Ảnh hưởng của thời gian thu hoạch đến sự nứt gãy gạo và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên tại Đồng bằng sông Cửu Long

à khoa học vẫn còn tranh cãi về cơ chế hình thành, đỉnh dạng V được xem là hình thành từ các phức hợp amylose-lipid trong quá trình gia công nước nhiệt (Kawataba và ctv 1994; Zobel 1988). Với giả thuyết rằng xử lý nhiệt-nước trên nhiệt độ hồ hóa của gạo (55-79 oC) như trường hợp sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao làm trương nở các tinh bột. Cơ chế này làm cho amylose thoát ra và kết hợp với các phần tử khác như protein, lipid. Các phức hợp này tạo nên một mạng cấu trúc gel của thể vẩn dung dịch tinh bột bằng các lực nối giữa các tinh thể. Nó có thể làm cấu trúc gạo cứng hơn và thời gian nấu gạo đã sấy ủ tầng sôi dài hơn so với mẫu đối chứng như đã kiểm chứng bằng các đo đạc đặc tính hóa nhão và hồ hóa ở các phần trên. 8 Bảng 3. Bảng kê các đỉnh nhiễu xạ phát hiện được trong các mẫu gạo A10. δ τ T Vị trí các đỉnh nhiễu xạ (2θ) Độ kết tinh tuyệt đối oC phút phút 2θ o 2θ o 2θ o 2θ o 2θ o % 80 2.5 0 15.17 17.21 18.09 - 23.12 34.0 30 15.04 17.09 17.92 - 22.93 35.4 40 15.17 17.04 18.00 19.96 23.12 33.8 60 14.99 17.03 17.88 19.82 22.92 29.9 3 0 15.08 17.12 18.01 - 34.2 30 14.97 17.09 17.97 - 22.95 33.4 40 15.12 17.14 17.97 20.00 22.99 35.1 60 15.12 17.20 18.03 19.92 23.06 29.4 90 2.5 0 15.07 17.10 18.01 19.97 23.01 34.2 30 15.08 17.20 17.99 19.87 22.93 32.5 40 15.05 17.13 17.98 17.98 22.99 33.4 60 15.03 17.22 18.00 19.87 22.98 28.5 3 0 15.14 17.20 18.06 20.02 23.09 35.4 30 15.03 17.21 17.88 19.98 23.06 33.7 40 15.21 17.29 18.07 20.06 23.15 31.3 60 15.12 16.96 17.92 19.95 22.94 28.3 Mẫu đối chứng 14.95 16.93 17.82 - 22.86 36.6 δ: nhiệt độ sấy; τ: thời gian sấy; T: thời gian ủ. Vi cấu trúc của nhân gạo Hình 4 trình bày vi cấu trúc và các vết nứt trên mặt cắt của nhân gạo đối chứng (sấy lớp mỏng 35 oC trong 16 giờ). Trong Hình 4a, các vết nứt xuất hiện giữa và trong các tế bào nội nhũ. Quan sát ở độ phóng đại cao hơn (Hình 4b) cho thấy vết nứt xuất hiện trong hạt tinh bột có hình đa giác. Hình 5 minh họa vi cấu trúc của nhân gạo được gia công nhiệt ở điều kiện gia nhiệt cao nhất trong thí nghiệm này (chế độ sấy/ủ 90 oC trong 3 phút/86 oC trong 60 phút) ở các độ phóng đại khác nhau. Lớp ngoài của nhân hạt có những vùng rất phẳng (Hình 5a) chứng tỏ hồ hóa riêng phần đã xảy ra do sự kết hợp giữa xử lý nhiệt độ cao và hàm ẩm ban đầu của lúa tươi cao. Khi nhân hạt nở, tinh bột bị trương nở, keo chảy và mất hình dạng đa giác của tinh bột (Hình 5b, d, e). Vì vậy giả thuyết đưa ra là quá trình hồ hóa tạo ra mạng lưới keo có khả năng gắn các vết nứt trong nhân hạt bằng cách làm đầy các khoảng hở giữa các vết nứt liền kề. Kết quả là quá trình hồ hóa riêng phần góp phần duy trì tính nguyên vẹn của hạt làm cho TLTH cao hơn. Hình 5c cho thấy có các lỗ nhỏ xuất hiện có thể là do các thể protein bị vỡ. 9 (a) (b) Hình 4. (a) Các vết nứt quan sát được giữa các tế bào nội nhũ trong nhân gạo A10 sấy lớp mỏng; (b) Cận cảnh của vết nứt. (a) (b) (c) (d) A PB 10 (e) Hình 5. Vi cấu trúc của mặt cắt nhân gạo sấy tầng sôi. Hình (a) cho thấy một vùng A rất phẳng ở lớp ngoài của nhân gạo, xem cận cảnh của vùng A trong hình (b). Các thể protein (PB: protein bodies) bị phá vỡ tạo ra các lỗ nhỏ (xem trong ô vuông). Hình (d) và (e) chứng tỏ bề mặt hạt tinh bột bị keo chảy và mất hình dạng đa giác sắc cạnh ban đầu của hạt tinh bột. KẾT LUẬN Hồ hóa riêng phần đã làm thay đổi các đặc tính hóa lý và vi cấu trúc của hạt gạo sấy tầng sôi. Đặc tính hóa nhão giảm với thời gian sấy và ủ tăng trong khi nhiệt độ hóa nhão và hồ hóa có khuynh hướng tăng với các nghiệm thức sấy và ủ mãnh liệt hơn. Do gạo trở nên cứng hơn và chặt hơn, thời gian nấu vì thế có thể sẽ dài hơn so với gạo sấy bằng phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, cấu trúc của hạt gạo được ủ ở thời gian dài hơn tại cùng một nhiệt độ ủ có khả năng mềm hơn do đặc tính hóa nhão giảm. Các kết quả này giúp giải thích vai trò của công đoạn ủ gạo. Cần thực hiện các nghiên cứu tiếp theo về chất lượng nấu của gạo. TÀI LIỆU THAM KHẢO Biliaderis CG (1991) The structure and interactions of starch with food constituents. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology 69, 60-78. Champagne ET, Bett KL, Vinyard BT, McClung AM, Barton FE, Moldenhauer K, Linscombe S, McKenzie K (1999) Correlation between cooked rice texture and Rapid Visco Analyses measurements. Cereal Chemistry 76, 761-771. Jacobs H, Eerlingen RC, Clauwaert W, Delcour JA (1995) Influence of annealing on the pasting properties of starches from varying botanical sources. Cereal Chemistry 72, 480-487. Juliano BO (1984) Rice starch: production, properties and uses. In 'Starch: Chemistry and Technology'. (Eds RL Whistler, NJ Bemiller, EF Paschall) pp. 507-528. (Academic Press, Inc: San Diego, U.S.A). Hari PK, Garg S, Garg SK (1989) Gelatinization of starch and modified starch. Starch/Starke 41, 88-91. Gidley MJ (1987) Factors affecting the crystalline type (A-C) of native starches and model compounds - A rationalization of observed effects in terms of polymorphic structures. Carbohydrate Research 161, 301-304. 11 Kawataba A, Takase N, Miyoshi E, Sawayama S, Kimura T, Kudo K (1994) Microscopic observation and X-ray diffractometry of heat/moisture-treated starch granules. Starch 1994. Ong MH, Blansdard JMV (1995) Texture determinants of cooker, parboiled rice 2. Physicochemical properties and leaching behavior of rice. Journal of Cereal Science 21, 261-269. Poomsa-ad N, Terdyothin A, Prachayawarakorn S, Soponronnarit S (2005) Investigations on head-rice yield and operating time in the fluidised-bed drying process: experiment and simulation. Journal of Stored Products Research 41, 387-400. Soponronnarit S, Prachayawarakorn S (1994) Optimum strategy for fluidized-bed paddy drying. Drying Technology 12, 1667-1686. Tirawanichakul S, Prachayawarakorn S, Varanyanond W, Tungtrakul P, Soponronnarit S (2004) Effect of fluidized bed drying temperature on various quality attributes of paddy. Drying Technology 22, 1731-1754. Tuyen TT, Truong V, Fukai S, Bhandari