CHƯƠNG 2 MỘT SỐ LOẠI HẠT THÔNG DỤNG

Các giống lúa lai có những ưu điểm như cho năng suất cao cao sản, ngắn ngày trong vòng 4 tháng, chất lượng tốt hạt mẩy, ít hạt lép, thành phần dinh dưỡng cao và có khả năng kháng bệnh tố

Chương hai: MỘT SỐ LOẠI HẠT LƯƠNG

THỰC THƠNG DỤNG

Mỗi một dân tộc trên thế giới tùy thuộc vào điều kiện thiên nhiên và nền văn hoá mà có thói quen sử dụng các loại hạt khác nhau làm nguồn lương thực chính Nhưng ngày nay, với đà giao lưu văn hoá , quan hệ thương mại ngày càng mở rộng, các loại hạt lương thực của các khu vực này đã trở nên quen thuộc trong bữa ăn của người dân khu vực khác Trong đó các loại hạt thông dụng nhất trên thế giới có thể kể đến là gạo, lúa mì, ngô, đại mạch và yến mạch

2.1 Lúa gạo

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

Phân họ (Subfamily) : Oryzoideae

Tộc (Tribe) : Oryzeae

Chi (Genus) : Oryza

Loài (species) : Oryza Sativar L.

2.1.1 Nguồn gốc và lịch sử phát triển

Cây lúa là một trong những cây trồng lâu đời nhất trên thế giới Từ những cây lúa hoang mọc ở các vùng đầm lầy ven sông, con người đã dần dần thuần hoá và tạo nên cây lúa trồng ngày nay Tồn tại rất nhiều những ý kiến, những học thuyết khác nhau về sự xuất hiện của cây lúa Với nhiều kết quả nghiên cứu, các nhà khoa học trên thế giới đã thống nhất luận điểm về nguồn gốc cây lúa Nhiều ý kiến cho rằng cây lúa có nguồn gốc từ Châu Á và xuất hiện vào khoảng thời gian cách đây 8000 năm Người ta tìm thấy dấu vết của giống lúa cổ tại 3 địa điểm là Đông Nam Á; vùng Assam (Aán Độ); vùng biên giới Thái Lan – Myanmar và vùng trung du Tây Bắc Việt nam Tuy nhiên gần đây các nhà khảo cổ Trung Quốc đã tìm thấy những hạt lúa nguyên thủy cùng các nông cụ cổ có niên đại khoảng 9000 năm

Đầu tiên, lúa được trồng ở châu Á Sau đó những người du mục Ả Rập mang chúng đến Hy lạp cổ đại, từ đây Alexander đại đế mang chúng đến Aán Độ và bắt đầu đi khắp thế giới

Có một số ý kiến khác về nguồn gốc cây lúa Châu Á, xuất từ vùng Assam

(Aán Độ), giống lúa O sativa dần tiến hoá thành giống O sativa Indica thích ứng

được khí hậu khô hạn đặc trưng của khí hạâu vùng này Sau đó, giống này phát tán dần về phía Đông Bắc qua Nepal, Myanma, di chuyển theo bờ biển lên hạ lưu sông

Dương Tử và tiến hoà thành giống lúa O.sativa Japonica Giống lúa mới này thích

nghi với khí hậu lạnh ở vùng địa lý này

Từ nguồn gốc giống lúa cổ O sativa, theo thời gian, tiến hoá phân chia thành

2 giống lớn là O.sativa Indica và O.sativa Japonica và một số giống khác như O.sativa Sinica, O.sativa Javanica…Tuy nhiên, hầu hết các giống lúa ngày nay đều được phát triển từ O.sativa Indica và O.sativa Japonica.

Cây lúa trồng phát triển ở Châu Á được phát tán trên khắp thế giới bằng

nhiều con đường khác nhau Lúa O.sativa Indica từ Aán độ phát tán qua các nước

Trung Đông, Bắc Phi và phát triển tại Châu Âu (thời điểm khoảng 1000 năm trước

công nguyên) Từ một con đường khác , lúa Châu Á từ Aán Độ phát tán đến vùng Đông Phi Cây lúa trồng ở Tây Phi ngày nay lại không xuất phát trực tiếp từ Châu Á mà lại nhận từ các giống lúa phát triển ở Châu Aâu Cây lúa đến với vùng Nam Mỹ nhờ người Châu Aâu, những người Bồ Đào Nha và Tây Ban Nha đã đem các giống lúa ở Châu Aâu đến cho người Nam Mỹ Sau này, cây lúa được du nhập vào nước Mỹ một cách có chọn lọc từ các nước thuộc vùng Nam Á và Đông Á.

Ngày nay, cây lúa phát triển trên một bình diện rộng khắp thế giới với khoảng 100 quốc gia trồng lúa Vùng trồng và tiêu thụ lúa chính vẫn là châu Á, là nơi mà gạo đóng một 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 Ở Việt Nam, lúa được trồng ở cả 3 miền với nhiều giống khác nhau, phổ biến nhất là giống lúa lai năng suất cao, kháng sâu bệnh tốt Vùng trồng lúa lớn nhất Việt Nam là đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long

2.1.2 Phân loại :

Có nhiều ý kiến khác nhau về việc phân loại chi Oryza Thí dụ Róhevits R.U, (1931) chia chi Oryza ra làm 19 loài, Chaherjee (1948) chia làm 23 loài, Richharia

R (1960) chia thành 18 loài, và viện Nghiên cứu lúa quốc tế IRRI (1963) chia thành

19 loài Trong đó, chỉ có loài Oryza Sativa L là loài lúa được trồng nhiều nhất để

làm lương thực Do tính phổ biến của lúa gạo nên lúa có rất nhiều giống và có nhiều cách phân loại khác nhau Tuy nhiên các cách phân loại này cũng chỉ có tính chất tương đối vì cùng với sự phát triển của khoa học, ngày càng có nhiều các giống lúa

lai đáp ứng nhu cầu của con người Sau đây là một vài cách phân loại loài Oryza Sativa L

a Theo điều kiện sinh thái: Kato (1930) chia lúa trồng thành 2 nhóm lớn là

Japonica (lúa cánh) và Indica (lúa tiên)

• Lúa tiên: cây cao, lá nhỏ màu xanh nhạt, bông xoè Hạt lúa tiên dài, tỉ lệ chiều dài so với chiều rộng hạt vào khoảng từ 3,0/1,0 đến 3,5/1,0 vỏ trấu mỏng Gạo cho cơm khô và nở nhiều Cây phân bố ở các vùng vĩ độ thấp như Aán độ, Nam Trung Quốc, Việt nam, Indonexia Cây có năng suất không cao, nhưng được thị trường thế giới rất ưa chuộng

• Lúa cánh: Cây thấp, lá to màu xanh đậm, bông chụm Hạt lúa cánh ngắn, hơi bầu, tỉ lệ chiều dài so với chiều rộng hạt vào khoảng từ 1,4/1,0 đến 1,9/1,0, vỏ trấu dày Gạo cho cơm dẻo và ít nở CÂy phân bố ở các vùng vĩ độ cao như Nhật bản, Triều tiên, Bắc trung quốc, và một số nước châu Aâu Lúa cánh thích nghi với điều kiện thâm canh và cho năng suất cao

Đinh Dĩnh (1958) cho rằng lúa cánh bắt nguồn từ Trung Quốc nên gọi là Sino – Japonica Goutchin lại chia ra làm 3 loài phụ: Indica – Japoica và Brevis

Ngày nay có khá nhiều các giống lúa lai giữa lúa tiên và lúa cánh nhằm đáp ưng nhu câu người sản xuất như nông nghiệp I phù hớp cho vụ hè thu ở Trung bộ, VN10 chịu rét tốt phù hợp cho vụ chiêm xuân ở miền Bắc…

b Theo thời gian sinh trưởng: Căn cứ vào thời điểm gieo trồng hay thời gian từ khi

thu hoạch có thể phân loại các giống lúa như sau:

• Roxburg chia các giống lúa trồng ở Aán độ thành giống lúa chín sớm và giống lúa chín muộn

• Watt thì chia thành lúa thu và lúa đông

• Ở Việt nam thì chia thành lúa chiêm và lúa mùa

Các giống lúa lai ngắn ngày đang được lai tạo hay nhập khẩu để trồng tăng vụ, trái vụ, và tăng năng suất lúa Các giống này phản ứng trung tính với ành sáng nên trồng rộng rãi vào các vụ xuân, hè thu, đông xuân ở nam bộ

c Theo điều kiện tưới và gieo cấy :

