Chất lượng lúa gạo là một trong những mục tiêu mà công tác cải tạo giống ựặt rạ Chất lượng ựược ựánh giá thông qua nhiều chỉ tiêu khác nhau bao gồm: màu sắc vỏ trấu, kắch thước hạt, hình dạng hạt, ựộ ựồng ựều của hạt, tỷ lệ gạo xay, tỷ lệ gạo xát, tỷ lệ gạo nguyên, tỷ lệ bạc bụng, chất lượng nếm thử và ựặc ựiểm trong quá trình chế biến.
Theo Juliano, 1985 [82] có thể tổng hợp lại ựể ựánh giá chất lượng gạo theo nhóm chỉ tiêu sau:
- Chất lượng thương trường (thương phẩm): là các tiêu chuẩn liên quan ựến giá cả mua bán, trao ựổi trong nước và quốc tế. Các chỉ tiêu chất lượng thương trường gồm có: chiều dài, chiều rộng hạt gạo xát, màu sắc nội nhũ, ựộ bạc bụng, ựộ trong hạt gạọ
- Chất lượng xay xát hay chất lượng cơ lý gồm các chỉ tiêu: Tỷ lệ gạo xát, tỷ lệ gạo nguyên, tỷ lệ trắng trong... nói chung là hệ số thu hồi sản phẩm sau chế biến.
- Chất lượng nấu nướng, ăn uống hay nếm thử ựánh giá bằng cảm quan nên phụ thuộc vào tập quán của từng nhóm dân cư: căn cứ chủ yếu vào hàm lượng amyloza, nhiệt ựộ hoá hồ, ựộ bền thể gen, ựộ nở cơm, sức hút nước và hương thơmẦ
- Chất lượng dinh dưỡng: ựược thể hiện thông qua hàm lượng protein, hàm lượng lysineẦ
2.3.7.1. Chất lượng thương phẩm.
đánh giá của IRRI về phân loại hạt chất lượng theo chỉ tiêu hình dạng và kắch thước hạt theo hạt gạo xay: loại rất dài: > 7,5mm; loại dài: 6,61 - 7,5mm; loại trung bình: 5,51 - 6,60mm; loại ngắn < 5,50mm. Dạng hạt ựược ựánh giá theo tỉ lệ dài/rộng (D/R): hạt thon D/R > 3,0; trung bình D/R khoảng 2,1-3,0; bầu D/R khoảng 1,1 - 2,0; tròn D/R < 1,1.
* Cơ sở di truyền của chất lượng thương phẩm
Theo Ramaiah (1933) cho rằng: chiều dài hạt gạo do 1 gen kiểm trạ Bolich (1957) cho chiều dài hạt gạo là 2 gen kiểm trạ Còn Ramaiah và Parthasarthy (1933) lại cho rằng 3 cặp gen kiểm tra tắnh trạng nàỵ Các tác giả khác như Mitro (1962), Chang (1974) [75], Nakatats và Jackson (1973), Somrith và cộng sự (1979) lại cho rằng tắnh trạng này là do nhiều gen kiểm tra và kắch thước, khối lượng hạt di truyền ựa gen [97]
Hình dạng hạt là kết quả của mối quan hệ giữa chiều dài, chiều rộng hạt và ựộ dầy hạt gạọ Những ựặc ựiểm này là thuộc tắnh của giống và ựược di
truyền trung gian giữa hai bố mẹ (Virmani,1994) [99]. Khi nghiên cứu về hình dạng hạt, Ramaiah (1933) ựã chứng minh rằng kiểu hạt ngắn, tròn trội hơn kiểu hạt dài hình ôvan. Ông ựem lai giống hạt dài (>10mm) với hạt ngắn (<5,81mm) cho ra tỷ lệ phân ly ở ựời F2 là 3 ngắn/1 dàị Ông cho rằng tắnh trạng này ựược kiểm tra do 3 nhân tố di truyền K1, K2, K3... mức ựộ liên kết của các nhân tố này dẫn ựến chiều dài của hạt khác nhaụ
Hình dạng hạt gạo là ựặc tắnh của giống tương ựối ổn ựịnh, ắt bị thay ựổi do ựiều kiện ngoại cảnh. Tuy nhiên, nếu sau khi nở hoa, nhiệt ựộ hạ xuống có thể làm giảm chiều dài nhưng không nhiềụ Nếu những cá thể có hình dạng hạt ựẹp ở F2 thì ắt biến ựổi ở các thế hệ saụ Vì vậy, trong các quần thể từ F3 hay các dòng thuần không có hy vọng chọn lọc ựược dạng hạt ựẹp hơn F2 hoặc nguyên bản (Nguyễn Thị Trâm, 1998) [61].
