CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN 1. Tổng quan về nguyên liệu 1. Nguyên liệu lúa Theo phân loại học Thực vật, cây lúa thuộc: [63] Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Liliopsida Bộ: Poales Họ: Poaceae Loài: Oryza sativa L. Lúa có tên khoa học là Ozyra sativa là các loài thực vật sống một năm, có thể cao tới 1-1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá mỏng, hẹp bản (2-2,5 cm) và dài 50–100 cm.
Các hoa nhỏ tự thụ phấn mọc thành các cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30–50 cm. Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các loại cây ngũ cốc) dài 5–12 mm và dày 2–3 mm [54]. Cấu tạo giải phẫu của hạt thóc được thể hiện trên hình 1. Hạt thóc gồm có các bộ phận chính như sau: Mày thóc: Tùy theo loại thóc và điều kiện canh tác mà mày thóc có độ dài ngắn khác nhau nhưng nói chung mày thóc không vượt quá 1/3 chiều dài vỏ trấu.
Trong quá trình bảo quản, do sự cọ sát giữa các hạt thóc, phần lớn các mày rụng ra làm tăng lượng tạp chất trong khối thóc [35]. Vỏ trấu: Có tác dụng bảo vệ hạt thóc, chống các ảnh hưởng xấu của điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm,…) và sự phá hoại của sinh vật hại (côn trùng, nấm mốc, …). Trên bề mặt vỏ trấu có các đường gân và nhiều lông ráp xù xì. Trong quá trình bảo quản, lông thóc thường rụng ra do cọ sát với nhau giữa các hạt thóc, làm tăng lượng tạp chất trong thóc.
Tùy theo giống lúa mà vỏ trấu có độ dày và chiếm một tỷ lệ khác nhau so với toàn hạt thóc. Độ dày của vỏ trấu thường 0,12 – 0,15 mm và thường chiếm 18 – 20% so với khối lượng toàn hạt thóc [35]. Vỏ hạt: Là lớp vỏ mỏng bao bọc nội nhũ có màu trắng đục hoặc đỏ cua. Về mặt cấu tạo, từ ngoài vào trong gồm có: quả bì, chủng bì và tầng aloron.
Tùy theo 10 giống lúa và độ chín của thóc mà lớp vỏ hạt này dày hay mỏng. trung bình lớp vỏ hạt chiếm 5,6 – 6,1% khối lượng hạt lật (hạt thóc sau khi đã tách lớp vỏ trấu. Lớp aloron có thành phần chủ yếu là protid và lipit. Khi xay xát lớp vỏ hạt chủ yếu là aloron bị vụn nát ra thành cám [35].1: Cấu tạo hạt thóc Nội nhũ: Là thành phần chính và chủ yếu nhất của hạt thóc.
Thành phần hóa học chủ yếu của nội nhũ là gluxit, chiếm tới 90%, trong khi đó toàn hạt gạo nội nhũ chỉ chiếm 75%. Tùy theo giống lúa và điều kiện canh tác mà nội nhũ có thể màu trắng trong hoặc trắng đục. Các giống gạo hạt dài thường có màu trắng trong, còn các giống gạo ngắn nội nhũ thường trắng đục. Các giống thóc nội nhũ trắng đục thường có vệt trắng ở giữa hạt hay phía bên hạt còn gọi là ‘’bạc bụng’’, khi xay dễ gãy nát và lâu chín, khi nấu phẩm chất cơm không ngon bằng gạo có nội nhũ trắng trong [34].
Phôi: Nằm ở góc dưới của nội nhũ thuộc loại đơn diệp tử (chỉ có 1 diệp tử áp vào nội nhũ), đay là bộ phận có nhiệm vụ biến các chất dự trữ trong nội nhũ thành chất dinh dưỡng nuôi mộng khi hạt thóc nảy mầm. Phôi chứa nhiều protid, lipit, vitamin (vitamin B1 trong phôi chiếm 66% lượng vitamin B1 trong toàn hạt thóc). Tùy theo giống và điều kiện canh tác mà phôi hạt có thể to nhỏ khác nhau thường chiếm 2,2 – 3% khối lượng toàn hạt. Phôi có cấu tạo xốp.
nhiều dinh dưỡng, hoạt động sinh lý mạnh, nên trong quá trình bảo quản dễ bị côn trùng và vi sinh vật gây hại, khi xay xát phôi hạt thường vụn nát ra thành cám [35]. Theo nghiên cứu của Anuchita Moongngarm (2010) và Hyum Yong Kim (2012) đã phân tích thành phần hóa học và chức năng của hạt lúa và gạo lứt nảy mầm, cũng như so sánh hàm lượng GABA trong quá trình nảy mầm của gạo cũng như của lúa. Kết quả cho thấy ở cùng một điều kiện ủ như nhau, nếu so sánh quả 11 trình nảy mầm của lúa và gạo lứt, hàm lượng GABA có trong sản phẩm lúa nảy mầm cao hơn so với gạo mầm mặc dù thành phần này trong cả hai sản phẩm là tương đương nhau. Tuy vậy, thời gian để sản xuất lúa nảy mầm dài hơn 2 lần so với gạo lứt nảy mầm [35], [22].
