CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CHẤT LƯỢNG GẠO VÀ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

4. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.5. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CHẤT LƯỢNG GẠO VÀ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

Có nhiều yếu tớ ảnh hưởng đến chất lượng gạo, nhưng 4 yếu tớ ảnh hưởng mạnh mẽ nhất là: bản chất giớng, điều kiện mơi trường sinh thái, kỹ thuật canh tác, các vấn đề sau thu hoạch.

Tại cuợc hợi thảo của các nhà di truyền chọn giớng cũng như các nhà hoá sinh và hoá học hạt của các nước trờng lúa trên hành tinh của chúng ta được tổ chức vào tháng 10 năm 1978 ở Viện lúa quớc tế (IRRI), người ta đã phân chia chất lượng lúa gạo thành 4 nhóm:

- Chất lượng xay xát (milling quality) : là hệ sớ thu hời sản phẩm sau chế biến Chất lượng xay xát được xem xét ở 2 chỉ tiêu chủ yếu sau:

+ Tỷ lệ gạo lật và gạo xát tính theo % khới lượng của thóc. + Tỷ lệ gạo nguyên tính theo % khới lượng gạo xát

- Chất lượng thương phẩm (maket quality): là các tiêu chuẩn liên quan đến giá cả mua bán, trao đổi trong nước và quớc tế.

Các chỉ tiêu chất lượng thương phẩm gờm: Chiều dài, chiều rợng hạt gạo xát, màu sắc nợi nhũ, đợ bạc bụng, đợ trong của hạt.

- Chất lượng nấu nướng và ăn uớng (cooking and eating quality): được đánh giá bằng cảm quang nên phụ thuợc vào tập quán của từng nhóm dân cư.

Nhóm này bao gờm hàm lượng amylose, nhiệt hoá hờ, đợ bền gen, đợ nở cơm, sức hút nước và hương thơm…

- Chất lượng dinh dưỡng (nutritive quality): được thơng qua hàm lượng protein, hàm lượng lysine…

1.5.1. Dạng nội nhũ (độ bạc bụng)

Dạng nợi nhũ rất quan trọng đới với người tiêu thụ nên cũng quan trọng đới với người sản xuất và người xay chà. Do đó nó cũng là mợt mục tiêu chính để chọn giớng.

Đợ trong suớt của hạt tuỳ thuợc vào sự sắp xếp của phơi nhũ, mức đợ bạc bụng với mức đợ vết đục xuất hiện ở trên lưng, bụng hoặc ở trung tâm hạt gạo (gạo hạt lựu).

Sự trắng bạc là do thiếu sự gói chặt của hạt tinh bợt và protein ở phần trắng bạc. Ở phần này hạt tinh bợt dạng phức và tinh bợt dạng đơn sắp xếp khơng trật tự ở phần trong. Khi sấy khơ ở phần này sẽ mất tính chất thể gel, mơi trường này trở nên dị thể đới với ánh sáng. Phần đục thường mềm, rất dễ hút ẩm nhưng khi sấy chóng khơ hơn phần trong. Khi xay chà gạo trắng bạc hay bị nát.

Người tiêu thụ thích hạt gạo có nợi nhũ trong và trả giá đắt cho những loại gạo này, cho dù đợ trong của hạt sẽ biến đi khi nấu nhưng khơng thay đổi phẩm chất cơm.

Mợt ít giớng hầu như có nợi nhũ đục hoàn toàn, nhiều giớng khác thì trong hay chỉ có mợt ít vệt ở bụng. Gạo của giớng này thường rất trong; đó đơn giản chỉ là dạng bên ngoài được ưa thích chứ khơng ảnh hưởng gì đến dinh dưỡng và phẩm chất cơm. Trên thị trường người ta thích loại hạt gạo trong hoàn toàn, khơng chút vệt đục nào.