Chiều dài và hình dạng hạt di truyền ựộc lập nên có thể tổ hợp hai tắnh trạng ựó vào một giống. Không có sự khác biệt di truyền nào gây cản trở sự tái tổ hợp của tắnh trạng hạt thon dài với các tắnh trạng ựộ trong, ựộ bạc bụng, hàm lượng amylose trong nội nhũ, kiểu cây, thời gian sinh trưởng và năng suất [30].
Khi theo dõi nhiều tổ hợp thấy rằng chiều dài, chiều rộng, trọng lượng hạt ở F2 tương ựương nhau và bằng giá trị trung gian giữa hai bố mẹ. Vì thế muốn cho hạt F2 thon dài nên chọn cả hai bố mẹ A và R thon dài [30].
Kết quả nghiên cứu di truyền chỉ ra sự bạc bụng ựược kiểm tra do hoạt ựộng của gen ựơn lặn (USDA,1963), do 1 gen trội kiểm soát (Nagai,1958) hay do ựa gen quy ựịnh (Nakatats và Jackson,1973) [91].
độ trong của gạo di truyền ựộc lập với các tắnh trạng nông sinh học khác nên có thể dùng các phương pháp lai hữu tắnh ựể tạo nên các dạng tái tổ hợp vừa có nhiều tắnh trạng nông sinh học tốt, vừa có năng suất cao lại vừa có gạo trong [17].
2.3.7.2. Chất lượng xay xát
và tỷ lệ gạo nguyên. Xay xát thóc thực chất là quá trình loại bỏ trấu, phôi và vỏ cám. Khi loại bỏ các bộ phận này hàm lượng cellulose và lipip sẽ bị giảm rõ rệt. Loại bỏ cellulose sẽ làm tăng tỷ lệ tiêu hoá còn khi loại bỏ lipid sẽ làm tăng khả năng bảo quản gạọ Sản phẩm xay xát gồm có trấu, cám, tấm, gạọ Thóc có chất lượng xay xát tốt là thóc sau khi xát cho tỷ lệ % tổng số gạo và gạo nguyên hạt caọ Màu sắc của nội nhũ cũng phản ánh tắnh chất của gạo, gạo trong thường ngon hơn gạo ựục [13].
Tỷ lệ gạo nguyên là tắnh trạng di truyền bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi môi trường, ựặc biệt là nhiệt ựộ và ẩm ựộ trong suốt thời gian lúa chắn ựến thu hoạch (Nagato K.Y Kono, 1963) [90]. Do ựặc tắnh nở hoa trên một bông lúa và giữa các bông trong một khóm không ựều nên các hạt chắn không ựều (Ramaiah,1953;Matsubayashi,1969; Vergara,1980). Theo Mahadevappa, (1969) thời gian thu hoạch thường phải ước ựoán ựể thu hoạch nhằm ựạt năng suất cao và tỷ lệ gạo gẫy ắt vì lúa chưa chắn. Nếu thu hoạch muộn, do có nhiều hạt quá chắn sẽ bị rụng và nứt vỡ. Banguaek (1994) cho biết thời ựiểm tốt nhất cho thu hoạch là sau khi hạt phơi màu 33-36 ngày [39]. Lê Doãn Diên (1995) [12] cũng có nhận xét tỷ lệ gạo nguyên thay ựổi nhiều tuỳ theo bản chất giống và phụ thuộc nhiều vào ựiều kiện ngoại cảnh như nhiệt ựộ, ẩm ựộ khi lúa chắn và ựiều kiện bảo quản phơi sấy sau thu hoạch. Cũng theo ông tỷ lệ gạo nguyên phụ thuộc vào kắch thước, hình dạng hạt và hàm lượng protein trong hạt.
Ngoài ra các nghiên cứu của Dilay (1988), Hou (1988), ẠAli và cộng sự cho thấy tỷ lệ gạo nguyên còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố như mức phân bón, thời ựiểm tiêu nước và mật ựộ cấy [12].
