Nghiên cứu chế biến gạo bổ sung sắt

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: Xuất phát từ nhu cầu trên, mục tiêu nghiên cứu được đặt ra bao gồm: • Tính toán nhu cầu vi chất sắt của tất cả các nhóm đối tượng từ đó đưa ra khối lượng vi chất sắ

- 1 -

MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay xã hội ngày càng phát triển về kinh tế và khoa học kỹ thuật nhưng các nước đang phát triển nói chung và Việt Nam nói riêng vẫn đang đối mặt với vấn

đề suy dinh dưỡng, thấp còi và những thiếu hụt về vi chất dinh dưỡng ở trẻ em, trong đó thiếu vitamin A, sắt, iod là những vấn đề cần được đặt lên hàng đầu Trước tình trạng thiếu hụt vi chất dinh dưỡng nghiêm trọng đó ngày 31/5/2009 Bộ Y tế đã

tổ chức lễ phát động “Ngày vi chất dinh dưỡng năm 2009” diễn ra trên toàn quốc vào ngày 1và 2/6/2009 nhằm nâng cao nhận thức của mỗi gia đình về dinh dưỡng hợp lý; vệ sinh an toàn thực phẩm và thực hành bổ sung vitamin A, viên sắt cho bà

mẹ và trẻ em Theo các nhà dinh dưỡng, có khoảng 40 loại vi chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể Vi chất dinh dưỡng (vitamin A, sắt, iod ) là những thành tố quan trọng cho phát triển về thể chất, tăng trưởng và trí tuệ Thiếu vitamin A gây mù dinh dưỡng, tăng nguy cơ tử vong, kìm hãm sự phát triển thể lực, trí tuệ Thiếu sắt gây thiếu máu dinh dưỡng, làm giảm khả năng lao động, khả năng học tập và tăng bệnh tật Thiếu iod gây bệnh đần độn, kém phát triển trí tuệ, ảnh hưởng đến bào thai Sự thiếu hụt vi chất dinh dưỡng là nguyên nhân ảnh hưởng đến sự phát triển về tầm vóc

của trẻ em và tầm vóc của người Việt Nam trong tương lai

Trước thực trạng đó các giải pháp cho bệnh thiếu sắt đã được đưa ra: Thay đổi khẩu phần ăn thêm đa dạng phong phú để cải thiện tình trạng dinh dưỡng và tính sinh khả dụng của sắt, dùng thuốc bổ sung sắt, thực phẩm bổ sung sắt Thay đổi khẩu phần ăn thêm đa dạng phong phú để cải thiện tình trạng dinh dưỡng và tính sinh khả dụng của sắt là phương pháp tốt nhất, nhưng thức ăn có tính sinh khả dụng của sắt cao như thịt, cá thì khá đắt so với thu nhập của người dân ở những vùng thiếu sắt Sử dụng thuốc bổ sung sắt chỉ có hiệu quả ngay tại thời điểm dùng, ví dụ suốt thời kỳ mang thai, nhưng sự không ổn định về tính chất của nó lâu dài là một hạn chế lớn Thực phẩm bổ sung sắt được đánh giá là phương pháp có hiệu quả lâu

- 2 -

dài tốt nhất, là phương pháp có hiệu quả nhất để cải thiện tình trạng bệnh thiếu hụt sắt Ở các nước công nghiệp, các dạng thực phẩm này đã có những hiệu quả to lớn, tuy nhiên ở các nước đang phát triển thực phẩm bổ sung sắt cho đến thời điểm này vẫn chưa có tác động mạnh mẽ Vài nghiên cứu gần đây sử dụng các phương pháp mới để bổ sung sắt vào thực phẩm và đảm bảo đầy đủ về tính sinh khả dụng của sắt

đã chứng minh được thực phẩm bổ sung sắt là một xu hướng hiệu quả và hợp lý cho giải pháp về bệnh thiếu hụt sắt ở các nước đang phát triển

Đứng trước nhu cầu đó, từ một nguồn lương thực dồi dào cần thiết cho bữa

ăn hàng ngày, một hướng nghiên cứu được đặt ra: “Nghiên cứu chế biến gạo bổ sung sắt”

Hướng nghiên cứu chế biến gạo bổ sung sắt dựa trên cơ sở của phương pháp chế biến gạo đồ và chế biến cơm sấy ăn liền để tạo ra hai dạng sản phẩm dinh dưỡng là gạo đồ bổ sung sắt và cơm sấy ăn liền bổ sung sắt

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:

Xuất phát từ nhu cầu trên, mục tiêu nghiên cứu được đặt ra bao gồm:

• Tính toán nhu cầu vi chất sắt của tất cả các nhóm đối tượng từ đó đưa ra khối lượng vi chất sắt cần bổ sung

• Khảo sát khả năng hấp thu của các hợp chất sắt vào thóc và gạo khi có và không có chất hổ trợ sự hấp thu sắt Na2EDTA

• Khảo sát thời gian ngâm, nhiệt độ ngâm, và nồng độ dung dịch sắt dùng để

ngâm thóc và gạo

• Khảo sát thời gian, nhiệt độ ủ nóng và hấp thóc trong quá trình sản xuất gạo

đồ

• Chọn phương pháp hồ hóa gạo nhằm tạo cho cơm cấu trúc tốt nhất

• Khảo sát chế độ sấy và khả năng tái hấp thu nước của cơm sau sấy

- 3 -

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 SẮT

1.1.1 Sắt trong cơ thể [3]

Cơ thể chứa 3 – 4 gam sắt Trong đó 2,5 gam sắt chứa ở hemoglobin, khoảng

400 mg chứa ở myoglobin Sắt được dự trữ trong cơ thể dưới dạng liên kết với phân

tử ferritin, và chúng tồn tại ở gan Ở nam, sắt được dự trữ nhiều hơn ở nữ, do người

nữ sẽ tiêu thụ sắt trong giai đoạn kinh nguyệt, mang thai và cho con bú

Phần lớn sắt trong cơ thể được tích trữ và được tái sử dụng lại bằng cách sử dụng sắt từ những tế bào máu đã già Các tế bào hồng cầu khi đã già sẽ bị thoái hoá, đại thực bào sẽ lấy sắt từ những tế bào đó mang cho transferrin Phức hợp transferrin – sắt được tạo thành sẽ đi vào máu Các tế bào hồng cầu mới được tạo thành phần lớn từ việc tái tạo từ tế bào mới

Cơ thể mỗi ngày tiêu thụ 20 mg sắt để tạo tế bào hồng cầu, phần lớn được tái

sử dụng lại từ tế bào hồng cầu già

Hình 1.1:Tế bào hồng cầu

- 4 -

Tuy nhiên, con người vẫn mất một lượng nhỏ cố định sắt qua mồ hôi, đường phân, các tế bào da hay màng ruột Lượng sắt mất từ cơ thể người khoẻ mạnh trung bình là 1mg sắt một ngày đối với nam và 1,5 – 2 mg một ngày đối với nữ khi ở chu

kỳ kinh nguyệt Nếu bị các bệnh về kí sinh trùng trong ruột thường mất sắt nhiều hơn Việc mất sắt đòi hỏi con người tiếp tục hấp thu sắt thông qua thành tá tràng của ruột được thực hiện nhờ cơ chế hấp thụ sắt, khi lượng sắt trong cơ thể đã đủ, sự hấp thu sắt được ngăn lại để tránh quá tải sắt Ngoài ra, việc bổ sung sắt quá nhiều có thể gây ngộ độc sắt Việc đưa vào cơ thể một lượng sắt quá lớn sẽ gây tổn hại gan, tim và một số cơ quan trong cơ thể Thông thường, việc quá tải sắt chỉ có thể là do uống thuốc quá liều, chứ không quá tải sắt do ăn thức ăn

1.1.2 Sắt trong thức ăn:

Trong thức ǎn sắt tồn tại ở dạng Hem và ở dạng non – Hem Hem là thành phần của hemoglobin và myoglobin, có trong thịt, cá và máu, tỷ lệ hấp thu sắt Hem cao 20 – 30% Sắt non – Hem có chủ yếu ở ngũ cốc và rau củ, tỷ lệ hấp thu thấp hơn và tùy theo sự có mặt của các chất hỗ trợ hay ức chế trong khẩu phần ǎn, tỷ lệ này dao động dưới 5% đối với thức ăn thực vật, 16 – 22% đối với thịt và thường bị ảnh hưởng bởi các yếu tố có mặt trong thức ăn Các chất hỗ trợ hấp thu sắt là vitamin C, các chất giàu protein Các chất ức chế hấp thu sắt là các phytate, tanin Ngoài ra tình trạng sắt trong cơ thể cũng ảnh hưởng tới hấp thu sắt

