Phẩm chất hạt lúa - Phần 3

Author Nguyễn Ngọc Đệ. PhD, publish date Tuesday. January 30th, 2018

ĐẶC TÍNH PHẨM CHẤT HẠT GẠO

2/ Đặc tính hóa học

2.1 Hàm lượng amylose

Tinh bột - chất trùng hợp của glucose – là cấu tử chính của gạo, chiếm khoảng 90% trọng lượng khô. Nó hiện diện dưới dạng những hạt đa diện phức hợp, có kích thước 3-9µm. Tinh bột bao gồm 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 bột được thể hiện rõ bằng cách xét nghiệm hàm lượng amylose bằng phương pháp so màu Iodine. Tinh bột dẻo nhuộm màu nâu đỏ với Iodine, tinh bột không dẻo nhuộm màu xanh tím với Iodine, và amylose nhuộm màu xanh với Iodine.

Bảng 7.3. Phân loại gạo dựa vào hàm lượng amylose

Loại gạo	% Amylose
Nếp	1.2
Rất thấp	2.9
Thấp	10-20
Trung bình	20-25
Cao	25-30

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 khô cơm và cứng khi nguội. Ngược lại, gạo có hàm lượng amylose thấp khi nấu ít nở, cơm mềm và dẻo. Phần lớn các quốc gia trồng lúa thích loại gạo có hàm lượng amylose trung bình, ngoại trừ các giống japonica thường có hàm lượng amylose thấp.

Hình 7.3. Cấu trúc của Amylose

Hình 7.4. Cấu trúc của Amylopectin

Độ nở, khả năng hấp thụ nước, và tính kháng đối với sự phân hủy của gạo trong khi nấu, có liên quan trực tiếp đến tỷ lệ Amylose/Amylopectin của tinh bột. Tính mềm và dẻo của cơm có tương quan nghịch với hàm lượng Amylose. Các giống lúa có hàm lượng Amylose tương đương, có thể có sự khác biệt về độ cứng gel (gel consistency) và nhiệt độ hóa hồ (độ trở hồ) (Birefringence end-point temperature – BEPT).

Nhiệt độ không khí trong thời kỳ phát triển của hạt ảnh hưởng đến tốc độ tích lũy tinh bột và đặc tính của tinh bột. Nhiệt độ càng cao có thể làm cho hàm lượng amylose càng thấp và nhiệt độ hóa hồ hay độ trở hồ (BEPT) của các hạt tinh bột càng cao (Resurreccion và ctv 1977). Nhiệt độ mát hơn sẽ có ảnh hưởng ngược lại.

Thời gian tồn trữ làm cho năng suất gạo nguyên và gạo nói chung thu được cao hơn; khả năng hấp thụ nước và độ nở lớn hơn, sự mất mát tính rắn chắc trong khi nấu nướng thấp hơn và độ bở, độ cứng của cơm cao hơn.

2.2 Độ trở hồ

Nhiệt độ hóa hồ hay độ trở hồ (BEPT) là nhiệt độ, mà ở đó 90% hạt tinh bột bị hóa hồ hoặc phồng lên trong nước nóng không thể trở lại dạng cũ được; nó được xếp loại thấp (55 - 69,5ºC), trung bình (70 - 74ºC) và cao (74,5 - 79ºC).

Độ trở hồ xác định thời gian cần thiết để nấu gạo thành cơm. Điều kiện môi trường như nhiệt độ trong giai đoạn chín có ảnh hưởng đến độ trở hồ. Nhiệt độ cao trong giai đoạn tạo hạt sẽ làm cho tinh bột có độ trở hồ cao. Ở nhiều quốc gia trồng lúa, người ta ưa thích gạo có độ trở hồ trung bình. Độ trở hồ (BEPT) được ước lượng bằng trị số trải rộng dưới tác dụng của dung dịch kiềm (alkali spreading value), trong đó gạo có nhiệt độ hóa hồ thấp (BEPT thấp) bị phân rả hoàn toàn; gạo có BEPT trung bình bị phân rả 1 phần; và gạo với BEPT cao chỉ phồng lên trong dung dịch KOH 1,7%. Cụ thể hơn, người ta xác định độ trở hồ bằng cách ngâm hạt gạo trong dung dịch KOH 1,7% và ủ ở 30ºC trong 23 giờ. Độ trải của hồ được đánh giá theo 7 cấp:

1. Hạt không bị ảnh hưởng

2. Hạt phồng lên,

3. Hạt phồng lên rìa hẹp không rõ,

4. Hạt phồng lên rìa rộng và rõ,

5. Hạt bị tách rời, rìa rộng và rõ,

6. Hạt tan và kết với rìa; và

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

Bảng 7.4. Tương quan giữa nhiệt độ hóa hồ và độ tan rã của gạo trong môi trường kiềm

Loại	Nhiệt độ (°C)	Giá trị tan rã trong môi trường kiềm (cấp)
Thấp	55-69	6-7
Trung bình	70-74	4-5
Cao	75-79	2-3

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

2.3 Độ bền thể gel

Độ bền thể gel là giá trị đo lường đặc tính chảy của hồ (100mg) trong 2ml KOH 0,2N và được thể hiện bằng chiều dài hồ nguội đặt theo chiều ngang, tính bằng mm trong ống nghiệm 13x100mm (Cagampang etal 1973). Nó được xếp loại cứng (26-40mm), trung bình (41-60mm) và mềm (61-100mm). Độ bền thể gel được xác định bằng cách đun một lượng gạo trong alkali hòa tan rồi để nguội trong 1 giờ đồng hồ trong ống nghiệm đặt nằm ngang.