Quá trình thuần hoá cây lúa diễn ra trong thời gian dài, cây lúa thích nghi dần từ môi trường nước lên môi trường trên cạn Lúa cạn là lúa trồng tại các vùng đồi nương, không cần nước trên mặt đất Lúa có thể chịu nước sâu với mức ngập nước là 1m và cả giống lúa nổi chịu ngập đến 3 – 4m

Hình 2.1: Quá trình thích nghi của cây lúa từ lúa nước thành lúa cạn

d Theo cấu tạo hạt :

(i) Theo thành phần hóa học :

• Lúa nếp (O.sativa L.var glutinosa Tanaka) có thành phần tinh bột chủ yếu là amylopectine

• Lúa tẻ (O.sativa L.var utilissima A.camus) có tỷ lệ amylose từ 13 – 35%

(ii) Theo hình dạng hạt thóc :

• Hạt rất dài: Chiều dài hạt trên 7,5 cm

• Hạt dài : Chiều dài hạt từ 6,6cm – 7,5 cm

• Hạt trung bình: Chiều dài hạt từ 5,5cm – 6,5 cm

• Hạt ngắn Chiều dài hạt ngắn hơn 5,5 cm

Hình 2.2: Phân loại lúa theo chiều dài hạt

e Các giống lúa ở Việt nam :

Hiện nay, các giống lúa lai được trồng hầu hết diện tích đồng ruộng Việt Nam Tuỳ theo khí hậu, đặc tính của từng địa phương, mà người nông dân sẽ chọn giống cho thích hợp Các giống lúa lai có những ưu điểm như cho năng suất cao (cao sản), ngắn ngày (trong vòng 4 tháng), chất lượng tốt (hạt mẩy, ít hạt lép), thành phần dinh dưỡng cao và có khả năng kháng bệnh tốt…Với những ưu điểm như thế, giống lúa lai được người nông dân sử dụng nhiều Một số giống lúa lai (tên giống được ký hiệu bằng những ký hiệu chuyên ngành hoặc được đặt tên do đơn vị tạo ra) được trồng nhiều ở Việt Nam như : C-70, CN-2, CR-203, OMCS-94, VN-10, X-20…Mười giống lúa lai trồng phổ biến nhất ở VN được trình bày trong bảng 2.1

Bảng 2.1: Mười giống lúa lai trồng phổ biến nhất ở VN

Có hàng trăm giống lúa lai khác nhau Một số giống được tạo bỡi người Việt Nam, một số được mua từ nước ngoài Tuy nhiên, một số vùng địa phương vẫn duy

trì canh tác các giống lúa cổ truyền Mặc dù, các giống lúa cổ truyền ít ưu điểm hơn giống lúa lai, nhưng các giống này có những đặc tính đáng quý khác như mùi thơm, ngọt cơm, dẻo cơm, màu sắc… Một số giống lúa cổ truyền phổ biến ở nước ta:

• Gạo Một Bụi: trồng nhiều nhất ở vùng đồng bằng sông Cửu Long, năng súât 4 đến 5 tấn/ha Hạt dài, không bị bạc bụng.

• Gạo Tài Nguyên : được trồng tại một số tỉnh miền Tây Nam bộ như Long An, Trà Vinh, Sóc Trăng…,năng súât 3.5 đến 4 tấn/ha Hạt gạo có tỷ lệ bạc bụng rất cao.

• Gạo Nàng Hương, Nàng Thơm chợ Đào (là giống lúa thơm cổ truyền có nguồn gốc từ làng Mỹ Lệ, Long An), trồng nhiều ở vùng Cần Đước, Long An Năng súât cây trồng từ 2 đến 3 tấn/ha Hạt dài, hàm lượng amylose trung bình (24,0%) cơm mềm, có mùi thơm cấp 2, dễ bị bạc bụng Các loại gạo này sẽ cho phẩm chất tốt nhất khi được canh tác trên đúng địa phương Gạo Nàng Hương có cơm mềm hơn

so với gạo Nàng Thơm chợ Đào.

• Gạo Nàng Nhen : trồng nhiều ở vùng An Giang Gạo thơm, cơm dẻo.

• Một số giống lúa gạo cổ truyền khác rất ít khi được canh tác như: lúa Tiều, Nàng Loan, Tàu Hương (rất lâu đời), Móng chim, Đốc Phụng, Bảy Đảnh…

2.1.3 Cấu tạo hạt thóc

Cấu tạo hạt thóc được chia thành các phần chính như sau:

Hình 2.3: Hình cắt dọc một hạt thóc

a Mày thóc

Tuỳ theo loại thóc và điều kiện canh tác mà mày 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

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

- Biểu bì ở 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 Đối với hạt đã chín thì lớp tế bào giữa trống rỗng, còn ở hạt xanh thì lớp tế bào này chứa các hạt diệp lục tố nên hạt có màu xanh

- Lớp vỏ quả trong là các tế bào hình ống hướng dọc hạt Vỏ quả thường liên kết không bền với vỏ hạt Trong thành phần vỏ quả thường chứa cellulose, pentosan, pectin và khoáng Trong cùng một hạt, chiều dày lớp tế bào vỏ quả không giống nhau, ở gần phôi, lớp vỏ quả là mỏng nhất

• Vỏ hạt là lớp vỏ mỏng bao bọc nội nhũ, có màu trắng đục hay vỏ cua Gồm 2 lớp tế bào: lớp ngoài chứa tế bào hình chữ nhật nhỏ, sít có chứa các sắc tố thuộc nhóm flavon Lớp bên trong có các tế bào hình dạng không đều, xốp, dễ dàng cho ẩm đi qua Tuỳ 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

c Lớp aleurone có cấu tạo chủ yếu là protit (35 – 45%), lipid (8 – 9), vitamin và tro (11 – 14%), đường (6 – 8%), cellulose (7 – 10%), pentozane (15 – 17%)

Hình2.4 vỏ trấu hạt

thóc

Hình 2.5: Mặt cắt ngang lớp aleuron của hạt thóc Trong đó có các giọt lipid (L),

các hạt protein của lớp aleurone (Ag) có chứa các thể hình cầu (G) Nhân tế bào (N) nằm chính giữa và các cytoplast nhẹ nằm sát thành tế bào (C)

Khi xay xát lớp vỏ hạt (chủ yếu là aleurone) bị vụn nát ra thành cám Nếu còn sót lại nhiều trong gạo , trong quá trình bảo quản dễ bị oxy hoá làm cho gạo bị chua (độ acid cao) và ôi khét (do lipid bị oxy hoá)

d Nội nhũ

Nội nhũ là phần chính chủ yếu nhất trong hạt thóc Trong nội nhũ chủ yếu là glucid , chiếm tới 90% , trong khi đó trong toàn hạt gạo glucid chỉ chiếm khoảng 75%

Nồi nhũ được chia thành 2vùng: Vùng lớp gần vỏ hạt gọi là lớp subaleurone và vùng nội nhũ tâm hạt Tuỳ theo giống và điều kiện canh tác mà nội nhũ có thể trắng trong hay trắng đục Các giống lúa hạt dài thường trăng trong, còn các giống hạt ngắn (bầu) nội nhũ thường trắng đục Các giống thóc mà nội nhũ trắng đục thường có một vệt trắng ở giữa hạt hay phía bên hạt gọi là bạc bụng, khi xay xát dễ bị nát và khi nấu thì lâu chín, phẩm chất cơm không ngon bằng gạo có nội nhũ trắng trong

e Phôi

Phôi nằm ở góc dưới nội nhũ, thuộc loại đơn diệp tử (chỉ có một diệp tử áp vào nội nhũ), đây là bộ phận có nhiệm vụ biến các chất dự trữ trong nội nhũ thành chất dinh dưỡng nuôi mộng khi hạt thóc nẩy mầm

Phôi chứa nhiều protein , lipid , vitamin (vitamin B1 trong phôi chiếm tới 66% lượng vitamin B1 của toàn hạt thóc ).Tuỳ theo giống và điều kiện canh tác mà phôi

to , nhỏ khác nhau (chiếm 2,3 –3% khối lượng toàn hạt , phôi có cấu tạo xốp , nhiều dinh dưỡng , hoạt động sinh lí mạnh , nên trong quá trình bảo quản dễ bị côn trùng và sinh vật tấn công , gây hại ; khi xay xát , phôi thường vụn nát và thành cám

