Hoàn thiện quy trình bảo quản gạo bằng phương pháp bảo quản kín có nạp khí n2 tại công ty cổ phần lương thực thái nguyên

Tuy nhiên phương pháp này có nhiều hạn chế: chất lượng hạt thóc giảm, dễ bị các côn trùng, vi sinh vật ăn hại và các chất thải của chúng làm giảm chất lượng, số lượng và giá trị thương p

NGUYỄN QUANG TRUNG Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH BẢO QUẢN GẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN KÍN CÓ NẠP KHÍ N2 TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN LƯƠNG

THỰC THÁI NGUYÊN

KHÓA LUẬN TỐP NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Ngành : Công nghệ thực phẩm

Khóa học : 2015 – 2019

THÁI NGYÊN – 2019

NGUYỄN QUANG TRUNG Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH BẢO QUẢN GẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN KÍN CÓ NẠP KHÍ N2 TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN LƯƠNG

THỰC THÁI NGUYÊN

KHÓA LUẬN TỐP NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy

Ngành : Công nghệ thực phẩm

Khóa học : 2015 – 2019 Giảng viên hướng dẫn :ThS Trịnh Thị Chung

THÁI NGYÊN – 2019

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp, ngoài sự cố gắng, nỗ lực của bản thân, em còn nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô, gia đình và bạn bè Đầu tiên, em muốn gửi lời cảm ơn chân thành tới thủ kho Nguyễn Đắc Dũng đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và chỉ bảo cho em trong suốt thời gian thực tập tại công ty Cổ phần lương thực Thái Nguyên

Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Cô Trịnh Thị Chung đã hướng dẫn và giúp đỡ chỉ bảo em hoàn thành khóa luận này

Em xin chân thành biết ơn sự tận tình dạy dỗ của tất cả các quý thầy cô Khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

Qua đây, em cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới toàn thể gia đình, bạn bè đã luôn ở bên cạnh động viên, khích lệ và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện đề tài này

Thái nguyên, Ngày Tháng Năm 2019

Sinh viên

Nguyễn Quang Trung

MỤC LỤC

Phần 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích nghiên cứu 2

1.3 Yêu cầu 2

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Nguồn gốc, cấu tạo của hạt gạo 3