V (2008). Effects of high temperature fluidized bed drying to cracking behavior and milling quality of Vietnamese rice varieties. Report of CARD 026/VIE-05 project. Zobel HF, Young SN, Rocca LA (1988b) Starch gelatinization: an X-ray diffraction study. Cereal Chemistry 65, 443-446. THÁNG 04- 2010 TÓM TẮT Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy, chế độ tôi ủ và điều kiện tồn trữ đến tỉ lệ nứt hạt, độ bền cơ học và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên của ba giống gạo canh tác ở Úc là Kyeema (gạo dài), Amaroo và Reiziq (gạo vừa). Sấy lúa hồi ẩm ở 40, 60, và 80 oC, sau đó ủ 0, 40, 80 và 120 phút. Kết quả cho thấy công đoạn tôi ủ cải thiện tỉ lệ thu hồi gạo nguyên ít mặc dù độ chặt hạt tăng và tỉ lệ hạt nứt giảm khi thời gian sấy ủ kéo dài 80 – 120 phút. Trong quá trình tồn trữ đến 4 tháng tại nhiệt độ 4, 20 và 38 oC, tất cả các thông số đo đạc như tỉ lệ hạt nứt, độ cứng, độ chặt, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên, đặc tính hóa nhão đều có chiều hướng tăng. Các lý tính của các mẫu gạo biến thiên đáng kể khi tồn trữ ở 38 oC. Độ chặt hạt gạo nguyên vẹn gia tăng rõ rệt trong quá trình tồn trữ chứng tỏ có xảy ra hiện tượng già hóa vật lý khi bảo quản hạt gạo dưới nhiệt độ gương của gạo. GIỚI THIỆU Quá trình ủ từ lâu được xem là một công đoạn hiệu quả để tối thiểu hóa gradient ẩm trong hạt gạo khi sấy ở nhiệt độ cao (Cnossen et al. 2003; Steffe and Singh 1980; Zhang et al. 2003). Bên cạnh tác động cân bằng ẩm, khái niệm trạng thái gương cũng được áp dụng để giải thích hiện tượng nứt hạt trong quá trình sấy (Perdon et al. 2000). Giả thuyết đưa ra là quá trình ủ trên nhiệt độ hóa gương của gạo giúp giảm bớt các nội ứng lực tạo ra trong nhân hạt gạo, đặc biệt là khi sấy gạo ở nhiệt độ cao (Cnossen et al. 2003; Cnossen et al. 2001; Iguaz et al. 2006; Zhang et al. 2003). Trên nền tảng khái niệm chuyển hóa gương, đã có nhiều nghiên cứu giải thích tác động của các điều kiện sấy ủ đến tỉ lệ thu hồi gạo nguyên (Cnossen và ctv 2003; Cnossen và ctv 2001; Iguaz và ctv 2006; Zhang và ctv 2003). Khi ứng dụng trạng thái gương để giải thích hiện tượng nứt hạt gạo, có thể áp dụng hiện tượng phục hồi cấu trúc hay còn gọi là già hóa vật lý trong quá trình ủ. Người ta biết rằng khi tồn trữ hạt hay còn gọi là tôi ủ (annealing) thì sẽ có hiện tượng già hóa. Từ “già hóa” được sử dụng để đề cập đến các thay đổi lý, hóa sinh xảy ra trong quá trình bảo quản gạo dẫn đến các tác động mong muốn và không mong muốn (Chrastil 1994; Howell và Cogburn 2004). Gạo qua quá trình già hóa thường có tỉ lệ thu hồi gạo nguyên cao hơn, thể tích trương nở lớn hơn và tăng tính hút ẩm. Hiện tượng già hóa cũng ảnh hưởng đến chất lượng nấu, giá trị cảm quan theo thời gian (Howell và Cogburn 2004). Các thay đổi này xảy ra rất đáng kể trong ba tháng đầu tiên sau khi thu hoạch, nhưng sau đó có xu hướng ổn định tương đối với thời gian tồn trữ kéo dài (Hamaker 1994; Howell và Cogburn 2004). Cơ chế già hóa của gạo vẫn chưa xác định được và được diễn giải theo nhiều cách khác nhau mặc dù đã có rất nhiều nghiên cứu về đề tài này (Chrastil 1990; 1992; 1994; Patindol và ctv 2005; Sowbhagya và Bhattacharya 2001). Mối liên hệ giữa biến thiên các hàm ộ p g ệ y y p ạ y p g q trình tồn trữ gạo. Trên cơ sở khoa học polymer, các thay đổi hóa lý và chức năng của vật liệu thực phẩm vô định hình trong quá trình tồn trữ được xem là kết quả của hiện tượng già hóa vật lý hay phục hồi enthalpy do thực tế là sản phẩm thực phẩm thường được bảo quản/ủ ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ gương của chúng (Liu và ctv 2006). Khi tham khảo vấn đề này cho thấy khái niệm già hóa vật lý/ phục hồi cấu trúc có thể ứng dụng để giải thích các thay đổi xảy ra trong quá trình tồn trữ. Đã có một số nghiên cứu thực hiện chứng minh rằng quá trình già hóa ảnh hưởng đến các đặc tính cơ học của tinh bột (Chung và Lim 2004; Lourdin và ctv 2002; Noel và ctv 2005). Tinh bột là thành phần chính của hạt gạo, do đó tác động của quá trình già hóa có thể đo đạc được qua các thay đổi về đặc trưng cơ học của gạo. Vì vậy, việc khảo sát hiện tượng này trong quá trình ủ sau sấy trên mẫu lúa tươi sấy khô là cần thiết. Khảo sát tác động của quá trình ủ sau sấy ở nhiệt độ lớn hơn và nhỏ hơn nhiệt độ gương của gạo đến độ bền cơ học và liên hệ với tỉ lệ nứt gãy và chất lượng xát sẽ cung cấp nhiều thông tin giá trị để hiểu rõ cơ chế nứt gãy của hạt gạo. Mục đích của nghiên cứu này là (i) khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy và ủ sau sấy ở nhiệt độ trên và dưới nhiệt độ gương của gạo lên độ bền cơ học, tỉ lệ nứt hạt và chất lượng xát; (ii) khảo sát các thay đổi đặc trưng cơ học và chất lượng xát của gạo trong quá trình bảo quản. Các nghiên cứu này thực hiện trên các giống gạo Úc. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Mẫu gạo Thí nghiệm này sử dụng ba giống gạo Úc là Kyeema, Amaroo và Reiziq do New South Wales Department of Primary Industries (Yanco, NSW 2703, Australia) cung cấp trong tháng 08 năm 2007 ở dạng lúa khô. Lúa có độ ẩm ban đầu 11.2 - 11.6 % được bảo quản kín tại nhiệt độ phòng. Để thực hiện các thí nghiệm sấy và ủ sau sấy, ngâm lúa đến độ ẩm mong muốn (24-27 % cơ sở ướt) như hàm ẩm của lúa gặt tươi. Lúa ngâm sau khi làm ráo được trữ trong bao nhựa kín ở nhiệt độ lạnh (4 oC) trong 4 ngày để cân bằng ẩm trong khối hạt. Trước khi sấy, mẫu gạo được cân bằng tại nhiệt độ phòng. Độ ẩm lúa gạo trong thí nghiệm này được xác định bằng cách sấy kiệt 5-10 g lúa gạo trong tủ sấy ở chế độ 130 oC trong 17 giờ (Jindal & Siebenmorgen 1987). Độ ẩm được biểu diễn ở dạng cơ sở ướt. Thí nghiệm sấy và ủ sau sấy Thực hiện thí nghiệm sơ bộ để xác định tốc độ sấy lớp mỏng lúa. Lúa đã hồi ẩm của mỗi giống được đem sấy lớp mỏng (dày 1 cm) trong tủ sấy (Thermoline Dehydrating Oven N TD 36T 1 D S i l Th li S i ifi P L d A li ) ở b hế độ ấ 40 oC 25 p g g ( ) )exp( kt MM MM ei et −=− − [1] Trong đó Mt là ẩm độ của gạo tại thời gian sấy bất kỳ t, Me là ẩm độ cân bằng của gạo, Mi là ẩm độ ban đầu của gạo, t là thời gian sấy và k là hằng số sấy. Giá trị Me được xác định dựa vào phương trình Chung-Pfost cải tiến (1967) như