2.1.4 Thành phần hoá học của hạt thóc

Thành phần hạt lúa nói chung bao gồm Glucid, protein, cellulose, lipid, vitamin, khoáng vô cơ, các enzyme và nước Sự phân bố các chất dinh dưỡng trong các phần của hạt không giống nhau và được biểu diễn trong bảng

Bảng 2.2: Thành phần trung bình (% khối lượng) của thóc gạo ( mẫu có độ ẩm

14%)

Cellulose (g) 7,2 –10,4 0,6 – 1,0 0,2 –0,5 7,0 – 11,4 34,5 – 45,9Protid (gNx5,95) 5,8 –7,7 7,1 –8,3 6,3 – 7,1 11,3 – 14,9 2,0 – 2,8Lipid (g) 1,5 –2,3 1,6 – 2,8 0,3 – 0,5 15,0 – 19,7 0,3 – 0,8

Là thành phần chủ yếu của hạt lúa, chiếm đến 90% lượng chất khô của hạt gạo xát Tinh bột tồn tại dưới 2 dạng là Amylose và Amylopectin có tỷ lệ thay đổi tuỳ thuộc vào giống lúa Tinh bột quyết định giá trị cảm quan của gao Hàm lượng amylose trong gạo quyết định độ dẻo của cơm Nếu thành phần tinh bột trong gạo có

10 – 18% amylose thì cơm được xem là mềm, dẻo; từ 25 – 30% thì cơm được xem là cứng Các loại gạo Việt Nam có hàm lượng amylose thay đổi từ 18 –45% amylose Gạo nếp có thành phần tinh bột chủ yếu là amylopectin (xấp xỉ 100%), cơm rât dẻo và ít nở Đối với lúa nếp, tỷ lệ amylopectin cao Bảng 2.4 cho thấy tỷ lệ giữa amylose và amylopectine của một số giống lúa ở các nước châu Á

Bảng 2.4: Hàm lượng Amylose và protein trong gạo xát của một số giống lúa

phát triển ở các nước châu Á (IRRI 1963-90)

Nước mẫu Số Lượng Amylose a (%) Lượng protein (%) b

Lúa nếp

Rất thấp thấp

Trung bình Cao

Khoản g

Trung bình Bangladesh 58 0 0 2 7 49 5-12 7,7 Bhutan 40 0 0 2 22 16 5-9 6,9 Brunei 11 0 1 0 4 6 6-13 7,9 Cambodia 34 0 0 4 5 25 4-12 6,4 China 74 4 0 18 12 40 6-13 8,3 Taiwan 58 10 0 34 6 8 4-11 7,6 India 52 0 0 2 8 42 6-11 8,5 Maharashtra 14 0 0 0 2 12 5-8 6,3 Indonesia 133 5 2 5 50 71 5-11 7,9 Iran 33 0 0 11 15 7 3-12 9,2 Japan 67 5 0 57 5 0 5-12 7,2 Korea, South 147 4 2 121 19 1 6-11 8,2 Lào 20 11 2 1 5 1 6-9 7,4

Malaysia Sarawak 27 0 3 4 6 14 5-14 7,1 Sabah 10 0 0 0 3 7 6-8 6,8 West Malaysia 46 3 0 0 5 38 6-11 7,4 Myanmar 61 1 11 12 19 18 5-11 6,9 Nepal 46 0 0 10 8 28 5-9 7,0 Pakistan 66 0 0 3 33 30 6-10 8,1 Phillppines c 328 39 3 23 98 165 5-14 8,2 Sri Lanka 67 0 0 0 6 61 6-13 8,8 Thailand 83 22 2 6 13 40 4-14 8,0 Turkey 14 0 0 13 1 0 6-10 7,4 Viet Nam 133 1 0 6 24 102 5-11 7,7 Tổng 1 622 105 26 334 376 781 4-14 7,8

a Phần trăm amylose, xét cho độ khô tuyệt đối: nếp chứa 0-5%, gạo có hàm lượng amylose rất thấp chứa: 5.1-12.0%, gạo có hàm lượng amylose thấp chứa: 12.1-

20.0%, gạo có hàm lượng amylose trung bình chứa 20.1 - 25.0%, và gạo có hàm lượng amylose cao chứa >25.0%

b Hàm ẩm 12%

c Các giống lúa phát triển tại IRRI

Nguồn: Juliano & VillareaL 1991

Bảng 2.5: Hàm lượng amylose của một số giống lúa của VN

Hạt tinh bột của lúa gạo có hình dạng đa giác đặc trưng, kích thước thay đổi 2-10 μm Kích thước này nhỏ nhất trong số các hạt lương thực (hình 2.6) Nhiệt độ hồ hoá tinh bột gạo trong khoảng 65 – 700C (bảng 2.6)

Bảng 2.6: Tính chất hóa lí của tinh bột gạo đã loại chất béo

Hình 2.6: Cấu tạo hạt tinh bột gạo vùng subaleurone và trung tâm hạt

(ii) Đường:

Trong lúa gạo, đường tồn tại ở dạng chủ yếu là saccharose, ngoài ra còn có một ít đường glucose, fructose và rafinose Trong hạt lúa nẩy mầm, tồn tại đường maltose

c Protein :

Trong hạt lúa, protein tồn tại 3 dạng là: Các hạt cầu protein lớn nằm cả ở 2 vùøng gần lớp aleurone (subaleurone) và trung tâm hạt Các hạt cầu protein này có đường kính 1 -2µm Các hạt cầu protein nhỏ, chủ yếu nằm ở vùng subaleurone, có đừơng kính 0,5 – 0,7µm Trong các hạt cầu, các sợi protein sắp xếp thành các vòng đồng tâm và/hay tia hướng tâm Càng ở giữa hạt cầu thì mật độ protein càng cao Dạng thứ ba là dạng “tinh thể” có đường kính từ 2 – 3µm cũng chỉ tồn tại trong lớp subaleurone

Hình 2.7: Cấu tạo “hạt” protein gạo nòi IR26 Các ký hiệu: Ls hạt protein dạng

cầu lớn, Ss – hạt protein dạng cầu nhỏ; Cr – dạng protein kết tinh

Phương pháp đốt đạm để xác định hàm lượng nitơ Kjeldahl vẫn thường được dùng để xác định hàm lượng protein trong gạo Tuy nhiên hệ số chuyển đổi từ nitơ sang protein là 5,95 Hệ số này dựa trên hàm lượng nitơ trong glutelin của gạo Trong gạo, hàm lượng protein không cao Tuỳ thuộc giống lúa, điều kiện canh tác mà hàm lượng protein thay đổi trong một khoảng khá rộng Theo các số liệu của viện nghiên

cứu lúa quốc tế (IRRI) thì trong số 17 587 giống lúa lưu giữ tại viện, hàm lượng protein thay đổi từ 4,3 đến 18,2% (Hình ) Mức protein trung bình là 9,4% Thông thường thì trong khoảng 7 – 10% Trong các giống lúa thì các giống Japonica có hàm lượng protein cao hơn các giống khác Hàm lượng protein trong các giống lúa trồng vào mùa khô cũng hơi cao hơn giống trồng mùa mưa Các giống lúa ở Việt nam có hàm lượng protein trong khoảng từ 5,26 – 10%.