2.1.1 Nguồn gốc và phân loại của lúa gạo 3

2.1.2 Cấu tạo của hạt lúa 4

2.1.3 Thành phần hóa học của hạt lúa 5

2.2 Các phương pháp bảo quản hạt thóc gạo 10

2.2.1 Bảo quản ở trạng thái khô 10

2.2.2 Bảo quản hạt ở trạng thái kín 11

2.2.3 Bảo quản thóc gạo bằng phương pháp thông gió cưỡng bức 15

2.2.4 Bảo quản thóc gạo bằng hóa chất 16

2.3 Các quá trình xảy ra khi bảo quản thóc gạo sau thu hoạch 16

2.3.1 Quá trình hô hấp của hạt 16

2.3.2 Quá trình chín sau thu hoạch 18

2.3.3 Hiện tượng biến vàng 19

2.3.4 Quá trình bốc nóng của khối hạt lương thực 20

2.4 Hoạt động phá hoại của vi sinh vật trong quá trình bảo quản gạo 20

2.5 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước 22

2.5.1 Tình hình nghiên cứu phương pháp bảo quản gạo trong nước 22

2.5.2 Tình hình nghiên cứu phương pháp bảo quản gạo trên thế giới 25

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

3.1 Đối tượng (vật liệu) và phạm vi nghiên cứu 27

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 27

3.1.2 Vật liệu, thiệt bị, dụng cụ nghiên cứu 27

3.1.3 Kiểm tra số lượng, chất lượng gạo trước khi nhập kho 31

3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu 34

3.2.1 Địa điểm nghiên cứu 34

3.2.2 Thời gian tiến hành nghiên cứu 34

3.3 Nội dung nghiên cứu 34

3.4 Phương pháp nghiên cứu 34

3.4.1 Phương pháp lấy mẫu (TCVN 5451: 2008) 34

3.4.2 Chuẩn bị kho bảo quản 35

3.4.3 Phương pháp thí nghiệm 38

3.4.4 Bố trí thí nghiệm 41

3.4.5 Phương pháp xử lý số liệu 41

PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42

4.1 Kết quả đánh giá chất lượng gạo trước khi bảo quản 42

4.2 Kết quả đánh giá chất lượng gạo sau bảo quản kín nạp khí N2 43

4.2.1 Độ ẩm của gạo bảo quản kín nạp khí N2 sau 4 tháng 43

4.2.2 Nhiệt độ của gạo bảo quản kín nạp khí N2 sau 4 tháng 45

4.2.3 Sự biến đổi tỉ lệ tạp chất, hạt vàng, hạt hư hỏng, men mốc, mọt gạo của gạo bảo quản kín nạp khí N2 sau 4 tháng 46

4.2.4 Nghiên cứu sự biến đổi của nồng độ khí N2 trong các lô gạo sau 4 tháng bảo quản 51

4.3 Hoàn thiện quy trình bảo quản kín có nạp khí N2 53

4.3.1 Các thông số bảo quản 53

4.3.2 Sơ đồ quy trình bảo quản gạo 54

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 55

5.1 Kết luận 55

5.2 Kiến nghị 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của hạt lúa 6

Bảng 2.2 Hàm lượng các loại protein của lúa [5] 7

Bảng 2.3 Thành phần các axit amintrong protein của gạo xay (gạo lật) (theo % protein) [5] 7

Bảng 2.4 Thành phần hóa học của chất béo của lúa [5] 8

Bảng 2.5 Thành phần tro của gạo (% chất khô) [5] 9

Bảng 2.6 Hàm lượng các vitamin trong lúa (mg/kg chất khô) [5] 9

Bảng 3.1 Chỉ tiêu chất lượng cảm quan của gạo 27

Bảng 3.1.2.2.1: Chỉ tiêu về cơ lý tính của màng PVC 29

Bảng 3.1.2.2.2: Chất lượng màng PVC (kiểm tra cảm quan) 29

Bảng 4.1.1 Tiêu chuẩn về gạo nhập kho 42

Bảng 4.1.2 Chỉ tiêu chất lượng của gạo khi nhập kho 42

Bảng 4.2.1.1 Sự biến đổi độ ẩm sau 4 tháng bảo quản 43

Bảng 4.2.2.1 sự biến đổi nhiệt độ của gạo bảo quản kín nạp khí N2 sau 4 tháng 45

Bảng 4.2.3.1.1 Sự biến của tỉ lệ tạp chất sau 4 tháng bảo quản 46

Bảng 4.2.3.2.1 Sự biến đổi của tỉ lệ hạt vàng sau 4 tháng bảo quản 47

Bảng 4.2.3.3.1 Sự biến đổi tỉ lệ hạt bị hư hỏng 48

Bảng 4.2.3.4.1 Sự biến đổi tỉ lệ men mốc trong các lô gạo 50

Bảng 4.2.3.5.1 Sự biến đổi tỉ lệ mọt gạo trong các lô gạo 51

Bảng 4.2.4.1 Sự biến đổi nồng độ khí N2 trong các lô gạo 52

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ phân loại lúa nước 4

Hình 3.1 Đổ mẫu vào hình nón và chia tư 35

Hình 3.4.2.1 Kiểu xếp các bao gạo trong bảo quản gạo 37

Hình 3.4.3.1 Các bước xử lý bảo quản kín có nạp khí N2 cho gạo 41

Hình 4.3.2.1 Sơ đồ quy trình bảo quản gạo bằng phương pháp bảo quản kín có nạp khí N2 54

Phần 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Lương thực giữ một vai trò quan trọng trong đời sống con người và trong chăn nuôi gia súc Tổng sản lượng lương thực của toàn thế giới hiện nay vào khoảng 513 triệu tấn/năm Trong đó tổng sản lượng gạo toàn cầu năm 2017-2018 khoảng 481,3 triệu tấn [2] Lương thực cung cấp trên 75% năng lượng dùng cho hoạt động sống của con người và gia súc

Ở Việt Nam, lúa gạo là nguồn lương thực chủ yếu Theo tổng cục thống

kê sản lượng lúa gạo năm 2016-2017 đạt 27,55 triệu tấn, giảm 421 nghìn tấn [2]

