Chương 1 TỎNG QUAN TÀI LIỆU 1. Khái niệm và nguôn gen lúa đặc sản, lúa màu 1. Tổng quan cây lúa Cây lúa (Oryza sativa) là cây lương thực được trồng rộng rãi trên thế giới. Cây lúa trồng hiện nay đã trải qua một lịch sử tiến hóa rất lâu dai và khá phức tạp, các đặc điểm về hình thái, nông học, sinh lý và sinh thái đã có nhiều thay đổi lớn.
Hiểu biết về nguồn gốc cây lúa giúp ta hình dung được quá trình tiền hóa, các điều kiện ngoại cảnh cần cho nhu cầu sinh trưởng và phát triển của cây lúa. Điều này cần thiết cho công cuộc nghiên cứu cải tiến giống và biện pháp kỹ thuật dé gia tăng năng suất lúa. Đa số các tài liệu nghiên cứu về lúa của thế giới đều thông nhất nguồn gốc của cây lúa hiện nay là ở châu A chủ yếu ở vùng Đông Nam A, trải dài từ bac An Độ, Mién Điện, bắc Thái Lan, Lào và Việt Nam đến Tây Nam và Nam Trung Quốc. Ở Châu Á, gạo được sản xuất và tiêu thụ ở mức cao, cung cấp hơn 50% lượng calo trong khẩu phần ăn hàng ngày.
Gạo là thức ăn giàu dinh dưỡng. So với lúa mì, gạocó thành phan tinh bột và protein thấp hơn nhưng năng lượng tạo ra cao hơn do chtranhiéu chất béo hơn. Trong hạt gạo, hàm lượng dinh dưỡng tập trung ở các lớp ngoàivà giảm dần vảo trung tâm. Phần bên trong nội nhũ chứa chủ yếu là chất đường bột,cám hay lớp vỏ ngoài chứa nhiều protein, chất béo, chất khoáng, vitamin (đặc biệtlà các vitamin nhóm B) và chiếm khoảng 10% trọng lương khô.
Khái niệm lúa đặc sản và lúa màu Theo định nghĩa của Courtois và Brigitte (2001), lúa đặc sản là những loại lúa đặc biệt, không giống như các loại lúa phổ biến thôngthường. Đề đánh giá lúa đặc sản, người ta dựa vào những chỉ tiêu quan trọng quy định chung cho phần lớn các nước châu Á, châu Phi (Juliano và Villareal, 1993) như hình dạng, kích cỡ, hàm lượng amylose, mau nội nhũ va mùi thơm. Lua màu là một nhóm lúa đặc sản với hạt gạo chứa các sắc tố khác nhau (như đỏ, tím, đen) sau xay xát. Gạo có mùi vị thơm ngon và có hàm lượng chất dinh dưỡng cao.
Gạo màu thường được dùng để ăn kiêng và trong công nghiệp chế biến thực phẩm. Gạo màucòn dùng làm các loại bánh và các loại mỳ sợi. Bánh ngọt và rượu màu làm từ lúa màu thường được bay dọn cùng với những loại thức ăn khác vào dip lễ tết. Thực phẩm màu đen tự nhiên thường được gọi là “thực phẩm đen” rất được ưa chuộng ở Trung Quốc (Chaudhary và Dat, 2001).
Khái niệm về lúa đặc sản cô truyền, lúa đặc sản cải tiến là khái niệm dé phân biệt lúa đặc sản bản địa và lúa đặc sản do chọn tạo, cải tiến (Tang và Wang, 2001). Nhìn chung sự xếp loại về lúa đặc sản chỉ mang tính tương đối, nhưng khái niệm về lúa đặc sản là loại lúa có phẩm chất đặc biệt, nồi trội hơn các loại lúa thông thường là khái niệm khá thống nhất. Các giống lúa có mùi thơm và màu sắc đặc thù được dùng trong công nghệ làm những thực phẩm đặc biệt (Chaudhary và Dat, 2001). Nguồn gen lúa đặc sản, lúa màu Lúa màu được phân bố ở nhiều nước châu Á.663 mẫu giống tại ngân hàng gen cây trồng Bắc Kinh có 20,7% là lúa đỏ (Juliano và Villareal, 1993).