sau: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +−−= )ln()(ln1 RH A CT B Me [2] Trong đó Me là ẩm độ cân bằng của hạt (thập phân, cơ sở ướt), RH là độ ẩm tương đối của không khí cân bằng với hạt (thập phân), T là nhiệt độ không khí (oC), A, B, và C là hằng số riêng biệt cho hạt trong điều kiện xem xét (phi thứ nguyên). Đối với lúa, giá trị A, B, và C lần lượt là 594.65, 21.733, and 35.703. Dựa trên số liệu ẩm độ theo thời gian sấy, sử dụng phần mềm Statistica version 6.0 (StatSoft, Inc., USA) để tính toán phương trình hồi qui cho biết k là hàm số của nhiệt độ (T, oC ) và độ ẩm tương đối (RH, thập phân): k= -0.020671+0.000228*T+0.019928*RH+0.000999*T*RH [3] Để dự đoán ẩm độ của hạt tại thời điểm sấy bất kỳ, ứng dụng phương trình sai biệt hữu hạn sau: ( ))exp())()(( ktktMMMM eittt −∆−−=∆+ [4] Lúa hồi ẩm (24 – 27 % cơ sở ướt) của mỗi giống gạo được sấy lớp mỏng (độ dày lớp lúa 1 cm) tại ba điều kiện sấy 40 oC-25 %RH, 60 oC-20 %RH, 80 oC-16 %RH. Dựa trên phương trình thực nghiêm [4] đã tính toán được ở trên, xác định thời gian sấy tại mỗi nhiệt độ sấy để đạt ẩm độ mong muốn. Các lô lúa hồi ẩm được trải rộng trên khay kim loại đục lỗ và sấy trong tủ sấy (Thermoline Dehydrating Oven No.TD-36T-1-D Special, Thermoline Scientific Pty. Ltd, Australia). Nhằm giảm thiểu tác động của cân bằng ẩm trong quá trình tôi/ủ, các mẫu gạo được sấy cho đến khi đạt ẩm độ cuối khoảng 14 % cơ sở ướt. Điều này có nghĩa là sự phân bố ẩm bên trong nhân hạt sẽ bị giới hạn. Lô mẫu sau đó được chia nhỏ và ủ trong hũ thủy tinh kín trong tủ ấm. Mẫu gạo được ủ tại nhiệt độ bằng với nhiệt độ sấy (40, 60 và 80 oC) trong 0, 40, 80 và 120 phút. Sau ủ, mẫu gạo được làm nguội trong tủ ấm ở chế độ 25 oC và 65 % RH. Sự thay đổi ẩm độ trong quá trình tôi/ủ là rất ít do sai biệt ẩm độ đo được trước và sau ủ của tất cả các loại gạo là 0.5 %. Ẩm độ cuối của các mẫu gạo tương đương nhau nhằm tối thiểu hóa ảnh hưởng của ẩm độ đến việc đo độ bền cơ học của mẫu gạo sau đó. Các mẫu gạo được đóng kín trong bao nhựa, trữ tại nhiệt độ phòng từ 2-3 ngày trước khi xác định phần trăm nứt gãy, độ cứng cơ học và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên (TLTH). Ẩm độ cuối của các mẫu sấy là 13±0.5 % cơ sở ướt. Sấy lớp mỏng khoảng 200 g lúa ở 35 oC trong 16 giờ xuống ẩm độ 14 % cơ sở ướt để làm mẫu đối chứng. Lặp lại ba lần tất cả các đo đạc trong thí nghiệm này. Tổng nghiệm thức sấy và ủ là 108 (3 giống gạo * 3 nhiệt độ sấy * 4 thời gian tôi ủ * 3 lần lặp lại). ự ọ g ạ g g y, g y q g hộp đèn. Tỉ lệ hạt gãy nứt là giá trị trung bình của phần trăm số lượng hạt gãy nứt trong mỗi 50 hạt. Mỗi nghiệm thức được lặp lại hai lần. Phép đo uốn ba điểm Phép đo uốn ba điểm (Three-point bending test) được sử dụng để đo độ bền cơ học (độ cứng và độ chặt) của từng hạt gạo lức nguyên vẹn. Trong phép đo này, công cụ đo được phát kiến tại trường Đại học Queensland (Úc) gồm có một đĩa chứa mẫu với nhiều kích cỡ khác nhau. Mỗi khoang chứa mẫu sâu 2.0 mm và dài 9.0 mm. Chiều rộng của khoang chứa mẫu là 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 và 4.0 mm. Đầu đo là một mảnh thép không rỉ có kích thước dày x rộng x dài là 1 x 32 x111 mm. Điểm cuối của đầu đo được mài cùn để giảm hiệu ứng cắt vốn dẫn đến sai số trong khi đo. Đầu đo này được gắn vào máy đo cấu trúc TA-XTplus (Micro Stable Systems Co., Anh quốc). Phép đo được thực hiện ở chế độ nén. Vận tốc trước đo, đo và sau đo lần lượt là 1 mm/s, 2 mm/s, và 10 mm/s. Lực phá vỡ (N) là lực tối đa để làm gãy hạt và độ cứng (N/mm là độ dốc của đường cong lực-khoảng cách) trên 50 hạt gạo lức nguyên vẹn cho mỗi nghiệm thức. Các giá trị này được truy xuất bằng phần mềm Texture Exponent (Micro Stable Systems Co., Anh quốc). Thí nghiệm tồn trữ Các điều kiện sấy tôi ủ tối ưu cho mỗi giống gạo cho kết quả TLTH cao nhất được lựa chọn để làm thông số nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình tôi ủ trong giai đoạn tồn trữ tiếp theo. Để giảm số lượng nghiệm thức, chỉ lựa chọn nhiệt độ sấy 40 oC và 80 oC trong khảo sát ảnh hưởng của quá trình tồn trữ ở các nhiệt độ khác nhau lên các tính chất của hạt. Mẫu gạo sấy được chuẩn bị như đã mô tả trong phần trên. Mẫu sấy được chia thành các lô nhỏ 150 g bao gói trong túi nhựa kín cho mỗi nghiệm thức và được trữ trong tủ mát, tủ ấm tại ba mức nhiệt độ (4, 20, 38 oC) cho đến 4 tháng như liệt kê trong Bảng 1. Tổng số lượng nghiệm thức là 180 (3 giống gạo * 2 nhiệt độ sấy * 3 thời gian sấy * 5 thời gian tồn trữ * 2 lần lặp lại). Mỗi tháng, lấy gạo trong tủ bảo quản, cân bằng với nhiệt độ môi trường và đem đi đo đạc các chỉ tiêu tỉ lệ hạt nứt gãy, độ bền cơ học, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên và đặc tính hóa nhão. Bảng 1. Điều kiện thí nghiệm tồn trữ. Yếu tố ảnh hưởng Mức yếu tố Mức giá trị Điều kiện sấy/tôi ủ 2 40 oC/không ủ 80 oC/ ủ 80 phút (Kyeema); 80 oC/ ủ 120 phút (Amaroo & Reiziq) Nhiệt độ tồn trữ 3 4, 20, 38 oC ệ gạ g y Khoảng 100 g lúa được chà xát bằng hệ thống xay xát mẫu trong phòng thí nghiệm trong 60 giây. Gạo nguyên được phân riêng khỏi gạo tấm để xác định tỉ lệ thu hồi gạo nguyên là tỉ lệ của khối lượng gạo còn nguyên vẹn trên khối lượng của lúa được chà xát. Gạo nguyên là gạo sau xát có chiều dài lớn hơn 75% chiều dài ban đầu. Đặc tính hóa lý Kích thước Kích cỡ hạt (chiều dài, rộng, dày) được đo bằng thước đo điện tử. Hàm lượng protein Hàm lượng protein của gạo được xác định theo phương pháp vô cơ hóa mẫu (AACC method 1995, 46-30). Hàm lượng amylose Sử dụng phương pháp so màu để xác định hàm lượng amylose của ba giống gạo. Độ kết tinh Mức độ kết tinh của mẫu gạo được xác định theo phương pháp nhiễu xạ tia X. Đặc tính hóa nhão Đặc tính hóa nhão của mẫu sau mỗi giai đoạn tồn trữ được đo bằng nhớt kế nhanh Rapid Visco Analyser (RVA Model 4, Newport Scientific Pty Ltd., Warriewood, Australia) theo phương pháp AACC 61-02 (AACC, 1995) (Hình 1). 