Về xuất khẩu, trong năm 2017 đã xuất khẩu 5,83 triệu tấn gạo, thu về 2,63 tỷ USD [2] Bên cạnh sự gia tăng sản lượng lúa của cả nước , nhu cầu cung cấp lúa cho sinh hoạt, sản xuất cũng tăng cao Việc bảo quản và chế biến lúa càng cần phải quan tâm và phát triển hơn nữa để đảm bảo cung cấp đủ cho nhu cầu con người đồng thời cung cấp đủ cho mạng lưới sản xuất

Với nước ta hiện nay, công tác bảo quản và chế biến nông sản sau thu hoạch đã và đang được nghiên cứu ứng dụng Nhưng do những mặt hạn chế

về kinh tế, nhân lực, cơ sở vật chất kỹ thuật , nên sự thiệt hại trong quá trình bảo quản dự trữ cũng là một con số đáng kể Đối với ngũ cốc, tổn thất sau thu hoạch ở các nước phát triển ước tính khoảng 25%, có nghĩa là ¼ lượng lương thực sản xuất đã không bao giờ tới được đích là người tiêu dùng, cũng có nghĩa là ngần đó công sức và tiền của đã vĩnh viễn mất đi [6] Năm 1995, Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực Thế giới (FAO) đã thống kê thiệt hại toàn cầu về lương thực chiếm từ 15-20% sản lượng, giá trị khoảng 130 tỷ USD ở thời điểm đó [6]

Dự trữ gạo đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc dự trữ mặt hàng chiến lược của đất nước, có nhiệm vụ dự trữ lương thực để cứu hộ khi đất

nước gặp khó khăn như thiên tai, lũ lụt, mất mùa , bảo đảm an ninh quốc phòng, tham gia bình ổn giá cả và làm nghĩa vụ quốc tế khi cần thiết Trong nhiều năm qua công ty cổ phần lương thực Thái Nguyên thường bảo quản thóc theo phương pháp cổ truyền là thóc đổ rời trong các kho được kê lót bằng tre, trấu, cót Tuy nhiên phương pháp này có nhiều hạn chế: chất lượng hạt thóc giảm, dễ bị các côn trùng, vi sinh vật ăn hại và các chất thải của chúng làm giảm chất lượng, số lượng và giá trị thương phẩm của hạt, tỷ lệ hao hụt lớn, trong quá trình bảo quản người thủ kho thường xuyên phải cào, đảo vất vả và rất tốn công sức, ngoài ra việc sử dụng hóa chất diệt côn trùng gây ô nhiễm môi trường và độc hại với người lao động

Trong những năm gần đây công ty cổ phần lương thực Thái Nguyên đã

áp dụng phương pháp bảo quản thóc đổ rời trong điều kiện áp suất thấp để hạn chế đến mức thấp nhất các nhược điểm của phương pháp cổ truyền Tuy nhiên trong quá trình bảo quản không tránh khỏi những biến đổi về cảm quan, sinh hóa và sinh lý

Để tăng thời gian bảo quản gạo và nâng cao chất lượng gạo sau bảo

quản, tôi nghiên cứu đề tài: “Hoàn thiện quy trình bảo quản gạo bằng

- Xác định được chất lượng gạo trước khi bảo quản

- Xác định được chất lượng gạo sau khi bảo quản bằng phương pháp nạp khí N2

- Hoàn thiện quy trình bảo quản gạo nạp khí N2

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Nguồn gốc, cấu tạo của hạt gạo

2.1.1 Nguồn gốc và phân loại của lúa gạo

Lúa là nguồn lương thực chính của gần một nửa số dân trên trái đất Lúa được trồng nhiều ở Đông Nam Châu Á Về diện tích canh tác, lúa đứng hàng thứ hai sau lúa mì, nhưng năng suất của lúa nước lại cao nhất

Theo nhiều nguồn tài liệu thì cây lúa có nguồn gốc ở vùng Đông Nam Châu Á từ hơn 3.000 năm trước công nguyên [5] Đến nay, rất nhiều nước trên khắp các châu lục đều trồng lúa, đặc biệt ở châu thổ các sông lớn thuộc các vùng khí hậu ôn đới và nhiệt đới