Chính vì vậy chúng tôi lựa chọn gạo lứt để tiến hành nghiên cứu. Giống lúa nếp Anh Đào Giống lúa nếp Anh Đào do TS Đào Xuân Tân, nguyên Trưởng khoa Công nghệ sinh học, Trường ĐH Sư phạm Hà Nội 2 và Công ty TNHH Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp VINABHTABA Bắc Ninh lai tạo và chọn lọc. Giống đã tham gia mạng lưới khảo nghiệm của Trung tâm Khảo Kiểm nghiệm giống – Sản phẩm cây trồng Quốc gia từ năm 2014. Hiện được gieo trồng tại nhiều HTX ở các tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Thái Bình.
Đặc tính: Đây là giống lúa cảm ôn, cấy được cả hai vụ trong năm, thời gian sinh trưởng vụ xuân: 140 – 145 ngày, vụ mùa: 110 – 115 ngày. Chiều cao cây 115 – 120 cm, cứng cây, chống đổ khá, thích hợp chân đất vàn và vàn thấp. Bông dài, hạt to, bầu, vỏ hạt màu vàng sẫm, khối lượng 28 – 30 gam/1000 hạt, năng suất trung bình 6 – 7 tấn/ha, thâm canh tốt có thể đạt 8 tấn/ha. Gạo đẹp xôi dẻo ngon, mùi rất thơm ngay cả khi để nguội.
Khả năng chống chịu sâu bệnh tốt. Giống cho năng suất cao hơn các giống lúa nếp khác cấy cùng trà từ 10 - 15%.2: Thóc nếp Anh Đào Hình 1.3: Gạo lứt Anh Đào 12 1. Giống lúa Tám Xoan Nguồn gốc: Giống lúa Tám xoan (còn gọi là Tám thơm) là giống được trồng từ lâu dời tại các huyện Nghĩa Hưng, Hải Hậu, tỉnh Nam Định. Được nông dân tự chọn và để giống.
Được bộ NN và CNTP cho phép đưa vào sản xuất từ tháng 11 năm 1995. Đặc tính: Cây cao trung bình: 1,55 – 1,60 m. Lá nhỏ dài, phiến lá mỏng và cong. Lá đòng dài 41 cm, rộng, 1,4 cm.
Phiến lá cứng màu xanh. Hạt nhỏ, dài 7,7 mm, vỏ chấu màu nâu sẫm, gạo trắng trong. Mỗi khóm có 9 đến 10 bông, mỗi bông 180 đến 190 hạt. Trọng lượng 1000 hạt là 20g.
Thời gian sinh trưởng 155 đến 160 ngày. Năng suất 80 - 120kg/sào Hạt gạo thon dài, thơm ngon, không bạc bụng. Thích hợp trên đất vàn, vàn cao. Giống lúa N97 Nguồn gốc: Giống lúa nếp N97 do Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam chọn tạo từ tổ hợp lai (N87/Nếp 415).
Đặc tính: Là giống cảm ôn, nên gieo trồng được cả vụ mùa và vụ xuân. Thời gian sinh trưởng vụ Xuân từ 140 – 143 ngày, vụ Mùa 105 – 110 ngày. Chiều cao cây từ 90 – 95 cm, cứng cây, đẻ nhánh khoẻ, gọn. Chiều dài bông từ 25- 27 cm, hạt bầu, số hạt chắc/bông từ 110 – 120 hạt.
Khối lượng 1000 hạt từ 25- 26 gram, phẩm chất gạo ngon, xôi dẻo (dẻo lâu hơn nếp 352). Năng suất trung bình đạt 55 – 60 tạ/ha, thâm canh tốt có thể đạt 65-70 tạ/ha. Chịu rét trung bình, chống đổ tốt, kháng bệnh đạo ôn, bạc lá, khô vằn TB. Gạo lứt Gạo lứt là gạo chỉ xát bỏ lớp vỏ trấu bên ngoài, giữ lại phôi và lớp vỏ cám nên giá trị dinh dưỡng hầu như không bị mất.
