Khảo sát chất lượng các đặc điểm hóa sinh – hóa lý phân tích lượng mùi thơm của gạo nàng thơm chợ Đào bằng phương pháp SPME – GC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGUYỄN THỊ THU HƢƠNG KHẢO SÁT CÁC ĐẶC ĐIỂM HÓA SINH, HÓA LÝ VÀ PHÂN TÍCH CHẤT LƢỢNG MÙI THƠM CỦA GẠO NÀNG THƠM CHỢ ĐÀO BẰNG PHƢƠNG PHÁP SPME – GC Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 09/2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC KHẢO SÁT CÁC ĐẶC ĐIỂM HÓA SINH, HÓA LÝ VÀ PHÂN TÍCH CHẤT LƢỢNG MÙI THƠM CỦA GẠO NÀNG THƠM CHỢ ĐÀO BẰNG PHƢƠNG PHÁP SPME – GC Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học Giáo viên hƣớng dẫn Sinh viên thực hiện TS. PHAN PHƢỚC HIỀN (NLU) NGUYỄN THỊ THU HƢƠNG TS. FRÉDÉRIC GAY (CIRAD) KHÓA: 2002 - 2006 TS. CHRISTIAN METRES (CIRAD) Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 09/2006 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCMC DEPARTMENT OF BIOTECHNOLOGY STUDYING THE PHYSICO-CHEMICAL AND BIOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF THE NANG THOM CHO DAO RICE VARIETY; AS WELL AS ANALYZING ITS AROMATIC QUALITY UTILIZING THE SPME – GC METHOD Graduation Thesis Major: Biotechnology Research adviser Researcher PHAN PHƢỚC HIỀN (NLU), Ph.D NGUYỄN THỊ THU HƢƠNG FRÉDÉRIC GAY (CIRAD) , Ph.D Term: 2002 - 2006 CHRISTIAN METRES (CIRAD), Ph.D HCMC, 06/2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ************ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT ĐẶC ĐIỂM HÓA LÝ – HÓA SINH VÀ PHÂN TÍCH CHẤT LƢỢNG MÙI THƠM CỦA GẠO NÀNG THƠM CHỢ ĐÀO BẰNG PHƢƠNG PHÁP SPME - GC Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Niên khóa : 2002 – 2006 Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THỊ THU HƢƠNG Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ************ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT ĐẶC ĐIỂM HÓA LÝ – HÓA SINH VÀ PHÂN TÍCH CHẤT LƢỢNG MÙI THƠM CỦA GẠO NÀNG THƠM CHỢ ĐÀO BẰNG PHƢƠNG PHÁP SPME - GC Giáo viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS. PHAN PHƢỚC HIỀN (NLU) NGUYỄN THỊ THU HƢƠNG TS. FRÉDERÍC GAY (CIRAD) TS. CHRISTIAN MESTRES (CIRAD) Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2006 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn: - Ban Giám Hiệu trƣờng Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học tập. - Các Thầy Cô trong Bộ môn Công nghệ Sinh học cùng các Thầy Cô khác đã luôn tận tình hƣớng dẫn, giảng dạy và giúp đỡ tôi. - TS. Phan Phƣớc Hiền (NLU), TS. Frédéric Gay (CIRAD) và TS. Christian Mestres (CIRAD đã trực tiếp hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp. - Cô Phùng Võ Cẩm Hồng cùng các anh chị phụ trách phòng Hóa Lý thuộc Trung tâm Phân tích Thí nghiệm Hóa Sinh trƣờng Đại học Nông Lâm. - Bạn Phạm Đình Chƣơng cùng toàn thể các bạn trong lớp CNSH28 đã hỗ trợ, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian làm đề tài. Con thành kính ghi ơn ba mẹ cùng những ngƣời thân trong gia đình luôn tạo điều kiện và động viên con trong suốt quá trình học tập tại trƣờng. Chân thành cảm ơn. Tháng 09 năm 2006 Nguyễn Thị Thu Hƣơng TÓM TẮT NGUYỄN THỊ THU HƢƠNG, Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh. Tháng 9/2006. “KHẢO SÁT CÁC ĐẶC ĐIỂM HÓA SINH – HÓA LÝ VÀ PHÂN TÍCH CHẤT LƢỢNG MÙI THƠM CỦA GẠO NÀNG THƠM CHỢ ĐÀO BẰNG PHƢƠNG PHÁP SPME – GC”. Hội đồng hƣớng dẫn: TS. PHAN PHƢỚC HIỀN (NLU) TS. FRÉDÉRIC GAY (CIRAD) TS. CHRISTIAN MESTRES (CIRAD) Nàng Thơm Chợ Đào là giống gạo thơm truyền thống nổi tiếng của khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Có nhiều ý kiến cho rằng loại gạo đƣợc gọi là Nàng Thơm Chợ Đào đang đƣợc lƣu hành trên thị trƣờng hiện nay đã bị trộn lẫn với những giống gạo khác, hay thậm chí chúng hoàn toàn không chứa giống gạo Nàng Thơm Chợ Đào. Vì thế, chúng tôi tiến hành tiến hành khảo sát các đặc điểm hóa lý, hàm lƣợng protein, chiết xuất các hợp chất thơm trong gạo Nàng Thơm Chợ Đào bằng phƣơng pháp SPME và phân tích hàm lƣợng hợp chất thơm 2 – acetyl – 1 – pyrroline trên GC để đánh giá độ thuần khiết của gạo Nàng Thơm Chợ Đào đang lƣu hành trên thị trƣờng. Những kết quả đạt đƣợc: Đặc điểm hóa lý – hóa sinh: Nàng Thơm Chợ Đào là loại gạo có dạng hạt mảnh, thuộc nhóm thon dài với chiều dài trung bình 6,10 mm; tỉ lệ dài/rộng 3,27. Diện tích bạc bụng: 35%. Tỉ lệ gạo nguyên so với chiều dài trung bình: 63,12%. Hàm lƣợng protein trong gạo Nàng Thơm Chợ Đào đạt 7,27%. Phân tích chất lượng mùi thơm: Xác định đƣợc hợp chất thơm 2 –acetyl – 1 – pyrroline xuất hiện ở thời điểm 10,1 phút trong điều kiện phòng thí nghiệm. Kết luận đƣợc các loại gạo Nàng Thơm Chợ Đào đang lƣu hành trên thị trƣờng hiện nay không chứa thuần nhất gạo Nàng Thơm Chợ Đào mà có sự pha trộn với các loại gạo khác. Nhận thấy đƣợc vai trò của điều kiện môi trƣờng, điều kiện gieo trồng đối với tính thơm của gạo đặc sản. Gạo NTCD cho phẩm chất mùi thơm cao nhất khi đƣợc gieo trồng ở ấp Chợ Đào, đặc biệt là ở chân ruộng trung bình, đất chứa lƣợng acid nhẹ, và không cần tháo nƣớc trƣớc khi thu hoạch. ABSTRACT NGUYEN THI THU HUONG, Nong Lam Univeristy, HCMC. September, 2006. “Studying the physico-chemical and biochemical characteristics of the Nang Thom Cho Dao rice variety; as well as analyzing its aromatic quality utilizing the Solid Phase Micro Extraction (SPME) and Gas Chromatography (GC) methods” Board of research advisers: PHAN PHUOC HIEN (NLU), PhD FREDERIC GAY (CIRAD), PhD CHRISTIAN MESTRES (CIRAD), PhD Nang Thom Cho Dao, a traditional aromatic rice variety of Mekong Delta with high reputation in South Vietnam, especially on Ho Chi Minh City’s markets. Production of NTCD is restricted to a very small area in Can Duoc district (Long An province) whereas rice labeled NTCD is sold everywhere on HCMc’s markets and across the Mekong Delta with a price twice the price of ordinary rice. Recently, existing many opinions which believe that the NTCD circulated on HCMC market and across the Mekong Delta either gets mixed up with other rice varieties or sometimes does not at all content any NTCD; however, they are sold at the price as twice as the ordinary varieties. Therefore, evaluating the physiochemical characteristics and protein content of the NTCD is necessary. In