2.3.1. Đặc điểm hình dạng hạt gạo
Hình dạng hạt gạo bao gồm chiều dài hạt, chiều rộng hạt và tỉ lệ dài/rộng được phân nhóm theo tiêu chuẩn của Viện Nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế (IRRI). Theo Khush (1990) cho biết cả hai tính trạng chiều dài và chiều rộng của hạt được xác định ở giai đoạn chín hoàn toàn (9) khi đo một mẫu gồm 10 hạt (tính bằng mm). Chiều dài được đo lấy trung bình từ gốc vỏ mày lên mỏ hạt (đỉnh vỏ trấu), giống có râu thì không đo độ dài râu. Chiều rộng đo ở ngang chỗ rộng nhất giữa hai nửa vỏ trấu.
Theo IRRI, (2002), đã quy định về độ dài hạt gạo xay như sau: Cấp 1: Rất dài > 7,5 mm
Cấp 3: Dài 6,6-7,5 mm Cấp 5: Trung bình 5,5-6,6 mm Cấp 9: Ngắn < 5,5 mm
Hình dạng hạt gạo xay được tính bằng tỷ số giữa chiều dài/chiều rộng sau khi bóc vỏ trấu, chưa xát:
Cấp 1: Thon dài > 3,0 Cấp 3: Trung bình 2,1-3,0 Cấp 5: Bầu 1,1-2,0 Cấp 9: Tròn < 1,1
Hình dạng hạt gạo là các chỉ tiêu bên ngoài, không ảnh hưởng đến phẩm chất cơm, nhưng thị hiếu người tiêu dùng rất quan tâm. Có nơi thích gạo hạt tròn, có nơi thích gạo dài trung bình, nhưng hạt gạo thon dài có xu hướng được ưa chuộng nhiều nhất trên thị trường quốc tế. Đây là cơ sở để các nhà nghiên cứu đặt ra các mục tiêu chọn giống lúa.
Theo kết quả điều tra nghiên cứu của Nguyễn Trọng Khanh và Nguyễn Văn Hoan (2014), mỗi vùng miền sinh thái, mỗi quốc gia vùng lãnh thổ có sở thích tiêu dùng gạo có kích thước khác nhau. Tại Đồng bằng sông Cửu Long, tiêu chí hình dạng hạt gạo có chiều dài hạt gạo từ 6,8-7,0 mm, chiều rộng từ 2,3-2,6 mm, tỷ lệ D/R là 2,8-3,0. Tại Thái Lan người dân có thói quen tiêu dùng gạo có chiều dài 6,8-7,5mm, chiều rộng 2,2-2,9mm, tỷ lệ D/R 2,8-3,4. Tại thị trường Mỹ,
người tiêu dùng ưa chuộng loại gạo có chiều dài 7,0-7,5mm, chiều rộng 2,4-2,8 mm, tỷ lệ D/R 2,9-3,2. Tại vùng Đồng bằng Sông Hồng, tiêu chí hình dạng hạt gạo có chiều dài hạt gạo từ 5,5-7,0 mm, chiều rộng từ 2,1-2,8mm, tỷ lệ D/R là 2,3-3,2, một số giống lúa chất lượng BT7, Tám thơm Hải Hậu, T10 có chiều dài hạt gạo < 6mm và tỷ lệ D/R đạt từ 2,5-2,9. Sở thích tiêu dùng gạo có hình dạng khác nhau là cơ sở để xây dựng mục tiêu chọn tạo giống lúa mới.
2.3.2. Chất lượng xay xát
Theo Nguyễn Thị Lang và Bùi Chí Bửu (2013), chất lượng xay xát bao gồm tỷ lệ gạo xay, (hay còn gọi là gạo lức), tỷ lệ gạo xát, tỷ lệ trắng trong và tỷ lệ gạo nguyên. Hạt lúa có tỷ lệ vỏ trấu trung bình chiếm 20- 22%, cám và phôi hạt chiếm 8-10%, tỷ lệ gạo trắng khoảng 70%, tỷ lệ gạo nguyên chiếm từ 25-65%. Khi xét đến chất lượng xay xát thì người ta quan tâm nhiều đến tỷ lệ gạo nguyên. Tỷ lệ gạo nguyên là tính trạng di truyền chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi môi trường, đặc biệt nhiệt độ và độ ẩm trong suốt thời gian lúa chín đến lúc thu hoạch.