Mức đợ bạc bụng của nợi nhũ mợt mặt do yếu tớ di truyền, mặt khác các điều kiện mơi trường cũng ảnh hưởng đến đặc tính này. Điều kiện mơi trường chủ yếu ảnh hưởng đến đợ bạc bụng là nhiệt đợ sau khi lúa trỡ, nhiệt đợ cao làm tăng đợ bạc bụng, nhiệt đợ thấp làm giảm hoặc mất đợ bạc bụng (Bùi Chí Bửu và CTV, 1996). Điều này cho thấy trở ngại đặc biệt đới với chương trình nghiên cứu đặt tại những vùng khí hậu mát nhưng lại phục vụ cho những ruợng lúa vùng có khí hậu nóng. Trong những trường hợp này, những dòng có gạo trong được chọn ở những vùng mát phải được kiểm chứng kỹ lại trong vùng ấm hơn. Đợ phì nhiêu của đất và sự điều khiển nước cũng có thể ảnh hưởng đến đợ đục của hạt gạo. Vì quá trình tạo ra bạc bụng chủ yếu trong thời kỳ chín (thời kỳ tích luỹ chất khơ vào nợi nhũ) nên nếu thiếu nước ở giai đoạn sau trỡ hoặc xuất hiện bệnh đạo ơn cổ bơng, bọ xít chích hút giai đoạn lúa ngậm sữa đều làm tăng tỷ lệ gạo bạc bụng. Các hoạt đợng sau thu hoạch ít tác đợng tới đợ bạc bụng của hạt gạo. Mặc dù thế mợt sớ nghiên cứu đã chỉ ra rằng phơi thóc trong nắng nhẹ làm giảm đợ ẩm từ từ, hạt gạo sẽ trong hơn khi bị làm giảm ẩm đợ đợt ngợt.

1.5.2. Chiều dài, hình dạng và phẩm chất hạt khi xay chà

Tiêu chuẩn để đánh giá chiều dài và hình dạng hạt giữa các quớc gia và các thị trường khác nhau là khơng giớng nhau. Tuy nhiên, hệ thớng tiêu chuẩn của Viện lúa quớc tế (IRRI) là thơng dụng hơn cả qua bảng 1.3.

Bảng 1.3: Phân loại chiều dài, dạng hạt của Viện lúa quốc tế (IRRI)

(Tiêu chuẩn của IRRI 1981)

Loại gạo Chiều dài (mm) Hình dạng hạt Dạng hạt

Hạt ngắn Hạt trung bình Hạt dài

Hạt rất dài

D  5 5,51 < D < 6,60 6,61 < D < 7,50 D  7,5 Hạt tròn Hạt bầu

Hạt thon trung bình Hạt thon dài

D/R < 1

D/R = 1,1 – 2,0 D/R = 2,1 – 3,0 D/R > 3,0

Phân loại chiều dài, dạng hạt của Việt Nam (10 TCN 554 – 2002)

Loại gạo Chiều dài (mm) Hình dạng hạt Dạng hạt

Hạt rất ngắn Hạt ngắn Hạt trung bình Hạt dài

Hạt rất dài

D < 4,50 4,51 < D  5,50 5,51 < D  6,50 6,51 < D  7,5 D > 7,5 Hạt tròn Hạt bán tròn Hạt bán thon Hạt thon Hạt thon dài

D/R < 1,5

D/R = 1,5 – 1,99 D/R = 2,0 – 2,49 D/R > 2,5 – 2,99 D/R  3,0

Sở thích về chiều dài hạt thay đổi rất lớn từ vùng này đến vùng khác. Người tiêu dùng Nhật Bản rất thích loại gạo Japonica hạt ngắn vừa mới chế biến và được xay xát kỹ, gạo đó phải cho cơm dẻo, dính và có vị ngon. Người tiêu dùng Thái Lan lại thích lạo gạo Indica hạt dài đã được bảo quản lâu và xay xát kỹ, họ đòi hỏi cơm phải rời và có vị ngon. Ở Trung Đơng người tiêu dùng thích gạo hạt dài, xát kỹ với mùi rất thơm, họ cho rằng gạo khơng có mùi thơm đặc trưng cũng giớng như thức ăn khơng có muới. Người tiêu dùng châu Âu nói chung thích gạo hạt dài nhưng khơng có hương thơm, đới với họ bất kỳ mợt mùi thơm nào trong gạo đều có dấu hiệu của sự hư hỏng và sự lây nhiễm. Đới với họ thà rằng khơng có gạo còn hơn phải mua gạo có mùi thơm. Chiều rợng và hình dạng hạt rất ít thay đổi và ít quan trọng hơn chiều dài, mặc dầu thị trường yêu cầu dạng hạt tớt nhất là từ thon đến trung bình. Kiểu hạt mập thường bị loại đi vì dễ bị bể khi xay chà. Loại hạt ngắn đến trung bình thường (nhưng khơng luơn luơn) bị bể ít hơn những loại hạt dài khi xay chà. Do đó, kích thước và hình dạng hạt có tương quan chặt chẽ với năng suất hạt nguyên. Khi xét đến chất lượng xay xát của lúa gạo thì người ta quan tâm đến tỷ lệ gạo nguyên. Tỷ lệ gạo nguyên là tính trạng di truyền bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi mơi trường, đặc biệt là nhiệt