this study, 2-acteyl-1-pyrroline, one of the most important elements of the rice aroma is analyzed using the SPME – GC methods in order to evaluate the grain aromatic quality in NTCD and confirm rice adulteration. Results obtained from the study: Biochemical and physiochemical characteristics: NTCD is a rice variety with slender grain which belongs to the tapering group with average length of 6,10 mm. Ratio of length/width: 3,27. Chalky areas: 35%. Ratio of the whole rice grain / average length: 63,12%. Protein content: 7,27%. Analysis of the aromatic quality: Identify the aromatic compound of 2 –acetyl – 1 – pyrroline at the 10,1th minute in laboratory condition. Conclude that the NTCD currently circulating on the market is counterfeit because they do not contain the homogeneous NTCD but get mixed up with other varieties instead. Realize the importance of the environment and growing condition to the aromatic characteristics of the NTCD. The most aromatic productivity occurs when it is cultured at Cho Dao hamlet, especially at average field elevation, the lightly acid content and undrained before harvest. MỤC LỤC CHƢƠNG TRANG Trang tựa Lời cảm ơn ............................................................................................................. iii Tóm tắt ................................................................................................................... iv Mục lục ................................................................................................................ viii Danh sách các chữ viết tắt .................................................................................... xii Danh sách các bảng ............................................................................................. xiii Danh sách các hình .............................................................................................. xiv Danh sách các biểu đồ ......................................................................................... xvi Danh sách các sơ đồ ............................................................................................ xvi 1. MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................. 1 1.2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU ........................................................................ 2 1.2.1. Mục đích .............................................................................................. 2 1.2.2. Yêu cầu ................................................................................................ 2 2. TỔNG QUAN .................................................................................................... 3 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HẠT LÚA – HẠT GẠO .................................. 3 2.1.1. Hệ thống phân loại cây lúa .................................................................. 3 2.1.2. Hạt lúa ................................................................................................. 3 2.1.3. Chất lƣợng hạt gạo .............................................................................. 4 2.1.3.1. Hình thức bên ngoài của hạt gạo ............................................. 4 2.1.3.2. Chất lƣợng xay xát .................................................................. 6 2.1.3.3. Hàm lƣợng protein .................................................................. 7 2.2. LÚA THƠM ĐẶC SẢN VIỆT NAM ......................................................... 7 2.3. GIỚI THIỆU VỀ CÂY LÚA NÀNG THƠM CHỢ ĐÀO .......................... 8 2.3.1. Nguồn gốc ........................................................................................... 8 2.3.2. Đặc điểm nông học .............................................................................. 8 2.3.3. Phẩm chất ............................................................................................ 9 2.3.4. Mùa vụ và chân đất phù hợp ............................................................. 10 2.4. NGHIÊN CỨU VỀ HÓA SINH CHẤT THƠM CỦA LÚA GẠO ........... 11 2.4.1. Những hợp chất bay hơi có trong gạo thơm ...................................... 11 2.4.2. Hợp chất thơm 2 – acetyl – 1 – pyrroline ......................................... 13 2.5. CÁC YẾU TỐ MÔI TRƢỜNG VÀ ĐIỀU KIỆN GIEO TRỒNG ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG MÙI THƠM .................................................. 15 2.5.1. Nhiệt độ ............................................................................................. 15 2.5.2. Nơi gieo trồng ................................................................................... 16 2.5.3. Phân bón ............................................................................................ 16 2.5.4. Tập quán gieo trồng........................................................................... 17 2.5.5. Cách bảo quản và xay xát .................................................................. 17 2.6. PHƢƠNG PHÁP VI CHIẾT XUẤT TRÊN PHA RẮN (SPME) ................. 18 2.6.1. Nguyên tắc ......................................................................................... 18 2.6.2. Đặc điểm ........................................................................................... 18 2.6.3. Dụng cụ sử dụng cho kỹ thuật SPME ............................................... 19 2.6.4. Các bƣớc thực hiện trong kỹ thuật vi chiết xuất trên pha rắn ........... 21 2.6.5. Ứng dụng phƣơng pháp SPME trong chiết xuất hợp chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline ................................................................................................ 21 2.7. SẮC KÝ KHÍ ................................................................................................ 22 2.7.1. Nguyên tắc ......................................................................................... 22 2.7.2. Sơ đồ thiết bị sắc ký khí .................................................................... 23 2.7.2.1. Detector ................................................................................. 23 2.7.2.2. Cột mao quản ........................................................................ 