ĐẶT VẤN ĐỀ Lúa là cây lương thực chính cho nhiều người và đồng thời lúa gạo cũng tham gia vào các hoạt động kinh tế quan trọng nhất trên thế giới. Châu Á là nơi sản xuất 90% tổng sản lượng và cũng là nơi tiêu thụ lúa gạo nhiều nhất. Khoảng 85% sản lượng gạo, 72% lúa mì và 19% ngô được con người tiêu thụ trực tiếp (IRRI, 2002). Lúa gạo cung cấp 21% năng lượng và 15% protein cho loài người (Eggum, 1989).
Từ 1989 trở lại đây, Việt Nam trở thành một trong những nước xuất khẩu gạo hàng đầu trên thế giới. Năm 2001 các nước xuất khẩu gạo chính (tính theo triệu tấn) bao gồm: Thái Lan (6,4), Việt Nam (4,0), Trung Quốc (3,0), Mỹ (2,8) (USDA, 2001). 14 năm qua, cây lúa đặc biệt là ở ĐBSCL đã đóng góp cho đất nước gần 8 tỷ USD trị giá xuất khẩu và đã góp phần to lớn cho công cuộc đổi mới ở Việt Nam. Tuy sản xuất với số lượng nhiều nhưng chất lượng và giá gạo xuất khẩu của Việt Nam thường thấp hơn so với một số nước như Thái Lan, Mỹ, Úc, đặc biệt có sự chênh lệch lớn ở loại gạo đặc sản và gạo cao cấp.
Năm 2002, Thái Lan xuất khẩu 7,245 triệu tấn gạo trong đó gạo thơm (KĐML) chiếm 20,27% và tấm thơm chiếm 10%, như vậy lượng gạo thơm và tấm thơm chiếm trên 30% tổng lượng gạo và giá trị xuất khẩu gạo của Thái Lan (Hiệp hội Lương thực Việt Nam, 2003). Trong số các chủng loại chính, gạo thơm được sự chú ý của nhiều người tiêu dùng, đặc biệt ở các nước vùng vịnh Pecsic và một số nước Đông Nam Á. Tại đây, loại gạo này có giá cao hơn 2 – 3 lần so với loại gạo thường. Các giống lúa thơm Basmati 370 của Ấn Độ, Khao Dawk Mali 105 của Thái Lan, Jasmine 85 của Mỹ là những giống lúa gạo quen thuộc trên thị trường thế giới.
Việt Nam có các giống lúa Tám Thơm, Dự Thơm ở Bắc bộ, Nàng Hương, Nàng Thơm Chợ Đào ở Nam bộ đã được sản xuất từ lâu đời và được nhiều người ưa chuộng. Các loại gạo thơm đặc sản ngày càng được nhiều người tiêu thụ hơn và đã được một số công ty lương thực Long An, An Giang, Tiền Giang, Hải Dương kinh doanh đạt lợi nhuận cao so với loại gạo thường. Hiện nay, hầu hết các giống đã bị lẫn tạp nhiều, chất lượng cơm gạo, đặc biệt là độ thơm dẻo và năng suất bị giảm. Thương hiệu gạo đặc sản của nước ta trên thị trường quốc tế chưa có, đây cũng là trở ngại lớn trên con đường nâng cao sức cạnh tranh của lúa gạo Việt Nam.
Các kết quả nghiên cứu về mô tả bản chất của các hợp chất thơm cũng như so sánh chất lượng mùi thơm của các giống lúa thơm ở Việt Nam hiện nay hầu như không có. Vì vậy, việc nghiên cứu bản chất các hợp chất thơm, so sánh chất lượng mùi thơm của một số giống lúa thơm sẽ hữu ích cho các nhà tạo giống trong việc phát triển các giống lúa thơm mới cũng như thiết lập nên những nguồn đặc trưng cho các giống lúa thơm chứng minh được chất lượng cao là công việc rất có ý nghĩa thiết thực. Với những lý do đã kể trên, được sự phân công của bộ môn Công Nghệ Sinh Học, dưới sự hướng dẫn của TS. Phan Phước Hiền (NLU), TS.