Cấy lúa thuộc họ cây thân thảo (graminae) và có tới trên 20 loại khác nhau Phổ biến nhất và có ý nghĩa kinh tế lớn hơn cả là loại lúa nước (Oriza sativa) Lúa nước lại được chia làm hai loại là lúa ngắn hạt (O.S brevis) và lúa hạt bình thường (O.S communis) Lúa nước hạt bình thường là loại phổ biến hơn cả và đã tồn tại đến ngày nay

Lúa nước hạt bình thường gồm có 2 nhánh Thứ nhất là nhánh Ấn Độ (O.S.C Indica) có dạng hình hạt thon dài, tỉ lệ chiều dài so với chiều rộng hạt vào khoảng từ 3.0/1,0 đến 3,5/1,0 Loại thứ hai là nhánh Nhật Bản (O.S.C.Japonica) có dạng hình hạt hơi bầu, tỉ lệ chiều dài so với chiều rộng hạt vào khoảng từ 1,4/1,0 đến 1,9/1,0 (hình 2.1) [5]

Theo đặc điểm sinh vật học và quá trình diễn biến thì lúa thuộc họ Poaceae, chi Oryza, loài Oryza-sativa L Chi Oryza có 23 loài trong đó có hai loài lúa trồng là Oryza phổ biến ở Châu Á và Oryza glaerrima phổ biến ở Tây Phi (Oka, 1958) Oryza sativa có 3 loài phụ là Indica (lúa tiên), Japonica (lúa cánh), và Jivanica (lúa bù lu) Indica là loại hình lúa được trồng ở các vùng

nhiệt đới, Japonica là lúa được trồng ở vùng ôn đới, còn loại hình trung gian Javanica là Japonica nhiệt đợi (Glaszman, 1987) [8]

Hình 2.1 Sơ đồ phân loại lúa nước

Cây lúa Việt Nam (Oryza-sativa L) còn được gọi là lúa Châu Á vì nó được thuần hóa từ lúa dại từ 3 trung tâm đầu tiên ở Châu Á: Assam (Ấn Độ), biên giới Thái Lan – Myanma Và Trung Du tây bắc Việt Nam Theo đặc điểm lúa trồng Việt Nam thì chủ yếu là các giống Indica [1]

2.1.2 Cấu tạo của hạt lúa

Lúa là loại hạt lương thực có vỏ trấu bao bọc, đầu của vỏ trấu có râu Râu lúa có thẻ dài hoặc ngắn tùy theo giống và điều kiện sinh trưởng của cây

Ở cuống của vỏ trấu có mày

Màu sắc của vỏ trấu cũng khác nhau tùy theo giống lúa và điều kiện môi trường, thường có màu vàng nhạt, vàng nâu hoặc nâu đen Tỉ lệ của vỏ trấu so với khối lượng toàn hạt dao động trong phạm vi khoảng từ 10 đến 35%, thông thường là 17 – 23% [5]

Tiếp theo lớp vỏ trấu đến lớp vỏ hạt Vỏ hạt là lớp vỏ mỏng bao bọc nội nhũ, có màu trắng đục hoặc đỏ cua Cấu tạo từ ngoài vào gồm có quả bì,

chủng bì và tầng alơron Trung bình lớp vỏ hạt chiếm 5,6 – 6,1% khối lượng hạt gạo lật (hạt thóc sau khi tách lớp vỏ trấu) [17] Lớp alơron có thành phần cấu tạo chủ yếu là protit và lipit Khi xay xát nếu còn sót lại nhiều trong gạo

sẽ làm cho gạo dễ bị oxy hóa gây chua gạo hoặc ôi khét do lipit bị oxy hóa

Sau lớp vỏ hạt là nội nhũ chiếm tỉ lệ 65 -67% Đây là thành phần chính

và chủ yếu nhất của hạt thóc Trong nội nhũ chủ yếu là gluxit, chiếm tới 90% lượng gluxit toàn hạt [17] Phôi nằm ở góc dưới nội nhũ, nó chiếm tỉ lệ 2,2 – 3% Phôi chứa nhiều protit, lipit, vitamin (vitamin B1 trong phôi chiếm tói 66% lượng vitamin B1 của toàn hạt thóc) [17]