Hình 2.8: Phân bố hàm lượng protein của các giống lúa tại IRRI Hàm ẩm 14%

Protein gạo cũng gồm 4 loại,trong đó glutelin hay còn có tên riêng là oryzenin chiếm đa số, các protein còn lại là albumin, globulin và prolamin (oryzin) Phân bố các loại protein trong các phần khác nhau của hạt được trình bày trong bảng 2.7

Bảng 2.7: tỷ lệ % các loại protein trong lúa gạo, Đơn vị tính: % lượng protein

tổng

Thành

ProlaminOryzin

GlutelinOryzenin

Bảng 2.8: Thành phần các acid amin của các loại protein khác nhau trong hạt lúa

Bảng 2.9: Thành phần các acid amin của các phần khác nhau trong hạt lúa

d Lipi d :

Trong lúa gạo, hàm lượng chất béo rất nhỏ chỉ khoảng 1,5 đến 2,3% Lipid tồn tại dưới dạng các giọt chất béo có kích thước < 0,5µm trong lớp aleurone, <

1µm trong lớp subaleurone và <0,7µm trong phôi và các phần khác của hạt

Trong hạt thóc, lipid có thể ở dạng các triglyceride đơn giản, acid béo tự do, glycolipid, các phosphatid và một số các lipid đặc biệt như oryzanol, glycosyl glyceride, sphingolipid, tocol… Hàm lượng của các chất béo trong hạt thóc được trình bày trong bảng 2.10

Bảng 2.10: Hàm lượng các hợp chất lipid trong các phần khác nhau của hạt thóc

Đơn vị: % khối lượng

Qua bảng ta nhận thấy hàm lượng chất béo tập trung nhiều nhất ở phôi (30,2% khối lượng phôi) và cám (18,3% khối lượng cám) Acid palmitic và linoleic chiếm đa số các acid béo của hạt thóc Hàm lượng linoleic cao (40%) làm cho dầu cám có giá trị sinh học cao Hàm lượng các phospholipids cao cũng làm tăng giá trị sử dụng của dầu cám Tuy nhiên, hàm lượng acid béo không no nhiều nối đôi cao làm cho cám vừa tách khỏi hạt gạo rất dễ oxy hóa tạo mùi khó chịu.

e Chất khoáng :

Các khoáng vô cơ tập trung ở lớp vỏ hạt lúa Chất khoáng nhiều nhất trong hạt lúa là Photpho Trong lớp vỏ trấu, chất khoáng có hàm lượng cao nhất là Silic Trong phôi hạt, chất khoáng có hàm lượng cao là Photpho, Kali và Magiê Lượng photpho trong hạt lúa đa số tồn tại ở dạng Phitin ( 83%)và ở dạng acid nucleic( 13

%)

Bảng 2.11: Thành phần tro của gạo – Đơn vị : % khối lượng chất khô.

f Vitamin :

Trong lúa gạo, thành phần vitamin gồm các loại B1, B2, B5, PP, B12 …và vitamin E Phần lớn lượng vitamin tập trung ở lớp vỏ hạt, lớp aleurone và phôi hạt Phần nội nhũ hạt chứa lượng vitamin rất ít Viamin là thành phần dể mất trong quá trình chế biến lúa gạo

Bảng 2.12: Thành phần vitamin trong thành phần lúa gạo ( mẫu có độ ẩm 14%).

Đơn vị: % khối lượng hạt

Thành phần vitamin của lúa gạo chủ yếu là nhóm B, trong đó vitamin B1

chiếm một hàm lượng khá lớn Trong qúa trình chế biến lúa gạo, các vitamin nằm trong phần cám Hàm lượng vitamin trong cám nhiều hơn trong thóc và trong gạo xát rất nhiều

g Các thành phần khác :

Trong lúa gạo có những chất dễ bay hơi NH3, H2S, các acetandehyde Đặc biệt, hợp chất 2 – acetyl – 1 – pyrroline tạo hương thơm đặc trưng cho cơm Tuy nhiên, khi bảo quản hạt không tốt, thành phần lipid trong gạo bị phân hủy tạo ra những mùi khó chịu như thành các aldehyde, hexanal, và cetone

2.1.5 Giá trị dinh dưỡng của lúa gạo:

Ngoài tinh bột ra, gạo còn có các chất dinh dưỡng khác như protein, chất béo, chất khoáng, sinh tố gạo là một trong những loại ngũ cốc có độ sinh năng lượng khá cao Một kg gạo có thể cung cấp khoảng 3600 Kcal, như vậy nếu mỗi ngày ăn khoảng 450gam gạo và một số thức ăn nữa là có thể đủ số calo cần thiết cho cơ thể một người lao động bình thường

a Tinh bột :

Là nguồn chủ yếu cung cấp năng lượng, Cấu trúc của tinh bột quyết định khả năng đồng hóa tinh bột của cơ thể con người, độ đồng hoá tinh bột gạo có thể đạt được 95,9%

b Protein :

Protein lúa gạo tương đối tốt hơn các loại lương thực khác Tồn tại đầy đủ 20 loại acid amin trong thành phần protein, lúa gạo cung cấp 10 loại acid amin không thay thế cho cơ thể con người

Mặt khác, protein lúa gạo dễ hấp thụ vào cơ thể Khả năng tiêu hoá protein lúa gạo trong cơ thể là 84÷92 %, cao hơn so với các loại lương thực khác (lúa mì: 81÷90%; ngô: 89÷90 % …).

Tuy nhiên, lượng protein trong gạo không cao, thấp hơn các loại lương thực khác như lúa mì, ngô

Bảng 2.13: So sánh khả năng tiêu hóa của protein gạo với các thực phẩm khác (hạt

được nấu trong nước sơi 30 phút)

Nguồn Eggum (1973)

TD: Lượng protein tiêu hoá (% N tiêu thụ)

BV: giá trị sinh học (% N hấp thụ)

NPU: Lượng prtein thực sự cơ thể sử dụng (% N tiêu thụ)

Bảng 2.14: So sánh khả năng tiêu hoá của protein các giống lúa khác nhau

TD: Lượng protein tiêu hoá (% N tiêu thụ)

BV: giá trị sinh học (% N hấp thụ)

NPU: Lượng prtein thực sự cơ thể sử dụng (% N tiêu thụ)

Bảng 2.15: Hàm lương các acid amin trong lúa gạo so với giá trị chuẩn ( từ trứng

gà)

Đơn vị: g/16gN, Nguồn : FAO

c Lipid, vitamin, và các thành phần khác :

Hàm lượng Lipid trong gạo cao hơn lúa mạch và lúa mìø, nhưng thấp hơn hạt kê, ngô, hạt yến mạch

Lúa gạo cung cấp các vitamin nhóm B là chủ yếu Tuy nhiên, hàm lượng vitamin của lúa gạo không nhiều, thấp hơn các loại lương thực khác

Cellulose có trong thành phần hạt lúa gạo thấp hơn nhiều so với các loại lương thực khác( trừ đại mạch)

Thành phần khóang vô cơ (tro) cao hơn các loại lương thực khác như đại mạch, ngô và thấp hơn lúa mì, cao lương, lúa mạch đen…

d Các thành phần không có lợi cho dinh dưỡng :

Trong thành phần hạt có những hợp chất tác động không tốt cho cơ thể con người Các thành phần có hại trong dinh dưỡng gạo tập trung ở phôi và lớp aleuron , bao gồm : phytin, antitrypsin, hemagglutinin (lectin) và oryzacystain Trừ phytin, tất cả các thành phần kể trên đều có bản chất protein nên dễ biến tính ở nhiệt độ cao

(i) Phytin: Là muối mezo – inositolahexaphosphat, tồn tại trong phôi và lớp

aleuron dưới dạng muối K và Mg Phytin chiếm khoảng 40% tổng các muối phosphat của gạo xát và đến 90% tổng muối phosphat của cám gạo Nhóm phosphat của phytin tạo phức với các cation Ca, Zn, Fe và với protein gây trở ngại cho việc hấp thu chất khoáng

(ii) Chất anti trypsine: Được phân lập từ cám gạo, là chất có bản chất protein,

thuộc nhóm albumine Antitrypsine giàu các acid amin không thay thế như lysine, arginine và tryptophane, ngoài ra còn có các acid amin khác như aspatic acid, glutamic acid, proline và cystine Phân tử lượng của antitrypsine khoảng 14 500 đvc và pI là 8,07, bền ở pH acid và trung tính, giữ được 50% hoạt tính ở 90oC sau 30 phút Xử lý cám gạo bằng hơi nước trong 6 phút ở

1000C sẽ vô hoạt được chất antitrypsine nhưng khi nung ở 1000C trong 30 phút nó vẫn không bị ảnh hưởng Antitrypsine không kìm hãm hoạt động của chymotrypsine, peptin, và papain, nhưng 1mol antytrypsine có thể kìm hãm hoạt động của 2mol trypsine

(iii) Hemagglutinin: Là protein thuộc nhóm globulin có khả năng kết hợp với

tế bào máu của động vật có vú và làm kết tủa các polysacaride Độc tính của hợp chất này bắt nguồn từ khả năng tạo liên kết đặc biệt với màng nhầy ruột non tại các điểm hấp thu cacbonhydrat làùm cản trở hấp thụ các chất dinh dưỡng

qua thành ruột Hợp chất này bền ở 750C trong 2 giờ nhưng nhanh chóng mất hoạt tính ở 800C trong 30 phút hoặc 1000C trong 2 phút.