0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 10 12 14 Time, min V i s c o s i t y , R V U PV TV FV PT SB BD Hình 1. Đồ thị biểu diễn đặc tính hóa nhão của gạo đo bằng nhớt kế nhanh RVA. PT: nhiệt độ hóa nhão; PV: độ nhớt đỉnh; BD: độ nhớt break down; TV: độ nhớt đáy; FV: độ nhớt cuối và SB: độ nhớt setback. Xử lý số liệu Số liệu được xử lý bằng phần mềm Minitab Release 14 (Minitab Co., USA) với qui trình Phân tích phương sai (ANOVA) của GLM (General Linear Model) và DOE (Design of ặ ý gạ Bảng 2 trình bày đặc tính hóa lý của các giống gạo Kyeema, Amaroo và Reiziq. Ba giống gạo khác biệt nhau đáng kể về kích thước và các thành phần hóa học (P<0.05). Dựa vào phân loại của Juliano (1998), giống Kyeema có thể xếp vào nhóm gạo dài trong khi Amaroo và Reiziq thuộc nhóm gạo vừa. Là giống gạo dài nên bề dày của hạt gạo Kyeema nhỏ hơn Amaroo và Reiziq, hai giống này có bề dày hạt như nhau. Hàm lượng amylose biểu kiến của các giống gạo khác biệt nhau về mặt thống kê (16.1 – 18.6 %) tuy cùng chung nhóm trung bình. Hàm lượng protein và độ kết tinh của Kyeema và Amaroo là tương đương tuy thấp hơn Reziq. Bảng 2. Đặc trưng hóa lý của ba giống gạo. Đặc trưng Kyeema Amaroo Reiziq Khối lượng (mg)§ 21.17±1.45a 23.92±1.87b 27.54±1.87c Chiều dài (mm) § 7.55±0.30a 5.79±0.21b 6.52±0.25c Bề rộng (mm) § 2.35±0.15a 2.82±0.12b 2.78±0.15b Bề dày(mm) § 1.79±0.13a 2.06±0.15b 2.05±0.15b Tỉ lệ dài:rộng 3.22:1.00 2.06:1.00 2.35:1.00 Tỉ lệ dài:dày 4.22:1.00 2.81:1.00 3.18:1.00 Amylose (% cs khô)* 18.6a 19.5b 16.1c Protein (% cs khô)* 5.9a 5.4a 7.1b Độ kết tinh (% cơ sở khô)* 26.10±0.90a 27.55±0.81a 29.12±0.76b § đo trên gạo lức; * phân tích trên bột gạo. Tất cả số liệu biểu diễn dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. Các chữ cái trên cùng một hàng giống nhau chứng tỏ các giá trị khác biệt nhau không đáng kể với P>0.05. Xác định tốc độ sấy Hình 2 biểu diễn đường cong sấy mô phỏng tính toán được từ phương trình thực nghiệm [4] và số liệu thí nghiệm. Phương trình thực nghiệm mô tả tốt số liệu thực nghiệm trên cơ sở đánh giá hệ số tương quan là R2= 0.98. Vì vậy, sử dụng phương trình [4] để dự đoán ẩm độ khối hạt tại các nhiệt độ sấy và ẩm độ tương đối khác nhau như minh họa trong Hình 3. 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 30 60 90 120 150 Drying time min M o i s t u r e r a t i o ( d e c i m a l ) MR Experiment MR Model 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 Drying time, min M o i s t u r e c o n t e n t , d e c i m a l , d r y b a s T=80oC, RH=16% T=60oC, RH=20% T=40oC; RH=25% Hình 3. Ẩm độ lúa sấy dự tính tại các nhiệt độ sấy và ẩm độ tương đối khác nhau. Ảnh hưởng của chế độ sấy và ủ sau sấy đến tỉ lệ nứt gãy hạt, độ bền cơ học và chất lượng xát của gạo Nhiệt độ sấy, thời gian ủ và tương tác giữa chúng có tác động đáng kể đến tỉ lệ nứt gãy hạt, độ bền cơ học và chất lượng xát của cả ba giống gạo (P<0.05). Tỉ lệ nứt gãy hạt Bảng 3. Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên và tỉ lệ hạt nứt của ba giống gạo ở các nhiệt độ sấy và thời gian ủ khác nhau. δ τ Tỉ lệ hạt nứt, % Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên, % oC phút Kyeema Amaroo Reiziq Kyeema Amaroo Reiziq 40 0 12.7±2.1c 39.0±1.5ed 24.0±4.0cd 62.3±1.4b 64.3±3.7c 45.8±2.8cd 40 7.5±0.9cd 41.7±2.5d 25.0±2.0c 64.6±3.3bc 65.2±4.3c 46.6±3.0cd 80 10.0±4.0cd 40.3±0.6ed 22.7±1.5cd 64.8±1.9bc 67.2±2.8cd 45.4±1.2cd 120 9.7±1.2cd 40.0±1.0ed 24.7±0.6c 65.0±1.5bc 67.1±2.1cd 48.3±2.6cd 60 0 21.0±1.2ab 63.0±1.0ab 30.0±2.0b 40.7±1.3c 30.1±0.4a 25.3±3.8a 40 17.3±1.2bc 58.0±3.5b 23.0±2.0cd 58.8±3.3b 52.2±2.4b 33.2±4.6b 80 14.3±2.1c 50.3±6.7c 21.7±1.2cd 61.6±0.3b 56.9±1.6b 44.1±7.4cd 120 8.67±1.2d 45.3±1.5cd 21.7±0.6cd 63.7±3.1b 60.8±2.4bc 43.9±3.2cd 80 0 24.3±0.6a 67.0±2.7a 36.0±2.0a 25.0±4.9a 22.2±3.0a 22.2±1.8a 40 18.7±1.2b 58.7±1.5b 26.0±2.0bc 59.5±0.8b 54.6±1.2b 32.5±1.6b 80 15.7±2.9bc 45.7±2.5cd 22.0±2.0cd 60.7±1.3b 54.9±2.2b 40.5±3.4c 120 16.0±1.0bc 45.5±1.3cd 20.3±0.6cd 59.2±1.5b 60.0±1.2bc 45.8±0.6cd Mẫu đối chứng 4.0±2.1e 35.0±2.1e 20.0±2.3d 65.6±1.7c 67.9±2.5cd 52.0±3.1d δ: nhiệt độ sấy; τ: Thời gian ủ . Tất cả số liệu biểu diễn dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. Các chữ cái trong cùng một cột giống nhau chứng tỏ các giá trị khác biệt nhau không đáng kể với P>0.05. Khảo sát tỉ lệ nứt gãy hạt của tất cả các nghiệm thức sau mỗi nhiệt độ sấy và thời gian ủ. ỗ ố ấ ệ ạ g y g g g g g y ệ ộ y oC, tốc độ sấy thấp nên không gây ra các ảnh hưởng xấu đến tỉ lệ nứt hạt (P>0.05). Vì vậy ủ ở nhiệt độ này không có lợi ích vì cấu trúc vô định hình của gạo đã hoàn toàn phục hồi và ở trạng thái gương. Độ bền cơ học Độ bền cơ học bao gồm độ cứng và độ chặt của ba giống gạo theo thời gian ủ (từ 0 đến 120 phút) tại ba nhiệt độ sấy được trình bày trong Hình 4. Kết quả trình bày ở Bảng 4 cho thấy nhiệt độ sấy tăng làm cho hạt gạo cứng hơn do các giá trị độ cứng và độ chặt đều tăng. Đặc tính độ bền cơ học, đặc biệt là độ chặt được cải thiện sau khi thời gian ủ tăng (Bảng 5). Kyeema 30 40 50 60 70 0 40 80 120 Annealing time, min H a r d n e s s , N Kyeema 150 170 190 210 0 40 80 120 Annealing time, min S t i f f n e s s , N / m m Amaroo 30 40 50 60 70 0 40 80 120 Annealing time, min H a r d n e s s , N Amaroo 150 170 190 210 0 40 80 120 Annealing time, min S t i f f n e s s , N / m m 30 40 50 60 70 0 40 80 120 Annealing time, min H a r d n e s s , N 80C 60C 40C reference 150 170 190 210 0 40 80 120 Annealing time, min S t i f f n e s s , N / m m 80C 60C 40C reference Hình 4. Độ bền cơ học (độ cứng và độ chặt) của ba giống gạo sấy tại các nhiệt độ sấy khác nhau và thời gian ủ đến 120 phút. Tất cả số liệu biểu diễn dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. Mỗi nghiệm thức đo 50 hạt gạo nguyên vẹn. Tại nhiệt độ sấy 60 và 80 oC, độ chặt có xu hướng tăng rõ rệt với thời gian ủ dài hơn đến 120 phút ở cả ba giống gạo (Hình 4). Độ chặt của cả ba giống gạo trong khoảng 191- 200 N/mm cao hơn độ chặt của các mẫu không ủ (176 – 184 N/mm). Độ cứng của cả ba giống gạo không đổi khi mẫu gạo được sấy ở nhiệt độ 40 oC. Độ cứng của Kyeema và Reiziq (lần lượt khoảng 38 N và 57 N) được duy trì trong 80 phút ủ đầu tiên sau khi đã được sấy ở 60 và 80 oC. Kết thúc quá trình ủ sau 120 phút, độ cứng của các giống gạo này tăng ít. Độ cứng nhân gạo của giống Amaroo tại hai nhiệt độ sấy 60 oC và 80 oC tăng ít sau khi ủ 80 phút và không đổi khi tiếp tục ủ. Bảng 4. Thông số bền cơ học trung