Theo Nguyễn Văn Hoan (2006) tỷ lệ gạo nguyên chịu ảnh hưởng rất lớn bởi thời điểm thu hoạch và kỹ thuật sau thu hoạch. Đối với các giống lúa làm gạo xuất khẩu thu hoạch khi 90% số bông đã chín và 90% số hạt trên bông đã vàng để có tỷ lệ gạo trong hơn. Sau khi thu hoạch nếu phơi sấy hạt khô đột ngột sẽ làm hạt gãy nhiều, tỷ lệ gạo nguyên giảm, ảnh hưởng lớn đến chất lượng gạo. Theo tác giả thì khi phơi nắng mặt trời (nhất là vụ xuân ở miền Bắc và vụ đông xuân ở miền Nam) phơi thóc được chia làm 3 giai đoạn: giai đoạn 1 làm se vỏ hạt bằng cách phơi dày (từ 10-12cm lớp thóc) thường xuyên đảo đều. Giai đoạn 2: làm thóc khô, phơi thóc với lớp mỏng hơn, đảo thường xuyên cho thóc khô từ từ. Giai đoạn 3: phơi đạt độ khô bảo quản, thóc được làn sạch, phơi lại cho thật khô, độ ẩm đạt 13%, làm sạch lần cuối và bảo quản.
Độ bạc bụng phụ thuộc vào tính chất của nội nhũ, được đánh giá bằng vết bạc bụng xuất hiện trên lưng, ở giữa hoặc ở bụng của hạt gạo. Phân cấp độ bạc bụng theo tiêu chuẩn IRRI (2002) tùy mức vết đục (bạc bụng) có trên thiết diện (mặt cắt) ngang của hạt gạo như sau:
Cấp 0: Không có vết đục trên hạt Cấp 1: < 10 %
Cấp 5- Trung bình: 10-20% Cấp 9- cao: > 20%
Hạt tinh bột ở vùng bạc bụng sắp xếp rời rạc, có cấu trúc kém chặt chẽ hơn vùng trong suốt, tạo khe hở chứa không khí giữa các hạt tinh bột hình thành vết đục. Theo kết quả nghiên cứu Nguyễn Thành Tâm và Nguyễn Diệu Tánh (2012), tỷ lệ bạc bụng của giống lúa thơm MTL250 xuất hiện tập trung nhiều ở phần cổ bông (35,4%), kế đến là giữa bông (18,1%) và thấp nhất ở chót bông (7,9%).
Sự thay đổi khí hậu (nhiệt độ cao khi lúa trổ bông) có ảnh hưởng đáng kể đến việc tăng độ bạc bụng. Các thí nghiệm thực hiện tại vùng lúa của IRRI cho thấy, ở thời kỳ lúa từ trổ đến chắc, nếu điều kiện nhiệt độ đêm/ngày vào khoảng 20/300C lúa sẽ đạt 80% số hạt chắc, tuy nhiên độ bạc bụng lại khá cao (80%). Trong khi đó, trong điều kiện nhiệt độ đêm/ngày từ 15/250C tỷ lệ hạt chắc đạt rất thấp hơn nhưng tỷ lệ bạc bụng của hạt gạo lại rất thấp (thấp hơn 20%) (Nguyễn Thị Lang và Bùi Chí Bửu, 2013).
2.3.3 Chất lượng dinh dưỡng và nấu nướng
Chất lượng dinh dưỡng và chất lượng nấu nướng được đánh giá dựa trên 5 chỉ tiêu: hàm lượng amylose, hàm lượng protein, nhiệt hoá hồ, độ bền thể gel và mùi thơm.
a. Hàm lượng Amylose
Hàm lượng amylose là tính trạng quan trọng nhất để đánh giá chất lượng cơm. Theo tiêu chuẩn của IRRI (2002), hàm lượng amylose phân cấp như sau: từ 1 -2% là nhóm gạo nếp, từ 2-20% là gạo dẻo, từ 21-25% là gạo mềm và trên 25% là gạo cứng. Theo Nguyễn Thị Trâm (2001), hàm lượng amylose trung bình từ 22-24% thì nhiệt hóa hồ cũng trung bình và cơm sẽ mềm; nếu hàm lượng amylose từ 25-26% thì cơm hơi khô nhưng lại cứng; hàm lượng amylose nhỏ hơn 22%, cơm hơi ướt và nhạt.