25 2.8. SẮC KÝ KHÍ GHÉP KHỐI PHỔ ................................................................. 25 2.9. PHƢƠNG PHÁP KJELDAHL...................................................................... 25 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................... 27 3.1. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM TIẾN HÀNH .................................................. 27 3.2. VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ ...................................................... 27 3.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ......................................................................... 28 3.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 28 3.4.1. Khảo sát đặc điểm hóa lý của gạo Nàng Thơm Chợ Đào ................. 28 3.4.1.1. Hình dạng hạt gạo ................................................................. 28 3.4.1.2. Xác định tỉ lệ bạc bụng ......................................................... 28 3.4.2. Phân tích hàm lƣợng protein tổng số theo phƣơng pháp Kjeldahl .... 29 3.4.3. Chiết xuất hợp chất bay hơi trong gạo thơm bằng phƣơng pháp SPME........................................................................................................... 30 3.4.4. Định tính và định lƣợng hợp chất thơm 2 – AP trong gạo Nàng Thơm Chợ Đào bằng GC và GC/MS ............................................................................. 31 3.4.4.1. Trên sắc ký khí ...................................................................... 31 3.4.4.2. Trên sắc ký khí ghép khối phổ .............................................. 32 3.4.5. Xác định hệ số phản hồi .................................................................... 32 3.4.5.1. Xác định hệ số phản hồi theo chất ngoại chuẩn collidine ..... 32 3.4.5.2. Xác định hệ số phản hồi theo nồng độ hợp chất thơm 2 – AP trong gạo thơm Giano ........................................................................ 33 3.4.6. Xác định nồng độ hợp chất thơm 2 – acetyl – 1 – pyrroline trong gạo Nàng Thơm Chợ Đào .................................................................................. 33 3.4.7. Phƣơng pháp xử lý thống kê ............................................................. 33 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................ 34 4.1. HÌNH THỨC BÊN NGOÀI CỦA HẠT GẠO .............................................. 34 4.1.1. Hình dạng và kích thƣớc hạt gạo....................................................... 34 4.1.2. Độ bạc bụng ...................................................................................... 36 4.2. TỈ LỆ GẠO NGUYÊN .................................................................................. 38 4.3. PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG PROTEIN ...................................................... 40 4.4. THIÉT LẬP PHƢƠNG PHÁP SPME – GC ................................................. 41 4.4.1. Xác định thời gian lƣu của chất chuẩn collidine ............................... 41 4.4.2. Định tính hợp chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline.................................... 45 4.4.3. Xác định hệ số phản hồi của hợp chất 2 – AP................................... 49 4.4.3.1. Xác định hệ số phản hồi theo nồng độ chất chuẩn collidine . 49 4.4.3.2. Xác định hệ số phản hồi theo nồng độ 2 – AP trong gạo Giano .................................................................................................. 50 4.5. SO SÁNH HÀM LƢỢNG CHẤT THƠM TRONG GẠO NTCĐ THU THẬP TỪ CHỢ VÀ CÁC LOẠI GẠO THƠM ĐƢỢC BÁN Ở THỊ TRƢỜNG CHÂU ÂU ............................................................................................................ 51 4.6. SO SÁNH HÀM LƢỢNG 2 – AP TRONG MẪU GẠO NÀNG THƠM CHỢ ĐÀO THU THẬP TỨ CHỢ VÀ TỪ RUỘNG ........................................... 52 4.7. ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN HÀM LƢỢNG CHẤT THƠM 2 – AP TRONG GẠO NÀNG THƠM CHỢ ĐÀO CHÍNH GỐC .......... 53 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................ 58 5.1 KẾT LUẬN .................................................................................................... 58 5.1.1. Tính chất hóa lý – hóa sinh của gạo Nàng Thơm Chợ Đào .............. 58 5.1.2. Hàm lƣợng hợp chất thơm 2 – acetyl – 1 – pyrroline trong gạo Nàng Thơm Chợ Đào ............................................................................................ 58 5.2 ĐỀ NGHỊ ....................................................................................................... 58 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 60 7. PHỤ LỤC ........................................................................................................ 67 Phụ lục 1. Các hợp chất bay hơi có trong gạo thơm ............................................. 67 Phụ lục 2. Bảng thống kê mẫu gạo sử dụng trong phân tích ................................ 68 Phụ lục 3. Khống chế các yếu tố ảnh hƣởng ........................................................ 68 Phụ lục 4. Kết quả đo các chỉ tiêu hóa lý của gạo Nàng Thơm Chợ Đào ............ 71 Phụ lục 5. Sắc ký đồ GC phân tích các chất bay hơi trong gạo Basmati ............. 73 Phụ lục 6. Sắc ký đồ GC phân tích các chất bay hơi trong gạo Thái Lan ............ 73 Phụ lục 7. Sắc ký đồ GC phân tích hợp chất thơm 2 – AP trong mẫu gạo M10 .. 73 Phụ lục 8. Sắc ký đồ GC phân tích hợp chất thơm 2 – AP trong mẫu gạo SM14 74 Phụ lục 9. Nồng độ 2 – AP trung bình trong các mẫu gạo phân tích ................... 74 Phụ lục 10. Sơ đồ các yếu tố ảnh hƣởng đến hàm lƣợng 2 – AP trong gạo NTCĐ ................................................................................................................... 75 Phụ lục 11. Hàm lƣợng 2 – AP trong các mẫu gạo NTIAS ................................ 76 Phụ lục 12. Bảng ANOVA so sánh nồng độ 2 – AP giữa mẫu gạo thu thập từ chợ, mẫu gạo IAS và mẫu gạo VL ............................................................................... 