Hạt lúa có kích thước chiều dài khoảng từ 4,5 đến 10,0mm (không kể râu) Chiều rộng từ 1,2 đến 3,5mm Chiều dày từ 1,0 đến 3,0mm Khối lượng của 1000 hạt vào khoảng 16 – 38g [5]

2.1.3 Thành phần hóa học của hạt lúa

Thành phần hóa học của hạt lúa gồm chủ yếu là tinh bột, protein, xeluloza Ngoài ra trong hạt lúa còn chứa một số chất khác với hàm lượng ít hơn so với ba chất kể trên như đường, tro, lipit, vitamin…

Thành phần hóa học của hạt lúa phụ thuộc vào giống, đất đau trồng trọt, khí hậu và độ lớn của bản thân hạt lúa Cùng chung điều kiện trồng trọt và sinh trưởng, cùng một giống thóc nhưng trồng ở các địa phương khác nhau thì thành phần hóa học cũng không giống nhau (bảng 2.1)

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của hạt lúa

Thành phần hóa học Hàm lượng các chất (%)

Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình Protein*

10,43 68,00 12,22 6,90 4,50 2,50 3,20

8,74 56,20 9,41 5,80 3,20 1,90 1,30

(Nguồn: Theo vi.wikipedia.org/lúa)

Protein

Protein của lúa gồm chủ yếu là globulin và glutelin (orizein), ngoài ra còn có một ít lowcozin và prolamin (xem bảng 2.2) Glutein tập trung nhiều ở nội nhũ, còn trong cám thì chứa nhiều globulin và lơcozin hơn trong gạo, nghĩa là globulin và lơcozin chủ yếu phân bố ở các lớp vỏ trong, vỏ ngoài, lớp alơron và phôi hạt

Bảng 2.2 Hàm lượng các loại protein của lúa [5]

Dung môi hòa tan Loại

10,00 22,10 4,30 63,80

5,84 14,17 9,17 79,90

17,45 36,85 4,38 40,59

(Nguồn: vaas.org.vn/Kien_thuc/Caylua/01/02_giatridinhduong)

Trong protein của lúa có chứa hầu hết các axit amin không thay thế

Bảng 2.3 Thành phần các axit amintrong protein của gạo xay (gạo lật)

Valin Acginin Histidin A.acpactic A.glutamic Glyxin Prolin Xerin Alanin

6,99 5,76 1,68 4,72 13,69 6,84 4,84 5,08 3,56

(Nguồn: Giáo trình công nghệ bảo quản và chế biến lương thực – NXB Hà Nội)

Chất béo

Chất béo trong hạt lúa chủ yếu tập trung ở phôi và lớp alơron Trong thành phần chất béo của lúa có 3 axit chính, đó là axit oleic, axit linoleic và

axit palmitic (xem bảng 2.4) Các axit béo khác như axit stearic, axit meristic, axit arakhic, axit linosteric có với hàm lượng rất nhỏ Ngoài ra trong chất béo của lúa còn có một lượng lizolixitin và photpho

Bảng 2.4 Thành phần hóa học của chất béo của lúa [5]

Chưa no:

Oleic

linolic

41,0 – 45,6 27,6 – 36,7

42,3 30,6 No:

0,2 15,5 2,1 0,6 0,7 4,2

(Nguồn: Giáo trình công nghệ bảo quản và chế biến lương thực – NXB Hà Nội)

Về thành phần hóa học thì có thể nói chất béo của lúa gần giống dầu lạc

và dầu bông

Chất khoáng

Chất khoáng phân bố không đồng đều trong các phần của hạt lúa, chủ yếu tập trung ở các lớp vỏ Chất khoáng nhiều nhất trong hạt lúa mì là photpho Photpho phân bố nhiều ở các lớp vỏ hạt, do đo sau khi xát kỹ thì lượng photpho mất đi khá nhiều Thành phần các chất khoáng của gạp được thể hiện trong bảng 2.5

Bảng 2.5 Thành phần tro của gạo (% chất khô) [5]