Môi trường có tác động làm thay đổi hàm lượng amylose, trên cùng một giống canh tác tại các địa điểm khác nhau, trong các thời vụ khác nhau cũng làm cho hàm lượng amylose thay đổi. Theo Nguyễn Hữu Nghĩa (2007) yếu tố môi trường và kỹ thuật canh tác ảnh hưởng rất lớn đến hàm lượng amylose, nhất là yếu tố nhiệt độ ở giai đoạn vào chắc và chín. Hàm lượng amylose thường giảm khi nhiệt độ trung bình tăng. Ngoài ra, hàm lượng amylose của gạo được trồng ở vùng đất phèn thường cao hơn so với gạo được trồng ở vùng đất khác.
Theo Bùi Chí Bửu (1996), phân bón cũng ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng của hạt. Khi tăng lượng phân đạm thì hàm lượng amylose trong hạt giảm,
tăng lượng phân kali làm cho hàm lượng amylose tăng. Hàm lượng amylose không ảnh hưởng bởi thời gian thu hoạch.
b. Nhiệt hóa hồ
Nhiệt độ hoá hồ là một tính chất vật lý, thể hiện sự biến đổi của tinh bột từ trạng thái này sang trạng thái khác và không hoàn nguyên khi nhiệt độ thay đổi ở ngưỡng xác định. Cấu trúc hạt tinh bột do sự sắp xếp không gian của các sợi amylose và amylopectin. Khi có tác động của nhiệt độ hoặc hoá chất thì cấu trúc này bị phá vỡ và làm biến dạng hạt tinh bột. Quá trình này được gọi là sự hoá hồ, nhiệt độ cần thiết cho quá trình này diễn ra gọi là nhiệt độ hoá hồ.
Phân loại gạo có nhiệt hóa hồ thấp (55-690C), trung bình (70-740C) và cao (75-790C) (IRRI, 2002). Nhiệt độ hoá hồ bị ảnh hưởng rất lớn của sự tương tác giữa kiểu gen và môi trường.
c. Độ bền thể gel
Độ bền thể gel dùng để phân biệt độ cứng của cơm và được chia thành ba nhóm như: nhóm cơm cứng có chiều dài gel nhỏ hơn 40mm; nhóm cơm trung bình từ 41-60mm và nhóm cơm mềm trên 61mm (IRRI, 2002).
Độ bền thể gel chịu tác động trực tiếp của nhiệt độ môi trường, nếu nhiệt độ cao trong giai đoạn tích luỹ chất khô vào hạt và chín thì độ bền thể gel mềm (hay tinh bột kéo dài).
Bảng 2.6. Thang điểm đánh giá nhiệt hóa hồ Điểm Độ lan rộng Độ phân hủy trong
kiềm
Nhiệt hóa hồ
1 Hạt gạo còn nguyên Cao Thấp
2 Hạt gạo phồng lên Cao Thấp
3 Hạt gạo phồng lên, viền còn nguyên hay rõ nét
Cao đến trung bình Thấp đến trung bình 4 Hạt gạo phồng lên, viền còn
nguyên và nở rộng
Trung bình Trung bình
5 Hạt rã ra, và nở rộng Trung bình Trung bình
6 Hạt tan ra, viền mất hoàn toàn Thấp Cao
7 Hạt tan ra hoàn toàn và quyện vào nhau
d. Hàm lượng Protein tổng số
Hàm lượng protein là một chỉ tiêu quan trọng đối với chất lượng dinh dưỡng hạt gạo. Protein trong hạt gạo được đánh giá cao hơn các loại ngũ cốc khác vì lượng lysine chiếm khoảng 4% protein. Hàm lượng protein của hạt gạo biến động từ 8-12%, trong gạo xát trắng chứa khoảng 7% protein và 8% protein với gạo lật.
Hàm lượng protein cao hay thấp phụ thuộc vào giống, môi trường và thời gian bảo quản hạt. Khi phân tích hàm lượng protein trên 100 giống lúa mùa có mùi thơm cho thấy: hàm lượng Protein của các giống này được chia làm 6 nhóm biến thiên từ hàm lượng cao 10,91% tới hàm lượng thấp 5,45%. Hai giống có hàm lượng Protein cao nằm chung một nhóm là Nàng thơm và Nàng thơm Chợ Đào. 29 giống có hàm lượng Protein trên 9,0%, 20 giống có hàm lượng Protein trên 8,5% còn lại là các giống có hàm lượng Protein trung bình từ 6,0-7,0% và nhóm Protein rất thấp là Tàu hương và Nàng hương (Nguyễn Thị Lang và cs., 2004).