77 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT SPME (Solid Phase Microextraction): vi chiết xuất trên pha rắn FID (Flame ionization detector): đầu dò ion hóa ngọn lửa. GC (Gas chromatography): sắc ký khí. GC/MS (Gas chromatography/mass spectrum): sắc ký khí ghép khối phổ. Ctv: cộng tác viên 2 – AP, AcPy: 2 – acetyl – 1 – pyrroline HPLC (High pressure liquid chromarography): sắc ký lỏng cao áp LC/MS (liquid chromarography/mass spectrum): sắc ký lỏng ghép khối phổ NTCĐ: gạo Nàng Thơm Chợ Đào RF (response factor): hệ số phản hồi DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1. Phân loại kích thƣớc hạt gạo .................................................................. 4 Bảng 2.2. Phân loại hình dạng hạt gạo ................................................................... 5 Bảng 2.3. Phân loại diện tích bạc bụng .................................................................. 6 Bảng 2.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến việc hình thành và lƣu giữ mùi thơm trong gạo thơm .............................................................................................................. 18 Bảng 3.1. Bảng thống kê số lƣợng mẫu lấy tại các địa điểm .............................. 27 Bảng 4.1. Kết quả thống kê so sánh các chỉ tiêu hình dạng và kích thƣớc hạt gạo của 2 loại mẫu chợ và IAS .................................................................................... 34 Bảng 4.2. Diện tích bạc bụng của mẫu IAS và chợ .............................................. 36 Bảng 4.3. Kết quả thống kê so sánh độ bạc bụng của mẫu gạo từ chợ và ruộng . 37 Bảng 4.4. Kết quả thống kê so sánh tỉ lệ gạo nguyên của các mẫu gạo thu thập từ ruộng và từ chợ ..................................................................................................... 38 Bảng 4.5. Hàm lƣợng protein trong gạo ............................................................... 40 Bảng 4.6. Kết quả phân tích thống kê hàm lƣợng protein trong gạo ................... 40 Bảng 4.7. Thời gian lƣu, diện tích và chiều cao của chuẩn collidine 0,001 mg/ml .................................................................................................................... 41 Bảng 4.8. Thời gian lƣu, diện tích, chiều cao của chất chuẩn collidine ở mỗi nồng độ .......................................................................................................................... 43 Bảng 4.9. Thời gian lƣu (phút) của hexanal, nonanal có trong mẫu gạo Thái Lan và Basmati chạy trên GC và GC/MS .................................................................... 48 Bảng 4.10. Hệ số phản hồi của chất chuẩn collidine ............................................ 49 Bảng 4.11. Nồng độ 2 – AP trong mẫu gạo thơm bán trên thị trƣờng ................. 50 Bảng 4.12. Nồng độ 2 – AP trung bình trong mẫu gạo thơm bán trên thị trƣờng 50 Bảng 4.13. Nồng độ hợp chất thơm 2 – AP trong gạo Nàng Thơm Chợ Đào ..... 52 Bảng 4.14. Hàm lƣợng 2 – AP thu đƣợc khi chiết xuất bằng phƣơng pháp SPME .................................................................................................................... 53 Bảng 4.15. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính thơm của gạo Nàng Thơm Chợ Đào 55 DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1. Hạt lúa..................................................................................................... 3 Hình 2.2.Phân loại kích thƣớc hạt gạo ................................................................... 5 Hình 2.3. Phân loại hình dạng hạt gạo.................................................................... 5 Hình 2.4. Cấu trúc hóa học của 2 – AP ................................................................ 13 Hình 2.5. Phổ đồ hợp chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline ........................................... 13 Hình 2.6. Cấu tạo sợi chiết dùng trong kỹ thuật SPME ....................................... 19 Hình 2.7. Dụng cụ thực hiện kỹ thuật SPME ....................................................... 20 Hình 2.8. Các kỹ thuật chiết dùng trong phƣơng pháp SPME ............................. 21 Hình 2.9. Sơ đồ thiết bị sắc ký khí detector ion hóa ngọn lửa FID ...................... 23 Hình 2.10. Sơ đồ cấu tạo hình học của detector ion hóa ngọn lửa ....................... 23 Hình 2.11. Cột mao quản ...................................................................................... 25 Hình 3.1. Hệ thống phân tích đạm tự động .......................................................... 30 Hình 3.2. Hệ thống máy nhiệt từ .......................................................................... 30 Hình 3.3. Dụng cụ thực hiện kỹ thuật SPME (DVB/CAR/PDMS) ..................... 31 Hình 3.4. Máy sắc ký khí ...................................................................................... 31 Hình 3.5. Máy sắc ký khí ghép khối phổ .............................................................. 32 Hình 4.1. Mẫu gạo M2 ......................................................................................... 35 Hình 4.2. Mẫu gạo IASM20B .............................................................................. 35 Hình 4.3. Mẫu gạo ở chợ có diện tích bạc bụng cao nhất (M11) ......................... 36 Hình 4.4. Mẫu gạo ở ruộng có diện tích bạc bụng cao nhất (IASM8) ................. 36 Hình 4.5. Mẫu gạo ở chợ có diện tích bạc bụng thấp nhất (M7) .......................... 37 Hình 4.6. Mẫu gạo ở ruộng có diện tích bạc bụng thấp nhất (IASM13) .............. 37 Hình 4.7. Mẫu gạo IASM4 ................................................................................... 38 Hình 4.8. Mẫu gạo IASM15 ................................................................................. 38 Hình 4.9. Sắc ký đồ GC phân tích thành phần hóa học của collidine (nồng độ 0,001mg/ml) ......................................................................................................... 42 Hình 4.10. Sắc ký đồ GC phân tích thành phần hóa học của collidine (nồng độ 0,002 mg/ml) ........................................................................................................ 43 Hình 4.11. Sắc ký đồ GC – MS phân tích các hợp chất bay hơi có trong mẫu gạo Thái Lan ................................................................................................................ 