(iv) Oryzacystain: Chất này có khả năng ức chế enzym cystein proteaza có

trong phôi gạo làm giảm khả năng tiêu hoá Cystein trong gao Hợp chất này rất bền, không bị phân hủy ở nhiệt độ 100oC trong 30 phút và chỉ giảm 45% hoạt tính ở nhiệt định 120oC Thậm chí, chất này ức chế các enzym khác như papain, ficin, chymopapain, cathepsin C Tuy nhiên, hợp chất này lại không có tác dụng với các enzym proteaza thủy phân các acid amin serin, trypsin, chymotripsin, subtilisin và pepsin

e Vấn đề dinh dưỡng của công việc chế biến lúa gạo :

Thóc được thu hoạch từ đồng qua một quá trình chế biến sản xuất thành gạo thành phẩm Trong quá trình sản xuất, hàm lượng các chất dinh dưỡng trong hạt bị tổn thất rất nhiều

Bảng 2.16: Sự tổn thất các thành phần trong hạt – Đơn vị: % lượng chất ban đầu.

Sự thất thoát này do các tác động cơ học trong quá trình xay xát Sự tổn thất này phụ thuộc vào mức độ xay xát

Bảng 2.17: Số liệu về sự tổn thất các thành phần qua quá trình sản xuất.

Đơn vị: % khối lượng hạt trước đó

Hàm lượng ( % chất khô)

Mặt khác, quá trình nấu cơm cũng quyết định sự tổn thất các chất Nấu cơm bằng nước nguội sẽ tổn thất 40-50% lượng vitamin B1 Nấu bằng nước đã đun nóng trước đó thì chỉ mất 10-15% lượng vitamin B1 Thời gian nấu, cách nấu cũng quyết định sự tổn thất các chất dinh dưỡng Thông thường, nấu cơm có chắt nước gạo sẽ mất đi khoảng 60 % lượng viatamin B1

2.1.6 Ứng dụng – Các sản phẩm từ gạo

Lúa chiếm 25 – 30% tổng sản lượng lương thực trên toàn thế giới, 50 – 60% tổng sản lượng lượng thực châu Á và khoảng 95% tổng sản lượng lương thực Việt

Nam Từ lúa, ta có thể có nhiều sản phẩm khác nhau như gạo, bột gạo, tinh bột gạo và các phụ phẩm trong quá trình xay xát lúa thành gạo như cám, trấu…

Gạo là ngũ cốc chủ yếu của gần một nửa số dân trên trái đất Ở Việt nam, gạo từ lúa là một trong những ngũ cốc chính bên cạnh gạo ngô, gạo mì, bột mì, bột ngô, khoai sắn Lúa còn là nguyên liệu để sản xuất bột và tinh bột Bột gạo dùng để làm bún, bánh, các sản phẩm bột ngũ cốc dinh dưỡng Tinh bột gạo được dùng trong sản xuất snack

Cám là phụ phẩm của quá trình xay xát lúa thành gạo, dùng để sản xuất dầu và dùng làm thức ăn cho gia súc Cám gạo là thức ăn gia súc giàu dinh dưỡng và vitamin B1 Dầu cám được dùng trong công nghiệp thực phẩm, công nghiệp xà phòng Từ cám còn tách ra được chất chống oxy hóa Trong cám có chứa nhiều các vitamin do đó nhiều nước còn dùng cám để sản xuất vitamin

Trấu được dùng làm nhiên liệu, phân bón để sản xuất than hoạt tính và vật liệu xây dựng

Nhìn chung, hạt lúa có giá trị kinh tế khá toàn diện, tất cả các thành phần của hạt lúa đều được khai thác và tận dụng

2.2 Lúa mì

Họ (Family) : Poaceae (Hoà thảo)

Tộc (Tribe) : Triticeae (Hordeae 10 )

Chi (Genus) : Triticum

Loài (species) : Triticum aestivum

2.2.1 Nguồn gốc và lịch sử phát triển

Lúa mì là một cây lương thực có từ rất lâu đời và rất thông dụng trong công nghệ chế biến thực phẩm Theo một số tài liệu khảo cổ thì lúa mì đã được dùng làm thực phẩm từ thời tiền sử 12 – 17 ngàn năm trước, tuy nhiên chúng ta chưa có đủ hết các thông tin về thời kỳ này của lịch sử

Các tài liệu chính xác hơn về khảo cổ nhận thấy dạng hoang dã của lúa mì mềm

(T aestivum) đã xuất hiện khoảng 10 000 năm trước công nguyên ở Tigris và thung

lũng sông Euphrates (vùngTrung đông, thuộc lãnh thổ Iraq ngày nay) Dấu vết cổ xưa nhất chứng tỏ con người biết trồng cây lương thực – khoảng 9000 năm trước công nguyên cũng được tìm thấy ở vùng này Những người Iraq cổ đã biết gieo trồng lúa mì và các loại hạt lương thực khác, nuôi vật nuôi và có cả hệ thống tưới tiêu cho các cánh đồng của họ Tổ tiên của lúa mì là một loại lúa mì hoang chất lượng thấp

được tìm thấy ở vùng Cận Đông được gọi là Einkorn Một số giống được gieo trồng

sớm nhất ở Syria, Jodan, Thổ Nhĩ Kỳ Những kết quả tìm kiếm khác cho thấy lúa

mì được trồng ở Nilê Valley khoảng 3000 năm trước công nguyên Cũng vào thời gian đó lúa mì cũng xuất hiện ở Ấn Độ, Trung Quốc và cả nước Anh Giống lúa mì

có râu thuộc nhóm Einkorn (Triticum monococcum) và nhóm Emmer (T dicoccum),

cũng đã được trồng ở vùng khí hậu ôn đới của châu Aâu và châu Á từ thời đồ đá mới

Các giống này hầu như đã bị tuyệt chủng Riêng giống lúa mì cứng dạng Emmer (T.turgidum durum) là còn được trồng trọt và chiếm khoảng 10% tổng sản lượng lúa

mì Các loại lúa mì mềm này đã phát triển trên toàn thế giới và là nguồn lương thực chính của các dân tộc thuộc châu Aâu, châu Mỹ và một phần châu Á

Lúa mì được ứng dụng để làm bánh sớm nhất Dạng “bánh mì” cổ này có tên gọi là “miracle”, một dạng bột mì nhào với nước và nướng lên, không qua quá trình lên men

2.2.2 Phân loại lúa mì

Cây lúa mì mỗi năm chỉ trồng một vụ (hoặc mùa đông hoặc mùa xuân) Loại lúa

mì trồng mùa đông thì kém chịu lạnh hơn lúa mì xuân Có rất nhiều loài, giống lúa

mì khác nhau, nhưng trồng phổ biến hơn cả là lúa mì mềm (T aestivum) và lúa mì cứng (T durum) Hình 2.9 cho thấy một số giống lúa mì trồng ở Mỹ

Hình 2.9: Phân loại lúa mì tại Mỹ

Sự phân chia lúa mì vào các phân lớp phụ có thể dựa vào mùa vụ trồng cây, vào màu sắc hạt, và dựa vào khả năng sử dụng của bột mì làm từ loại lúa mì đó

a Theo điều kiện phát triển : Lúa mì mùa xuân là để chỉ các giống lúa mì được

gieo trồng và mùa xuân và gặt vào cuối hạ, còn lúa mì đông là loại lúa mì được gieo trồng vào cuối thu và thu hoạch vào đầu mùa hè năm sau Thông thường lúa mì đông được ưa chuộng hơn do năng suất cao

b Theo màu sắc của vỏ cám ta sẽ có lúa mì đỏ, trắng , lúa mì màu hổ phách hay

lúa mì màu đỏ đậm

c Theo độ cứng hay độ đục của hạt ta có lúa mì cứng hay lúa mì mềm Theo độ

đục ta có lúa mì trắng trong và lúa mì bị bạc Ở cộng đồng chung châu Âu thì tất cả các loại lúa mì để làm bánh nướng dù cứng (hard) hay mềm (soft) đều đựơc gọi là

lúa mì mềm và lúa mì rất cứng (tức thuộc giống durum) mới được gọi là lúa mì cứng Ở Mỹ thì từ “hard wheat” để chỉ lúa mì dùng để sản xuất các loại sản phẩm qua quá trình lên men và nướng như các loại bánh mì, bánh sanwish, bánh sừng bò…; từ “soft wheat” để chỉ lúa mì để sản xuất bột mì để làm bánh biscuite, cake… và

