay trên 9 lô (sample plot), diện tích lô 5 x 5 = 25 m2.Thuê nhân công cắt sát gốc rạ cho sạch, lượm hạt rơi vãi bằng tay. Rửa hạt. Đo ẩm độ, cân trọng lượng mẫu.
- Dùng máy cắt xếp dãy cắt toàn bộ 1 ha trên và cũng lấy mẫu giống hệt như trên. - Ngoài ra, thí nghiệm cũng lấy số liệu về hao hụt cắt gom thực nghiệm trên đồng ruộng của máy gặt đập liên hợp đã trình diễn tại An Giang tại các huyện Thoại Sơn và Tịnh Biên để làm số liệu tham khảo cho hướng phát triển tới.
2.2.3.2. Vận chuyển
Thí nghiệm 2: “So sánh tổn thất do vận chuyển của cách cắt lúa bằng tay (truyền thống) và cắt lúa bằng máy cắt (cải tiến)”
Cân trọng lượng rơm và hạt ban đầu của 9 mẫu cắt bằng tay và 9 mẫu cắt bằng máy tại nơi cắt. Sau đó mang các mẫu lúa vào đến máy tuốt và cân lại trước khi tuốt để lấy trọng lượng hao hụt do vận chuyển.
2.2.3.3. Tuốt
Thí nghiệm 3: “So sánh tổn thất lúa trong khâu tuốt giữa cắt lúa bằng tay (truyền thống) và cắt lúa bằng máy (cải tiến)”
Cân trọng lượng rơm và hạt của 9 lô cắt láu bằng tay và 9 lô cắt lúa bằng máy cắt xếp dãy, rồi đem đi tuốt bằng máy. Cân trọng lượng lúa hột, trọng lượng rơm và lúa sót lại trong máy tuốt và cân thêm trọng lượng lúa sót lại trong đống rơm bị phun ra sau khi tuốt để tìm số lượng hao hụt.
Mặt khác, số lượng hao hụt do tuốt trên toàn ruộng thí nghiệm của nông hộ cũng được thu thập bằng cách cân lượng lúa sót trong các đống rơm bị phun ra, quét gom và lượm kỹ lúa rơi vãi quanh máy tuốt.
Công đoạn sau thu hoạch truyền thống đối với lúa gạo
Cắt máy Vận chuyển bằng máy Tuốt bằng máy Sấy Xay nhà máy lớn Bảo quản tại kho Cắt tay Vận chuyển bằng máy Tuốt nắng Phơi di động Xay Bảo quản tại nhà
2.2.3.4. Phơi, sấy
Thí nghiệm 4: "So sánh tổn thất giữa phơi lúa (truyền thống) và máy sấy vỉ ngang (cải tiến)”
Số lượng lúa sử dụng cho mỗi mẫu là 500 kg. Mỗi phương pháp phơi, sấy lập lại 4 lần, mỗi lần 4 mẫu. Tổng số 16 mẫu. Cân và đo ẩm độ lúa trước và sau khi đem phơi và sấy.
2.2.3.5. Xay xát
Thí nghiệm 5: "So sánh tổn thất lúa giữa máy xay di động (truyền thống) và nhà máy xay cố định (cải tiến)”
Số lượng lúa sử dụng cho mỗi mẫu là 1 tấn. Mỗi loại máy xay lập lại 3 lần, mỗi lần 4 mẫu. Tổng số 12 mẫu. Cân và đo ẩm độ lúa trước và sau khi đem xay.
2.2.3.6. Tồn trữ
Thí nghiệm 6: "So sánh tổn thất lúa do tồn trữ bằng bao PP trong nhà (truyền thống) và kho của nhà máy (cải tiến)”
Số lượng lúa sử dụng cho mỗi mẫu là 500 kg. Mỗi phương pháp tồn trữ lập lại 3 lần, mỗi lần 3 mẫu. Tổng số 9 mẫu. Cân và đo ẩm độ lúa trước và sau khi tồn trữ 3 tháng.
2.2.4. Đánh giá các tổn thất về chất lượng lúa
Phân tích phẩm chất hạt bằng 2 chỉ tiêu: (1) Các phẩm chất xay xát: - Tỉ lệ bóc vỏ (%) - Tỉ lệ xay chà (%) - Tỉ lệ gạo nguyên (%) (2) Các phẩm chất cơm: - Độ dài/rộng hạt gạo - Độ bền gel - Hàm lượng amylose - Nhiệt độ hóa hồ
Các công đoạn đánh giá về chất lượng chỉ khảo sát 2 công đoạn phơi, sấy và tồn trữ vì 2 công đoạn nầy có khả năng thay đổi chất lượng của hạt gạo và chỉ khảo sát trên các số liệu thu thập tại các điểm nghiên cứu thuộc tỉnh An Giang.