45 Hình 4.12. Kết quả tra cứu thời gian lƣu của 2 hợp chất hexanal và nonanal trong thƣ viện của máy GC/MS ..................................................................................... 46 Hình 4.13. Phổ đồ của hợp chất phân tách ở thời điểm 9,24 phút của mẫu gạo Basmati ................................................................................................................. 47 Hình 4.14. Phổ đồ của hợp chất phân tách ở thời điểm 9,22 phút của mẫu gạo Thái Lan ................................................................................................................ 47 Hình 4.15. Sắc ký đồ GC phân tích collidine (nồng độ 0,01 mg/ml) ................... 49 Hình 4.16. Sắc ký đồ GC phân tích hợp chất thơm 2 – AP trong gạo thơm Giano .................................................................................................................... 50 Hình 4.17. Sắc ký đồ GC phân tích hợp chất thơm 2 – AP trong mẫu gạo SM15 .................................................................................................................... 50 Hình 4.18. Sắc ký đồ GC phân tích hợp chất thơm 2 – AP trong mẫu gạo VLS22 ................................................................................................................... 53 Hình 4.19. Sắc ký đồ GC phân tích hợp chất thơm 2 – AP trong mẫu gạo DPI .. 54 DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ BIỂU ĐỒ TRANG Biểu đồ 4.1 Chiều dài hạt của mẫu thu thập từ chợ và từ ruộng .......................... 34 Biểu đồ 4.2 Tỉ lệ bạc bụng của mẫu gạo IAS và chợ ........................................... 36 Biểu đồ 4.3. Mối tƣơng quan giữa tỉ lệ hạt vỡ/chiều dài trung bình và tỉ lệ hạt vỡ/chiều dài tối đa ................................................................................................ 39 Biểu đồ 4.4. Mối tƣơng quan giữa chiều dài hạt gạo và tỉ lệ gạo nguyên ............ 39 Biểu đồ 4.5. So sánh hàm lƣợng protein giữa các mẫu gạo Nàng Thơm Chợ Đào40 Biểu đồ 4.6. Mối tƣơng quan giữa chiều cao và nồng độ của chuẩn collidine .... 43 Biểu đồ 4.7. Mối tƣơng quan giữa diện tích và nồng độ của chuẩn collidine ...... 43 DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ SƠ ĐỒ TRANG Sơ đồ 3.1. Qui trình phân tích hàm lƣợng protein trong gạo ............................... 29 Sơ đồ 3.2. Qui trình phân tích hợp chất bay hơi trong gạo thơm bằng phƣơng pháp SPME .................................................................................................................... 30 Phần 1. MỞ ĐẦU 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Theo thống kê nông nghiệp của FAO, các loại lƣơng thực truyền thống chủ yếu đƣợc sản xuất và tiêu thụ trên thế giới bao gồm 5 loại cụ thể: lúa gạo, lúa mì, ngô, kê, lúa mạch. Trong số các loại kể trên, lúa mì và lúa gạo (Oryza sativa L.) là hai loại lƣơng thực cơ bản dùng cho con ngƣời. Theo tính toán của FAO, đến năm 2001, sản lƣợng lúa gạo sản xuất ra trên toàn thế giới có thể duy trì sự sống cho 3.260 triệu ngƣời, chiếm trên 53% dân số thế giới [9]. Từ 1989 trở lại đây, Việt Nam trở thành một trong những nƣớc xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới. Năm 2003, các nƣớc xuất khẩu gạo chính (tính theo triệu tấn) bao gồm: Thái Lan (8,0), Việt Nam (4,0), Mỹ (3,0) (FAO, 2005) [30]. Tuy sản xuất với số lƣợng nhiều, nhƣng chất lƣợng và giá gạo xuất khẩu của Việt Nam thƣờng thấp hơn so với một số nƣớc nhƣ Thái Lan, Mỹ, đặc biệt có sự chênh lệch lớn ở loại gạo đặc sản và gạo cao cấp. Từ cái nôi của nền văn minh lúa nƣớc xa xƣa, gạo đặc sản Việt Nam đã có những loại nổi tiếng nhƣ Tám thơm, Tám xoan, Dự hƣơng, Nếp cái hoa vàng…từng một thời phục vụ chủ yếu cho vua quan quí tộc. Nét nổi bật của gạo đặc sản quí hiếm là hạt cơm dẻo, mềm, vị đậm và ngon, tinh bột cao cấp amilopectin chiếm tới 80%, giá trị dinh dƣỡng cao, dễ hấp thụ, đặc biệt khi nấu, dƣới tác dụng của nhiệt độ, hơi bốc từ nồi cơm tỏa mùi thơm ngào ngạt, ngon lành khiến ngƣời ở xa 20 – 30 m cũng dễ nhận biết đƣợc thứ hƣơng thơm độc đáo, gợi cảm này [9]. Nàng Thơm Chợ Đào là giống gạo thơm truyền thống nổi tiếng của khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Mặc dù giống lúa này chỉ đƣợc gieo trồng ở một vài ấp của huyện Cần Đƣớc (tỉnh Long An), nhƣng loại gạo đƣợc dán nhãn Nàng Thơm Chợ Đào lại đƣợc bán khắp nơi trên thị trƣờng thành phố Hồ Chí Minh và khu vực đồng bằng sông Cửu Long với giá đắt hơn nhiều so với những loại gạo thông thƣờng khác. Có nhiều ý kiến cho rằng loại gạo đƣợc gọi là Nàng Thơm Chợ Đào đang đƣợc lƣu hành trên thị trƣờng hiện nay đã bị trộn lẫn với những giống gạo khác, hay thậm chí chúng hoàn toàn không chứa giống gạo Nàng Thơm Chợ Đào. Xuất phát từ hiện trạng này, đƣợc sự phân công của bộ môn Công Nghệ Sinh Học, dƣới sự hƣớng dẫn của thầy TS. Phan Phƣớc Hiền (NLU), TS. Frédéric Gay (CIRAD), TS. Christian Metres (CIRAD), chúng tôi thực hiện đề tài “Khảo sát các đặc điểm hóa lý – hóa sinh và phân tích chất lƣợng mùi thơm của gạo Nàng Thơm Chợ Đào bằng kỹ thuật SPME - GC”. 1.2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU 1.2.1. Mục Đích Khảo sát các đặc điểm hóa lý – hóa sinh, so sánh chất lƣợng mùi thơm trong gạo Nàng Thơm Chợ Đào thu thập từ ruộng của nông dân và mẫu gạo đang lƣu hành trên thị trƣờng thành phố Hồ Chí Minh bằng phƣơng pháp vi chiết xuất trên pha rắn (SPME) kết hợp với sắc ký khí (gas chromatography – GC). 1.2.2. Yêu Cầu  Khảo sát các tính chất hóa lý, hóa sinh của gạo Nàng Thơm Chợ Đào.  