Có thể chia các loại khẩu phần thường gặp ra làm 3 loại:

- Khẩu phần có giá trị sinh học thấp (sắt hấp thu khoảng 5%): chế độ ǎn đơn điệu chủ yếu là ngũ cốc, củ, lượng thịt hoặc cá dưới 30 gam hoặc lượng vitamin C dưới 25 mg

- Khẩu phần có giá trị sinh học trung bình (hấp thu sắt khoảng 10%): khẩu phần có từ 30 – 90 gam thịt cá hoặc 25 – 75 mg vitamin C

- Nếu một khẩu phần có đủ cá 2 tiêu chuẩn trên hấp thụ sắt sẽ tǎng lên rõ rệt, ngược lại nếu có nhiều yếu tố ức chế (chè, cà phê) sẽ cản trở hấp thụ

- 5 -

1.1.3 Tầm quan trọng của sắt đối với cơ thể [3]

Sắt là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho hoạt động sống của cơ thể Sắt tham gia vào quá trình tổng hợp hồng cầu Sắt trợ giúp trong việc vận chuyển ôxy đến các tế bào, đảm bảo quá trình nuôi sống chúng Sắt còn có chức năng dự trữ ôxy cho cơ bắp, vô hiệu hóa một số thành phần lạ xâm nhập từ ngoài vào cơ thể, tham gia tổng hợp các hormon tuyến tiền liệt và giữ gìn khả năng miễn dịch Nếu thiếu sắt sẽ dẫn đến :

+ Trao đổi khí ở tất cả các cơ quan bị ảnh hưởng, gây nên tình trạng thiếu dinh dưỡng ở tất cả các cơ quan, đặc biệt là ở não, khiến trẻ mệt mỏi, kém chú ý, kém tập trung trong học tập Kết quả học tập của trẻ bị thiếu sắt thấp hơn hẳn so với các em bình thường và khi được khắc phục tình trạng thiếu sắt thì sức học của các

em lại tăng lên rõ rệt Tuy nhiên, ở một số trường hợp trẻ còn bú mẹ bị thiếu sắt lâu ngày sẽ không thể phục hồi hoàn toàn được, dù sau đó có được bổ sung thêm

+ Nếu thiếu sắt trong cơ, bắp thịt sẽ bị nhão, trẻ chậm biết ngồi, biết đi, trẻ biếng ăn, khó ngủ, nhút nhát, lừ đừ, chậm chạp do sắt tham gia vào thành phần của

cơ và các hoạt động của enzyme chuyển hóa

+ Thiếu máu, thiếu sắt là một trong những nguyên nhân gây ra bệnh tim mạch, ung thư cổ tử cung, ung thư vú ở phụ nữ Phụ nữ mang thai bị thiếu máu dễ

bị sinh non, bào thai bị suy dinh dưỡng hoặc thường bị băng huyết sau khi sinh và nhiễm trùng hậu sản Trẻ sơ sinh bị khiếm khuyết ống thần kinh thường gặp nhất là gai cột sống chẻ đôi và đó là nguyên nhân dẫn đến trẻ bị bại liệt

1.1.4 Cơ chế hấp thu sắt trong cơ thể [7]

Trong thực phẩm sắt tồn tại ở dạng hợp chất hữu cơ dưới dạng Ferric ion Fe(III) hay Ferrous ion Fe(II) Trước khi được hấp thu vào cơ thể những ion đó phải được phóng thích ra khỏi những hợp chất hữu cơ thực phẩm mà nó kết hợp Cơ thể

có thể hấp thụ cả hai dạng Fe(II) và Fe(III), nhưng Fe(II) được hấp thu nhiều và dễ dàng hơn Fe(III) Quá trình hấp thu sắt bắt đầu tại dạ dày nhưng chủ yếu diễn ra tại

tá tràng (đoạn đầu ruột non) và một phần nhỏ được hấp thụ ở những phần sau tá tràng Các thí nghiệm cho thấy hầu hết Fe(III) trong thực phẩm khi vào môi trường

- 6 -

acid của dạ dày, Fe(III) bị khử cho ra Fe(II) trước khi được hấp thụ qua màng ruột non vào máu Pepsin tách sắt khỏi các hợp chất hữu cơ và chuyển thành dạng gắn với các hợp chất hữu cơ khác (đường glucose, fructose, sorbitol…) như là chất chuyên chở những hợp chất protein, acid amin tạo ra hợp chất gọi là những tác nhân chelating, nhờ đó sắt đi qua tế bào của màng ruột non

Acid clohydric và vitamin C có thể khử Fe(III) thành Fe(II) để dễ hấp thu Sự kiểm soát quá trình hấp thu sắt và lượng sắt được hấp thu vào máu phụ thuộc vào nhu cầu sắt của cơ thể và kho dự trữ sắt của cơ thể Sắt được hấp thu ở ruột nhờ apoferritin do gan sản xuất, bài tiết theo mật vào tá tràng Apoferritin gắn với sắt tự

do hoặc với sắt của hemoglobin, myoglobin để tạo thành transferrin.Transferrin gắn vào receptor tế bào niêm mạc ruột, rồi vào máu Sắt được hấp thu rất chậm và rất ít, mặc dù sắt được ăn vào theo thức ăn là khá nhiều Trong máu, sắt được kết hợp với một globulin là apotransferrin để tạo thành transferrin vận chuyển trong huyết tương Sắt được vận chuyển tới các mô đặc biệt: tổ chức võng - nội mô và gan Tại đây, sắt được giải phóng ra và được tế bào hấp thu Trong bào tương, sắt kết hợp với một protein là apoferritin để tạo thành ferritin là dạng dự trữ sắt Một lượng nhỏ sắt được dự trữ ở dạng hemosiderin trong tế bào

Khi apoferritin trong cơ thể bão hoà sắt thì transferrin không giải phóng sắt cho các mô và cũng không nhận sắt từ ruột, hấp thu sắt bị ngừng lại Khi cơ thể thừa sắt, gan giảm sản xuất apoferritin làm cho apoferritin trong máu và mật giảm và cũng làm giảm hấp thu sắt

Hình 1.2: Cấu tạo vòng hem

Khẩu phần ăn giàu cansium và phosphorous có thể làm giảm 50% sự hấp thu sắt Khẩu phần có mangan cao ức chế hấp thu sắt do cạnh tranh hấp thu với sắt

1.1.5.2 Các chất làm tăng sự hấp thu sắt [25]

Các thực phẩm giàu vitamin C (như là nước ép quả citrus, rau quả tươi) khi

sử dụng với một lượng nhỏ thực phẩm chứa sắt Hem như thịt sẽ làm tăng lượng sắt non – Hem được hấp thu từ ngũ cốc, đậu và những rau quả khác Sữa, trứng, rau bina, cà phê, trà có thể làm giảm sự hấp thu sắt non – Hem từ thực phẩm

1.1.5.3 Một vài ảnh hưởng khi sử dụng sắt

Có thể gây ra cào ruột, táo bón, ợ nóng ở những ngày đầu tiên sử dụng khi

cơ thể có phản ứng Sắt có thể làm cho phân trở nên màu đen, do lượng sắt không được hấp thu và nó không có hại Nếu các triệu chứng đau bao tử, đau ngực, da lạnh, môi xanh và móng tay xanh tăng lên, phải báo với bác sĩ Ngoài ra, sắt có thể làm biến màu răng

Sử dụng vượt quá lượng sắt giới hạn sẽ gây ra nhiều triệu chứng nguy hiểm Một số dấu hiệu là: tình trạng cơ thể lơ mơ, buồn nôn, đau bao tử, nôn mửa, tiêu chảy ra máu, ho ra máu, mạch đập yếu, khó thở, da xanh xao, lạnh, môi xanh…

1.2 Các phương pháp bổ sung sắt vào thực phẩm đã được thực hiện [14][15][31]

1.2.1 Một số loại thực phẩm đã được bổ sung sắt [31]

Việc bổ sung sắt vào thực phẩm đã được thực hiện ở một số nơi với các loại nguyên liệu khác nhau:

1.2.2 Một số quy trình chế biến gạo bổ sung sắt đã được thực hiện [14][15][31]

* Ở Philipin, việc bổ sung các chất dinh dưỡng như niacin (vitamin B3), (thiamine) vitamin B1, sắt đã được thực hiện từ năm 1940 Ban đầu, họ bổ sung với

tỷ lệ 12 mg sắt trên 1 gam gạo, phối trộn sắt với gạo theo tỷ lệ 1:200, với dự kiến lượng gạo tiêu thụ hàng ngày là 300g, chỉ tiêu này sẽ đáp ứng 100% nhu cầu sắt đối với người tiêu dùng Nhưng thực tế, một số người lại tiêu thụ gạo nhiều hơn Do đó, phương pháp bổ sung sắt đã giảm chỉ còn 6 mg sắt trên 1 gam gạo, với tỉ lệ phối trộn như cũ

Quá trình bổ sung sắt được thực hiện qua các bước sau đây [31]:

- Dung dịch ferrous sunfate được chuẩn bị trước và đổ vào thiết bị chứa

- Dung dịch sắt trong thiết bị chứa được bơm vào một thiết bị trộn, phun lên hạt gạo Quá trình phun được thực hiện trong thiết bị trộn để gạo thấm đều dung dịch

- Gạo được phối trộn sau đó sẽ được làm khô

Phương pháp này có ưu điểm là ít bước thực hiện, nhưng có nhược điểm là sắt áo một lớp bên ngoài hạt gạo gây cảm quan không tốt khi ăn, có thể mất mát một hàm lượng sắt trong quá trình bảo quản.[15]

* Quy trình được thử nghiệm ở Australia dành cho thóc[14]:

1.3 Giới thiệu về gạo đồ:

Quá trình sản xuất gạo bổ sung sắt dựa trên cơ sở của quá trình sản xuất gạo

đồ Do đó phần này sẽ trình bày tổng quan về gạo đồ

Đồ gạo là 1 phương pháp chế biến nhờ sự tác động nhân tạo của nước (hơi nước), nhiệt, nhằm cải thiện tính chất công nghệ của gạo Sản phẩm của quá trình chế biến đó là gạo đồ

Hay nói cách khác gạo đồ là sản phẩm của quá trình: ngâm – ủ ẩm – hấp – sấy – ủ nóng – làm nguội hạt gạo

1.3.1 Lịch sử kỹ thuật đồ gạo [6]

Kỹ thuật đồ gạo có lịch sử hình thành và phát triển lâu đời, nó đã được áp dụng ở nhiều nước châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc, Malaysia, và ở châu Phi, v.v…Ở một số nơi của Ấn Độ (đông Bengalia, Bikha Orissa) sản xuất gạo đồ đạt 90% tổng số gạo Trong những năm gần đây, gạo đồ sản xuất theo công nghệ hiện đại đã được nghiên cứu và áp dụng ở các nước Châu Âu và Châu Mỹ Ở nước ta, sản xuất gạo đồ cũng có từ khá sớm, hiện nay vẫn còn sản xuất ở một số nơi, nhưng theo quy mô nhỏ và thủ công

1.3.2 Quy trình công nghệ sản xuất gạo đồ [4][6]

- 10 -

Sơ đồ 1.1: Quy trình công nghệ chế biến gạo đồ

1.3.3 Giải thích quá trình chế biến gạo đồ:

1.3.3.1 Quá trình ngâm:

Mục đích chính của quá trình ngâm thóc nhằm mang một lượng ẩm từ môi trường vào trong nội nhũ hạt Trong quá trình truyền khối này, nước sẽ hoà tan một phần các vitamin và khoáng từ lớp vỏ và aleurone di chuyển vào trong nội nhũ

Nhờ quá trình ngâm mà thóc hấp thu nước nhanh và đồng đều Nhiệt độ nước càng thấp, thời gian ngâm càng lâu Tuy nhiên nhiệt độ ngâm không nên vượt quá nhiệt độ hồ hóa của hạt (hồ hóa là quá trình mà các hạt tinh bột chuyển sang

Thóc Ngâm

và pH của nước ngâm cũng ảnh hưởng đến hiệu quả quá trình ngâm

Suốt quá trình ngâm bằng nước nóng (60 – 650C), hạt hấp thụ nước nhanh và đạt độ ẩm 30 – 35% trong 5 đến 8 giờ phụ thuộc vào các quá trình khác nhau Quá trình hô hấp và sự lên men bị hạn chế

Sau khi ngâm, hạt được làm ráo nước và hàm ẩm đạt khoảng 30% cho quá trình ngâm lạnh hoặc ngâm nóng Lượng nước yêu cầu ngâm thóc gấp khoảng 1,3

lần lượng thóc Như vậy, ngâm 1 tấn thóc cần 1300 kg nước

1.3.3.2 Quá trình hấp:

Quá trình hấp có mục đích:

- Giúp hồ hóa tinh bột 1 phần, giảm khe nứt ở hạt, tránh thất thoát chất dinh dưỡng đi ngược ra bên ngoài

- Giảm đáng kể mối liên kết vỏ và nhân, giữa vỏ quả, vỏ hạt và nội nhũ

- Tăng sự phân bố vitamin và chất khoáng đi vào bên trong nội nhũ, tiếp tục quá trình ngâm

- Kìm hãm và tiêu diệt phần lớn các hoạt động sinh học ở dạng hoạt động hay dạng nghỉ, như sự phát triển của nấm, bào tử nấm, côn trùng, trứng và ấu trùng của chúng

Quá trình hấp bằng cách dùng hơi nước để hồ hóa tinh bột cung cấp một lượng nước vào hạt, do sự chênh lệch áp suất hơi sẽ làm nước hấp thụ vào bên trong hạt Trong quá trình hấp, hàm ẩm của hạt thóc sẽ tăng lên khoảng 31% Quá trình hấp thường kéo dài từ 9 – 12 phút, ở 1 – 2 at

- 12 -

1.3.3.3 Quá trình ủ nóng:

Quá trình ủ nóng tạo điều kiện để nước và nhiệt đi sâu vào bên trong nội nhũ, giúp củng cố và tăng thêm các biến đổi trong quá trình hấp Quá trình ủ nóng thường kéo dài khoảng 3 – 4 h

Một phần tinh bột chuyển hóa sâu sắc tạo thành dextrin làm tăng độ tiêu hóa,

độ dính và vị ngọt của cơm Do nhiệt độ cao tinh bột bị hồ hóa có tác dụng hàn gắn các vết nứt, do đó tỷ lệ rạn nứt giảm

Vi sinh vật và côn trùng bị tiêu diệt hoàn toàn và các hoạt động sinh lý của bản thân hạt bị đình chỉ

Trong hạt cũng xảy ra những phản ứng hoá học (phản ứng Maillard) làm sẫm màu gạo

1.3.3.4 Quá trình sấy:

Quá trình sấy nhằm đưa thóc có độ ẩm 25 − 28% hoặc cao hơn nữa trở về

độ ẩm 14% thích hợp cho quá trình xay và chế biến tiếp theo (độ ẩm không quá 15,5%) Đồng thời quá trình sấy không được làm rạn nứt hạt

Sấy quá nhanh sẽ sinh ra ứng lực bên trong dẫn đến làm gãy hạt gạo trong khi xay Sau khi sấy, hạt nên được để khoảng vài giờ, tốt nhất là 1 đến 2 ngày để sự khác biệt hàm ẩm bên trong và áp suất bên ngoài được cân bằng Nhiệt độ không khí sấy thường vào khoảng 600C

Trong giai đoạn đầu quá trình sấy, nước đi ra nhanh, độ ẩm giảm từ 36% xuống 18% và sau đó giảm chậm từ 18% xuống 14% Giữa hai giai đoạn này nên có khoảng thời gian nghỉ ở giữa cho hạt, khoảng vài giờ trước khi tiếp tục sấy xuống 14%

1.3.3.5 Làm nguội sau sấy:

Quá trình làm nguội sau sấy nhằm mục đích đưa nhiệt độ khối hạt về nhiệt

độ môi trường, thuận lợi cho các quá trình chế biến sau này Thường dùng không khí có nhiệt độ khoảng 40 – 200C trong thời gian 15 – 20 phút đưa nhiệt độ khối hạt

về nhiệt độ bảo quản Cũng có thể làm nguội tự nhiên bằng cách sử dụng không khí

Sau khi qua quá trình gia công nước nhiệt các phần khác nhau của hạt cũng

bị biến đổi không giống nhau Sự thay đổi màu sắc gạo được gây ra bởi nhiều biến đổi hóa học, vật lý, hóa sinh dưới tác dụng của nhiệt