Hạt gạo lứt gồm 3 phần chính: vỏ, phôi và nội nhũ. Lớp vỏ thường có màu hơi mờ, hơi xám, dễ dàng bị tách ra trong quá trình xát trắng gạo. Vỏ được cấu tạo từ nhiều lớp tế bào, lớp ngoài cùng gồm các tế bào có kích thước lớn xắp xếp theo chiều dọc hạt, lớp giữa gồm các tế bào tương tự như lớp ngoài nhưng xắp xếp theo chiều ngang hạt. Lớp vỏ có chứa nhiều chất béo và protein nhưng rất ít tinh bột.
Ngăn cách giữa lớp vỏ hạt và nội nhũ là lớp aloron. Trong lớp aloron có chứa các hợp chất protein (35 - 45%), lipid (8 – 9%), vitamin và tro (11 – 14%), đường (6 – 8%), cellulose (7 – 10%), pentose (15 – 17%). Màu sắc của gạo lứt thay đổi theo giống và điều kiện trồng trọt. Quá trình chuyển từ gạo lứt sang gạo trắng làm mất đi khoảng 67% vitamin B3, 80% vitamin B1, 90% vitamin B6, 50% mangan, phosphor và 60% sắt, hầu hết các chất xơ và acid béo cần thiết [51].
Lớp cám của gạo lứt chứa một chất dầu đặc biệt có tác dụng điều hòa huyết áp, làm giảm cholesterol xấu, giúp ngăn ngừa các bệnh tim mạch. Đặc biệt, gạo lứt chứa một lượng lớn chất xơ. Chất xơ trong gạo lứt gồm hai loại: loại không tan trong nước gồm cellulose và hemicellulose,… loại hòa tan gồm pectin, pentozan và chất nhầy có trong vỏ cám. Vì vậy sử dụng gạo lứt trong bữa ăn, giúp phòng ngừa táo bón, bệnh ung thư, đặc biệt là ung thu đường tiêu hóa, giảm mỡ máu, phòng ngừa điều trị bệnh tiểu đường.
Thành phần các chất dinh dưỡng của gạo lứt được trình bày trong bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng của gạo lứt [34]. Thành phần Gạo lứt (100g) Năng lượng 345kcal Cacbonhydrat 72,8g Protein 7,5g Chất xơ thực phẩm 3,4g Chất béo 2,7g 14 Nước 12,4g Vitamin B1 0,34mg Vitamin B2 0,07mg Vitamin B5 1,5mg Vitamin B6 0,62mg Canxi 16mg Magie 52mg Mangan 1,5mg Đồng 360mg Kẽm 1,9mg Kali 202mg Photpho 246mg 1. Gạo lứt nảy mầm Gạo lứt nảy mầm là gạo được làm từ gạo lứt trải qua quá trình ngâm và ủ với nhiệt độ và thời gian thích hợp, tùy từng loại giống sẽ tạo thành một loại gạo với nhiều thành phần chức năng gia tăng đặc biệt là có hàm lượng GABA rất cao. Sản xuất gạo mầm là quá trình được thực hiện nhằm tăng cường giá trị dinh dưỡng của gạo lứt sau nảy mầm.
Quá trình nảy mầm gạo lứt làm cải thiện chất lượng của gạo. Quá trình nảy mầm bị ảnh hưởng bởi các nhân tố bên ngoài như: thời gian nảy mầm, sự hiện diện của ánh sáng, hàm lượng chất dinh dưỡng dự trữ trong hạt,… Quá trình nảy mầm của hạt gạo lứt giúp các enzyme nội bào bên trong hạt gạo hoạt động và phân cắt thành các chất có khối lượng phân tử lớn (protein, tinh bột,…) và những chất có khối lượng phân tử nhỏ. Quá trình nảy mầm làm thay đổi thành phần dinh dưỡng và cấu trúc của hạt. Hơn nữa, tinh bột trong hạt sau khi nảy mầm sẽ dễ dàng bị thủy phân bởi enzyme amylase tạo thành các đường đơn, giúp quá trình tiêu hóa tốt hơn.
Ngoài ra quá trình nảy mầm gây ra những thay đổi quan trọng về dinh dưỡng như 15 tăng hàm lượng GABA (Gama Amynobutyric acid), hàm lượng chất xơ, tocotrienols và Gamma oryzanol [62].4: Gạo lứt nảy mầm 1.