Thực hiện qui trình phân tích các chất tạo mùi thơm trong gạo Nàng Thơm Chợ Đào bằng phƣơng pháp SPME – GC. Phần 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HẠT LÚA – HẠT GẠO 2.1.1. Hệ thống phân loại cây lúa [6] Lúa thuộc: Ngành Thực vật có hoa: Angiospermae Lớp một lá mầm: Monocotyledones Bộ Hòa thảo có hoa : Poales (Graminales) Họ Hòa thảo: Poaceae (Gramineae) Họ phụ Hòa thảo ƣa nƣớc: Pryzoideae Chi Lúa: Oryza Loài Lúa trồng: Oryza sativa Loài phụ:  Subsp: japonica: Loài phụ Nhật Bản  Subsp: indica: Loài phụ Ấn Độ  Subsp: javanica: Loài phụ Java 2.1.2. Hạt lúa [3] Là noãn sào thụ tinh đã chín, có hai mày trấu nhỏ trên và dƣới, hai vỏ trấu trên và dƣới, cuống trấu ở phần dƣới của hạt và đuôi ở chót hạt (ngắn hoặc dài). Một hạt lúa có trọng lƣợng từ 12 – 44 mg ở 0% ẩm độ. Cơ cấu hạt lúa là quả dĩnh nhỏ gồm có (hình 2.1): Vỏ trấu: gồm trấu trên và trấu dƣới. Cám gồm biểu bì, quả bì và chủng bì (nucellus). Màu sắc hạt gạo do lớp chủng bì. Phôi nhũ gồm có lớp aleurone và phôi nhũ tích tụ tinh bột. Mầm cây gồm có phôi (mầm) lá, phôi rễ và trụ phôi giữa ở phần dƣới của hạt. Hình 2.1. Hạt lúa [77] 2.1.3. Chất lƣợng hạt gạo Theo Juliano (1985) [37], chất lƣợng gạo ăn đƣợc đánh giá theo 4 nhóm chỉ tiêu Hình thức bên ngoài của hạt gạo: dạng hạt, màu sắc, độ trong, độ bóng. Chất lƣợng xay xát: tỉ lệ gạo trắng, gạo nguyên, tỉ lệ tấm. Chất lƣợng cơm: hàm lƣợng amylose, nhiệt độ hóa hồ, độ bền thể gel, độ nở cơm. Chất lƣợng dinh dƣỡng: hàm lƣợng protein, hàm lƣợng lipid, đƣờng. 2.1.3.1. Hình thức bên ngoài của hạt gạo Hình thức bên ngoài của hạt gạo là tiêu chuẩn quan trọng đối với ngƣời tiêu dùng. Do đó, kích thƣớc và dạng hạt là tiêu chí đầu tiên về chất lƣợng hạt gạo mà ngƣời trồng lúa quan tâm để phát triển giống lúa mới (Adair và ctv, 1966) [11]. Sở thích về kích thƣớc và dạng hạt khác nhau tùy theo nhóm ngƣời tiêu dùng. Gạo có dạng hạt dài hầu hết đƣợc ƣa chuộng ở tiểu lục địa India, nhƣng ở vùng Đông Nam Á, ngƣời dân lại thích loại gạo có chiều dài trung bình. Ở vùng ôn đới, những giống gạo hạt ngắn phổ biến hơn. Nhìn chung ở thị trƣờng quốc tế, giống gạo hạt dài đƣợc ƣa thích nhất [57]. Tỉ lệ dài rộng trong khoảng 2,5 đến 3,0 và chiều dài hạt gạo khoảng 6 mm đƣợc chấp nhận rộng rãi trên thị trƣờng quốc tế (Kaul, 1970) [38]. Các giống gạo khác nhau có thể đƣợc xếp vào những nhóm khác nhau dựa trên 2 đặc điểm: chiều dài và dạng hạt. Hình dạng của hạt gạo đƣợc xác định dựa trên tỉ lệ giữa chiều dài và bề ngang hạt gạo [57]. Có rất nhiều cách khác nhau để phân loại hình dạng và kích thƣớc hạt gạo. Bảng 2.1 và 2.2 là một trong những cách phân loại thƣờng đƣợc sử dụng. Bảng 2.1. Phân loại kích thƣớc hạt gạo Thƣớc chia độ Phân loại kích thƣớc Chiều dài hạt gạo (mm) 1 Rất dài ≥ 7,5 3 Dài Từ 6,61 đến 7,5 5 Trung bình Từ 5,51 đến 6,6 7 Ngắn ≤ 5,5 (Nguồn Cruz và Khush, 2000) [57] Bảng 2.2. Phân loại hình dạng hạt gạo Thƣớc chia độ Phân loại hình dạng Tỉ lệ chiều dài/chiều rộng 1 Hạt dài > 3 5 Hạt trung bình Từ 2,1 đến 3 9 Hạt ngắn ≤ 2 (Nguồn Cruz và Khush, 2000) [57] Hình 2.2. Phân loại kích thƣớc hạt gạo Hình 2.3. Phân loại hình dạng hạt gạo Hình thức bên ngoài còn đƣợc đánh giá bởi độ bạc bụng của hạt gạo. Một vài loại gạo thƣờng hay bị nứt ở vị trí “mắt” hay chỗ lõm của phôi khi xay xát. Những mẫu gạo này thƣờng có giá trị thấp trên thị trƣờng. Tƣơng tự, độ bạc bụng càng cao thì giá trị kinh tế càng thấp. Ngƣời tiêu dùng ƣa thích loại gạo có phần nội nhũ trong mờ, và sẵn sàng chi số tiền cao hơn để mua chúng, mặc dù vết bạc bụng sẽ mất đi sau khi nấu và hiện tƣợng bạc bụng này không ảnh hƣởng đến chất lƣợng cơm gạo [57]. Tuy nhiên độ bạc bụng làm giảm chất lƣợng xay xát và hình thức bên ngoài của hạt gạo [2]. Trong những vùng bị bạc bụng, số lƣợng hạt tinh bột ít hơn so với những vùng khác. Vì vậy, vùng bị bạc bụng sẽ không cứng bằng và những hạt bị bạc bụng sẽ dễ bị nứt hơn khi xay xát so với những hạt không bị bạc bụng [57]. Hạt gạo có xu hƣớng bị gãy tại điểm có vết đục, làm giảm tỉ lệ gạo nguyên, giảm giá trị thƣơng phẩm của lúa gạo. So với các hạt tinh bột ở phần trắng trong, các phần tinh bột ở phần bạc trắng đƣợc xếp đặt thƣa thớt và lỏng lẻo hơn và có những khoảng trống chứa không khí nên độ cứng thấp và dòn dễ gãy khi xay xát [2]. Del Rosario và ctv (1965) [27] cũng cho rằng những hạt bac bụng bị gãy vỡ nhiều là do cấu trúc không đồng nhất của các hạt tinh bột. Tỉ lệ bạc bụng đƣợc đánh giá dựa trên bảng 2.3. Bảng 2.3. Phân loại diện tích bạc bụng Thƣớc chia độ Diện tích bị bạc bụng (%) 0 0 1 ≤ 10 5 Từ 10 đến 20 9 ≥ 20 (Nguồn Cruz và Khush, 2000) [57] 2.1.3.2. Chất lƣợng xay xát Đối với chất lƣợng xay xát thì tỉ lệ gạo nguyên là chỉ tiêu quan trọng nhất. Theo Bhattacharya (1980) [15], hình dạng và kích thƣớc hạt có ảnh hƣởng đến chất lƣợng xay xát. Hạt gạo càng mảnh, dài và tỉ lệ bạc bụng càng cao thì tỉ lệ hạt nguyên càng thấp [2, 71]. Tỉ lệ gạo nguyên có quan hệ chặt chẽ đến độ cứng và độ bạc bụng của hạt. Cho đến nay di truyền về độ cứng của hạt vẫn chƣa đƣợc làm rõ (Chang và Somrith, 1979) [24]. Theo Khush và ctv (1979) [39], tỉ lệ gạo nguyên là tính trạng đƣợc kiểm soát bởi đa gen và chịu sự tác động lớn của các điều kiện môi trƣờng, đặc biệt là nhiệt độ và độ ẩm của môi trƣờng trƣớc và sau thu hoạch. Cấu trúc và hƣớng sắp xếp các tế bào nội nhũ đã tạo ra những đƣờng chia tách ngang trong hạt (Srinivas và ctv, 1978) [59]. Những hạt đã khô nếu đột ngột hút ẩm cũng có thể tạo ra các vết rạn dọc trong hạt và tạo nên mảnh vỡ nhỏ khi xay xát (Bhattacharya, 1980) [15]. Khi bị ẩm trở lại, hạt càng khô bị vỡ càng nhiều. Tỉ lệ gạo nguyên thay đổi nhiều tùy theo bản chất giống và phụ thuộc nhiều vào điều kiện ngoại cảnh nhƣ nhiệt độ, độ ẩm khi lúa chín và điều kiện bảo quản phơi sấy sau thu hoạch (Lê Doãn Diên, 1990) [2]. Huysmans (1965) [35] cho rằng sự rạn nứt hạt thƣờng do nắng nóng, sự thay đổi nhanh của độ ẩm không khí, những bất thuận về môi trƣờng trong quá trình chín của hạt và thu hoạch trễ trong vụ nắng làm hạt có độ ẩm thấp. Tỉ lệ gạo nguyên cũng phụ thuộc vào hàm lƣợng protein trong hạt (Lê Doãn Diên, 1990) [2]. Các giống có hàm lƣợng protein dƣới 6% có tỉ lệ gạo vỡ rất lớn và ngƣợc lại (CFTRI, 1985) [23]. 