- Sự thay đổi về cấu trúc của tinh bột dẫn đến sự khúc xạ ánh sáng khác nhau

do đó làm thay đổi màu sắc hạt

- Chất béo trong hạt bị thủy phân và phân tán có thể bị oxy hoá hay polime hóa làm thay đổi màu sắc hạt

- Quy trình có các giai đoạn gia nhiệt (hấp, sấy) nên có sự ảnh hưởng của enzyme hoạt động tạo thành đường đơn giản, đặc biệt là glucose tham gia vào phản ứng Maillard tạo nên màu nâu cho gạo

Gạo đồ Gạo thường

Hình 1.3: Hình dạng gạo đồ và gạo thường 1.3.4.2 Tính chất hóa học:

+ Cấu trúc tinh bột:

- 14 -

Hình 1.4 : Các hạt tinh bột xem dưới kính hiển vi [24]

(a) Các hạt tinh bột nhỏ và có góc cạnh

(b) Các góc cạnh của hạt tinh bột được nhìn thấy rõ hơn ở hình này

Quá trình đồ gạo có thể làm thay đổi cấu trúc hạt tinh bột, làm tăng nhiệt độ

hồ hóa của gạo đồ Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột gạo thường khoảng 600C − 850C trong khi nhiệt độ hồ hóa của gạo đồ lên đến từ 800C – 950C Như vậy sự hình thành những phức hệ tinh bột qua quá trình đồ gạo làm tăng nhiệt độ hồ hóa Đồng thời cấu trúc mới này có khả năng cản trở sự xâm nhập của nước và do đó đòi hỏi năng lượng nhiều hơn để nước được hấp thụ vào bột

Khi đem các mẫu gạo thường và gạo đồ đi nấu cơm (nhiệt độ nấu khoảng

1000C) thu được các giá trị sau:

Bảng 1.1: Sự khác nhau về lượng nước được hấp thụ và độ trương nở

của gạo thường và gạo đồ

Gạo thường Gạo đồ Thời

gian nấu

cơm (s.10 2)

Lượng nước hấp thụ (ml/0.001kg)

Độ trương nở

Lượng nước hấp thụ (ml/0.001kg)

Độ trương nở

1,0 3,10 3,23 3,87 4,19 4,66

- 1,56 2,0 2,23 2,55 2,61

1,0 2,4 3,11 3,6 4,0 4,4

Chế độ đồ gạo: nhiệt độ ngâm 65 0 C, thời gian ngâm: 12.6x10 4 s

Áp suất hấp: 69kP, thời gian hấp: 3.10 2 s, sấy ở nhiệt độ phòng

- 15 -

Gạo đồ hấp thụ lượng nước ít hơn khi nấu và khả năng trương nở cũng kém hơn gạo thường Để cơm đạt được độ mềm nhất định thì gạo đồ đòi hỏi thời gian nấu lâu hơn Mẫu gạo thường được nấu trong 9.102 – 12.102s thì cơm sẽ chín và đạt được độ mềm có thể ăn được trong khi để đạt được độ mềm tương ứng gạo đồ cần được nấu trong 18.102s

Gạo thường nếu sau khi nấu 12.102 giây mà vẫn tiếp tục nấu thì nó sẽ tiếp tục hút nước, trở nên mềm hơn, cấu trúc bị phá vỡ và trở nên dạng paste Mặt khác, đối với gạo đồ nếu được nấu với cùng thời gian đó sẽ không bị thay đổi hình dạng Quá trình đồ gạo làm gạo bị hồ hóa, hạt gạo cứng hơn Do đó, sẽ mất thời gian lâu hơn

để hạt gạo mềm, nhưng không có tình trạng làm phá vỡ cấu trúc

Hình 1.5: Gạo thường và gạo đồ sau những khoảng thời gian nấu khác nhau (s x 10 2 giây) (Gạo thường ở hàng trên và gạo đồ ở hàng dưới)

+ Chất lượng gạo đem nấu:

Một trong những tiêu chuẩn đánh giá chất lượng gạo đem nấu đó là độ hòa tan Nó cho ta biết lượng tinh bột trong gạo, qua quá trình nấu mất mát ra ngoài bằng cách hòa tan là bao nhiêu So sánh độ hòa tan giữa gạo thường và gạo đồ được thể hiện trên hình 1.6 ta thấy rằng:

- 16 -

Hình 1.6: Mối quan hệ giữa thời gian nấu và độ hòa tan của hạt

Mẫu gạo thường hòa tan nhanh ngay ở đầu quá trình nấu, đạt đến giá trị lớn nhất là 50% chỉ sau 30 phút nấu Gạo đã được đồ thì tốc độ tan chậm hơn, sau 1h nấu mới đạt giá trị độ tan lớn nhất, chỉ khoảng 22% Điều này cho thấy, ở gạo đồ, tinh bột đã được làm bền vững hơn chống lại sự hòa tan của nước nóng Quá trình

đồ gạo tạo ra sự sắp xếp bền vững hơn của tinh bột trong hạt và điều này ảnh hưởng

đến sự hòa tan của hạt

+ Lipid:

Chất béo trong gạo thường có sự bền vững, ổn định Ngược lại, chất béo của gạo đồ rất dễ bị oxy hóa Đó là do trong quá trình gia công nước nhiệt các hạt cầu béo chủ yếu tập trung ở lớp aleurone bị phá vỡ, chất béo di chuyển ra ngoài (thể hiện ở hàm lượng chất béo trong cám gạo đồ cao hơn gạo thường)

- 17 -

Tuy nhiên điều này cũng không ảnh hưởng lớn đến sự tiêu thụ gạo đồ vì có thể hạn chế sự oxy hóa bằng cách bao gói gạo đồ trong những túi ngăn không cho ánh sáng xuyên qua và thoáng khí để loại bỏ những mùi khó chịu Trong những quy trình sản xuất hiện đại, người ta có thể bổ sung những chất chống oxy hóa thích hợp vào gạo

1.3.4.3 Ưu nhược điểm của sản phẩm gạo đồ so với các sản phẩm truyền thống cùng loại

* Ưu điểm :

- Tăng giá trị dinh dưỡng của gạo:

Các kết quả nghiên cứu cho thấy so với gạo thường hàm lượng vitamin và khoáng chất có trong gạo đồ cao hơn gạo thường Các kết quả nghiên cứu cũng khẳng định rằng protein, chất béo, tinh bột của gạo đồ dễ tiêu hoá hơn gạo thường

Bảng 1.2: So sánh thành phần khoáng, vitamin giữa gạo thường và gạo đồ

Nguyên tố (mg/0.1kg)

Gạo thường Gạo đồ

0,44 11,75 23,20 121,1 127,0 40,04 1,27

Vitamin (mg/100g) Thóc Gạo xay Gạo đồ

Thiamine (B1) Riboflavin (B2) Niacin (PP)

0,41 0,09 5,2

0,06 0,03 1,3

0,44 0,03 3,5

- 18 -

Sáu loại khoáng trên chiếm 60% và 73,7% tổng khối lượng tro trong gạo thường và gạo đồ Trong đó, P và K chiếm tỉ lệ nhiều nhất

- Cải thiện tính chất công nghệ của hạt:

Tăng hiệu quả quá trình xay, cụ thể là lượng gạo nguyên hạt tăng Tăng thời gian bảo quản: hạt qua quá trình gia công nước nhiệt bảo quản lâu hơn so với hạt thường Khả năng chống lại sự xâm nhập bởi côn trùng của gạo đồ cao hơn gạo thường do nội nhũ gạo đồ cứng chắc hơn

Cải thiện tính chất nấu của hạt: Cụ thể khi nấu hạt gạo vẫn giữ nguyên

hình dạng ban đầu, cơm nở và tơi hơn cơm gạo thường

Cơm sấy là một dạng sản phẩm cơm ăn liền, trong đó gạo sau khi qua quá trình

hồ hoá sẽ được sấy khô Khi sử dụng chỉ cần ngâm trong nước thường hay nước ấm vài phút là trở thành cơm

Hình 1.7: Sản phẩm cơm sấy 1.4.2 Phân loại cơm ăn liền [15]

Cơm ăn liền được chia ra làm 3 loại sau:

- 19 -

1.4.2.1 Cơm chế biến (Retort rice):

Sản phẩm được giới thiệu đầu tiên tại Nhật năm 1971 Cơm được hàn kín trong các túi plastic, có tráng bạc và khử trùng ở 120oC Nó được bảo quản từ 3 – 6 tháng

ở nhiệt độ phòng

Cơm chế biến ngoài gạo tẻ, còn cho thêm thịt gà (theo kiểu Nhật) Trước khi sử dụng người ta ngâm nguyên bao trong nước nóng khoảng 10 – 15 phút hoặc đâm thủng 2 – 3 lỗ trên bao, hay đổ ra đĩa và làm nóng trong lò vi ba 1 – 2 phút

1.4.2.2 Cơm đóng hộp (Canned rice):

Cơm đóng hộp được sử dụng hơn 80 năm Là sản phẩm tiên phong của cơm chế biến

Gạo trắng với nước hoặc với nước súp hay gia vị khác được cho vào hộp thiếc, hấp khoảng 30 phút, hàn gắn lại và khử trùng trong thiết bị 121oC trong 80 phút

Cơm đóng hộp kèm gia vị như cơm bò, cơm gà… là những thực phẩm giàu năng lượng Tuy nhiên, chúng chủ yếu dùng trong quốc phòng Hộp cơm được ngâm trong nước sôi khoảng 15 phút trước khi sử dụng

1.4.2.3 Cơm hồ hoá (Gelatinized rice):

Cơm hồ hoá được chuẩn bị bằng cách nấu cơm theo cách thông thường và sấy nhanh để sự thoái hoá tinh bột xảy ra nhỏ nhất

Cơm có độ ẩm khoảng 8%, được sử dụng như một loại thực phẩm giàu năng lượng và lương khô dùng cho đi biển và leo núi vì thời gian bảo quản lâu và trọng lượng nhẹ

Cơm hồ hoá được sử dụng sau khi hấp thu nước, nấu hay ủ ấm khoảng 10 phút và chờ khoảng 15 phút Cơm được để lạnh đông và đóng gói trong những bao plastic kín trong tủ lạnh nhanh Sản phẩm này có chất lượng rất cao nhưng không tiện lợi trong sử dụng

− Góp phần đa dạng hoá các sản phẩm từ gạo, tăng giá thành của gạo thô

− Một ưu điểm khác là khi bổ sung các nguyên liệu khác như cà rốt, đậu, nấm, broccoli…, và các hương liệu như hương thịt gà, thịt bò, tôm… có thể đa dạng hoá các sản phẩm cơm sấy ăn liền làm cho bữa ăn phong phú và hoàn thiện hơn Các công ty như Uncle Ben’s, Kraft và Rice – A – Roni đã sản xuất ra các dạng tiền hương khác nhau đã được bao gói rất thuận tiện

1.4.3.2 Khuyết điểm:

− Sản phẩm cơm sấy ăn liền có giá thành cao hơn sản phẩm cơm bình thường

− Trong gạo còn có một số các khoáng chất như P, Mg, K Trong khi đó, trong sản phẩm cơm sấy thì hàm lượng khoáng này cùng với các chất khác như carbohydrate, protein và cả lượng calo cung cấp cho cơ thể đều ít hơn cơm chế biến theo cách thông thường

Trong quá trình chế biến, cơm sấy cũng mất đi một số hương vị, nhưng các công ty thực phẩm đã bổ sung thêm các phụ gia từ cỏ, thảo mộc và hương thơm để làm tăng thêm khẩu vị cho sản phẩm Ngoài ra, cơm sấy được bổ sung thêm các

- 21 -

chất dinh dưỡng như các vitamin nhóm B: thiamine (B1), folic acid (B9), niacin (B3)

và ion sắt

1.4.4 Lịch sử hình thành và phát triển sản phẩm cơm sấy [15]

Lịch sử nghiên cứu và phát triển của cơm sấy bắt đầu từ những năm cuối của thập niên 40 bắt đầu được tập đoàn General Foods Corporation đưa ra thương mại hoá với tên gọi ban đầu là “Minute Rice” Kể từ đó, sản phẩm cơm sấy phát triển mạnh mẽ và kéo dài liên tục suốt gần 60 năm

• Tháng 4/1948, lần đầu tiên Ozai – Durrani đã hoàn thành công nghệ sản xuất cơm sấy với một vài bước sau:

− Đầu tiên gạo được ngâm trong nước ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hoá của tinh bột (dưới 60oC và thường là ở nhiệt độ phòng) Nâng hàm ẩm của hạt gạo lên 30%

− Sau đó, tiếp tục nâng hàm ẩm của gạo lên 65 – 70% bằng cách ngâm gạo chìm trong nước sôi trong vòng 8 – 10 phút

− Gạo tiếp theo được làm ráo, làm nguội và ngâm trong nước lạnh khoảng 1 –

2 phút rồi đem đi sấy bằng không khí cưỡng bức ở 140oC, vận tốc dòng khí là 1m/s nhằm làm giảm hàm ẩm của cơm thành phẩm xuống còn 8 – 14%

Quá trình sấy ở nhiệt độ cao làm cho nước ban đầu đi vào trong hạt (trong quá trình ngâm) bị kéo ra ngoài tạo cấu trúc xốp cho hạt cơm

Loại cơm sấy đầu tiên này có khả năng nở gấp đôi hạt gạo ban đầu Cơm sấy theo công nghệ Ozai – Durrani này còn được gọi là “Minute Rice I” với thời gian chuẩn bị giảm còn 10 – 13 phút, giảm hơn phân nửa thời gian so với cơm được chế biến thông thường

• Quy trình tiếp theo trong quá trình phát triển của cơm ăn liền là phát minh của Robert (9/9/1952) Đầu tiên hạt gạo được ngâm trong nước ở nhiệt độ phòng, sau đó đun sôi bằng nước trong khoảng thời gian ngắn (1 – 3 phút) để tăng hàm ẩm của gạo lên khoảng 45 – 55%

− Giai đoạn đầu sấy ở 200oC: hạt gạo sẽ được hồ hoá bởi nhiệt độ cao, bề mặt hạt mau chóng khô và cứng chắc để giữ cấu trúc tơi xốp cho hạt

- 22 -

− Giai đoạn 2 giảm nhiệt độ sấy xuống còn 100oC: để giảm hàm ẩm của hạt xuống còn 10 – 15%, hoàn tất quá trình sấy gạo, tránh cho hạt gạo hoá nâu

Sản phẩm của quá trình này giảm thời gian chuẩn bị chỉ còn khoảng 5 phút

• Năm 1955, Flynn và Hollis đã mô tả quá trình cải tiến quy trình sản xuất cơm sấy như sau: Gạo được ngâm trong nước để tăng ẩm lên đến 25 – 30%, sau đó đem hấp ở áp suất khí quyển để tăng ẩm lên 30 – 35% Sau đó lại ngâm tiếp trong nước ở 40 – 90oC để gia ẩm lên 60 – 70%, làm ráo, rửa nhẹ, sấy ở điều kiện thích hợp để duy trì cấu trúc xốp cho hạt

• Vài năm sau, 1958, sáng chế của Hollis và Miller đã có những cải tiến quan

trọng như sau:

− Gạo trắng thô được sấy bằng không khí cưỡng bức ở 95oC trong khoảng 15 phút Gạo sau khi bị nứt được ngâm ngập trong nước nóng 90oC và đem nấu trong khoảng 10 phút, hàm ẩm tăng lên 60%

− Hấp ở áp suất khí quyển trong vòng 10 phút Cuối thời điểm này, hạt gạo đã được hồ hoá đồng đều, hoàn toàn và có độ ẩm 70%

− Cơm được rửa bằng nước lạnh khoảng 2 phút để tạm dừng quá trình nấu và loại bỏ tạp chất Sau đó, làm ráo nước và chuyển cơm lên thiết bị sấy liên tục với bề dày lớp cơm khoảng 2,5cm, nhiệt độ không khí là 121oC, vận tốc khí khoảng 0,9m/s

Quá trình này để sản xuất cơm sấy với tên gọi “Minute Rice II”, sản phẩm này chỉ cần khoảng 5 phút để chuẩn bị trước khi sử dụng

Phát minh năm 1964 của Gorozpe là một quá trình tạo các vết nứt và nhiều bước xử lý ngâm và hấp Gạo được tạo các vết nứt bằng cách xử lý bởi không khí nóng ở 50 – 120oC và hydrate hoá trong nước ở dưới nhiệt độ hồ hoá