Fréderic Gay và TS. Christian Mestres (CIRAD), chúng tôi thực hiện đề tài “Khảo sát một vài đặc điểm hóa sinh và phân tích chất lượng mùi thơm của một số giống lúa thơm ở ĐBSCL bằng phương pháp SPME – GC”. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU 1. Mục đích Xây dựng phương pháp tối ưu để phân tích mùi thơm trong các loại lúa thơm, đề xuất các giống lúa thơm chất lượng cao đồng thời khảo sát một vài đặc điểm hóa sinh của các loại lúa thơm như: Nàng Thơm Chợ Đào, Khao Dawk Mali 105, Jasmine 85, Tám Xoan, các dòng ST, OM3536, VD20 thu thập từ vụ mùa khô (2005 – 2006) tiến hành bởi CIRAD (Pháp), Sở nông nghiệp và phát triển nông thôn Sóc Trăng.
Yêu cầu Khảo sát một vài tính chất hóa sinh (phân tích protein, độ bền thể gel) của một số loại gạo thơm. Thực hiện quy trình phân tích các hợp chất bay hơi có trong một số loại gạo thơm bằng kỹ thuật SPME – GC. PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. GIỚI THIỆU VỀ CÂY LÚA 2.
Phân loại 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 ưa nước: Pryzoideae Chi Lúa: Oryza Loài Lúa trồng: Oryza sativa Loài phụ: Subsp: Japonica: Loài phụ Nhật Bản Subsp: Indica: Loài phụ Ấn Độ Lúa O.sativa có 2n = 24 nhiễm sắc thể, thường được phân biệt làm 3 nhóm: Lúa Indica: thường trồng ở khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới, có thân cao, dễ đổ ngã, nhiều chồi, lá ít xanh, cong và kháng được nhiều sâu bệnh nhiệt đới. Hạt gạo dài hoặc trung bình, có nhiều tinh bột. Năng suất kém hơn lúa Japonica. Lúa Japonica: thường được trồng ở những vùng ôn đới hoặc những nơi có độ cao trên 1000 m (trên mặt biển), có thân ngắn, chống đổ ngã, lá xanh đậm, thẳng đứng, ít chồi, hạt gạo thường tròn, ngắn hoặc trung bình, dẻo khi nấu vì ít chất tinh bột.
Lúa Japonica có năng suất cao. Lúa Javanica (bulu) hay lúa Japonica nhiệt đới được trồng ở Indonexia, có đặc tính ở giữa hai loại lúa Japonica và Indica. Hình thức gần giống như lúa Japonica, có lá rộng với nhiều lông và ít chồi. Thân cứng, chắc và ít cảm quang.
Hạt lúa thường có đuôi (Trần Văn Đạt, 2002). Tuy nhiên, gần đây, với nghiên cứu bằng isozyme loci, người ta có thể phân biệt O.sativa làm 6 nhóm rõ ràng hơn: Nhóm I (Indica), II, III, IV, V và VI (Japonica). Nhưng các nhóm II và III gần giống với nhóm I (Indica) và nhóm IV và V gần giống nhóm VI (Japonica) (Glaszmann, 1987). Đa số các giống lúa thơm như Basmati 370, Khao Dawk Mali 105 và lúa rẫy (hay lúa nương) thiên về nhóm VI.
Nguồn gốc và phân bố Cây lúa được canh tác từ vĩ tuyến 400 phía nam bán cầu đến vĩ tuyến 530 của bắc bán cầu, và được trồng từ mặt đất thấp hơn mặt nước biển cho đến độ cao 2000 m trên mặt biển. Trên thế giới có 20 loài lúa hoang và 2 loài canh tác. Cây lúa hiện được canh tác đại trà để cung cấp lương thực cho con người trên thế giới là Oryza sativa L. ở châu Á, có năng suất cao và được ưa chuộng.
Loài lúa Oryza glaberrima Steud. được canh tác ít hơn ở Tây châu Phi, có năng suất và chỉ số thu hoạch thấp hơn O. Theo Trần Văn Đạt (2002), cuộc nghiên cứu trên đất gạch bằng trấu trong các thành phố danh tiếng đổ nát ở Ấn Độ và trong vùng sông Cửu Long như Myanma, Thái Lan, Lào, Campuchia và Việt Nam phát hiện rằng cây lúa trồng ở Đông Dương do phát triển theo 2 ngả: từ Lào theo sông Cửu Long đi xuống phương nam có đặc tính cây lúa Japonica nhiệt đới, một ngả khác từ Ấn Độ qua vịnh Bengal đến bờ biển Đông Dương, với đặc tính của cây lúa Indica. Vì vậy, Việt Nam với khí hậu nhiệt đới nằm trong vùng đa dạng sinh thái của thảo mộc gồm cả cây lúa Indica và Japonica nhiệt đới.