Tỷ lệ gạo nguyên có mối quan hệ chặt chẽ với ựộ cứng của hạt và ựộ bạc bụng, chịu ảnh hưởng lớn bởi kỹ thuật sau thu hoạch (gặt ựập, phơi sấy, tồn trữ...) (Bùi Chắ Bửu, Nguyễn Thị Lang (2000) [5]. Tỷ lệ gạo nguyên còn phụ thuộc vào thời ựiểm thu hoạch và tuốt lúa khác nhaụ Những nghiên cứu của Bùi Chắ Bửu và CTV (1996) [6] cho thấy tỷ lệ gạo nguyên cao nhất khi
thu hoạch vào lúc chắn 28- 30 ngàỵ Tiến hành thu sớm sau khi lúa trổ 20 ngày hoặc thu muộn sau khi lúa trỗ 35 ngày thì tỷ lệ gạo nguyên ựều thấp.
Kắch thước, dạng hạt và ựộ bạc bụng của hạt là những yếu tố ảnh hưởng nhiều ựến chất lượng xay xát và ựặc biệt là tỷ lệ gaọ nguyên. Nghiên cứu của Yadav (1989) [100] cho thấy tỷ lệ gạo nguyên tăng tương quan với sự giảm chỉ số dài/rộng hạt, hay nói cách khác hạt càng dài thì tỷ lệ gạo nguyên càng thấp. Hạt càng mảnh dài và ựộ bạc bụng càng cao thì tỷ lệ gạo nguyên càng thấp (Lê Doãn Diên, 1990) [11]. Cũng theo kết quả nghiên cứu của Bhattacharya (1980) cho thấy kắch thước hạt và hình dạng hạt có ảnh hưởng ựến chất lượng xay xát. Với những giống có tỷ lệ D/R thấp thì tỷ lệ gạo nguyên cao, những giống có tỷ lệ D/R cao thì tỷ lệ gạo nguyên thấp.
độ trong suốt của hạt gạo tuỳ thuộc vào tắnh chất của phôi nhũ, mức ựộ bạc bụng với vết ựục xuất hiện ở trên lưng, bụng hoặc ở trung tâm hạt gạo (gạo hạt lựu). Tinh bột ở vùng bạc bụng xuất hiện rời rạc có cấu trúc kém chặt chẽ hơn vùng trong suốt nên nó tạo ra các khe hở chứa không khắ giữa các hạt trung bình (Del Rosario và CTV, 1968) [76]. Mặc dù ựộ bạc bụng không ảnh hưởng gì ựến phẩm chất cơm, nhưng ảnh hưởng ựến thị hiếu của người tiêu thụ. Người tiêu thụ thắch hạt gạo có nội nhũ trong và trả giá cao hơn cho những loại gạo này (Khush và CTV, 1979) [86].
độ bạc bụng của nội nhũ một mặt do yếu tố di truyền, mặt khác các ựiều kiện môi trường cũng ảnh hưởng ựến ựặc tắnh nàỵ điều kiện môi trường chủ yếu ảnh hưởng ựến ựộ bạc bụng là nhiệt ựộ sau khi lúa trỗ, nhiệt ựộ cao làm tăng ựộ bạc bụng, nhiệt ựộ thấp làm giảm hoặc mất ựộ bạc bụng (Bùi Chắ Bửu và cs, 1996) [6]. Tắnh trong của hạt gạo ựược di truyền ựộc lập với tất cả các tắnh trạng nông học quan trọng khác, do ựó có thể chọn lọc ở các thế hệ sớm (Somrith, 1974) [97].
Quá trình tạo ra bạc bụng chủ yếu trong quá trình chắn (thời kỳ tắch luỹ chất khô vào nội nhũ) nếu thiếu nước ở giai ựoạn sau trỗ hoặc xuất hiện bệnh
ựạo ôn cổ bông, bọ xắt chắch hút giai ựoạn lúa ngậm sữa ựều làm tăng tỷ lệ gạo bạc bụng (Del Rosario và CTV, 1968) [76].
Phơi thóc làm giảm ựộ ẩm từ từ hạt gạo sẽ trong hơn là làm giảm ựộ ẩm ựột ngột (Bùi Chắ Bửu và CTV, 1996) [6].