Từ năm 1969, các nhà khoa học tập trung chuyển hướng sang nghiên cứu việc sử dụng các dung dịch ngâm bằng các muối vô cơ nhằm làm giảm sự kết dính giữa các hạt trong quá trình nấu cơm

• Lewis (1969) mô tả việc sản xuất cơm sấy bằng cách xử lý trong sodium chlorua, nó sẽ ngấm vào gạo trong dung dịch NaCl bão hoà ở nhiệt độ khoảng 80oC

- 23 -

Nhờ đó, gạo ít nhất đã bị hồ hoá 1 phần, lượng NaCl hấp thu vào gạo khoảng 25 – 100% khối lượng Sau khi thanh trùng, sản phẩm được ổn định trong mọi môi trường và có khả năng đề kháng với các sâu bệnh và vi sinh vật

• Yasumat (1971) đã dùng 2 bước ngâm và hấp để hồ hoá tinh bột Sau khi gạo được ngâm và hấp, nó được ngâm lần thứ 2 trong nước có chứa dầu ăn và chất hoạt động bề mặt Sản phẩm sau đó được hấp và được hồ hoá hoàn toàn Dầu được sử dụng để làm các hạt gạo được rời nhau Gạo được sấy ở 30 – 100oC cho đến khi độ

ẩm giảm đạt 8 – 20% Sau đó tăng nhiệt độ lên tới 200 – 400oC trong khoảng 3 – 30 giây

• Năm 1976, phát minh của Li được miêu tả như sau: gạo được rửa sạch và ngâm trong 0,3% NaOH ở 40oC trong 2 giờ, sau đó trung hoà với HCl rửa sạch lại với nước Thêm hemicellulose (10μm/g) vào thùng xử lý Sau 2 giờ ở nhiệt độ

40oC, hạt gạo được làm mềm dẻo và phồng nở ra Sau đó đem nấu hoặc hấp theo các phương pháp thông thường Khi hấp cho thêm 0,3% glycerine để ngăn sự kết dính thành khối Sau khi đem sấy, sản phẩm cho vị ngon

• Đến năm 1985, gạo được ngâm trong hỗn hợp dung dịch 1% Sodium citrate – Calcium chlorua (tỉ lệ 1:1) ở 50oC trong 15 phút Gạo ngâm được hấp ở 121oC trong 3 phút, sau đó gạo được sấy thăng hoa đến độ ẩm 20% rồi sấy đối lưu đến độ

ẩm 12% Sản phẩm này được sử dụng sau 5 phút chuẩn bị

Hình 1.9: Một số sản phẩm cơm sấy trên thị trường thế giới hiện nay

• Năm 1999, người ta đã tối ưu hoá quá trình sấy buồng, quá trình này dễ linh hoạt và phù hợp với những loại gạo khác nhau (dài, trung bình, ngắn) Sự trao đổi nhiệt trong thiết bị sấy buồng khoảng 5 phút ở nhiệt độ 160 – 200oC, để cải thiện

- 24 -

• Vào năm 2000, tiến hành nghiên cứu việc ngâm gạo trong hỗn hợp dung dịch sodium citrate và calcium chlorua Đồng thời, nghiên cứu ảnh hưởng của 2 quá trình sấy bằng khí đối lưu với sấy thăng hoa

• 2003: Gạo được ngâm ở 50 – 70oC, sau đó được nấu với tỷ lệ gạo:nước = 1:2

ờ 100oC và áp suất 1,5atm Sau nấu, độ ẩm khoảng 60 – 65% và được hồ hoá khoảng 80 – 90% Tiếp đó, cơm sấy 7 phút ở 150oC Cơm được sử dụng sau khi đổ nước sôi 5 phút

Cơm nở, mềm, tơi xốp Hạt còn nguyên

Màu sắc Có màu trắng, hơi đục của

cơm

Có màu trắng và mùi thơm đặc trưng của cơm, không có màu trắng ngà hay lẫn vết đen

Vị ngọt khi nhai

Tỷ lệ gãy

1.4.6 Giá trị dinh dưỡng:

Giá trị dinh dưỡng trong bảng sau được tính trên 100g của mỗi loại sản phẩm cơm sấy đóng hộp từ những nguồn nguyên liệu khác nhau

- 25 -

Bảng 1.4: Giá trị dinh dưỡng của một số sản phẩm cơm sấy [40]

Loại gạo Gạo trắng

Thái

Gạo lứt Thái

Gạo trắng Thái (loại hạt dài)

- 26 -

1.4.8 Quá trình chuẩn bị:

1.4.8.1 Vo rửa gạo:

a Mục đích:

− Loại sạch các tạp chất bám lên trên bề mặt gạo

b Cơ sở khoa học: tạp chất trên bề mặt gạo bị tách ra dưới tác dụng của lực

ma sát

c Biến đổi:

− Vật lý: nhiệt độ tăng nhẹ do có ma sát tác động lên hạt gạo

− Hoá học: một số chất dinh dưỡng hòa tan vào nước vo gạo

- 27 -

− Lực vò: lực vò càng lớn, lớp aleurone có khả năng bị tách ra càng nhiều, gây

tổn thất dinh dưỡng cho sản phẩm

− Thời gian: Thời gian vo gạo càng lâu, các chất hòa tan sẽ nhanh chóng hòa

tan hết vào trong dịch vo gạo gây tổn thất dinh dưỡng

1.4.8.2 Sấy gạo:

a Mục đích:

− Gây sốc nhiệt nhằm tạo các khe nứt trên bề mặt hạt gạo, giúp nguyên liệu dễ dàng hấp thu nước trong quá trình nấu

b Cơ sở khoa học: nước tự do trong lòng hạt gạo bị bốc hơi nhanh chóng,

các phân tử nước chuyển ra ngoài bề mặt quá nhanh tạo các khe nứt cho hạt gạo

c Biến đổi:

− Vật lý: nhiệt độ hạt gạo tăng, cấu trúc hạt gạo thay đổi do bị nứt hạt

− Hoá lý: nước trong hạt gạo bốc hơi làm cho bề mặt hạt gạo bị nứt, gãy

− Vi sinh: vi sinh vật bị tiêu diệt 1 phần, các enzyme trong gạo bị ức chế

− Nhiệt độ: quá cao sẽ làm cho hạt gạo bị sẫm màu, hạt bị vỡ, làm mất tính

cảm quan của sản phẩm Nếu quá thấp, thời gian sấy gạo sẽ bị kéo dài

− Thời gian: ngắn thì không đủ năng lượng cung cấp cho nước bốc hơi nhanh

chóng Thời gian kéo dài sẽ làm cho hạt gạo bị sẫm màu, làm mất cảm quan cho sản phẩm

1.4.9 Ngâm:

a Mục đích:

− Tạo điều kiện cho nước xâm nhập vào bên trong hạt gạo, làm cho hạt gạo trương nở và mềm dần

- 28 -

− Tăng hàm ẩm của khối nguyên liệu

b Cơ sở khoa học: do chênh lệch áp suất thẩm thấu và chênh lệch nồng độ

chất tan giữa môi trường bên trong và bên ngoài hạt gạo

c Biến đổi:

− Vật lý: sự trương nở của tinh bột làm tăng thể tích hạt gạo, tăng ẩm cho

nguyên liệu, độ cứng hạt gạo giảm

− Hoá học: protein trong hạt gạo bị biến tính khi ngâm ở nhiệt độ cao

− Hoá lý: có sự hoà tan các chất dinh dưỡng tan trong nước, gây tổn thất dinh

dưỡng cho sản phẩm

d Các yếu tố ảnh hưởng:

− Nguyên liệu: tùy vào loại gạo mà tỷ lệ amylose/amylopectin khác nhau, do

đó khả năng trương nở cũng khác nhau, điều này ảnh hưởng tới tốc độ và khả năng trương nở, hấp thu nước của hạt tinh bột trong dung dịch ngâm

− Dung dịch ngâm: tuỳ vào bản chất dung dịch ngâm mà các thông số kỹ thuật

sẽ khác nhau, đồng thời khả năng hút nước của nguyên liệu cũng sẽ khác nhau

Bảng 1.5: Ảnh hưởng của dung dịch ngâm lên tỷ lệ hấp thu nước của gạo [18]