2.2.4.1. Phơi và sấy
Thí nghiệm 7: "So sánh đặc tính phẩm chất hạt giữa phơi và sấy vỉ ngang"
- Thu thập mẫu từ phơi, sấy vỉ ngang. Trọng lượng mẫu 1 kg. Lập lại 5 lần. Mỗi lần 3 mẫu.
2.2.4.2. Tồn trữ
Thí nghiệm 8: "Ảnh hưởng của nơi tồn trữ lúa trên phẩm chất gạo”
Sosánh 2 phương pháp tồn trữ lúa: bằng bao PP tại nhà nông dân và kho nhà máy xay. Trọng lượng mẫu 1 kg. Lập lại 5 lần. Mỗi lần 3 mẫu.
Thí nghiệm 9: "Ảnh hưởng của ẩm độ hạt lúa và thời gian tồn trữ đến phẩm chất gạo”
+ Thời gian: 0, 1, 2, 3 tháng
+ Ẩm độ hạt lúa khi tồn trữ: 14, 16%
Trọng lượng mẫu 1 kg. Lập lại 3 lần. Mỗi lần 1 mẫu. Tổng cộng 24 mẫu.
2.2.5. Phương pháp xác định các chỉ tiêu phẩm chất hạt gạo
Các phương pháp phân tích do Viện Lúa ĐBSCL thực hiện. Kết quả có xác nhận của cấp thẩm quyền của Viện ký tên và đóng dấu đính kèm ở phần Phụ chương.
2.2.5.1. Phương pháp xác định nhiệt độ trở hồ qua độ phân hủy kiềm (TCVN 5715 – 1993) 1993)
a. Qui định chung
+ Nhiệt độ trở hồ cuối cùng của tinh bột gạo được chia ra như sau: Thấp : nhỏ hơn 700C
Trung bình : từ 70 – 740C Cao : trên 740C
+ Độ phân hủy kiềm của hạt gạo xát được đánh giá qua thang điểm từ 1 – 7 và tỉ lệ nghịch với nhiệt độ trở hồ theo mối tương quan:
Độ phân hủy kiềm Nhiệt độ trở hồ
1,2,3 Cao
4,5 Trung bình
6,7 Thấp
b. Nội dung phương pháp
Dùng dung dịch kali hydroxyt 1,7% phân hủy 6 hạt gạo xát nguyên ở nhiệt độ 300C trong 23 giờ. Dựa vào hình dáng và mức độ bị phân hủy của các hạt gạo sau khi ủ ấm để xác định độ phân hủy kiềm bằng cách so sánh mẫu gạo thí nghiệm với mẫu chuẩn và thang điểm chuẩn, từ đó qui ra nhiệt độ trở hồ của mẫu.
c. Dụng cụ – Hóa chất
Hộp nhựa vuông có kích thước 4,6 x 4,6 x 1,9 cm hoặc hộp petri có đường kính và chiều cao tương tự.
Tủ ấm có khả năng duy trì nhiệt độ ở 300C. Pipet 10 ml
KOH 1,7%
Nước cất hoặc nước có độ sạch tương đương.
d. Mẫu chuẩn và thang điểm chuẩn
Phân hủy 6 hạt gạo xát nguyên trong hộp nhựa vuông (4,6 x 4,6 x 1,9 cm) chứa 10 ml dung dịch KOH 1,7% ở nhiệt độ 300C trong 23 giờ. Hình dạng và mức độ bị kiềm phân hủy của hạt gạo được đánh giá bằng mắt sau khi ủ ấm dựa trên thang điểm sau:
Điểm 1: hạt gạo không bị phân hủy Điểm 2: hạt gạo bị trương lên
Điểm 3: hạt gạo bị trương lên, vành keo không hoàn thiện và hẹp Điểm 4: hạt gạo bị trương lên, vành keo hoàn chỉnh và rộng
Điểm 5: hạt gạo bị nứt ra hoặc vỡ thành những mẫu nhỏ, vành keo hoàn chỉnh và rộng
Điểm 6: hạt gạo phân tán, hòa tan với vành keo Điểm 7: hạt gạo bị phân tán và trộn lẫn hoàn toàn.
e. Cách định độ phân hủy kiềm của mẫu thử
+ Từ mẫu gạo đã xay xát, làm sạch cám, chọn lấy khoảng 30 hạt gạo nguyên. + Phân hủy kiềm: Lấy 6 hạt gạo xát nguyên với 2 lần phân tích nhắc lại, đặt vào hộp nhựa vuông kích thước 4,6 x 4,6 x 1,9 cm, sắp xếp sao cho các hạt không chạm vào