2.1.3.3. Hàm lƣợng protein Có sự biến động lớn về thành phần protein giữa các giống lúa. Hàm lƣợng protein của tổng số 17.587 giống trong bộ sƣu tập của viện lúa IRRI với hàm lƣợng từ 4,3% đến 18,2%, bình quân là 9,5% (trích bởi Đỗ Khắc Thịnh, 2003) [8]. Theo Gomez và De Datta (1975) [31], có sự tác động rất lớn của môi trƣờng đến sự hình thành và tích lũy protein của lúa gạo. Hàm lƣợng protein của gạo có xu hƣớng thấp khi bức xạ ánh sáng mạnh xảy ra ở giai đoạn phát triển của hạt. Vì vậy, trong điều kiện nhiệt đới, hàm lƣợng protein trong hạt thƣờng thấp trong mùa khô và cao hơn trong mùa mƣa. Nhiệt độ trong thời gian chín cũng ảnh hƣởng đến hàm lƣợng protein trong hạt nhƣng thay đổi tùy theo nhóm giống. Kỹ thuật canh tác cũng có những ảnh hƣởng lớn đến hàm lƣợng protein của gạo. Hàm lƣợng protein cao khi trồng thƣa hơn và có đầy đủ đạm cho cây lúa. Khi cung cấp thêm đạm, thƣờng làm tăng hàm lƣợng protein trong hạt và tăng hàm lƣợng protein cao nhất khi bón đạm ở giai đoạn trổ bông (De Datta và ctv, 1972) [26] . Hàm lƣợng protein hạt tăng lên khi có sự kiểm soát nƣớc hợp lý và làm cỏ kịp thời, có lẽ do hiệu quả sử dụng đạm cao hơn khi trong điều kiện kiểm soát đƣợc nƣớc tƣới và cỏ dại (trích bởi Đỗ Khắc Thịnh, 2003) [8]. Krupp và ctv (1972) [41] cho biết năng suất và hàm lƣợng protein giảm khi sự khủng hoảng độ ẩm đất tăng, cho nên làm giảm sự hút đạm của rễ lúa. Hàm lƣợng protein bị ảnh hƣởng do thời điểm gặt lúa khác nhau, hàm lƣợng protein thấp khi gặt sớm và tăng lên tới đỉnh cao tại thời điểm 30 ngày sau khi trổ. Nhiều tác giả cho rằng có sự tƣơng quan nghịch giữa hàm lƣợng protein và năng suất hạt (Ericksson, 1968) [29]. Đối với hầu hết các giống lúa, nếu năng suất hạt tăng cao thì hàm lƣợng protein có xu thế giảm. Tuy vậy sự tƣơng quan này còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trƣờng bên cạnh yếu tố di truyền. 2.2. LÚA THƠM ĐẶC SẢN VIỆT NAM Là một quốc gia nông nghiệp, với cái nôi là nền văn minh lúa nƣớc, lúa gạo Việt Nam từ ngàn xƣa đã có những loại nổi tiếng nhƣ Tám Thơm, Tám Xoan, Dự Hƣơng, Nàng Thơm Chợ Đào... Những chủng loại đó hiện nay vẫn đƣợc sự ƣa chuộng của thị trƣờng trong nƣớc và đã chiếm lĩnh đƣợc một phần thị trƣờng thế giới. Bên cạnh đó, cũng có nhiều giống lúa thơm đƣợc du nhập vào Việt Nam nhƣ Basmati 370, Basmati mutant (Ấn Độ), Khao Dawk Mali (Thái Lan), Jasmine 85 (Mỹ)…góp phần làm đa dạng thị trƣờng lúa gạo Việt Nam (Trần Văn Đạt, 2002) [3]. Các giống lúa thơm địa phƣơng có những đặc điểm chung là thời gian sinh trƣởng dài, phản ứng chặt với ánh sáng ngày ngắn, chỉ cấy đƣợc một vụ trong năm, mức thâm canh trung bình hoặc thấp, dễ nhiễm một số loại sâu bệnh và dễ đổ ngã. Các giống này có tính thích nghi cao trong những điều kiện nhất định, đặc biệt là điều kiện khó khăn: hạn, úng, mặn, phèn. Nhóm giống đặc sản có đặc tính quí là có phẩm chất tốt, gạo trắng, hạt thon dài, cơm dẻo, ngọt, thơm. Nhiều giống lúa mùa có tỉ lệ gạo trắng, cũng nhƣ tỉ lệ gạo nguyên cao hơn các giống lúa cao sản [8]. Mùi thơm của các giống lúa thơm thƣờng tùy thuộc vào điều kiện môi trƣờng nhƣ đất đai, khí hậu [3]. Hiện nay hầu hết các giống đã bị lẫn tạp nhiều, chất lƣợng cơm gạo, đặc biệt là độ thơm dẻo và năng suất bị giảm. Thƣơng hiệu gạo đặc sản của nƣớc ta trên thị trƣờng quốc tế chƣa có. Lâu nay, ngƣời dân sản xuất lúa thơm chủ yếu dựa vào kinh nghiệm, vì chƣa có những qui trình kỹ thuật sản xuất lúa thơm đặc sản chính thức đƣợc phổ biến đến ngƣời nông dân [8]. 2.3. GIỚI THIỆU VỀ CÂY LÚA NÀNG THƠM CHỢ ĐÀO 2.3.1. Nguồn gốc [4] Xuất xứ lâu đời tại xã Mỹ Lệ, huyện Cần Đƣớc, tỉnh Long An. Giống đƣợc trồng ở một số nơi của tỉnh Long An, Tiền Giang và TP. Hồ Chí Minh. Tuy vậy, hƣơng vị sẽ bị giảm nếu đem trồng ở nơi khác xuất xứ của giống. 2.3.2. Đặc điểm nông học [4, 8] Chu kỳ sinh trƣởng: 170 – 185 ngày, thuộc nhóm mùa muộn, phản ứng chặt với chu kỳ ánh sáng. Chiều cao cây: 160 – 180 cm. Đẻ nhánh khá: 8 – 13 bông/khóm. Số hạt chắc/bông: 105 – 135. Trọng lƣợng 1000 hạt: 22 – 23 g. Năng suất bình quân: 3,0 – 4,0 tấn/ha. 2.3.3. Phẩm chất  Về dạng hạt [4, 8] Nàng Thơm Chợ Đào có 3 dạng chính: dạng đuôi cong (54,4%), dạng hạt thẳng (36,3%), và dạng trung gian (9,3%). Hạt gạo dài 6,7 - 7,0 mm; rộng 2,0 – 2,1 mm. Theo một số nhận xét của nông dân địa phƣơng, dạng hạt đuôi cong có ƣu thế về phẩm chất (mùi thơm), nhƣng dạng hạt thẳng có ƣu thế hơn về mặt năng suất. Ngay trên cùng một bông lúa, các hạt đuôi cong thƣờng tập trung ở nhiều ở hạt đầu gié bông, các hạt có dạng thẳng thƣờng tập trung ở giữa và cuối gié.  Về phẩm chất gạo [4, 8] Hầu hết nông dân và hàng xáo kinh doanh lúa gạo trong vùng (96,6%) đều cho rằng lúa Nàng Thơm Chợ Đào trồng tại Cần Đƣớc, đặc biệt chính gốc xã Mỹ Lệ, Cần Đƣớc, Long An có mùi thơm, độ dẻo và màu trắng tốt nhất. Cơm thơm bền, dẻo, kể cả sau khi nguội 12 giờ. Độ hóa hồ cấp 3 – 4. Kết quả điều tra cho thấy những năm có điều kiện thời tiết bất thuận, đặc biệt cuối vụ có đợt mƣa nhiều, độ thơm của cơm, gạo giảm mạnh, tính thơm còn bị ảnh hƣởng bởi điều kiện địa hình ruộng cao - thấp khác nhau, lúa thơm hơn ở những chân ruộng cao và giảm dần ở chân ruộng thấp.  Tỉ lệ gạo nguyên Tỉ lệ gạo nguyên là chỉ tiêu đƣợc các thƣơng gia đặc biệt chú ý vì nó không chỉ có ảnh hƣởng đến giá thành của gạo thành phẩm, mà còn phản ánh chất lƣợng của gạo xay chà. Theo Đỗ Khắc Thịnh (2003) [8], tỉ lệ gạo nguyên của gạo Nàng Thơm Chợ Đào biến động từ 41 – 53%. Trong cùng điều kiện thí nghiệm, các dòng chọn lọc có tỉ lệ gạo nguyên khác nhau, chủ yếu do tác động bởi yếu tố di truyền, hoặc do tƣơng tác giữa yếu tố di truyền và ngoại cảnh. Giống Nàng Thơm Chợ Đào có dạng thon dài và tỉ lệ đục giữa khá cao, vì vậy tỉ lệ gạo nguyên thuộc loại trung bình khá (45 – 50 %). Với tỉ lệ này, Nàng Thơm Chợ Đào cũng không thuộc loại ngoại lệ so với các nhận xét của các tác giả về sự tƣơng quan giữa dạng hạt và tỉ lệ gạo nguyên của cây lúa.  Tỉ lệ chiều dài/rộng của hạt [8] Gạo Nàng Thơm Chợ Đào thuộc nhóm thon dài, tỉ lệ này biến động từ 3,40 đến 3,94. Về mặt dạng hạt, giống Nàng Thơm Chợ Đào rất thích hợp cho thị trƣờng Đông Nam Á.  Độ đục hạt gạo Nàng Thơm Chợ Đào là loại gạo có đặc điểm: hạt gạo trong, một số hạt có vết đục giữa thân hạt gạo [4]. Theo Đỗ Khắc Thịnh (2003) [8], tỉ lệ bạc bụng biến động từ 0 đến 17%, dòng cho tỉ lệ bạc bụng cao nhất đạt 17%. Hiện tại chƣa có những nghiên cứu di truyền về đặc tính đục giữa của hạt gạo. Về độ bạc bụng, những yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp tích lũy chất khô ở hạt trong giai đoạn hạt vào chắc, làm mẩy cũng có ảnh hƣởng đến độ chặt, độ nén của các hạt tinh bột và sẽ gây ra bạc bụng ở gạo (Bangwaek và ctv, 1994) [13]. Với cùng một điều kiện môi trƣờng, nhƣng có sự khác nhau giữa các dòng chọn lọc về độ bạc bụng đáng kể thể hiện tác động của yếu tố di truyền hay hiệu quả của chọn lọc đối với độ bạc bụng của hạt [8]. Tập quán ngƣời dân Nam Bộ rất ƣa chuộng gạo Nàng Thơm, Nàng Hƣơng, Tài Nguyên có vết đục giữa. Ngƣời ta cho rằng loại gạo này cho cơm thơm hơn, mềm và xốp cơm hơn so với loại gạo hạt trong (Đỗ Khắc Thịnh, 2001) [7]. 