Thời gian ngâm Nước DD muối 1% DD muối 3%

− Thời gian: thời gian ngâm quá dài thì làm cho khối hạt bị vữa, tổn thất các

chất dinh dưỡng tan trong nước

− Nhiệt độ: trong cùng một khoảng thời gian nhất định, nhiệt độ càng cao thì

động lực của quá trình càng lớn, lượng nước hấp thu vào trong hạt gạo càng nhiều Tuy nhiên, nhiệt độ ngâm càng cao có thể làm cho hạt gạo giảm độ trắng Nhiệt độ càng thấp thì càng làm tăng thời gian ngâm

− Áp suất ngâm: áp suất ngâm khác nhau sẽ làm cho khả năng hút ẩm khác

nhau ở cùng một khoảng thời gian và nhiệt độ

- 29 -

1.4.10 Hồ hoá:

a Mục đích: nhằm hồ hóa hoàn toàn gạo nguyên liệu để làm chín sản phẩm

b Biến đổi:

− Vật lý: nhiệt độ tăng, độ nhớt dung dịch tăng, dung dịch trở nên đục hơn, độ

cứng hạt gạo tiếp tục giảm

− Hoá học: nước tấn công vào tinh bột mạnh mẽ, bẻ gãy các liên kết hydro của

tinh bột, một số các phân tử tinh bột bị hydrate mạnh mẽ nên hoà tan vào trong nước

− Vi sinh: nhiệt độ lên cao làm tiêu diệt một số vi sinh vật ưa lạnh, vô hoạt một

số enzyme

c Các yếu tố ảnh hưởng:

− Nhiệt độ hồ hóa: nhiệt độ hồ hóa tinh bột khoảng 60 − 100oC, nếu nhiệt độ quá cao sẽ làm cho tinh bột hòa tan hết vào trong nước tạo thành dạng keo, không

có lợi cho cấu trúc sản phẩm

− Thời gian hồ hoá:

Thời gian hồ hóa dài thì mức độ hồ hóa càng cao, tuy nhiên nếu quá dài sẽ ảnh hưởng xấu đến cấu trúc hạt, hạt dễ nứt, vỡ

− Áp suất hồ hoá: Áp suất càng cao, động lực cho quá trình càng lớn, nước có

nhiều năng lượng hơn để chui vào bên trong hạt gạo và kết hợp với các phân tử tinh bột giúp quá trình hồ hóa càng diễn ra nhanh hơn

− Nguyên liệu: cấu trúc mạng lưới micelle trong hạt tinh bột ảnh hưởng mạnh

mẽ đến quá trình hồ hóa tinh bột, bao gồm hình dáng, kích thước phân tử, khối lượng phân tử, tỷ lệ giữa amylose và amylopectin, mức độ phân nhánh và chiều dài của nhánh amylopectin Ngoài ra mức độ hồ hóa còn tùy vào độ ẩm của hạt gạo trước khi hồ hóa

1.4.11 Sấy:

a Mục đích:

− Tiêu diệt và ức chế hoàn toàn vi sinh vật gây hại

− Đưa sản phẩm về độ ẩm tối thích để bảo quản

- 30 -

b Biến đổi:

− Vật lý: nhiệt độ tiếp tục tăng Thay đổi hàm lượng các chất dinh dưỡng có

trong hạt cơm

− Hoá lý: có sự bốc hơi nước từ trong hạt cơm

− Vi sinh: vi sinh vật gây hại bị tiêu diệt hoặc ức chế hoàn toàn

c Các yếu tố ảnh hưởng:

− Phương pháp sấy: tùy vào phương pháp sấy khác nhau mà chất lượng dinh

dưỡng, cảm quan của sản phẩm là khác nhau

− Thời gian: quá dài sẽ làm cho hạt cơm sậm màu Quá ngắn thì không đảm

bảo được an toàn vi sinh thực phẩm

− Nhiệt độ: nhiệt độ quá cao sẽ làm cho hạt bị cháy Nếu quá thấp sẽ kéo dài

thời gian sấy, tốn chi phí năng lượng

− Độ ẩm cuối cùng: tùy vào độ ẩm cuối cùng của sản phẩm mà nhà sản xuất

yêu cầu mà cần phải tối ưu hoá các thông số kỹ thuật khác

1.5 Giới thiệu về cây lúa [4] [6] [11]

1.5.1 Nguồn gốc và lịch sử phát triển

Họ (Family): Poaceae/Gramineae (Hòa thảo)

Phân họ (Subfamily): Oryzoideae

Loài (Species): Oryza sativa L

Cây lúa là một trong những cây trồng lâu đời nhất trên thế giới Có ý kiến cho rằng cây lúa có nguồn gốc từ châu Á và xuất hiện cách đây khoảng 8000 năm Người ta tìm thấy dấu vết của giống lúa cổ đại tại vùng Assam (Ấn Độ) và biên giới Thái Lan, Myanma và vùng trung du Tây Bắc Việt Nam Gần đây các nhà khảo cổ Trung Quốc đã tìm thấy những hạt lúa nguyên thủy cùng các nông cụ cổ có niên đại cách đây khoảng 9000 năm

- 31 -

Ngày nay cây lúa phát triển trên một diện rộng khắp thế giới với khoảng 100 quốc gia trồng lúa Vùng trồng và tiêu thụ lúa chính vẫn là châu Á, nơi mà cây lúa đóng vai trò không thể thay thế trong đời sống hàng ngày Ba nước xuất khẩu gạo lớn nhất thế giới là Thái Lan, Việt Nam và Trung Quốc

Cây lúa xuất hiện ở Việt Nam từ 8000 – 10000 năm trước Công Nguyên Trải qua nhiều giai đoạn thăng trầm, ngành trồng lúa Việt Nam từng bước phát triển, không những đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước mà còn xuất khẩu gạo mang lại nguồn ngoại tệ cho đất nước Ở Việt Nam lúa được trồng ở cả ba miền với nhiều giống khác nhau, phổ biến là các giống lúa lai năng suất cao, kháng sâu bệnh tốt Vùng trồng lúa lớn nhất ở Việt Nam là đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long

1.5.2 Đặc điểm sinh học:

Lúa là loài thực vật sống một năm, có thể cao tới 1 – 1,8m, với các lá mỏng, hẹp bản (2 – 2,5cm) và dài 50 – 100cm Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành những cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30 – 50cm Hạt thuộc loại quả thóc, dài 5 – 12mm, dày 2 – 3mm

Cây lúa rất thích hợp với vùng khí hậu nhiệt đới và chịu ảnh hưởng của khí hậu gió mùa Loại thảo mộc này có thể phát triển mạnh trong nhiều vùng sinh thái khác nhau, đặc biệt trong nước ngập, nước mặn, đất phèn mà nhiều loại hoa màu thực phẩm khác không thể sống được

Hình 1.10: Cây lúa

- 32 -

Mỗi giống lúa sẽ cho ra một loại gạo Những loại gạo khác nhau sẽ cho chất lượng cơm khác nhau, tùy thuộc vào hàm lượng amylose và tỷ lệ amylose/ amylopectin Gạo có hàm lượng amylose cao thì khi nấu cơm khô, ít mềm; ngược lại, gạo có hàm lượng amylopectin cao thì cơm sẽ ướt, dẻo, mềm

Bảng 1.6 : Bảng phân loại hàm lượng amylose [11]

Phân loại Hàm lượng amylose (% CK)

Bảng 1.5: Bảng thành phần của một số loại gạo [11]

Giống Amylose (%) Protein (%)

- 33 -

Nhân của hạt lúa sau khi tách bỏ vỏ trấu và cám được gọi là gạo Gạo là một sản phẩm lương thực và chứa nhiều chất dinh dưỡng

Hình 1.11: Cấu tạo hạt lúa

Cấu tạo hạt lúa gồm có ba phần chính: mày thóc, vỏ, aleurone, nội nhũ và phôi

Tuy nhiên tỷ lệ này không cố định mà thay đổi tùy theo giống, phụ thuộc nhiều vào điều kiện canh tác, thời tiết, thời điểm thu hoạch, độ chín của hạt,…

1.5.3.1 Mày thóc:

Tùy theo loại thóc và điều kiện canh tác mà mày thóc có độ dài khác nhau, nói chung độ dài không vượt quá 1/3 chiều dài vỏ trấu Mày thóc thường có màu vàng nhạt hơn vỏ trấu Trên mày nổi rõ những đường gân Đối với các loại hạt to bầu, mày thóc luôn rộng hơn các loại thóc có hạt thon dài Trong quá trình bảo quản, do sự cọ xát giữa các hạt thóc phần lớn mày thóc rụng ra, làm tăng lượng tạp chất trong khối thóc