đợ và ẩm đợ trong suớt thời gian chúng chín và thu hoạch (Nagato K.Y Kono, 1963).

Tỷ lệ gạo nguyên cũng phụ thuợc vào hàm lượng protein có trong hạt. Các giớng lúa có hàm lượng protein dưới 6 % trong hạt sẽ có đợ gãy vỡ rất lớn và ngược lại. Chiều dài và hình dạng được di truyền biệt lập nhau và có thể kết hợp được theo ý muớn ngoại trừ kiểu hạt rất dài và mập. Hơn nữa cũng có thể kết hợp bất kỳ hình tính nào về chiều dài và hình dạng hạt với những đặc tính về phẩm chất như kiểu gạo, hàm lượng amylose, hay với kiểu cây và thời gian sinh trưởng. Tuy nhiên, thị hiếu của người tiêu thụ và sự tuyển chọn lâu dài của con người đã làm cho dạng hạt và phẩm chất khi nấu khơng còn liên hệ gì nữa về phương diện di truyền học. Do đó gạo hạt dài thường nấu ra cơm khơ và mềm. Trong khi gạo hạt tròn cho cơm nhão và dẻo.

Dù vậy, kích thước và hình dạng hạt khơng phải dễ tuyển chọn. Điều quan trọng là nhà chọn giớng cần phải nắm sở thích người tiêu dùng ở thị trường cụ thể để loại bỏ các dạng phân ly khơng thoả mãn tiêu chuẩn.

1.5.3. Hàm lượng amylose

Tinh bợt - chất trùng hợp của glucose – là cấu tử chính của gạo, chiếm khoảng 90 % khới lượng khơ. Nó hiện diện dưới dạng những hạt đa diện phức hợp, có kích thước 3-9 μm. Tinh bợt bao gờm thành phần mạch nhánh (amylopectin) là chủ yếu và loại mạch thẳng (amylose). Dựa trên cơ sở hàm lượng amylose, gạo được phân làm loại nếp (1-2 % amylose), hoặc gạo tẻ (>2 % amylose). Gạo tẻ có hàm lượng amylose rất thấp (2-9 % amylose), thấp (9-20 % amylose), trung bình (20-25 % amylose) và cao (25-33 % amylose). Tỷ lệ amylose/amylopectin của gạo hoặc tinh bợt được thể hiện rõ bằng cách xét nghiệm hàm lượng amylose bằng phương pháp so màu Iodine. Tinh bợt dẻo nhuợm màu nâu đỏ với Iodine, tinh bợt khơng dẻo nhuợm màu xanh tím với Iodine, và amylose nhuợm màu xanh với Iodine. Trong gạo hàm lượng amylose phổ biến từ 15 tới 35 %. Gạo có hàm lượng amylose cao cơm sẽ nở nhiều và dễ tróc, nhưng khơ cơm và cứng khi nguợi. Ngược lại, gạo có hàm lượng amylose thấp khi nấu ít nở, cơm mềm và dẻo. Phần lớn các quớc gia trờng lúa thích loại gạo có hàm lượng amylose trung bình, ngoại trừ các giớng japonica thường có hàm lượng amylose thấp. Đợ nở, khả năng hấp thụ nước, và tính kháng đới với sự phân hủy của gạo trong khi nấu, có liên quan trực tiếp đến tỷ lệ Amylose/Amylopectin của tinh bợt. Tính mềm và dẻo của cơm có tương quan nghịch với hàm lượng Amylose. Các giớng lúa có hàm lượng Amylose tương đương, có thể có sự khác biệt về đợ cứng gel (gel consistency) và nhiệt đợ hóa hờ (đợ trở hờ). Nhiệt đợ khơng khí trong thời kỳ phát triển của hạt ảnh hưởng đến tớc đợ tích lũy tinh bợt và đặc tính của tinh bợt. Nhiệt đợ càng cao có thể làm cho hàm lượng amylose càng thấp và nhiệt đợ hóa hờ hay đợ trở hờ của các hạt tinh bợt càng cao (Resurreccion và ctv 1977). Nhiệt đợ mát hơn sẽ có ảnh hưởng ngược lại. Thời gian tờn trữ làm cho năng suất gạo nguyên và gạo nói chung thu được