“durum” là loại lúa mì để sản xuất các loại sản phẩm dạng paste như mì sợi, nui…

(i) Lúa mì mềm:

Lúa mì mềm là loại lúa mì được trồng phổ biến nhất Có khoảng 86÷89% diện tích trồng lúa mì của thế giơi đã trồng loại lúa mì này Hạt lúa mì mềm có dạng gần bầu dục, màu trắng ngà hoặc hung hung Nội nhũ có thể hoàn toàn trong, đục hoặc nửa trong nửa đục

(ii) Lúa mì cứng:

Lúa mì cứng được trồng sau lúa mì mềm Có khoảng 11÷13% diện tích trồng lúa

mì của thế giới đã trồng loại này Hạt lúa mì cứng có dạng thuôn dài, có màu vàng rơm hoặc đỏ hung Độ trắng trong của lúa mì cứng thường rất cao, thường khoảng

95÷100%

d Theo vùng địa lý gieo trồng hạt như : Nga, châu Aâu, bắc Aán độ – Pakistan,

Trung Quốc, Uùc…

e Theo tính chất bột như : hàm lượng protein, chất lượng gluten, tính chất bột

nhào, tính chất bánh nướng…

2.2.3 Cấu tạo hạt lúa mì

Hạt lúa mì có một rãnh sâu nằm dọc theo hạt về phía bụng Phía lưng hạt hơi cong và nhẵn, phôi hạt nằm ở phía lưng Cấu tạo bên trong của hạt lúa mì cũng giống các hạt lương thực khác, nghĩa là gồm có vỏ, phôi và nội nhũ Vỏ gồm có vỏ ngoài (vỏ quả) và vỏ trong (vỏ hat) Vỏ quả của lúa mì không ôm chặt lấy hạt, do đó khi đập hạt lúa mì rất dễ dàng thoát ra khỏi vỏ Phía ngoài của nội nhũ là lớp aleurone Nội nhũ gồm có nhiều tế bào lớn chứa đầy các hạt tinh bột

Bảng 2.18: Tỉ lệ các phần của hạt lúa mì(%)

Các phần của hạt Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình

Hình 2.10: Cấu tạo hạt lúa mì

a Lớp vỏ :

(i) Vỏ quả: gồm một vài lớp tế bào và thường chiếm từ 4 – 6% khối lượng

toàn hạt Trong vỏ quả cấu tạo từ các lớp tế bào gồm lớp tế bào ngang (cross cells) và lớp tế bào dọc (tube cells) Các tế bào có dạng trụ dài, kích thước khoảng 125x20µm Các tế bào ngang nằm vuông góc với trục đứng của hạt và xếp rất sít nhau nên gian bào rất nhỏ thậm chí không có gian bào Các tế bào dọc thì xếp dọc theo trục đứng của hạt và khá thưa nhau nên gian bào khá lớn Lớp vỏ quả của hạt lúa mì mỏng, cấu tạo không được chắc như vỏ trấu của thóc nên trong quá trình đập và tuốt hạt vỏ dễ bị tách ra khỏi hạt.Thành phần vỏ quả gồm khoảng 6% protein, 2% tro, 20% cellulose và 0,5% chất béo

(ii) Vỏ hạt : Lớp vỏ hạt nằm giữa lớp tế bào dọc của lớp vỏ quả và lớp biểu

bì phôi tâm (nucellar epidermis) là lớp tế bào đầu tiên của lớp aleuron bên trong Vỏ hạt chiếm 2 – 2,5% khối lượng hạt và có độ dày trong khoảng từ 5 – 8 µm Vỏ hạt có cấu tạo bền và dai bao gồm 3 lớp: một lớp biểu bì dày bên ngoài, một lớp chứa các sắc tố rồi đến một lớp biểu bì mỏng ở trong Vỏ hạt của lúa mì trắng thì chỉ có 2 lớp tế bào chứa rất ít hay không chứa các sắc tố Thành phần của vỏ hạt có cellulose và hemicellulose, pentozan các hợp chất nitơ tro và sắc tố tạo màu cho hạt lúa mì

Lớp biểu bì phôi tâm trong suốt, dày khoảng 7 µm và liên kết chặt chẽ với lớp vỏ hạt và lớp aleuron

Bảng 2.19: Cấu trúc lớp vỏ và một vài lớp tế bào gần lớp vỏ của hạt lúa mì dưới

kính hiển vi

b Lớp aleurone :

Các tế bào lớp aleurone có thành tế bào dày tạo thành dạng khối hộp vuông và có chứa tinh bột tự do khi hạt lúa mì đã chín thành thục Kích thước trung bình của tế bào khoảng 50µm Thành tế bào dày khoảng 3 – 4 µm cấu tạo chủ yếu từ cellulose Tế bào lớp aleuron có nhân lớn và chứa một lượng lớn các “hạt aleuron” Cấu trúc và thành phần các “hạt aleuron” rất phức tạp Lớp aleurone chứa tỷ lệ cao các chất khoáng, protein, các hợp chất phospho, các phytate phosphorus, các chất béo, niacin, thiamin (vitamin B1), riboflavin (B2) và các enzyme so với các thành phần khác của cám Riêng các tế bào lớp aleurone gần phôi hạt có độ dày trung bình khoảng 13 µm, hay chỉ bằng một phần ba độ dày các nơi khác do đó có thể không chứa các “hạt aleuron” và rất dễ bị biến đổi

c Phôi hạt

Phôi hạt lúa mì chiếm khoảng 2,5 – 3,5% trọng lượng hạt Phôi gồm 2 phần chính: chồi (chồi mầm và rễ mầm) vàngù Trong phôi không chứa tinh bột nhưng chứa đến 25 % protein, 18% đường (chủ yếu là sucrose và raffinose), chất béo (16% của chồi và 32% của ngù là dầu) , 5% tro, một lượng lớn các vitamin nhóm B, nhiều enzyme và vitamine E (tổng tocophrol có thể đến 500ppm)

d Nội nhũ

Nội nhũ hạt lúa mì nằm sát lớp aleurone và chia thành 3 dạng tế bào phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và vị trí trong hạt gồm các tế bào ngoại biên (peripheral), tế bào lăng trụ (prismatic) và tế bào trung tâm (central) Tế bào ngoại biên là hàng tế bào đầu tiên sát bên lớp aleurone và thường có kích thước nhỏ, có kich thước bằng nhau theo mọi hướng hay hơi kéo dài hướng về tâm hạt Một vài lớp tế bào tiếp theo có hình lăng trụ thon dài có kích thước khoảng 150x50x50µm và cũng hướng vào tâm hạt Bên trong các lớp tế bào hình lăng trụ này là các tế bào trung tâm có kích thước và hình dạng không theo quy luật

Thành tế bào nội nhũ chứa pentosans, các hemicellulose, β - glucan nhưng không chứa cellulose Bề dày thành tế bào thay đổi tuỳ thuộc vị trí tế bào trong hạt, dày hơn ở gần lớp alerone, và còn phụ thuộc vào loại và giống lúa mì Thí dụ lúa mì cứng (lúa mì để làm bánh mì) có thành tế bào dày chứa các hemicellulose có khả năng hút nước tốt nhờ đó bột từ loại lúa mì này có khả năng hấp phụ nước cao Ngược lại, lúa mì mềm có thành tế bào mỏng hơn và khả năng hút nước kém hơn

Hình 2.11: Nội nhũ của lúa mì cứng và lúa mì mềm

Sự khác nhau của lúa mì cứng và lúa mì mềm còn dựa trên “điểm rạn nứt” khi hạt bị va đập mạnh Ở lúa mì cứng, điểm rạn nứt đầu tiên xuất hiện tại thành tế bào còn ở lúa mì mềm thì rạn nứt đầu tiên sẽ xuất hiện tại các phần bên trong của tế bào Điều này chứng tỏ rằng đối với lúa mì cứng các thành phần bên trong của tế bào có các mối liên kết bền chắc hơn thành tế bào

Trong quá trình chín của hạt, các protein dự trữ sẽ được hình thành và được định

vị trong các thể protein (protein bodies) hình cầu có đường kính 2 – 5 µm và có màng bao bọc Tuy nhiên khác với các loại hạt lương thực khác, khi hạt chín thành thục, các màng bao thể protein này sẽ bị vỡ ra và các protein dự trữ sẽ tạo thành dạng vô định hình bao bọc xung quanh các hạt tinh bột

Hình 2.12: Hình chụp mặt cắt ngang của lúa mì cứng (trái) và mềm (phải) Đơn vị

100µmNội nhũ của hạt lúa mì có loại trong có loại đục, có loại nửa trong nửa đục Độ trong của hạt lúa mì phụ thuộc vào hàm lượng protein, nội nhũ có hàm lượng cao thì độ trong cũng cao Độ trong là một trong những chỉ số quan trọng đánh giá chất

lượng lúa mì Hạt lúa mì có độ trong cao thì nội nhũ cứng, khó nghiền, nhưng chất lượng bột cao, làm bánh rất tốt.