- 34 -

1.5.3.2 Vỏ:

Vỏ là bộ phận bảo vệ cho nội nhũ và phôi tránh mọi tác động của môi trường ngoài Thành phần hoá học của vỏ chủ yếu là cellulose, hemicellulose, lignin, và một ít chất khoáng Vỏ thường được phân làm ba lớp như sau:

Vỏ trấu:

Là lớp bao ngoài cùng của hạt, có tác dụng bảo vệ hạt thóc, chống các ảnh hưởng xấu của điều kiện môi trường (nhiệt ẩm) và sự phá hoại của các sinh vật có hại (côn trùng, nấm mốc)

Vỏ quả:

Vỏ quả gồm các tế bào biểu bì, vỏ quả ngoài, vỏ quả giữa và vỏ quả trong:

- Biểu bì ngoài cùng gồm các tế bào nhỏ

- Lớp vỏ quả ngoài gồm 2÷3 dãy tế bào dài hướng dọc theo hạt

- Lớp vỏ quả giữa là các tế bào dài hướng ngang hạt

- Lớp vỏ quả trong là các tế bào hình ống hướng dọc hạt Vỏ quả thường liên kết không bền với hạt

Vỏ hạt:

Là lớp vỏ mỏng bao bọc nội nhũ, có màu trắng đục Gồm hai lớp tế bào:

- Lớp ngoài chứa tế bào hình chữ nhật nhỏ, có chứa sắt tố thuộc nhóm flavone

- Lớp bên trong có các tế bào hình dạng không đều, xốp, dễ dàng cho ẩm đi qua Tùy theo giống lúa và độ chín của thóc mà lớp vỏ hạt này dày hay mỏng Trung bình lớp vỏ hạt chiếm 1÷2,5% khối lượng hạt gạo

1.5.3.3 Lớp Aleurone:

Bên trong lớp vỏ là lớp aleurone bao bọc nội nhũ và phôi chiếm khoảng 6 – 12% khối lượng hạt Tế bào lớp aleurone là lớp các tế bào lớn, thành dày hình khối chữ nhật hay vuông có kích thước nhỏ dần về phía phôi Trong tế bào lớp aleurone

có chứa nhiều protid (35÷45%), lipid (8÷9%), vitamin và tro (11÷14%), đường (6÷8%), cellulose (7÷10%), pentozane (15÷17%) Khi xay xát lớp vỏ hạt (chủ yếu

là lớp aleurone) bị vụn nát ra thành cám

lâu chín, phẩm chất cơm không ngon bằng loại gạo có nội nhũ trắng trong

và liên kết

1.5.4.2 Glucid

Glucid là thành phần chủ yếu và chiếm tỷ lệ cao nhất trong thành phần hạt lúa Các glucid của lúa ngoài tinh bột là thành phần chủ yếu, còn có đường, cellulose, hemicellulose, dextrin

- 37 -

Tinh bột chiếm 90% lượng chất khô của gạo xát Tinh bột tồn tại chủ yếu dưới hai dạng là Amylose và Amylosepectin có tỉ lệ thay đổi tùy thuộc vào giống lúa Hàm lượng Amylose trong gạo quyết định tính dẻo của cơm, ở hàm lượng 10-18% Amylose cơm được xem là mềm, dẻo; từ 25-30% thì cơm được xem là cứng Các loại gạo Việt Nam thường có hàm lượng Amylose thay đổi từ 18-45%

1.5.4.3 Protein

Trong lúa gạo hàm lượng protein không cao, protein có hàm lượng từ 4,3% – 18,2% tùy thuộc vào giống và điều kiện chăm sóc, mức protein trung bình là 9,4%, thông thường thì trong khoảng 7–10% Protein của lúa gồm chủ yếu gồm bốn loại chính:

Glutelin: chiếm đa số, tập trung ở phần ngoài của hạt, nội nhũ

Globulin, Albumin: chủ yếu phân bố ở các lớp vỏ, do đó có nhiều trong cám hơn gạo

Prolamin: có rất ít, tập trung chủ yếu ở phôi

Chất béo trong hạt lúa chủ yếu tập trung ở phôi (30,2% khối lượng phôi) và lớp aleuron (18,3% khối lượng cám)

1.5.4.5 Chất khoáng

Hàm lượng khoáng chịu ảnh hưởng bởi điều kiện trồng trọt Trong hạt lúa, hàm lượng khoáng vô cơ tập trung ở vỏ hạt lúa Chất khoáng có nhiều nhất trong hạt lúa là phospho Trong lớp vỏ trấu chất khoáng có hàm lượng cao nhất là Silic Trong phôi hạt chất khoáng có hàm lượng cao là phosphorus, potassium và magie

1.5.5 Cấu trúc và một số tính chất của hạt gạo[6][15][16][20]

1.5.5.1 Cấu trúc của hạt tinh bột

Tinh bột tự nhiên nằm trong các tế bào thực vật dưới dạng hạt và giải phóng khi tế bào bị phá vỡ Tinh bột gạo thuộc loại tinh bột phức tạp, kích thước rất nhỏ,

có thể nói là nhỏ nhất trong các tinh bột ngũ cốc

Hạt tinh bột gạo thường có kích thước khoảng 4 - 7µm, các hạt tinh bột sắp xếp không thứ tự, giữa các hạt tinh bột với nhau có các khe hở lớn và bên cạnh các hạt tinh bột đa góc cạnh có lác đác những hạt tròn hoặc bầu dục Sự sắp xếp, kích thước hạt tinh bột trong những giống gạo khác nhau không có sự khác biệt đáng kể

Hình 1.12: Cấu trúc hạt tinh bột của gạo

Tinh bột tồn tại dưới hai dạng là amylose và amylopectin có tỷ lệ thay đổi phụ thuộc vào giống lúa Tỷ lệ amylose/amylopectin quyết định độ mềm dẻo của cơm Gạo tẻ có hàm lượng amylopectin thấp hơn gạo nếp nên ít dẻo, và ít dính hơn

vị glucose và có khoảng 1 – 2% liên kết 1,6-glucoside

Khi tương tác với iod, amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trưng Khi đó phân tử iod được sắp xếp bên trong phân tử amylose có dạng hình xoắn ốc Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucose không cho phản ứng với iod vì không tạo được một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh

Amylose dễ hòa tan trong nước ấm tạo thành dung dịch có độ nhớt không cao Khi nhiệt độ dung dịch hạ thấp, amylose dễ bị thoái hóa, tạo ra các gel tinh thể

và các kết tủa không thuận nghịch Dung dịch nấu chín sẽ tạo thành các phức hợp amylose, bảo vệ một phần khỏi sự thoái hóa

- 40 -

không có khuynh hướng kết tinh lại, vì vậy dung dịch amylopectin thường không bị hiện tượng thoái hóa

1.5.5.2 Liên kết Hydro giữa các phân tử tinh bột

Tinh bột tồn tại ở dạng hạt có thể quan sát được bằng kính hiển vi Dạng hạt này là tập hợp của nhiều phân tử tinh bột liên kết với nhau thành mạng lưới micell Với quang phổ hồng ngoại, người ta nhận thấy rằng có liên kết hydro giữa các phân

tử tinh bột, các liên kết hydro này đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định một

số tính chất của tinh bột

Khi không có mặt các phân tử nước, tinh bột sẽ liên kết với nhau theo dạng I

Dạng I Liên kết này rõ ràng làm giảm khả năng hoạt động của nhóm OH Theo kiểu liên kết này các nhóm OH bị khóa chặt làm cho hoạt tính của chúng giảm rõ rệt Thông thường tinh bột tồn tại ở dạng này khi bị sấy khô quá, hoặc bị thoái hóa, cả hai trường hợp này nước ở trong tinh thể bị tách hẳn ra ngoài

Khi trong tinh bột có sự hiện diện của nước, các phân tử tinh bột liên kết nhau theo dạng II

Dạng II Đây là dạng liên kết thông thường của tinh bột tự nhiên, trong dạng này các nhóm OH chủ yếu ở C thứ 6 nằm cạnh nhau sẽ liên kết với nhau thông qua một phân tử nước Bằng cách sấy khô thông thường không thể tách ẩm tự do ra khỏi tinh bột, mà thường còn lại khoảng 8 -12% ẩm liên kết, được giữ khá bền trong cấu trúc phân tử tinh bột