Hàm lượng protein trong hạt chịu ảnh hưởng rất mạnh của môi trường. Giống có hàm lượng protein cao thường liên kết với đặc tính thời gian sinh trưởng ngắn và khối lượng hạt nhẹ. Giống chín sớm thường có hàm lượng protein cao hơn so với giống chín muộn. Các giống lúa lùn thường có hàm lượng protein cao hơn so với giống cao cây (trích theo Nguyễn Hữu Nghĩa, 2007). Hàm lượng protein thay đổi theo môi trường canh tác và yếu tố phân bón khá rõ. Phân đạm có vai trò tăng cường quá trình tổng hợp protein mà không thay đổi đặc tính của giống. Khi bón phân đạm lên tới mức 120kg N/ha thì hàm lượng protein trong hạt của các giống tăng theo, nhưng bón với mức 150 kg N/ha thì hàm lượng Protein có biểu hiện giảm (Vũ Tuyên Hoàng, 2001).
Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, hàm lượng protein thường thấp hơn trong mùa khô và cao hơn trong mùa mưa. Nhiệt độ trong thời gian chín của hạt cũng ảnh hưởng đến hàm lượng protein nhưng thay đổi tuỳ theo nhóm giống. Nhóm Japonica tăng hàm lượng protein khi nhiệt độ trung bình tăng, còn nhóm Indica lại không thay đổi. (Nguyễn Hữu Nghĩa, 2007).
e. Mùi thơm
Mùi thơm hạt gạo được quyết định bởi hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline. Hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline ở giai đoạn lúa chín có nhiệt độ thấp (250C ngày và 200C đêm) thì hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline cao hơn lúa chín ở nhiệt độ cao
(350C ngày và 300C đêm). Hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline còn bị ảnh hưởng bởi điều kiện khô hạn, khô hạn giai đoạn chín sữa sẽ làm tăng hàn lượng 2 -acetyl- 1- pyrroline nhưng khô hạn ở giai đoạn chín vàng thì hàm lượng này không đổi (Itali et al., 2004). Theo Wilkie (2004) bón phân đạm cho lúa thơm sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và hương vị nấu nướng. Nếu bón đạm ở dưới mức bình thường sẽ làm giảm hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline, bón phân kali nhiều hơn ở mức bình thường để đạt được năng suất tối đa sẽ làm tăng mùi thơm và làm hạt gạo sáng hơn, nhưng độ mềm của cơm giảm. Lúa thơm trồng các vùng sinh thái khác nhau sẽ có độ thơm khác nhau (Ahmad et al., 2010). Sự hình thành và duy trì mùi thơm được gia tăng nếu trong giai đoạn hạt vào chắc nhiệt độ xuống thấp và phụ thuộc vào biên độ nhiệt (Meng and Zhou, 1997). Hàm lượng 2-AP còn bị ảnh hưởng bởi khô hạn. Khô hạn trong giai đoạn chín sữa làm tăng hàm lượng 2-AP nhưng khô hạn ở giai đoạn chín vàng thì không tăng và hàm lượng 2-AP tăng cao nhất trong khoảng 4 - 5 tuần sau trỗ, sau đó giảm dần (Yoshihashi et al., 2002). Cho nên tháo cạn nước ở giai đoạn vào chắc sẽ thuận lợi cho việc hình thành mùi thơm (Rohilla et al., 2000). Theo Goufo et al. (2010) cho biết cần thu hoạch sớm để có mùi thơm đậm nhưng có thể năng suất giảm do hạt chưa chín đều và tác giả cũng cho biết cấy mật độ dầy hơn bình thưởng sẽ làm giảm mùi thơm.
PHẦN 3. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
- Địa điểm: Thí nghiệm được tiến hành tại Trung tâm Nghiên cứu ứng
dụng và chuyển giao công nghệ - Chi nhánh công ty Cổ phần giống cây trồng Trung ương ở 2 địa phương như sau:
- Xã Đông Quang, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội là vùng bán sơn địa chân đất phù sa cổ không được bồi hàng năm có độ chua đất pH: 6,2 (trung tính); hàm lượng mùn: 1,66%; đạm tổng số: 0,09%; Lân tổng số: 0,21%; Kali tổng số: 1,19%. - Xã Tân Dân, huyện Khoái Châu, tỉnh Hưng Yên thuộc vùng đồng bằng sông Hồng chân đất thịt, có độ chua đất pH= 5,7, hàm lượng mùn 0,26%, đạm tổng số 0,19%, Lân tổng số 0,14%, Kali tổng số 1,85%.