SiO2 P2O5 Cao MgO K2O Na2O SO2 Cl,Fe2O3

0,81 0,38

0,07 0,04

0,18 0,04

0,31 0,07

0,12 0,03

0,07 Vết

Vết Vết

(Nguồn: Giáo trình công nghệ bảo quản và chế biến lương thực – NXB Hà Nội)

Vitamin

Trong lúa có chứa các loại vitamin như: B1, B2, B6, PP, E, D, B12, … Phần lớn các loại vitamin tập trung ở phôi , vỏ hạt và lớp alơron Trong nội nhũ có chứa vitamin với tỉ lệ thập, do đó sau khi xay xát, gạo thường có hàm lượn vitamin càng nhỏ, phần lớn vitamin đã bị tách ra theo cám Gạo càng xát kỹ thì lượng vitamin càng tổn thất nhiều Nếu không vì yêu cầu bảo quản lâu dài thì không nên xát gạo quá kỹ

Bảng 2.6 Hàm lượng các vitamin trong lúa (mg/kg chất khô) [5]

- 44,4 – 69,0 9,0

26 – 40 0,4 – 1,0

0,8 0,25 1,3 0,0016 24,0 4,0 0,2 0,034 – 0,06 Vết

25,0 – 33,3 2,68 31,4 0,031 332,0

15 – 27 1,46 0,6 9,2

-

-

- 0,0005

-

-

-

- 13,1

(Nguồn: Giáo trình công nghệ bảo quản và chế biến lương thực – NXB Hà Nội)

Các vitamin nhóm B hòa toàn nhiều trong nước, do đó người ta đã áp dụng biện pháp gia công nước nhiệt để tang hàm lượng vitamin của gạo xát

2.2 Các phương pháp bảo quản hạt thóc gạo

2.2.1 Bảo quản ở trạng thái khô

Các hoạt độ sinh lý, sinh hóa của các cấu tử có trong lô hạt làm giảm số lượng và chất lượng lương thực đều có liên quan chặt chẽ với độ ẩm của hạt Tất cả các hoạt độ đó chỉ có thể xảy ra mạnh mẽ khi độ ẩm của khối hạt đã vượt quá độ ẩm giới hạn Bảo quản hạt ở trạng thái khô được coi là một trong những phương pháp bảo quả chủ yếu

Độ ẩm giới hạn của thóc gạo vào khoảng 13,0 – 14,5% Bảo quan khối hạt ở trạng thái độ ẩm hạt nhỏ hơn 13,5% được oi là bảo quản ở trạng thái khô Thông thường, muốn đảm bảo giữ khối hạt an toàn trong một thời gian dài, người ta nhập kho lô hạt có độ ẩm 13,0 – 13,5% [5]

Để làm khô hạt, có thể phơi nắng hoặc sấy Thổi không khí khô vào khối hạt cũng được coi là một trong những biện pháp tích cực nhằm làm giảm độ

ẩm của hạt Thổi không khí mát vào lô hạt có tác dụng làm giảm nhiệt độ Sau độ ẩm, nhiệt độ của khối hạt là yếu tố có tính chất quyết định đến độ

an toàn trong bảo quản Tất cả các hoạt động sống trong hạt lương thực (hô hấp của hạt, của sâu mọt và vi sinh vật, các quá trình hóa sinh …) đều phụ thuộc vào nhiệt độ Nếu giữ khối hạt ở nhiệt độ thấp thì các hoạt động sống sẽ xảy ra yếu và chậm, do đó hạt sẽ bảo quản được lâu không bị hỏng

Các nước ở xứ lạnh đều tận dụng điều kiện nhiệt độ thấp để tiến hành bảo quản thóc gạo Điều đó không có nghĩa là ở nhiệt độ càng thấp thì bảo quản hạt càng tốt [5]

Ở nước ta không có điều kiện thiên nhiên thuận lợi để bảo quản thóc gạo

ở trạng thái lạnh

2.2.2 Bảo quản hạt ở trạng thái kín

Các cấu tử sống trong lô hạt đều cần có oxy để hô hấp Lợi dụng tính chất này người ta cách ly khối hạt với môi trường không khí xung quanh bằng cách bảo quản kín hoặc nạp vào khối hạt một loại khí khác không phải oxy rồi đóng kín lại Các loại khí đó có thể là CO2, N2, SO2, … [5]