Trung Quốc cũng là nước có nguồn lúa đen phong phú nhất (62%), tiếp đến là Srilanka (8,6%), Indonesia (7,2%), An Độ (5,1%), Philippines (4,3%) và Bangladesh (4. Tỷ phần nguồn gen lúa den còn lại là của các nước Malaysia, Thái Lan, Myanma và Việt Nam (Chaudhary và Dat, 2001). Theo Tang và Wang (2001) và Zhong và Ying (1997), ngân hàng gen quốc gia Trung Quốc đang bảo quản 64.269 mẫu giống lúa, trong đó có khoảng 10% là các giống lúa đặc sản, bao gồm giống lúa thơm, lúa nếp và lúa màu.000 giống lúa được lưu giữ tại các viện nghiên cứu và các trường đại học, trong đó có hơn 1.200 là giống lúa thơm đặc sản. Ở Việt Nam, Trung tâm Tài nguyên Di truyền Thực vật Quốc gia đang bảo quản hơn 5.000 mẫu giống lúa địa phương, trong đó có hàng trăm mẫu giống lúa màu (Nguyễn Hữu Nghĩa và cs, 2001).
Tại Miền Nam, Viện KHKT Nông nghiệp miền Nam, Viện lúa ĐBSCL và Đại học Cần Thơ là những đơn vị tham gia công các bảo ton và lưu giữ nguồn gen lúa cổ truyền với hàng ngàn mẫu giống/đơn vị, trong đó cũng có rất nhiều giống bản địa có chứa sắc tố đỏ, đen hoặc tím. Nhìn chung, nguồn gen cô truyền giống lúa đặc sản chứa sắc tố là rất phong phú và đa dạng nhưng ban thân chúng tồn tại nhiều hạn chế về đặc tính nông học, chất lượng cơm và giá trị canh tác nên cần được cải tiễn hoặc phát triển giống thay thé. Thành phần dinh dưỡng và phân loại gạo Gao là thực phẩm chủ yếu trong các bữa ăn của gia đình Châu A, gạo có thé làm rất nhiều món, và rất nhiều cách chế biến. Có khoảng 2 tỉ người ở châu Á dùng gạo và các chế phẩm từ gạo dé bổ sung 60% tới 70% nguồn năng lượng hàng ngày cho cơ thé (Abdullah va cs, 2006).
Tất cả các loại lúa khi xay xát chỉ bỏ vỏ trau được gọi là gạo nguyên cám hay gạo lứt. Gạo lứt cũng rất đa dạng và phong phú nhưng thường phân loại theo màu sắc của lớp cám: lứt xám trắng, lứt tím, lứt đỏ, lứt đen. Các thành phần chính của gạo Theo Viện dinh dưỡng Việt Nam (2007), sau khi bỏ lớp vỏ trau chiếm 20% hat lúa, gạo lứt còn lại lớp vỏ cám chiếm 8-9%, nội nhũ 70% và phôi 1-2%. Như vậy khi xay xát gạo trang chỉ còn lại phần nội nhũ là chính, tỷ lệ thu hồi sau xay xát còn khoảng 70%.
Các thành phần chính của nội nhũ gồm: Tỉnh bột: Tình bột chứa trong hạt gạo dưới hình thức carbohydrate (carb). Tinh bột cung cấp phần lớn năng lượng cho con người. Gao trang chứa carb rất cao, khoảng 85- 92 g trong mỗi 100 g gạo. Trong tinh bột có hai thành phan là amylose và amylopectin.
Hai loại tinh bột này ảnh hưởng rất nhiều đến hạt cơm sau khi nấu, nhưng không ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng. Hạt gạo có nhiều chất amylose sẽ làm cho hạt cơm cứng và hạt chứa it amylose. Theo qui định của IRRI, gạo nếp chứa từ 0-2% amylose nhưng thực tế nhiều loại gạo nếp trên thị trường hàm lượng amylose đến 5-6%, nhóm gạo đặc sản gạo thường có hàm lượng amylose 13-18%, các loại gạo phẩm cấp thấp thường có hàm lượng amylose > 20 đến 30%. Protein: Gạo là loại thức ăn dễ tiêu hóa và cung cấp loại protein tốt cho con người.
Tuy nhiên hàm lượng protein trong gạo khá thấp, thông thường chỉ từ 6-8%, một số giống đặc biệt có thê chứa 10-12% hàm lượng protein. Protein trong gạo rất dễ chuyền hóa, cung cấp các phân tử amino acid dé thành lập mô bì, tạo ra enzym, kích thích tố và chất kháng sinh. Chỉ số giá trị sử dụng protein của gạo là 63 so với 49 của lúa mì và 36 của bắp (căn cứ trên protein của trứng là 100). Vitamin và chất khoáng: Cũng giống như các loại ngũ cốc khác, lúa gạo không chứa nhiều các loại vitamin A, C hay D.