bình (độ cứng và độ chặt) của gạo sấy lớp mỏng tại các nhiệt độ sấy thấp, trung bình, và cao của ba giống gạo. Độ cứng, N Độ chặt, N/mm Giống gạo 40oC 60oC 80oC Trung bình sai số chuẩn 40oC 60oC 80oC Trung bình sai số chuẩn Kyeema 46.7a 48.1ab 49.6b 0.4 177.1a 184.2ab 186.1b 0.6 Amaroo 57.4a 61.6b 63.0b 0.4 177.3a 181.1a 189.4b 0.5 Reiziq 50.1a 52.3a 58.3b 0.7 174.3a 176.7a 183.9b 0.6 Các chữ cái trong cùng một cột giống nhau chứng tỏ các giá trị khác biệt nhau không đáng kể với P>0.05. Bảng 5. Thông số bền cơ học trung bình (độ cứng và độ chặt) của gạo tại các thời gian tôi ủ khác nhau sau khi qua sấy lớp mỏng 40, 60 và 80 oC. Độ cứng, N Độ chặt, N/mm Thời gian ủ, phút Kyeema Amaroo Reiziq Kyeema Amaroo Reiziq 0 47.1a 59.0a 51.7a 176.5a 180.0a 174.1a 40 47.7ab 60.1a 53.0a 180.0a 180.8a 176.7a 80 47.8ab 61.8a 53.5a 183.0ab 182.5a 178.1ab 120 50.0b 61.6a 56.1b 190.3b 187.1b 184.2b q ọ g g ạ ệ ý gạ ộ g ộ ặ gạo sấy ở 60 và 80 oC và ủ 120 phút trên nhiệt độ gương của gạo (khoảng 55 oC) được cải thiện có thể là do sự phục hồi cấu trúc phân tử của các chuỗi polymer tinh bột. Sau quá trình sấy khắc nghiệt, công đoạn ủ không những giúp cho loại trừ gradient ẩm trong nhân gạo mà còn có vai trò như một quá trình tôi ủ làm cho các mạch ngắn cấu trúc vô định hình của tinh bột sắp xếp lại. Trong khi quá trình ủ ngăn ngừa hiện tượng nứt gãy hạt, quá trình tôi ủ sau sấy giúp hạt bền hơn nhờ quá trình mật độ hóa nội cấu trúc phản ánh qua sự gia tăng độ bền cơ học của gạo. Độ bền cơ học của gạo sấy ở 40 oC ổn định cho thấy dưới nhiệt độ gương của gạo, chuyển động phân tử trong cấu trúc vô định hình bị giới hạn ở trạng thái gương. Kết quả cũng cho thấy giá trị độ cứng của hạt gạo dài Kyeema thấp hơn các giống gạo vừa trong khi độ chặt của các nhân gạo nguyên vẹn của cả ba giống gạo không khác biệt nhau. Kyeema có giá trị độ cứng thấp có thể là do bề dày hạt thấp hơn so với hai giống gạo còn lại (Bảng 2). Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên Nhìn chung, TLTH gạo nguyên của ba giống gạo giảm với nhiệt độ sấy tăng. Chế độ sấy dịu ở 40 oC bảo toàn được TLTH gạo nguyên như mẫu đối chứng ở cả ba giống gạo (Bảng 3). Nhiệt độ sấy cao như ở thí nghiệm này (60 và 80 oC) gây ra tốc độ sấy cao. Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên giảm do các gradient ẩm tạo ra các vết nứt trong hạt. Như trình bày trong Bảng 3, TLTH gạo nguyên tăng với thời gian ủ tăng. TLTH gạo nguyên tăng từ 8 đến 22 % sau 40 phút ủ sau khi sấy ở nhiệt độ 60 và 80 oC so với các mẫu gạo không qua ủ ở cùng nhiệt độ sấy. Kéo dài thời gian sấy đến 120 phút có ích hơn cho các hạt gạo vừa. Ví dụ, TLTH của các giống Amaroo và Reiziq ở nhiệt độ sấy 60 oC lần lượt tăng 8.6 % và 10 % (so với mẫu gạo ủ sau 40 phút). Các mẫu gạo Amaroo và Reiziq sấy ở 80 oC cũng có chiều hướng như vậy. Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên của giống Amaroo tăng 5.4 % và giống Reiziq tăng 13 % khi thời gian ủ lâu hơn (120 phút) so với chỉ ủ 40 phút. Phân tích hệ số tương quan Pearson cho thấy tỉ lệ thu hồi gạo nguyên tăng khi tỉ lệ hạt gãy nứt giảm (Bảng 3). Tỉ lệ hạt nứt gãy tương quan nghịch với TLTH gạo nguyên với hệ số tương quan Pearson của ba giống gạo là -0.79 (Kyeema), -0.82 (Amaroo) và -0.71 (Reiziq). Tại thời gian ủ vừa phải (40, 80 phút) mặc dù tỉ lệ hạt nứt gãy giảm đáng kể theo thời gian ủ nhưng TLTH chỉ cải thiện một ít. Kết quả này chứng tỏ không phải tất cả các hạt nứt sẽ bị gãy trong công đoạn xát. Tuy nhiên, khi thời gian ủ lâu hơn nữa (120 phút) TLTH gạo nguyên nhìn chung là được cải thiện. Một quan sát trong kết quả thu nhận được ở thí nghiệm này là giống Amaroo có tỉ lệ hạt nứt gãy cao nhất giữa ba giống gạo khảo sát, tuy nhiên TLTH cao hơn Reiziq 10 % và tương đương với TLTH của Kyeema. Điều này chứng tỏ giống Amaroo kháng nứt vỡ hơn và phản ánh mỗi giống có đặc tính nứt khác nhau dù Amaroo và Reiziq có kích thước tương đương nhau. Sự khác biệt về đặc tính nứt có thể bị chi phối bởi thành phần hóa học khác nhau (Bảng 2) và cấu trúc hạt gạo nhưng thí nghiệm không khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố này. trữ đến mức độ nứt gãy, độ bền cơ học, chất lượng xát và đặc tính hóa nhão được thực hiện trên ba giống gạo Kyeema, Amaroo và Reiziq. Nhiệt độ sấy lúa cao và thấp cũng được xem xét là một yếu tố ảnh hưởng trong thí nghiệm này. Lựa chọn các điều kiện sấy và ủ đã được trình bày trong thí nghiệm trước được dựa trên TLTH cao nhất để chuẩn bị các mẫu gạo cho thí nghiệm tồn trữ. Sấy lúa ở 80 oC với thời gian ủ 80 phút cho giống Kyeema và 120 phút cho giống Amaroo và Reiziq. Không thực hiện công đoạn ủ đối với lúa sấy ở 40 oC. Hình 5 và 6 minh họa biến thiên tỉ lệ nứt hạt và TLTH trong 4 tháng tồn trữ. Độ bền cơ học thay đổi theo thời gian tồn trữ được minh họa trong Hình 7 và 8. Bảng 6 mô tả đặc tính hóa nhão gồm có độ nhớt đỉnh, độ nhớt cuối và nhiệt độ hóa nhão. Nói tóm lại, nhiệt độ sấy, nhiệt độ và thời gian tồn trữ ảnh hưởng đáng kể (P <0.05) đến tất cả các thông số đo đạc trong thí nghiệm này. Tỉ lệ nứt hạt Như trình bày trong Hình 5 và 6, tỉ lệ hạt nứt tăng lên trong quá trình bảo quản. Số lượng hạt nứt của mẫu gạo sấy ở 40 oC tăng đáng kể trong hai tháng đầu bảo quản sau đó giữ nguyên. Ngược lại, mẫu gạo sấy ở 80 oC và ủ ít nhất 80 phút không nứt nhiều trong hai tháng đầu bảo quản mà bắt đầu nứt sau thời gian này. Tỉ lệ nứt cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ tồn trữ. Như trình bày trong Hình 6 và 7, nhiệt độ bảo quản thấp (4 oC) có tỉ lệ hạt nứt gãy thấp (giống Amaroo và Reiziq). Quan sát cho thấy biến thiên tỉ lệ nứt trong nghiên cứu này minh chứng rằng hạt tiếp tục nứt trong quá trình bảo quản bất kể chế độ sấy trước đó. Theo lý thuyết, nhiệt độ sấy thấp như 40 oC sẽ không tạo ra gradient ẩm trong quá trình sấy. Công đoạn tôi ủ như trình bày trong phần trước cũng làm tăng tính toàn vẹn của hạt sau khi sấy ở nhiệt độ cao. Báo cáo của các nhà nghiên cứu khác cho biết khi hạt gạo hấp phụ ẩm có thể gây ra nứt bề mặt trong khi bảo quản và đôi lúc trong quá trình xay xát (Kunze và Choudhury 1972; Kunze và ctv 2004). Trong nghiên cứu này chưa thể biết được yếu tố nào làm