Căn cứ vào độ trong người ta chia lúa mì ra làm 3 nhóm: nhóm độ trong cao (trên 70%), nhóm độ trong trung bình (40÷70%), nhóm độ trong thấp(dưới 40%)

2.2.4 Thành phần hoá học :

Cũng giống như các hạt lương thực khác thành phần hóa học của lúa mì thay đổi trong một khoảng khá lớn tùy theo loại, giống, khí hậu, chất đất và phân bón Thành phần hóa học trung bình của lúa mì được trình bày như sau:

Bảng 2.20: Thành phần hoá học của lúa mì (%).

Thành phần hóa học của lúa mì phân bố không đồng đều trong các phần của hạt Theo nhiều tài liệu đã công bố thì toàn bộ tinh bột đều tập trung ở nội nhũ, cụ thể như sau:

Bảng 2.21: Sự phân bố các chất trong các phần khác nhau của hạt lúa mì (%)

Lúa mì 14% ẩm

a Glucid:

(i) Tinh bột

Hình 2.13: Hình hạt tinh bột lúa mì; Hạt lớn: hạt loại A; Hạt nhỏ: hạt loại B

Trong thành phần glucid của lúa mì, tinh bột chiếm đa số tuyệt đối Tinh bột của lúa mì có trong giới hạn từ 50÷73% Hạt tinh bột lúa mì có dạng hình cầu, đôi khi có dạng hình bầu dục, đường kính hạt tinh bột khoảng 10÷40µm, trung bình là 20

µm Hạt tinh bột lúa mì có 2 dạng: Hạt loại lớn A có hình bầu dục và có đường kính lớn hơn 10µm; Hạt loại nhỏ B có hình cầu có đường kính từ 4÷10µm, chiếm 90% tổng số hạt Độ lớn và độ nguyên của hạt tinh bột có ảnh hưởng đến tính rắn chắc, khả năng hút nước và hàm lượng đường trong bột nhào; hạt tinh bột nhỏ và hạt tinh bột vỡ sẽ bị đường hóa nhanh hơn trong quá trình sản xuất bánh mì Trong các hạt tinh bột, ngoài hai polisaccharide – amylose (chiếm khoảng 20% tinh bột) và amylopectin còn có một lượng rất nhỏ (khoảng 1%) các lipid Khối lượng phân tử của amilose tinh bột lúa mì trong khoảng 35.104 đvc, mức độ polymer hóa là khỏang

2000 – 2200 gốc glucose Phân tử amylopectin của tinh bột mì có hơn 10000 gốc glucose, có đường kính khoảng 100Ao Khối lượng phân tử của amylopectin của tinh bột lúa mì khỏang 90.106 đvc, trong đó các mạch nhánh chứa khoảng 19 – 20 gốc glucose

Độ lớn và độ nguyên của hạt tinh bột có ảnh hưởng đến tính rắn chắc, khả năng hút nước và hàm lượng đường trong bột nhào Hạt nhỏ thường có cấu tạo chặt, hạt lớn có cấu tạo xốp Vì vậy, hạt tinh bột lớn và hạt tinh bột vỡ sẽ bị đường hóa nhanh hơn

(ii) Dextrin : Chiếm khoảng 1–5% glucid bột mì

Dextrin là sản phẩm tạo ra khi tinh bột bị thủy phân dưới tác dụng của hệ enzyme amilase của lúa mì Khối lượng phân tử và tính chất của dextrin phụ thuộc vào mức độ thủy phân tinh bột Người ta phân ra các nhóm dextrin sau:

• Amylodextrin là hợp chất có cấu tạo gần giống tinh bột, khi tác dụng với iôt cho màu tím

• Eritrodextrin là hợp chất có khối lượng phân tử nhỏ hơn, khi tác dụng với iot cho màu đỏ nâu

• Acrodextrin khi tác dụng với iot không cho màu

• Mantodextrin là những dextrin đơn giản nhất, khi tác dụng với iot không cho màu đặc trưng

Trong hạt đã nảy mầm có chứa 3÷5% dextrin Dextrin ít liên kết với nước do đó khi bột nhào làm bánh mì có hàm lượng cao các dextrin thì ruột bánh mì ướt và kém đàn hồi

(iii) Pentozan: Chiếm khoảng 1,2–3,5% glucid bột mì

Các pentozan có tính háo nước, khi trương nở tạo huyền phù đặc ảnh hưởng tới tính chất vật lý của bột nhào Pentosans tan trong nước chiếm 1÷1.5% tổng lượng pentosans bột mì Pentosans tan có thể hấp thụ một lượng nước gấp 15÷20 lần trọng lượng của nó do vậy làm tăng độ nhớt và độ dính của bột nhào ảnh hưởng xấu tới chất lượng bánh mì Phần pentosans không tan chiếm khoảng 1÷1.3% tổng lượng pentosans Pentosans không tan trương nở trong nước tạo thành dịch keo, dịch keo này có ảnh hưởng đến các tính chất lưu biến của bột nhào đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất bánh mì

Bảng 2.22: Thành phần các monosaccharide của pentosans, %

Chiếm khoảng từ 0,1 – 2,3% thành phần glucid bột mì là các cellulose và 2–8% là hemicellulose Cellulose không có ý nghĩa về mặt dinh dưỡng đối với người vì không tiêu hóa được ở ống tiêu hóa, nhưng giúp tăng nhu động ruột, giúp tiêu hóa tốt

(v) Các loại đường glucose, fructose, maltose, saccharose :

Chiếm khoảng 0,1–1% bột mì Chúng tham gia các phản ứng Maillard tạo màu cho sản phẩm Đối với các loại bánh có lên men thì các đường này là nguồn thức ăn cho

vi sinh vật Hàm lượng chung các loại đường phụ thuộc vào hạng bột và chất lượng hạt Hàm lượng đường chung trong bột mì trắng vào khoảng 1.8÷4%, bột mì đen khoảng 4÷ 6.3%

Bảng 2.23: Hàm lượng các loại đường trong bột mì trắng,(%)

năng suất hạt và hàm lượng protein của hạt có lẽ là do nhu cầu năng lượng để tổng hợp ra protein cao hơn so với glucid.