Nhưng chứa vitamin B1, vitamin B2, vitamin E, ít chất sắt, kẽm và nhiều chất khoáng Mg, P, K, Ca. Vitamin B1 giúp tiêu hóa chất đường dé cho năng lượng, vì thế B1 hỗ trợ cho các tế bao thần kinh, hoạt động của tim và khâu vị. Vitamin B1 không thể dự trữ trong cơ thê nên phải cung cấp hàng ngày. Gạo trắng cung cấp 0,07 mg B1/100 g; gạo hit cung cấp 0,26 mg B1/100g, cao hơn rất nhiều so với gạo trắng.
Gạo có ít vitamin B2, khoảng 0,02 mg B2/100 g gạo trắng và 0,04mg/100g trong gạo lật. Vitamin B2 rất cần thiết cho sản xuất năng lượng và nuôi dưỡng bì mô của mắt và da. Ngoai ra, gạo còn cung cấp những chat khoáng cần thiết cho cơ thê với ít chất sắt (thành phần của hồng huyết cầu và enzym) và kẽm (giúp chống oxy hóa trong máu, thành phần của enzym trong tăng trưởng, phân chia tế bào), nhưng nhiều chất P (giúp xương, răng), K (cho tổng hợp protein, hoạt động enzym), Ca (giúp xương, răng và điều hòa cơ thể), muối (giữ cân bằng chất lỏng trong cơ thê, hoạt động bình thường của hệ thần kinh và bắp thịt). Các nhóm tiêu chuẩn phân loại chất lượng gạo.
Đối với người tiêu dùng: Gạo là mặt hàng nông sản quan trọng, cung cấp hơn 20% tổng năng lượng hấp thụ hàng ngày của con người. Do đó, cần đảm bảo gạo được sản xuất ra thị trường là nguồn nguyên liệu sạch, không chứa các loại hóa chất độc hại trong quá trình sản xuất, tồn trữ dé bảo vệ an toàn sức khỏe cho người tiêu dùng. Đôi với các cơ sở kinh doanh, sản xuât gạo: Việc quan lý qui trình sản xuât và kiêm tra các chỉ tiêu kiêm nghiệm gạo là yêu câu phải tuân thủ nhăm kiêm soát an toàn chât lượng gạo cũng như công bô chât lượng gạo đạt chuân đê đủ điêu kiện đê đưa ra thị trường. Hiện nay theo TCVN11888:2017, chất lượng gạo được đánh giá theo 4 nhóm chỉ tiêu là: chỉ tiêu thương trường, chỉ tiêu cơm nấu, chỉ tiêu dinh dưỡng và chỉ tiêu về mức độ an toàn: - _ Nhóm chỉ tiêu thương trường: được đánh giá thông qua các thông số bên ngoài hạt gạo như: kích thước, màu sắc, mùi, tạp chất, mức độ xay xát, bạc bụng, độ trang, độ bóng, độ ầm.
- Chi tiêu chất lượng cơm, bao gồm các thông số lý hóa và mùi vị như: hàm lượng amylose, độ hóa kiềm, độ bền gel; độ mềm, dẻo, đính va mùi thơm của cơm. - Chi tiêu dinh dưỡng, chủ yếu là các thông số lý hóa như: protein, chất khoáng, vitamin, chất béo. - _ Chỉ tiêu về mức độ an toàn, bao gồm các thông số đánh giá về vi sinh, kim loại nặng và hóa chất bảo vệ thực vật: Tiêu chuẩn tối đa dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và vi nam trong thực phẩm được quy định trong QCVN 8- 2:2011/BYT và QCVN 8-1:2011/BYT. Bên cạnh đó, TCVN 11888:2017 cũng có quy định khá chi tiết về mức tối đa cho phép tồn dư về một số kim loại nặng và vi nắm trong gạo.
Tình hình nghiên cứu, sử dụng gao mau Gao màu chứa nhiều màu sắc tự nhiên, có thé thay đôi trong giới hạn rộng từ màu đỏ tươi, đỏ nâu đến màu tím đậm, màu đen, màu hạt đẻ và màu xanh lá cây (Park và cs, 1998; Dzyuba, 2004).