cho hạt gạo tiếp tục nứt trong quá trình bảo quản vì hạt được bảo quản trong điều kiện ủ kín ngăn được quá trình hấp phụ ẩm. Các nghiên cứu tiếp theo cần xem xét tỉ lệ hạt nứt bề mặt trong tổng số hạt nứt sau khi ủ và xay xát. Giả thuyết đưa ra là hạt bị nứt tế vi bề mặt không làm yếu tính toàn vẹn của hạt như hạt bị nứt bên trong nhân gạo. Do đó, khả năng xảy ra là hạt nứt tế vi bề mặt không bị vỡ trong quá trình xay xát dẫn đến tỉ lệ thu hồi tăng mặc dù tỉ lệ nứt hạt cũng tăng. 12 Kyeema 0 20 40 60 80 0 1 2 3 4 5 Storage period, month(s) H e a d r i c e y i e l d , % 0 20 40 60 80 Fissured kernels, % Amaroo 0 20 40 60 80 0 1 2 3 4 5 Storage period, months H e a d r i c e y i e l d , % 0 20 40 60 80 Fissured kernels,% Reziq 0 20 40 60 80 0 1 2 3 4 5 Storage period, month(s) H e a d r i c e y i e l d , % 0 20 40 60 80 Fissured kernels, % Hình 5. Tác động của nhiệt độ tồn trữ 38 oC (†), 20 oC (‘), và 4 oC (U) trong thời gian bảo quản 4 tháng trên ba giống gạo đã sấy ở 40 oC lên tỉ lệ nứt hạt và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên. Độ lệch chuẩn chung (TLTH;tỉ lệ nứt hạt) của Kyeema, Amaroo và Reiziq lần lượt là (1.03; 1.84), (1.58;1.89) và (1.84;2.03). 13 Kyeema 0 20 40 60 80 0 4 8 12 16 20 Storage period, month(s) H e a d r i c e y i e l d , % 0 20 40 60 80 Fissured kernels, % Amaroo 0 20 40 60 80 0 1 2 3 4 5 Storage period, month(s) H e a d r i c e y i e l d , % 0 20 40 60 80 Fissured kernels, % Reziq 0 20 40 60 80 0 1 2 3 4 5 Storage period, month(s) H e a d r i c e y i e l d , % 0 20 40 60 80 Fissured kernels, % Hình 6. Tác động của nhiệt độ tồn trữ 38 oC (†), 20 oC (‘), và 4 oC (U) trong thời gian bảo quản 4 tháng trên ba giống gạo đã sấy ở 80 oC lên tỉ lệ nứt hạt và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên. Độ lệch chuẩn chung (TLTH;tỉ lệ nứt hạt) của Kyeema, Amaroo và Reiziq lần lượt là (1.03; 1.84), (1.58;1.89) và (1.84;2.03). 14 Kyeema 30 60 90 120 150 0 1 2 3 4 5 Storage period, month(s) H a r d n e s s , N 100 120 140 160 180 200 220 240 S tiffness, N /m m Amaroo 30 60 90 120 150 0 1 2 3 4 5 Storage period, month(s) H a r d n e s s , N 100 120 140 160 180 200 220 240 S tiffness, N /m m Reiziq 30 60 90 120 150 0 1 2 3 4 5 Storage period, month(s) H a r d n e s s , N 100 120 140 160 180 200 220 240 S tiffness, N /m m (a) (b) (c) Hình 7. Biến thiên thông số bền cơ học của ba giống gạo (qua sấy 80 oC) trong 4 tháng tồn trữ ở 38 oC (†), 20 oC (‘), và 4 oC (U). Độ lệch chuẩn chung (độ cứng; độ chặt) của Kyeema, Amaroo và Reiziq lần lượt là (0.95;1.26), (1.04;1.20) và (1.34;1.09). 15 Kyeema 30 60 90 120 150 0 1 2 3 4 5 Storage period, month(s) H a r d n e s s , N 100 120 140 160 180 200 220 240 S tiffness, N /m m Amaroo 30 60 90 120 150 0 1 2 3 4 5 Storage period, month(s) H a r d n e s s , N 100 120 140 160 180 200 220 240 S tiffness, N /m m Reiziq 30 60 90 120 150 0 1 2 3 4 5 Storage period, month(s) H a r d n e s s , N 100 120 140 160 180 200 220 240 S tiffness, N /m m (a) (b) (c) Hình 8. Biến thiên thông số bền cơ học của ba giống gạo (qua sấy 40 oC) trong 4 tháng tồn trữ ở 38 oC (†), 20 oC (‘), và 4 oC (U). Độ lệch chuẩn chung (độ cứng; độ chặt) của Kyeema, Amaroo và Reiziq lần lượt là (0.95;1.26), (1.04;1.20) và (1.34;1.09). 16 Độ cứng cơ học Độ cứng cơ học được xác định bằng phép uốn ba điểm trên mẫu gạo theo thời gian và nhiệt độ tồn trữ. Như trình bày trong Hình 7 và 8 độ chặt của hạt tăng theo thời gian bảo quản ở tất cả nhiệt độ tồn trữ cho cả ba giống gạo được khảo sát. Nhiệt độ tồn trữ cao hơn (38 oC) làm tăng độ chặt đáng kể trong khi cường độ này nhỏ hơn ở nhiệt độ tồn trữ thấp hơn (20 oC và 4 oC). Nhiệt độ sấy cũng ảnh hưởng đến độ bền cơ học của gạo trong quá trình bảo quản như trình bày trong Bảng 6. Độ cứng của nhân hạt của các giống Kyeema và Amaroo (sấy ở nhiệt độ 40 oC) cao hơn các nhân hạt sấy ở 80 oC. Tuy nhiên, độ cứng của nhân hạt Reziq không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ sấy (P>0.05). Độ chặt của nhân hạt của cả ba giống gạo có chiều hướng như nhau đó là hạt sấy ở 80 oC chặt hơn hạt sấy ở 40 oC trong quá trình tồn trữ. Trong hai tháng đầu tồn trữ, độ cứng của hạt Kyeema và Amaroo bảo quản ở 38 oC tăng theo thời gian tồn trữ nhưng sau hai tháng thì không đổi. Ngược lại, ở nhiệt độ tồn trữ thấp (4 và 20 oC) làm cho hạt Kyeema và Amaroo (sấy ở 80 oC) dễ bị gãy hơn. Đối với giống Reiziq, độ cứng hạt trữ ở 38 oC tăng đến ba tháng bảo quản và sau đó giá trị độ cứng giữ nguyên. Nhiệt độ tồn trữ thấp không ảnh hưởng đến độ cứng của Reiziq vì giá trị độ cứng không đổi trong thời gian tồn trữ. Hiện tượng độ chặt của nhân hạt nguyên vẹn tăng liên tục trong quá trình bảo quản có thể là do quá trình già hóa lý tính hay phục hồi cấu trúc của các phần vô định hình của tinh bột gạo. Nhiệt độ ủ/bảo quản thấp hơn nhiệt độ hóa mềm của gạo bảo quản. Vì thế gạo luôn ở trạng thái gương trong điều kiện bảo quản, và hiện tượng phục hồi thứ cấp của cấu trúc vô định hình có thể xảy ra. Thời gian ủ kéo dài sẽ tạo cơ hội cho sự chuyển động cục bộ rất chậm của cấu trúc phân tử hướng tới trạng thái bền vững hơn dẫn đến hiện tượng mật độ hóa của mạng vô định hình. Sự sắp xếp phân tử này làm cho nội cấu trúc của gạo tồn trữ rắn hơn. Hiện tượng này được gọi là già hóa vật lý và đã được công nhận trên các vật liệu tinh bột và tinh bột gạo (Chung và Lim 2004, Lourdin và ctv 2002, Noel và ctv 2005). Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản và thời gian bảo quản đến TLTH của gạo sấy ở hai nhiệt độ sấy được khảo sát. Nhìn chung, TLTH gạo nguyên của các mẫu gạo qua sấy ở 80 oC thấp hơn các mẫu sấy ở chế độ dịu nhẹ (40 oC). TLTH gạo nguyên ở cả 2 nhiệt độ sấy có xu hướng tăng trong quá trình bảo quản đến 3 tháng ở cả 3 nhiệt độ bảo quản (Hình 5 và 6). Qua 3 tháng bảo quản, nhìn chung TLTH gạo nguyên vẫn được duy trì. Kết quả này phù hợp với những nghiên cứu trước đây báo cáo rằng thông thường TLTH gạo nguyên thay đổi rõ rệt nhất trong ba tháng đầu tiên khi bảo quản (Daniels và ctv 1998, Pearce và ctv 2001). Nhiệt độ tồn trữ cũng ảnh hưởng đến TLTH gạo nguyên của Kyeema và Reiziq, TLTH gạo nguyên cao với nhiệt độ tồn trữ thấp hơn. Ví dụ, mẫu gạo Kyeema trữ ở 38 oC có TLTH thấp hơn (61 %) so với các mẫu gạo trữ ở 20 oC và 4 oC (đều là 63 %). TLTH gạo nguyên tăng đáng kể trong quá trình bảo quản có thể do độ chặt của gạo được cải thiện như ghi nhận trong thí nghiệm này. Độ chặt gia tăng đồng nghĩa với khả năng kháng vỡ của hạt gạo được hoàn thiện sau khi xát dẫn đến TLTH gạo nguyên cũng được cải thiện. Đo đạc độ bền cơ học thực hiện trong nghiên cứu này chỉ sử dụng các hạt gạo lức nguyên vẹn, do đó kết quả này không thể ngoại suy cho TLTH. Tuy nhiên, độ chặt của hạt được cải thiện 17 chứng tỏ rằng mỗi hạt gạo trở nên cứng chắc hơn trong quá trình tồn trữ. Khi vết nứt chưa đủ lớn để làm giảm độ bền của nhân hạt thì hạt có thể kháng lại tác động cơ học của công đoạn xát. Ngoài ra, TLTH tăng có thể la do thay đổi các thành phần hóa học như carbohydrate, protein, các acid béo tự do (Chrastil và Zarins 1992, Dlaliwal và ctv 1991, Patindol và ctv 2005) và có thể là do thay đổi cấu trúc do điều kiện ủ sau sấy. Đặc tính hóa nhão Bảng 7 mô tả đặc tính hóa nhão của cả ba loại gạo theo nhiệt độ bảo quản và thời gian tồn trữ. Các độ nhớt đỉnh và cuối nhìn chung có xu hướng tăng theo thời gian bảo quản trong hai tháng đầu. Bảo quản lâu hơn, độ nhớt đỉnh và cuối của giống Kyeema có tăng nhưng lại giảm về gần giá trị ban đầu, tuy vậy giống Reiziq lại không thay đổi nhiều từ tháng thứ ba trở đi. Đối với giống Amaroo, độ nhớt đỉnh và cuối tiếp tục tăng qua 4 tháng bảo quản như minh họa trong Hình 9. Bảng 7. Đặc tính hóa nhão gồm có nhiệt độ hóa nhão (PT), độ nhớt đỉnh (PV), và độ nhớt cuối (FV) của ba giống gạo dưới các nhiệt độ tồn trữ khác nhau trong thời gian bảo quản 4 tháng. Kyeema Amaroo Reiziq ∆ δ τ PT PV FV PT PV FV PT PV FV oC tháng oC RVU RVU oC RVU RVU oC RVU RVU 40 4 0 88.6bc 202.8efg 226.50ab 84.6ab 210.5c 214.6b 89.4b 215.5b 252.0d 1 85.9b 154.1a 220.3a 85.8ab 202.9bc 213.6b 88.6b 211.3b 236.2c 2 85.4a 202.8f 226.5ab 85.8ab 193.6b 209.1b 89.8b 197.8a 219.4a 3 86.6ab 209.9g 235.2ab 85.8b 178.9a 197.0a 89.3b 193.0a 228.8b 4 86.2ab 200.9ef 221.3a 86.2b 175.3a 190.3a 88.9b 191.8a 232.5bc 20 0 88.6bc 202.8efg 226.5ab 84.6ab 210.5c 214.6b 89.4b 215.5bc 252.0d 1 88.6bc 197.8ef 247.5bc 85.4b 207.9c 215.0b 89.4b 222.7c 233.5bc 2 87.8b 195.3de 227.3ab 85.3b 195.4b 198.5a 87.2ab 238.8cde 247.5d 3 87.8b 196.1ef 237.3b 86.1bc 215.8cd 216.3b 88.6b 228.1cd 237.0c 4 88.2bc 186.1cd 232.9ab 86.8bc 211.2c 210.3b 89.1b 230.6cd 249.9d 38 0 88.6bc 202.8f 226.5ab 84.6ab 210.5c 214.6b 89.4b 215.5bc 252.0d 1 89.5bc 211.8g 262.3cd 83.9a 242.3ef 245.3de 88.1ab 231.7d 247.8d 2 89.5bc 231.9h 285.7d 84.3ab 242.5ef 229.5c 86.1a 278.5g 290.8g 3 90.9cd 172.2b 269.5cd 85.0ab 249.8fg 252.5e 87.0ab 276.9g 287.3g 4 91.3cd 171.6b 262.3cd 86.3b 258.1g 276.3fg 88.7b 278.8g 290.0g 80 4 0 89.0bc 182.8c 256.5c 85.1ab 195.7b 208.9b 89.0b 228.5cd 241.3d 1 89.7c 182.8c 256.5c 86.2b 226.4d 232.0cd 89.3b 234.9d 247.6c 2 88.2bc 201.0f 258.1c 86.0b 237.4e 238.4cd 88.1ab 238.8de 249.8a 3 90.9cd 186.3cd 258.3c 86.9bc 243.4ef 242.4d 89.5b 235.3d 247.8b 4 90.2cd 186.1cd 256.4c 86.2b 235.5e 234.5cd 88.6b 236.8de 247.7bc 20 0 89.0bc 182.8c 256.5c 85.1ab 195.7b 208.9b 89.0b 228.5cd 241.3cd 1 90.5cd 171.6b 247.7bc 85.8b 244.3df 253.1e 87.8b 237.5de 245.6d 2 89.0bc 188.8d 250.3bc 85.7b 215.4cd 211.6b 86.1a 244.6e 245.3d 3 90.5cd 189.5d 263.7cd 86.9bc 250.8fg 247.3de 88.1ab 259.6f 260.8e 4 89.4bc 172.0b 258.8c 87.6bc 247.5f 247.1de 88.6b 267.1f 269.5f 38 0 89.0bc 182.8cd 256.5c 85.1ab 195.7b 208.9b 89.0b 228.5cd 241.3cd 1 90.9cd 207.4gh 298.8e 86.6bc 252.9fg 253.6e 87.7ab 278.4g 303.4hi 2 90.9cd 195.1ef 286.0ed 85.0ab 267.1h 269.3f 86.2a 302.5i 307.9i 3 91.6d 194.9e 286.8ed 88.2c 279.9i 282.3g 87.0a 293.7h 299.2h 4 91.7d 190.2de 274.7d 88.6c 298.0j 304.0h 88.3ab 281.4g 286.8g Độ lệch chuẩn chung 0.7 2.2 5.4 0.7 3.8 4.0 0.9 2.9 2.9 18 ∆: nhiệt độ sấy; δ: nhiệt độ tồn trữ; τ: thời gian tồn trữ. Các giá trị biểu diễn là trung bình của hai lần đo đạc. Độ lệch chuẩn chung của mỗi chỉ tiêu được biểu diễn trên cùng một cột. Các chữ cái trong cùng một cột giống nhau chứng tỏ các giá trị khác biệt nhau không đáng kể với P>0.05. Nhiệt độ tồn trữ cũng ảnh hưởng đặc tính hóa nhão. Mẫu gạo trữ ở 38 oC có độ nhớt đỉnh và cuối cao hơn rất nhiều các mẫu trữ ở 20 oC và 4 oC. Chế độ sấy trước khi bảo quản cũng ảnh hưởng đến độ nhớt đỉnh và cuối. Độ nhớt của mẫu gạo sấy ở nhiệt độ cao (80 oC) có giá trị thấp hơn các mẫu sấy ở 40 oC. Nhiệt độ hóa nhão, tuy nhiên, lại không có chiều hướng giống nhau ở cả 3 giống gạo. Nhiệt độ hóa nhão của Reiziq biến thiên ít trong suốt thời gian bảo quản trong khi nhiệt độ hóa nhão giống Kyeema và Amaroo có khuynh hướng tăng theo thời gian bảo quản. Các biến thiên nhiệt đặc tính hóa nhão dễ thấy hơn ở các mẫu gạo trữ ở nhiệt độ 38 oC. Nhìn chung, kết quả đo đạc đặc tính hóa nhão trong nghiên cứu này phù hợp với báo cáo của các nghiên cứu khác rằng đặc tính hóa nhão nói chung sẽ tăng trong vài tháng đầu bảo quản là do hiện tượng hóa già gạo (Dhaliwal và ctv 1991, Patindol và ctv 2005, Pearce và ctv 2001; Perdon và ctv 1997, Villareal và ctv 1976). Mặc dù tổng số tinh bột, protein và lipid không đổi trong quá trình bảo quản (Charstil 1990, 1992, 1994), Dlaliwal và ctv (1991), Yasumatsu và Moritaka (1964) cho rằng đặc tính hóa nhão tăng là do ảnh hưởng của hàm lượng acid béo tự do tăng tạo phức với amylose. Bên cạnh đó, hiện tượng già hóa gạo có liên quan đến thay đổi thành phần protein như quá trình oxi hóa protein, các cầu nối disulfit tăng trong quá trình bảo quản và khối lượng phân tử trung bình của oryzenin cũng tăng (Chrastil và Zarins 1992). Các yếu tố này góp phần làm cho khả năng trương nở của tinh bột gạo bị hạn chế. Kết quả của nghiên cứu này cho thấy độ bền cơ học của gạo tăng theo thời gian tồn trữ cùng với đặc tính hóa nhão biến thiên. Điều này chứng tỏ đặc tính hóa nhão biến thiên là do cấu trúc thay đổi xảy ra khi các đặc tính hóa lý của gạo thay đổi làm cho hạt gạo cứng chắc hơn và kết quả làm thay đổi đặc tính lưu biến của gạo. Để làm rõ hiện tượng này, cần thực hiện các nghiên cứu chuyên sâu để phân tích và chứng minh. Amaroo 0 50 100 150 200 250 300 350 