2.3.7.3. Chất lượng dinh dưỡng
Chất lượng dinh dưỡng của lúa gạo ựược ựánh giá bằng các chỉ tiêu sau: hàm lượng protein ựặc biệt là 8 aminoacid không thể thay thế,hàm lượng amylose, nhiệt ựộ hoá hồ, lượng của các vitamin và các nguyên tố khác... của gạọ
* Hàm lượng protein
Protein của lúa gạo là loại dinh dưỡng cao, cao nhất trong tất cả các loại protein của các hạt ngũ cốc khác như lúa mì, ngô, cao lương....Protein của gạo ựược ựặc trưng bởi tắnh dễ ựồng hoá và tắnh cân bằng của 8 aminoacid không thay thế ựối với sức khoẻ của con người [13].
Nghiên cứu của Chang và Somrith (1979) cho biết di truyền tắnh trạng protein do ựa gen ựiều khiển có hệ số di truyền khá thấp, có thể do ảnh hưởng tương tác mạnh mẽ của kiểu gen và môi trường. Trong quá trình canh tác nếu không bón hoặc bón ắt ựạm thì các giống cao sản chỉ chứa một lượng protein tương ựương với lúa ựịa phương. Nhưng khi bón phân và áp dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác hợp lý thì hàm lượng protein sẽ tăng từ 7-9% (theo Phạm Văn Phương, 2006) [40].
Hàm lượng protein là một thông số quan trọng trong giá trị dinh dưỡng hạt gạọ Protein trong hạt gạo có giá trị cao hơn so với các loại hạt cốc khác, bởi vì hàm lượng lysin của nó khá cao (3,5- 4%) (Juliano, 1985) [82]. Do ựó hàm lượng protein của lúa gạo tuy thấp khoảng 7 - 10% nhưng nó vẫn ựược xem như là một protein có phẩm chất cao nhất. Các nhà chọn giống ựã cố gắng nâng cao hàm lượng protein trong các giống lúa mới nhưng ắt thành công, bởi vì di truyền tắnh trạng protein trong hạt rất phức tạp và bị ảnh hưởng
của ựiều kiện môi trường khá mạnh mẽ (Juliano, 1993) [84].
Hàm lượng protein trong lúa gạo phụ thuộc nhiều vào hàm lượng phân bón. Người ta thấy hàm lượng protein tăng ở những dòng áp dụng lượng phân bón cao [82]. Hàm lượng protein thay ựổi theo môi trường canh tác và yếu tố phân bón khá rõ. Phân ựạm có vai trò làm tăng cường quá trình tổng hợp protein mà không làm thay ựổi ựặc tắnh phẩm chất của giống. Hàm lượng protein của các giống có xu hướng tăng lên tỷ lệ thuận với lượng N bón tới mức 120 kg/hạ Lượng N bón cao tới 150 kg/ha làm giảm lượng protein của tất cả các giống (Vũ Tuyên Hoàng và cs, 2001) [28].
Theo nghiên cứu của ẠSingh và cộng sự về mối quan hệ giữa hàm lượng protein và ựộ bóng của gạo xát trên 4 giống Manhar, Govind, plant dhan 4, type 3. Kết quả ựã cho thấy hàm lượng protein giảm ựi, còn ựộ bóng của gạo lại tăng lên theo thời gian xay xát từ 0 Ờ 11giâỵ Còn nghiên cứu của ỴWenchao và cộng sự trên 7 giống lúa Javponica cho thấy sự suy giảm chất lượng ăn uống không thể quy cho hàm lượng protein và amylose qua bảo quản vì hai hàm lượng này không thay ựổi nhiềụ Gạo ựược bảo quản nhìn chung hàm lượng axit béo tự do nhiều hơn gạo mới và vị ngon của gạo bảo quản có thể ựược ựánh giá bởi hàm lượng axits béo tự do [101].
Nâng cao hàm lượng và phẩm chất protein trong hạt gạo là mục tiêu chọn giống của không ắt các chương trình nghiên cứu trên thế giớị Năm 1970, bộ môn trồng trọt thuộc IRRI khẳng ựịnh: trong vụ khô hàm lượng protein của các giống IR20, IR22 cao hơn hẳn giống IR8 khi bón ở mức 150kg N/ha làm nhiều lần và bón vào lúc cấy, phân hoá ựòng. Còn trong vụ mưa thì hàm lượng protein không ảnh hưởng ựáng kể ở các giống. Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Hiển trên các giống lúa ựịa phương và nhập nội thì bón phân phối hợp NPK có hiệu lực làm tăng hàm lượng protein trong hạt hơn là bón riêng rẽ [22].
protein trong hạt do sự phân phối năng lượng trong quá trình tổng hợp protein hoặc tổng hợp tinh bột trên cơ sở sự ưu tiên theo quá trình nào của một giống lúạ Giống lúa năng suất cao thì protein trong gạo có xu hướng thấp. đó là thách thức cho nhà chọn giống lúa cải tiến, vừa ựạt năng suất cao, vừa có hàm luợng protein cao (Bùi Chắ Bửu, 2005) [3].