2.3.4. Mùa vụ và chân đất phù hợp [4, 8] Trồng trong vụ mùa, thích hợp ở chân ruộng vàn hoặc thấp, rút nƣớc muộn trong tháng 12. Tính thơm bị ảnh hƣởng bởi điều kiện thời tiết. Những năm có điều kiện thời tiết bất thuận, đặc biệt cuối vụ có đợt mƣa nhiều, độ thơm của cơm, gạo giảm mạnh. Tính thơm còn bị ảnh hƣởng bởi điều kiện địa hình ruộng cao – thấp khác nhau. Lúa thơm hơn ở những chân ruộng cao, và giảm dần ở chân ruộng thấp. Nàng Thơm Chợ Đào đƣợc trồng chủ yếu ở các huyện ven biển thuộc phía Nam tỉnh Long An, tập trung tại Cần Đƣớc, Tân Trụ, Thủ Thừa. Hai huyện Cần Đƣớc và Tân Trụ nơi trồng nhiều lúa thơm trên các loại đất bị nhiễm phèn với tỉ lệ 40,4% và nhiễm mặn là 28,1%, nhiễm cả phèn và mặn là 14%. Về mặt địa hình, Cần Đƣớc và Tân Trụ có đất ruộng tƣơng đối bằng phẳng (63,1%), một số ruộng nghiêng (21,6%), có rất ít ruộng trũng và gò. Theo đánh giá của một số hộ điều tra tại Cần Đƣớc, đất đồng cao và đồng thấp cũng có sự khác nhau về mùi thơm của cơm gạo. Qua đánh giá thực tế, ruộng cao và thấp không chỉ khác nhau về địa hình mà còn khác nhau về lý hóa tính của đất đặc biệt về pH, hàm lƣợng Al3+, Fe 2+ , Fe 3+ . 2.4. NGHIÊN CỨU VỀ HÓA SINH CHẤT THƠM CỦA LÚA GẠO 2.4.1. Những hợp chất bay hơi có trong gạo thơm Nghiên cứu đầu tiên về gạo thơm đã đƣợc thực hiện bởi Yajima và ctv (1979) [72]. Họ đã xác định đƣợc 114 thành phần có trong gạo thơm, trong đó có 21 acid, 14 ester của các acid béo, 15 alcohol, 18 aldehyde, 17 ketone, 18 hydrocarbon và một vài hợp chất vòng khác nhƣ pyridine và furan. Khi so sánh gạo thông thƣờng với gạo thơm, Yajima đã rút ra kết luận: trong gạo thông thƣờng hàm lƣợng 4 – vinylphenol, 1 – hexanol và 1 – hexanal cao hơn so với gạo thơm, nhƣng lại có hàm lƣợng indole ít hơn. Hơn nữa, gạo thơm còn có 1 thành phần chƣa xác định đƣợc và α – pyrrolidone là những chất không đƣợc tìm thấy trong gạo thông thƣờng [72]. Những hợp chất bay hơi trong gạo đƣợc xác định bằng cách thu thập những chất bay hơi, phân tách bằng sắc ký và sau đó xác định những thành phần này bằng sắc ký khối phổ (GC/MS) [57]. Tsuzuki và ctv (1981) [66] và Buttery và ctv (1983b) [19] đã phân tích những thành phần bay hơi có trong cơm nấu từ gạo thơm. Kết quả là họ đã nhận biết đƣợc 114 chất (phụ lục 1). Tuy nhiên, theo đánh giá, không có thành phần bay hơi riêng lẻ nào đặc trƣng cho gạo thơm chƣa chế biến [16]. Năm 1988, Buttery và ctv [21] đã xác định đƣợc những thành phần chính tạo nên mùi thơm của gạo thơm hạt dài California là 2 – acetyl – 1 – pyrroline; (E,E) – deca – 2,4 – dienal; nonanal; hexanal; (E) –– non – 2 – enal; octanal; decanal; 4 – vinyl – guaiacol và 4 – vinylphenol. Buttery và ctv (1983a) [18] đã phân tích 2 – acetyl – 1 – pyrroline ở điều kiện áp suất hơi nƣớc đối với những giống gạo khác nhau. Thí nghiệm này chỉ thực hiện trên gạo đã chế biến chứ không thí nghiệm trên gạo thô, vì thế, Tsugita (1985 - 1986) [65] đã tỏ ý hoài nghi rằng có thể chất này đƣợc hình thành trong quá trình nấu nƣớng. Suvarnalatha và ctv (1994) [60] đã nuôi cấy mô sẹo giống lúa Basmati và so sánh những thành phần bay hơi từ những cây lúa đó với những thành phần bay hơi trong những cây lúa Basmati thông thƣờng và rút ra kết luận rằng những chất này là tƣơng tự nhau. Tuy nhiên, họ đã không tìm thấy 2 – AP trong mô sẹo hay trong cơm gạo. Có thể là do phƣơng pháp sử dụng chƣa đủ nhạy. Tiến hành so sánh những chất bay hơi có trong gạo thông thƣờng và gạo thơm, Widjaja và ctv (1996) [68] đã đã xác định đƣợc 70 chất và mô tả mùi thơm hầu hết những chất đó. Những chất bay hơi chính trong gạo thơm là các alkanal; alk – 2 – enal; alka(E) – 2,4 – dienal; 2 – pentylfuran; 2 – acetyl – 1 – pyrroline và 2 – phenylethanol. Những giống gạo thông thƣờng chứa nhiều n-hexanal, (E) – 2 – heptanal, 1 – octen – 3 – ol, n – nonanal, (E) – 2 – octenal, (E) – 2 - (E) – 4 – decadienal, 2 – pentylfuran, 4 – vinylguaiacol và 4 – vinylphenol hơn so với gạo thơm. Kim (1991) [40] đã xác định trong gạo thơm có 16 loại hydrocarbon, 15 alcohol. Lorieux và ctv (1996) [42] đã phân tích mẫu gạo của 2 giống lúa Azucena (thơm) và IR64 (không thơm), phân tích định lƣợng của 15 hợp chất chính liên quan đến 2 giống trên. Kết quả không tìm thấy chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline trong giống IR64. Xử lý thống kê cho thấy các chất sau có sự khác biệt giữa giống lúa thơm và không thơm: pentanol; 2 – acetyl – 1 – pyrroline; benzaldehyde; octanol; pentadecan – 2 – one; 6,10,14 – trimethylpentadecan – 2 – one và hexanol. Khi so sánh nồng độ các cấu tử bay hơi thu đƣợc trong quá trình chiết xuất gạo thơm, Petrov và ctv (1996) [46] đã xác định đƣợc 9 thành phần có sự khác biệt rõ rệt về nồng độ giữa loại gạo thơm và gạo thông thƣờng: pentanol; hexanol; 2 – acetyl – 1 – pyrroline; (E) – hept – 2 – enal; benzaldehyde; octanal; pentadecan – 2 – one; 6,10,14 – trimethylpentadecan – 2 – one và hexadecanol. Trong số 9 hợp chất trên, pentadecan – 2 – one thể hiện mối tƣơng quan nghịch với những hợp chất khác, và là thành phần đặc trƣng trong giống gạo thông thƣờng (IR64) còn 6 hợp chất góp phần tạo mùi thơm trong gạo thơm: hexanal, octanal, nonanal, (E) – non – 2 – enal, (E,E) – deca – 2,4 – dienal và 2 – acetyl – 1 – pyrroline. Theo Paule C. M. và Powers J. J. (1989) [45], hàm lƣợng hexanol tƣơng quan nghịch với chất lƣợng mùi thơm trong gạo, trong khi đó, 2 – acetyl – 1 – pyrroline lại tƣơng quan thuận. Kết quả nghiên cứu này một lần nữa chứng minh kết luận của Buttery và ctv (1983a) [18] rằng 2 – acetyl – 1 – pyrroline là thành phần chính chịu trách nhiệm cho mùi thơm đặc trƣng trong gạo thơm là đúng đắn. Theo Widjaja và ctv (1996) [68], thành phần chính trong tất cả các loại gạo là hexanal. Khác biệt cơ bản giữa gạo thơm và gạo thông thƣờng là gạo thông thƣờng chứa hàm lƣợng hexanal, heptanal; 6 – methyl – 5 – hepten – 2 – one; (E) – 2 – heptenal; 1 – octen – 3 – ol; nonanal; (E) – 2 – octenal và (E) –