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Time, min RV U Hình 4. Đồ thị RVA của mẫu gạo Amaroo trữ ở 38 oC trong thời gian tồn trữ 3 tháng (mo). mo 0 mo 1 mo 2 mo 3 mo 4 19 KẾT LUẬN Kết quả thí nghiệm này minh chứng một vai trò quan trọng khác của quá trình là có tác động đến đặc tính nứt gãy, độ cứng cơ học và chất lượng xát của gạo. Ngoài lợi ích đã biết là quá trình ủ tạo điều kiện cho ẩm khuyến tán, quá trình ủ còn đồng thời làm tăng tính nguyên vẹn của nhân hạt. Hiện tượng phục hồi cấu trúc phân tử trong tinh bột gạo dẫn đến quá trình mật độ hóa của nội cấu trúc làm cho nhân gạo chịu được các lực phá vỡ trong công đoạn xát sau đó. Như trình bày trong nghiên cứu này, độ chặt tăng theo thời gian ủ lâu hơn tại nhiệt độ ủ 60 và 80 oC làm cho hạt gạo kháng vỡ trong quá trình xay xát dẫn đến TLTH gạo nguyên cao. TLTH có thể được cải thiện đến 8 và 22 % nếu thực hiện công đoạn ủ từ 40 – 120 phút ngay sau khi sấy. Giá trị này có ý nghĩa to lớn trong hoạt động sấy lúa gạo. Các kết quả trên giúp ta hiểu thêm về hiện tượng già hóa gạo trong quá trình bảo quản trong mối liên hệ với các biến thiên tỉ lệ nứt, đặc tính cơ học và đặc tính hóa nhão. Mặc dù có biến động nhỏ trong các thông số theo dõi nhưng xu hướng chung là gia tăng tỉ lệ nứt, độ cứng cơ học, TLTH gạo nguyên và các đặc tính hóa nhão ở cả 3 giống gạo khảo sát. Nhân gạo tiếp tục nứt trong khi bảo quản đến 2 và 3 tháng dù không ảnh hưởng đến TLTH gạo nguyên. TLTH gạo nguyên tăng tuy tỉ lệ nứt hạt tăng cho thấy hạt đủ cứng để kháng vỡ trong quá trình xát. Điều này chứng tỏ sự tồn tại của hiện tượng già hóa khi tồn trữ gạo dưới nhiệt độ gương của gạo làm cấu trúc gạo cứng hơn. Các nghiên cứu chuyên sâu ở mức độ phân tử với các phương pháp nghiên cứu tinh vi hơn như nhiễu xạ tia X hay cộng hưởng từ trạng thái rắn sẽ giúp làm rõ hơn cơ chế này. TÀI LIỆU THAM KHẢO Chrastil J (1990) Chemical and physicochemical changes of rice during storage at different temperatures. Journal of Cereal Science 11, 71-85. Chrastil J (1992) Correlations between the physicochemical ad functional properties of rice. Journal of Agriculture & Food Chemistry 40, 1683-2686. Chrastil J (1994) Effects of storage on the physicochemical properties and quality factors of rice. In 'Rice science and technology'. (Eds WE Marshall, JI Wadsworth) pp. 49-82. (Marcel Dekker, Inc.: New York, U.S.A.). Chrastil J, Zarins SM (1992) Influence of storage on peptide subunit composition of rice oryzenin. Journal of Agriculture & Food Chemistry 40, 927-930. Chung H-J, Lim S-T (2004) Physical aging of glassy normal and waxy rice starches: thermal and mechanical characterization. Carbohydrate Polymers 57, 15-21. Cnossen AG, Jimenez MJ, Siebenmorgen TJ (2003) Rice fissuring response to high drying and tempering temperatures. Journal of Food Engineering 59, 61-69. Daniels MJ, Marks BP, Siebenmorgen TJ, Mcnew RW, Meullenet JF (1998) Effects of long- grain rough rice storage history on end-use quality. Journal of Food Science 63, 832- 835. Dhaliwal YS, Sekhon KS, Nagi HPS (1991) Enzymatic activities and rheological properties of stored rice. Cereal Chemistry 68, 18-21. 20 Howell TA, Cogburn RR (2004) Rough-rice storage. In 'Rice chemistry and technology'. (Ed. ET Champagne) pp. 269-282. (America Association of Cereal Chemists, Inc.: St. Paul, Minnesota, U.S.A). Juliano BO (1998) Varietal impact on rice quality. Cereal Foods World 43, 207-222. Kunze OR, Choudhury MSU (1972) Moisture adsorption related to the tensile strength of rice. Cereal Chemistry 49, 684-696. Kunze OR (1979) Fissuring of the rice grain after heated air drying. Transactions of the ASAE 22, 1197-1202, 1207. Kunze OR, Calderwood DL (2004) Rough-rice drying-Moisture adsorption and desorption. In 'Rice Chemistry and Technology'. (Ed. ET Champagne) pp. 223-268. (American Association of Cereal Chemists, Inc.: St. Paul, Minnesota, USA). Iguaz A, Rodriguez M, Virseda P (2006) Influence of handling and processing of rough rice on fissures and head rice yields. Journal of Food Engineering 77, 803-809. Liu Y, Bhandari B, Zhou W (2006) Glass transition and enthalpy relaxation of amorphous food saccharides: A review. Journal of Agriculture & Food Chemistry 54, 5701-5717. Lourdin D, Colonna P, Brownsey GJ, Ring SG (2002) Influence of physical ageing on physical properties of starchy materials. In 'Amorphous food and Pharmaceutical Systems'. (Ed. H Levine). (Royal Society of Chemistry: Cambridge, UK). Noel TR, Parker R, Brownsey GJ, Farhat IA, Macnaughtan W, Ring SG (2005) Physical aging of starch, maltodextrin, and maltose. Journal of Agriculture & Food Chemistry 53, 8580-8585. Patindol J, Wang Y-J, Jane J-L (2005) Structural-Functionality changes in starch following rough rice storage. Starch/Starke 57, 197-207. Pearce MD, Marks BP, Meullenet JF (2001) Effects of post harvest parameters on functional changes during rough rice storage. Cereal Chemistry 78, 354-357. Perdon AA, Sienbenmorgen TJ, Mauromoustakos A (2000) Glassy state transition and rice drying: development of a brown rice state diagram. Cereal Chemistry 77, 708-713. Sowbhagya CM, Bhattacharya KR (2001) Changes of pasting behaviour of rice during ageing. Journal of Cereal Science 34, 115-124. Steffe JF, Singh RP (1980b) Theoretical and practical aspects of rough rice tempering. Transactions of the ASAE 1980, 3. Teo CH, Karim AA, Cheah PB, Norziah MH, Seow CC (2000) On the roles of protein and starch in the aging of non-waxy rice flour. Food Chemistry 69, 229-236. Villareal RM, Resurreccion AP, Suzuki LB, Juliano BO (1976) Changes in physicochemical properties of rice during storage. Starch 28, 88-94. Yasumatsu K, Moritaka S (1964) Fatty acid composition of rice lipids and their changes during storage. Agricultural Biological Chemistry 28, 257. Zhang Q, Yang W, Jia, C (2003b) Preservation of head rice yield under high-temperature tempering as explained by the glass transition of rice kernels. Cereal Chemistry, 80, 684-688. Zhou Z, Robards K, Helliwell S, Blanchard C, Baxterb G (2003) Rice ageing. I. Effects of changes in protein on starch behaviour. Starch 55, 162-169.