Bảng 7.5. Phân loại gạo theo độ bền thể gel

Loại gạo	Độ trải, mm
Mềm	61-100
Trung bình	41-60
Cứng	26-40

Sự phân loại này tương quan với độ cứng thạch amylose hoặc sự gia tăng tính nhầy nhớt của hồ gạo khi làm mát từ 90ºC xuống 50ºC. Độ bền thể gel đo lường xu hướng cứng cơm khi để nguội. Trong nhóm gạo có cùng hàm lượng amylose, các giống có độ bền gel mềm thì được ưa thích hơn vì mềm cơm. Độ bền gel cứng liên hệ chặt với tính cứng cơm và thường thấy rõ ở những giống có hàm lượng amylose cao. Nói chung, gạo cứng cơm thì không dẻo.

Lúa trồng ở các nước khác nhau, thì có sự khác biệt rất lớn về sự liên kết 3 đặc tính này của tinh bột (hàm lượng amylose, độ trở hồ và độ bền thể gel). Lúa nhiệt đới hay Indica có các đặc tính tinh bột này biến động nhiều hơn loại lúa japonica và javanica (Buler). Không có loại lúa japonica nào có hàm lượng amylose cao và hầu hết chúng có BEPT thấp và gel mềm. Hầu hết các giống Bulu có hàm lượng amylose trung bình, BEPT thấp, và gel mềm (Bảng 7.6).

Bảng 7.6. Phân loại các giống gạo tẻ (nonwaxy) ở các nước Á Châu dựa trên hàm lượng amylose, độ trở hồ - BEPT (kiểm định kiềm) và độ bền thể gel

Quốc gia	Số mẫu	Loại Amylose (a)	Loại BEPT cuối cùng (a)	Loại độ cứng gel (b)	Ghi chú
Bangladesh	20	H>I>L	L>I,HI	S>M>H	(a) L: thấp (Low).
Burma	22	H>I>L	I,L	M,S>H	I: Trung bình
China	40	H>L>I	I,L	S>M>H	(Intermediate)
China – Taiwan	26	L>H>I	L>I	S>H	HI: TB-cao
India	43	H>I>L	I,L	S>M,H	H: Cao (High) (b)
Indonesia	29	I>H	I>L	S>M>H	S: mềm (soft).
Japan	26	L	L	S>M	M: Trung bình
Khmer	15	H>LI	HI>I,L	H>S	Medium
Korea	39	L>I	L>I	S	H: cứng (Hard)
Laos	3	I,L	I>HI	-
Tây Malaysia	27	H>I	I,L>HI	S,M>H
Đông Malaysia	20	H>I,L	I,L>I	S>M>H
Nepal	34	H>L,I	L>I	H>S>M
Pakistan	30	I>H>L	L>I>HI	M,S,H
Philippines	90	H>I>L	I,L	S>M,H
SriLanka	35	H>I	I>L	S>M>H
Thailand	32	H>I>L	L>I	S,H>M
Việt Nam	27	H>I	I	S>H

Nguồn: IRRI 1978.

2.4 Hàm lượng protein

Hàm lượng protein trung bình của gạo là khoảng 7%, ở ẩm độ 14% (hoặc 8% khi khô), cộng với khoảng 0,5% chất béo thô, tro và sợi thô. Protein hiện diện trong gạo ở dạng có màng đơn (single-membraned particle) kích thước 0,5-4µm trong phôi nhũ.

Protein chỉ là yếu tố 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.

Giống lúa và môi 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 bột và hàm lượng protein, vì các hạt tinh bột bắt đầu xuất hiện 4 ngày sau khi trổ và protein khoảng 7 ngày sau khi trổ và thời kỳ tích lũy tinh bột và protein thật sự trong hạt lúa rất ngắn.

Độ chín của hạt cũng có ảnh hưởng đến phẩm chất hạt. Hạt chín sớm hoặc độ chín không đồng đều sẽ làm giảm phẩm chất hạt.

2.5 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 Đông.

Gien kiểm soát mùi thơm là một gien lặn, fgr (Berner and Hoff, 1986 và Ali et al, 1993), liên kết với RG28 nằm trên nhiễm sắc thể số 8, có khoảng cách di truyền 4,5 cM. Lang et al (2002), đã thiết kế bản đồ 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, một số 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 trồng do điều kiện canh tác, thời tiết trong qua trình sản xuất và, thu hoạch, phơi sấy khác nhau theo mùa. Bảng 7.7 cho thấy biến động các tính trạng phẩm chất hạt theo mùa vụ.

Bảng 7.7. Biến thiên các tính trạng phẩm chất hạt theo mùa vụ tại Cần Thơ

TT	Đặc tính	Đông Xuân (n=94)	Hè Thu (n=80)
1	Gạo lức (%)	78,46 + 3,61	79,98+2,61
2	Gạo trắng (%	63,68+ 8,36	63,14+2,62
3	Gạo nguyên (%)	33,12+ 12,81	45,79+6,91
4	Chiều dài hạt (mm)	6,84+ 0,37	6,69+0,23
5	Tỷ lệ dài/ngang	3,23+ 0,22	3,21+0,14
6	Bạc bụng(%)	2,90+2,41	5,16+2,94
7	Amylose (%)	26,49+1,49	26,68+2,88
8	Độ trở hồ (cấp)	3,05+0,65	2,16+0,47
9	Độ bền thể gel (mm)	35,48+3,15	50,49+6,75