cao hơn; khả năng hấp thụ nước và đợ nở lớn hơn, sự mất mát tính rắn chắc trong khi nấu nướng thấp hơn và đợ bở, đợ cứng của cơm cao hơn.

1.5.4. Độ bền thể gel

Đợ bền thể gel là mợt trong những chỉ tiêu có tính chất quyết định đến chất lượng cơm, giớng có đợ bền thể gel mềm cơm ngon. Trong cùng mợt nhóm giớng có hàm lượng amylose giớng nhau, giớng lúa nào có đợ bền thể gel mềm hơn giớng đó sẽ được ưa chuợng hơn. Lượng amylose là yếu tớ quyết định về tính dẻo, đợ mềm, màu sắc và đợ bóng của cơm gạo tẻ. Các giớng có hàm lượng amylose cao như nhau (trên 25 %) có thể khác nhau về đợ bền của gel. Lúa có hàm lượng amylose dưới 24 % thường có gel mềm. Phương pháp thử đợ bền của gel căn cứ trên đợ bền của hờ làm từ bợt gạo và dùng để phân biệt giữa các giớng có lượng amylose cao. Phương pháp này được đưa ra để bổ khuyết phương pháp đo lượng amylose dùng trong các chương trình lai tạo giớng lúa có phẩm chất gạo tớt. Phương pháp này phân biệt lúa có amylose cao thành 3 nhóm sau:

Nhóm 1: Rất cứng cơm: với tính gel cứng (chiều dài gel  40 mm) Nhóm 2: Cứng cơm: với tính gel trung bình (chiều dài gel 41 – 60 mm) Nhóm 3: Mềm cơm: với tính gel mềm (chiều dài gel > 60 mm)

Đợ bền thể gel biến đợng rất lớn giữa các vụ gieo trờng và vùng gieo trờng khác nhau. Điều này có thể giải thích vì sao các giớng lúa đặc sản khi được gieo trờng ở vùng có điều kiện sinh thái khác thì chất lượng thay đổi (Tang SX, G.S. Khush, B.O. Juliano, 1991)

1.5.5. Nhiệt hố hồ

Nhiệt đợ hóa hờ hay đợ trở hờ là nhiệt đợ, mà ở đó 90 % hạt tinh bợt bị hóa hờ hoặc phờng lên trong nước nóng khơng thể trở lại dạng cũ được; nó được xếp loại thấp (55 - 69,5 0C), trung bình (70 -74 0C) và cao (74,5 – 79 0C). Đợ trở hờ xác định thời gian cần thiết để nấu gạo thành cơm. Điều kiện mơi trường như nhiệt đợ trong giai đoạn chín có ảnh hưởng đến đợ trở hờ. Nhiệt đợ cao trong giai đoạn tạo hạt sẽ làm cho tinh bợt có đợ trở hờ cao. Ở nhiều quớc gia trờng lúa, người ta ưa thích gạo có đợ trở hờ trung bình. Đợ trở hờ được ước lượng bằng trị sớ trải rợng dưới tác dụng của dung dịch kiềm, trong đó gạo có nhiệt đợ hóa hờ thấp (BEPT thấp) bị phân rả hoàn toàn; gạo có BEPT trung bình bị phân rả 1 phần; và gạo với BEPT cao chỉ phờng lên trong dung dịch KOH 1,7 %. Cụ thể hơn, người ta xác định đợ trở hờ bằng cách ngâm hạt gạo trong dung dịch KOH 1,7 % và ủ ở 30 oC trong 23 giờ. Đợ trải của hờ được đánh giá theo 7 cấp:

1. Hạt khơng bị ảnh hưởng. 2. Hạt phờng lên.

3. Hạt phờng lên rìa hẹp khơng rõ. 4. Hạt phờng lên rìa rợng và rõ. 5. Hạt bị tách rời, rìa rợng và rõ. 6. Hạt tan và kết với rìa

7. Hạt tan hoàn toàn và hoà lẫn vào nhau.

Nói chung, các giớng lúa cổ truyền vùng nhiệt đới có BEPT trung bình, ngoại trừ các giớng Bulu (Ấn Đợ) và các giớng nếp thì có BEPT thấp (Juliano etal, 1964)

1.5.6. Hàm lượng protein

Hàm lượng protein trung bình của gạo là khoảng 7 %, ở ẩm đợ 14 % (hoặc 8 % khi khơ), cợng với khoảng 0,5 % chất béo thơ, tro và sợi thơ. Protein hiện diện trong gạo ở dạng có màng đơn (single-membraned particle) kích thước 0,5-4μm trong phơi nhũ. Protein chỉ là yếu tớ thứ yếu trong phẩm chất hạt, nhưng nó đóng góp rất cơ bản vào chất lượng dinh dưỡng của gạo. Gạo có hàm lượng protein càng cao càng có giá trị dinh dưỡng cao và ngày càng được lưu tâm trong giới tiêu dùng. Giớng lúa và mơi trường ở vùng nhiệt đới trong giai đoạn chín, đặc biệt là giai đoạn từ 14-21 ngày sau khi trổ, có ảnh hưởng rất lớn tới tính chất của tinh bợt và hàm lượng protein, vì các hạt tinh bợt bắt đầu xuất hiện 4 ngày sau khi trổ và protein khoảng 7 ngày sau khi trổ và thời kỳ tích lũy tinh bợt và protein thật sự trong hạt lúa rất ngắn. Đợ chín của hạt cũng có ảnh hưởng đến phẩm chất hạt. Hạt chín sớm hoặc đợ chín khơng đờng đều sẽ làm giảm phẩm chất hạt.

Theo Vũ Tuyên Hoàng và các cợng sự, hàm lượng protein thay đổi theo mơi trường canh tác và yếu tớ phân bón khá rõ. Phân đạm có vai trò tăng cường quá trình tổng hợp protein mà khơng làm thay đổi đặc tính phẩm chất của giớng. Hàm lượng protein của các giớng có xu hướng tăng tỷ lệ thuận với lượng N bón tới mức 120 kg/ha, lượng N bón cao tới 150 kg/ha làm giảm lượng protein của tất cả các giớng.

Hàm lượng protein là tính trạng có cơ chế di truyền rất phức tạp và chịu tác đợng mạnh mẽ của mơi trường.

1.5.7. Mùi thơm

Mùi thơm được xác định là do chất 2-acetyl-1-pyrroline tìm thấy trong thành phần dầu dễ bay hơi của cơm (Buttery et al 1983). Gạo thơm có giá cao ở các thị trường Nam Á, Thái Lan và Trung Đơng. Gien kiểm soát mùi thơm là mợt gien lặn, fgr (Berner and Hoff, 1986 và Ali et al, 1993), liên kết với RG28 nằm trên nhiễm sắc thể sớ

8, có khoảng cách di truyền 4,5 CM. Lang et al (2002), đã thiết kế bản đờ mùi thơm trên nhiễm sắc thể và kết luận RM223 liên kết khá chặt với fgr, giá trị khoảng cách di truyền 1,6 CM. Tuy nhiên, mợt sớ tác giả khác cho rằng mùi của cơm chủ yếu là sự kết hợp của formaldehyde, ammonia, và hydrogen sulfide (Obata and Tanaka, 1965). Có đến 100 hợp chất tạo mùi của cơm đã được xác định (Yajima et al, 1978).

Phẩm chất hạt thay đổi theo mùa trờng do điều kiện canh tác, thời tiết trong qua trình sản xuất và thu hoạch, phơi sấy khác nhau theo mùa. Bảng 1.4 cho thấy biến đợng các tính trạng phẩm chất hạt theo mùa vụ

Mùi thơm được đánh giá bằng: - Cảm quan trực tiếp.

- Xét nghiệm alkali: KOH (1,7 %) nhỏ lên bợt lá hoặc bợt gạo, sau 10 phút, đánh