Hình 2.14: Mạng protein bao quanh hạt tinh bột của lúa mì

Gliađin và glutenin chiếm phần chủ yếu của protein lúa mì Gliađin đặc trưng cho độ giãn, còn glutenin đặc trưng cho độ đàn hồi của bột nhào Lúa mì còn là hạt lương thực duy nhất có chứa một lượng đáng kể glutenin phân tử lượng lớn và không hòa tan trong acid acetic 0,1M Chính nhờ tính chất đàn hồi của protein này mà bột mì mới làm bánh mì được

Các gliadin và glutenin lúa mì có hàm lượng glutamin rất lớn (40-45%) do đó kéo theo cả hàm lượng nitơ cũng lớn Ở pH gần bằng 7 các protein của gluten ít tích điện do đó các tương tác tĩnh điện không có vai trò quyết định trong việc hình thành mạng lưới protein gluten của bột nhào Hàm lượng glutamin cao sẽ hình thành nhiều liên kết hydro giữa các chuỗi peptit với nhau hoặc với các phân tử nước do đó tạo cho gluten có tính nhớt dẻo cao Hàm lượng các acid amin ưa béo tương đối cao cho thấy các tương tác ưa béo chẳng những tham gia vào cấu trúc bậc bốn của glutenin mà còn liên kết được với các lipid cũng như tạo được mạng lưới gluten trong bột nhào

Hàm lượng prolin rất cao (10-15%) đặc biệt là của gliađin cũng có ảnh hưởng đến cấu trúc bậc hai của protein này : phá hủy các phần xoắn α cũng như các vùng có cấu trúc lá xếp β

Các gốc cystin vượt xa các gốc cystein cũng chứng tỏ các cầu đisulfua có tham dự vào hình thể và sự tập hợp của các protein này

Người ta đánh giá chất lượng của protein bằng thành phần các acid amin Trong protein lúa mì có khoảng 20 acid amin Các acid amin không thay thế đều có trong thành phần protein lúa mì nhưng tỷ lệ của chúng không cân đối Trong phôi có chứa nhiều leucine, còn trong nội nhũ chứa nhiều leucine và phenylalanin

Bảng 2.24: Hàm lượng các acid amin trong protein lúa mì (% theo lượng nitơ

Trung bình

Dao động

Trung bình

Bảng 2.25: Thành phần các acid amin của albumins và globulins trong lúa mì trắng

và lúa mì đen (mole%)

Lúa mì trắng

Lúa mì đen

Lúa mì trắng

Lúa mì đen

- gliadin α, β, γ, có phân tử lượng 30.000 – 45.000 đvc

- gliadin ω có phân tử lượng nằm giữa 60000 và 80 000 đvc

Các gliadin của lúa mì có tính đa hình rất lớn Ngay cùng một loại cũng có tới 20-30 gliadin khác nhau Các gliadins của lúa mì thường ở dạng đơn chuỗi Dựa vào sự phân bố các acid amin ở đầu N tận cùng của các gliadins α, β và γ người ta đã biết 30 acid amin đầu của chúng rất giống nhau trong đó có 20 acid amin đầu tiên tạo thành “ peptit tín hiệu ưa béo” Peptit này có gốc lysine ở gần đầu cuối N tiếp đó là các acid amin ưa béo và cuối cùng là gốc alanine nối với protein Các gliadins

ω có hàm lượng glutamine và proline rấr cao (chiếm 75% tổng lượng acid amin) Phần lớn các gốc glutamine (và acid aspartic) đều ở dưới dạng amide Gliadins ω chứa rất ít hoặc không chứa các acid amin có S do đó trong phân tử không có cầu đisunfua Các gliadin α, β và γ (ngược với gliadins ω) còn có một số cầu đisunfua trong phân tử do đó làm cho cấu trúc bậc ba chặt và bền

Các gliadin ω có hàm lượng glutamin và prolin rất cao (chiếm 75% tổng lượng acid amin) Phần lớn các gốc acid glutamic (và acid aspactic) đều ở dưới dạng amit gliadin ω chứa rất ít hoặc không chứa các acid amin có S do đó trong phân tử không có cầu đisulfua

Khi hình thành mạng lưới gluten, các gliadins sẽ liên kết với nhau bằng cầu hydro giữa các gốc glutamine để tạo ra những sợi có phân tử lượng hàng triệu đvc

Bảng 2.26: Bảng Thành phần các acid amin của gliadins (mole %), không có

cystein và tryptophaneAcid amin Gliadins α, β và γ Gliadins ω

Các glutenin còn biểu lộ tính đa hình mạnh mẽ hơn ở gliadin Khi phá hủy các cầu đisunfua giữa các phân tử (bằng tác nhân khử) người ta thu được 25 “dưới đơn vị” glutenin Có thể chia các dưới đơn vị thành 3 kiểu sau:

• Dưới đơn vị kiểu A: không hòa tan trong ethanol, có khối lượng phân tử thấp (10000÷70000đvc) và rất giàu các acid amin có tính bazơ

• Dưới đơn vị kiểu B: không hòa tan trong ethanol nhưng có khối lượng phân tử cao (60000÷140000đvc) giàu glycine, proline và glutamine, nghèo cystein, tỷ lệ xoắn α trong phân tử thấp (10 ÷ 15%)

• Dưới đơn vị kiểu C: hòa tan được trong ethanol, có khối lượng phân tử

35000÷45000đvc

Người ta cho rằng, hình như các “dưới đơn vị” kiểu B đã tạo ra cái nhân để các dươi đơn vị A và C đến đấy để kết hợp khi hạt thuần thục (sau khi phá hủy màng của các thể protein, cũng như trong khi trích ly) Các “dưới đơn vị” A và B được liên kết với Lipid Các phức hợp glutenins có phân tử lượng lớn thường chứa các dưới đơn vị kiểu B và C, còn các phức hợp glutenins có khối lượng phân tử thấp thì có tỷ lệ các dưới đơn vị kiểu C khá cao

Các dưới đơn vị liên hợp với nhau bằng cầu hyđro, bằng tương tác ưa béo và bằng cầu đisulfua Khi các dưới đơn vị glutenins liên hợp lại có thể tạo thành các sợi (nhìn thấy được dưới kính hiển vi điện tử) Ở trạng thái ngậm nước, các glutenin tạo

ra một khuôn hoặc một màng mỏng rất chắc, đàn hồi, có tính cố kết cao và chịu được kéo căng Sở dĩ có được những tính chất này là do cường độ tương tác cũng như số lượng tương tác giữa các chuỗi protein

Bảng 2.27: Thành phần các acid amin của glutenins (mole%, không tính cystein và

o Toàn bộ hạt mì có: 1,42÷3,20% chất béo

o Bột mì trắng (nội nhũ) có: 0,82÷1,44%

o Cám (các lớp vỏ và aleurone)có: 3,86÷6,78%

o Phôi có: 7,14- 15,8%

Xét về mặt hoá học chất béo của lúa mì cũng gồm từ các acid béo no và không no

Bảng 2.28: Hàm lượng các acid béo của lúa mì (% lượng acid béo).

Các acid béo Trong nội nhũ Trong phôi

Bảng 2.29: Phân bố lipid trong bột mì, (%)

Lipid liên kết với tinh

bột 0.38÷0.72 Butanol bão hòa nước ở 90÷100oC

Lipid không liên kết với

Butanol bão hòa nước ở nhiệt độ phòngPetrolium-etherButanol bão hòa nước

Trong lipid không liên kết với tinh bột thành phần chính là triacylglycerides và digalactosyl diacylglycerides Trong lipid liên kết với tinh bột, thành phần chính là các lysophosphatides

Lipd lại chia thành lipid có cực và lipid không cực Hai loại lipid này ảnh hưởng lớn đến chất lương của bột khi làm bánh Khi nhào bột nhào, các lipid có cực tập trung lớp biên giới khí/lỏng có khả năng giữ lại các bọt khí, chống lại sự hợp bọt,do vậy làm tăng thể tích bánh, tạo cho bánh mì có cấu trúc lỗ đều hơn Ngược lại các lipid không cực bao phủ protein, hạn chế quá trình tiếp xúc giữa protein và nước vì vậy làm hạn chế sự hình thành mạng gluten, làm giảm thể tích bánh

Bảng 2.30: Các lipid không liên kết với tinh bột trong bột mì, (%, mg/100g)

Ngoài ra trong chất béo còn có carotenoid và tocopherols Lượng carotenoid trung bình trong bột mì khoảng 5.7mg/kg dưới dạng tự do hoặc este hóa với các acid béo gồm: β-carotene, β-apo-carotenol, cryptoxathin, zeaxanthin và antheraxanthin

Bảng 2.31: Các dẫn xuất tocol của các giống lúa mì khác nhau

Lipid không cựcSterol lipidsTriacylglycerolsDiacylglycerolsMonoacylglycerolsAcid béo tự do

59%

43909675364Glycolipids

Sterol glycosidesMonogalactosydiacylglycerolsMonogalactosemonoacylglycerolsDigalactosylmonoglycerols

Digalactosyldiacylglycerols

26%

181151732252

Phospholipids

N acyl-phosphatidyl ethanolaminesN-acyl-lysophosphatidyl ethanolamines Phosphatidyl glycerols

Phosphatidyl cholinesPhosphatidylinositols Lysophosphatidyl glycerolsLysophosphatidyl cholines

15%

953319969529