* Hàm lượng amylose
Sản phẩm chắnh của gạo là cơm, chất lượng cơm ựược ựánh giá qua các chỉ tiêu: ựộ dẻo, ựộ chắn, ựộ bóng, ựộ rời, mức ựộ khô lại khi ựể nguội, mùi thơm,...và chất lượng cơm phản ánh thị hiếu người tiêu dùng ở các khu vực (Viện công nghệ sau thu hoạch, 1998) [70].
Tinh bột chiếm tỷ lệ trên 90% trong hạt gạọ Nó ựược hình thành do hai ựại phân tử amylose và amylopectin. Hàm lượng amylose có thể ựược xem là hợp phần quan trọng nhất, bởi vì nó có tắnh chất quyết ựịnh trong việc làm cho cơm dẻo, mềm hoặc cứng (Bùi Chắ Bửu, Nguyễn Thị Lang, 2000) [5].
Môi trường gây nên sự biến ựộng hàm lượng amylose trong hạt gạo của cùng một giống lúa, ựặc biệt là nhiệt ựộ trong thời gian lúa vào chắc (Juliano, 1990) [83]. Nhưng sự biến ựộng này không chênh lệch quá 6%. Hàm lượng amylose vụ ựông xuân và vụ hè thu có sự khác biệt giữa các giống. Thường vụ ựông xuân có hàm lượng amylose thấp hơn vụ hè thu (Nguyễn Thị Lang, Bùi Chắ Bửu, 2000) [5].
Gạo ở vùng ựất phèn có xu hướng amylose cao hơn (Bùi Chắ Bửu và cs, 1999) [7]. Do ựiều kiện khắ hậu các giống lúa gieo trồng ở vùng ựồng bằng sông Cửu Long có hàm lượng amylose trung bình cao hơn các giống ựược sử dụng ở ựồng bằng sông Hồng (Nguyễn Thanh Thuỷ, Nguyễn Thị Hương Thuỷ, 1999) [51].
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt ựộ ựến sự biến ựổi của hàm lượng amylose trong phạm vi nhiệt ựộ 22 - 310C, Paule cho biết: Với những giống có hàm lượng amylose cao và trung bình thì hầu như không có sự thay ựổi,
còn những giống có hàm lượng amylose thấp thì khi nhiệt ựộ tăng hàm lượng amylose thường giảm [40].
* Nhiệt ựộ hoá hồ
Nhiệt ựộ hoá hồ là một tắnh trạng biểu thị nhiệt ựộ cần thiết ựể gạo thành cơm và không hoàn nguyên. Gạo có nhiệt ựộ hoá hồ cao khi nấu tốn nhiệt, cơm không ngon, ựộ trở hồ trung bình 70- 740C là tiêu chuẩn tối ưu cho phẩm chất gạo tốt (Lê Cẩm Loan, Khush, 1998) [35]. Tương quan giữa ựộ trở hồ và amylose cũng chỉ ghi nhận tương quan âm ở môi trường. điều này cũng khẳng ựịnh 2 tắnh trạng amylose và ựộ trở hồ có tương quan chặt với kiểu gen, kiểu hình và môi trường (Nguyễn Thị Lang, Bùi Chắ Bửu, 2006) [34].
Nghiên cứu của Heu và CTV (1976) cho thấy ựộ hoá hồ còn là tắnh trạng rất dễ thay ựổi theo sự thay ựổi trong giai ựoạn hạt vào chắc. Nghiên cứu của Lê Doãn Diên (1995) [12] ựã kết luận: Các giống lúa mùa ở nước ta ựặc biệt là lúa Tám ựều có ựộ hoá hồ thấp hoặc trung bình. Nhiều giống lúa chiêm và các giống lúa mới có nhiệt ựộ hoá hồ caọ