- Thời gian: Vụ lúa Mùa 2016 (từ tháng 06/2016) và vụ Xuân 2017 (tháng
01/2017 đến tháng 06/2017).
- Diễn biến thời tiết tại các địa điểm nghiên cứu
Thời tiết, khí hậu là yếu tố quan trọng đối với sản xuất nông nghiệp nói chung và đối với sản xuất lúa gạo nói riêng. Nó quyết định đến việc bố trí thời vụ gieo trồng và cơ cấu bộ giống lúa thích hợp với mỗi thời vụ. Số liệu khí tượng trong Bảng 3.1 do Trạm khí tượng Thị xã Sơn Tây – Hà Nội và Trạm khí tượng Hưng Yên cung cấp.
Ba Vì – Hà Nội là vùng bán sơn địa gần các dãy núi cao nên nhiệt độ trung bình trong vụ Mùa 2016 là 29,60C và vụ Xuân 2017 là 23,60C thấp hơn nhiệt độ trung bình tại Khoái Châu – Hưng Yên từ 0,1 – 0,30C. Trong đó nhiệt độ tối cao trung bình thấp hơn 0,13 0C và nhiệt độ tối thấp trung bình thấp hơn 0,49 0C.
Lượng mưa trung bình tại Ba Vì – Hà Nội trong vụ Mùa 2016 là 303,0 mm và vụ Xuân 2017 là 110,5 mm có xu hướng cao hơn so với Khoái Châu – Hưng Yên (280,7 mm trong vụ Mùa 2016 và 98,7 mm trong vụ Xuân 2017). Trong vụ Mùa 2016 lượng mưa tăng dần từ tháng 6 đến tháng 8 và giảm dần trong tháng 9, trong tháng 8 năm 2016 tại vùng Ba Vì – Hà Nội có lượng mưa lớn 718,4 mm gây ngập úng ảnh hưởng tới sinh trưởng phát triển của lúa giai đoạn làm đòng. Vụ Xuân 2017 có các đợt không khí lạnh tăng cường di chuyển lệch Đông gây mưa trong tháng 3 và tháng 4, lượng mưa ở Khoái Châu – Hưng Yên cao hơn so với Ba Vì – Hà Nội.
Bảng 3.1. Diễn biến một số yếu tố khí hậu chính qua các tháng trong năm (Từ tháng 6 năm 2016 đến tháng 6 năm 2017)
Tháng/năm
Nhiệt độ TB
(OC) Tối cao (
OC) Tối thấp (OC) Thời gian nắng(h) Lượng mưa (mm) Ẩm độTB (%)
Ba Vì Hưng Yên Ba Vì Hưng Yên Ba Vì Hưng Yên Ba Vì Hưng Yên Ba Vì Hưng Yên Ba Vì Hưng Yên
06/2016 31,0 30,7 35,6 35,4 27,5 27,8 237,7 224,0 85,9 94,0 75 75,6 07/2016 29,8 31,2 33,7 34,0 26,7 27,4 189,4 180,9 272,3 283,9 82 78,7 08/2016 29,0 29,1 32,7 33,0 26,0 26,6 163,6 140,5 718,4 450,7 84 84,3 09/2016 28,7 28,7 32,6 32,3 25,9 26,3 156,5 134,2 135,4 294,3 81 80,3 TB vụ Mùa 2016 29,6 29,9 33,7 33,7 26,5 27,0 186,8 169,9 303,0 280,7 80,5 79,7 01/2017 19,1 19,4 21,9 22,4 16,9 17,3 49,4 29,0 131,3 142,4 84 85,5 02/2017 19,5 19,7 22,7 22,8 17,0 17,6 75,2 71,4 6,3 3,1 76 75 03/2017 21,6 21,4 24,6 24,4 19,5 19,9 63,7 39,1 75,2 80,3 86 85,7 04/2017 24,6 24,1 28,2 28,4 22,0 22,3 92,0 82,5 63,3 159,1 83 84