Đặc điểm hạt lúa Cơ cấu hạt lúa là quả dĩnh nhỏ gồm có: Vỏ trấu gồm trấu trên và trấu dưới. Cám gồm biểu bì, quả bì và chủng bì (nucellus). Màu sắc hạt gạo do lớp chủng bì. Phôi nhũ gồm có lớp aleuron và phôi nhũ tích tụ tinh bột.
Mầm cây gồm có phôi (mầm) lá, phôi rễ và trụ phôi giữa ở phần dưới của hạt. Hạt lúa là noãn sào thụ tinh đã chín, có hai mày trấu nhỏ trên và dưới, hai vỏ trấu trên và dưới, cuống trấu ở phần dưới của hạt và đuôi ở chót hạt (ngắn hoặc dài). Một hạt lúa có trọng lượng từ 12 – 44 mg ở 0% ẩm độ.2 Cấu trúc hạt lúa (www.htm) Theo IRRI (2002), hạt gạo được phân loại theo chiều dài của hạt gạo như sau: rất dài: > 7,50 mm, dài: 6,61 – 7,50 mm, trung bình: 5,51 – 6,60 mm, và ngắn: < 5,50 mm. Sự xếp hạng gạo theo tỉ lệ bề dài – đối với – bề rộng như sau: hạt dài: 3,1, hạt trung bình: 2,1 – 3,0, và hạt ngắn: 2,0.
GIỚI THIỆU VỀ CÁC GIỐNG LÚA THƠM 2. Lúa thơm trên thế giới Lúa thơm ở Ấn Độ và Pakistan: giống lúa Basmati 370 Giống lúa thơm Basmati 370 đã có thương hiệu trên thị trường quốc tế từ lâu, giống này được sản xuất ở phía bắc và tây bắc tiểu lục địa Ấn Độ, chủ yếu ở các bang Punjab, Haryana, tây Utar Pradesh và một phần Himachal Pradesh, Jammu và Kashmir, Delhi và Rajasthan. Hiện nay Ấn Độ sản xuất khoảng 0,6 – 0,7 triệu tấn gạo Basmati trên diện tích khoảng 0,7 – 0,8 triệu ha với năng suất bình quân 0,85 tấn/ha (Kumar và CS. Ở Pakistan, tổng diện tích trồng lúa là 2,1 triệu ha, trong đó 1,1 triệu ha ở Punjab (thuộc Pakistan), nơi lúa Basmati chiếm 80% diện tích.
Tổng sản lượng lúa khoảng 3 triệu tấn, trong đó 70% để sử dụng trong nước, 30% để xuất khẩu, năm 1995 Pakistan xuất khẩu 452.300 tấn gạo Basmati. Gạo Basmati có những đặc tính thơm đậm, hạt dài trên 6,5 mm, hạt cơm nở theo chiều dài, độ nở thường gấp đôi chiều dài hạt gạo, cơm mềm xốp (Juliano, 1972). Basmati có thân cao, yếu và dễ đổ, phản ứng với ánh sáng ngày ngắn và rất dễ nhiễm với tất cả các loại sâu bệnh. Hạt gạo Basmati dài có vết bạc bụng, do đó dễ gãy khi xay xát, dẫn đến tỷ lệ gạo nguyên thấp.
Tiềm năng năng suất của Basmati chỉ đạt 1,5 – 2,0 tấn/ha, bình quân toàn vùng đạt khoảng dưới 1 tấn/ha. Mùi thơm của Basmati có ở mọi giai đoạn phát triển và có ở tất cả các cơ quan trên mặt đất của cây lúa. Mặc dù Ấn Độ có nhiều giống lúa thơm, nhưng về chất lượng vẫn thua kém so với giống Basmati 370, trong quá trình sản xuất lâu đời đã có nhiều dòng Basmati được chọn lọc, hoặc lai tạo từ nguồn Basmati 370. Lúa thơm Thái Lan: giống lúa Khao Dawk Mali (KĐML) KĐML được chọn lọc tại trại thí nghiệm lúa Kok Samrong thuộc tỉnh Lop Buri.
Năm 1955 dòng thuần tốt nhất KDM 4 – 2 – 105 được xác định và lấy tên Khao Dawk Mali 105 (Đỗ Khắc Thịnh, 2003). KĐML 105 là giống phản ứng ánh sáng ngày ngắn, tại Thái Lan giống gieo cấy trong tháng 6 – 7, trỗ bông từ 20 – 25 tháng 10, chín vào cuối tháng 11.