Bảo quản hạt bằng phương pháp kín có nhiều ưu điểm Thứ nhất, các loại trùng bọ bị hủy diệt hoàn toàn Sâu bọ, vi sinh vật bên ngoài không xâm nhập vào khối hạt

Thứ hai, nếu hạt khô thì sinh vật không phát triển được, hiện tượng tự bốc nóng không xảy, tuy nhiên độ axit trong hạt vẫn tang vì hạt vẫn tiếp tục

hô hấp yếm khí

Thứ ba, không khí ngoài trời không xâm nhập vào khối hạt nên độ ẩm của hạt không tang Do đó tiết kiệm được sức lao động và thời gian cào đảo đóng hạt

Để tạo điều kiện kín, không có oxy có thể tiến hành bằng ba cách Cách thức nhất, tích lũy tự nhiên khí CO2 và giảm dần oxy do kết quả hô hấp yếm khí của các cấu tử sống trong khối hạt [5] Biện pháp này đơn giản, rẻ tiền nên được sử dụng tương đối phổ biến Nhược điểm của phương pháp này là cần nhiều thời gian Trong giai đoạn đầu còn oxy các cấu tử sống trong đống hạt vẫn còn hoạt động, nên làm thay đổi chất lượng của hạt

Cách thứ hai, nạp khí CO2 vào khối hạt để thay không khí trong khoảng trống của khối hạt bằng cách quạt khí CO2 vào hay dung CO2 dạng băng vào khối hạt, sau đó nó sẽ tự chuyển thành khí, khi nạp cho lớp trên nhiều hơn Khi chuyển thành hơi CO2 dạng băng sẽ thu nhiệt, do đó nhiệt độ khối hạt giảm xuống, có lợi cho bảo quản

Cách thứ ba là nập vào khối hạt khí N2 hoặc một loại hóa chất nào đó, cũng nhằm mục đích đẩy oxy ra khỏi khoảng trống trong khối hạt Nếu trong

toàn kho hoặc ¾ khoảng trống của khối hạt trong kho không có oxy thì sau 15 ngày trùng bọ sẽ chết Còn nếu chỉ ¼ đến ½ khoảng trống của khối hạt không

có oxy thì phải sau 30 – 40 ngày trùng bọ mới chết [5]

2.2.2.1 Một số loại kho bảo quản kín

Điều kiện cần thiết khi áp dụng phương pháp bảo quản kín là phải có kho thật kín để ngăn O2 bên ngoài xâm nhập vào kho Hiện nay nhiều nước trên thế giới đã nghiên cứu thiết kế và xây dựng nhiều loại kho khác nhau Phổ biến là kho: xilô bằng bêtông cốt thép, xilô thép và kho ngầm dưới mặt đất

Kho xilô bằng bê tông cốt thép yêu cầu cửa tiếp vá tháo hạt phải kín Lớp xi măng bên trong xilô phải tốt Kho này có dung tích lớn, dễ co giới xuất nhập và cũng tiện lợi kiểm tra chất lượng hạt

Khô xilô thép được dùng phổ biến ở Mỹ, Canada và một số nước khác [18] Dung tích kho không lớn bằng kho xilô bêtông cốt thép nhưng đảm bảo kín hoàn toàn Nếu kho không có lớp cách nhiệt thì không phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới

Kho ngầm và nửa ngầm dưới mặt đất được sử dụng nhiều ở các nước vùng nhiệt đới như Nam Châu Mỹ, Châu Phi, Ấn Độ Ưu điểm của kho ngầm

là rất kín, nhiệt độ trong kho quanh năm tương đói ổn định Ít bị ảnh hưởng của môi trường mặc dù nhiệt độ của khí quyển luôn thay đổi Tuy nhiên cũng

có những nhược điểm như: thể tích kho nhỏ đòi hỏi kỹ thuật xây dựng cao mới khắc phục được áp suất mạch nước ngầm

Ở nước ta, từ lâu ông cha ta cũng đã áp dụng phương pháp bảo quản kín để giữ thóc, gạo Thóc thu hoạch về phơi khô, quạt sạch và cho vào chum đậy kín lại, cách ly hạt với mọi sự biến đổi bên ngoài Ngành lương thực nước ta đã kế thừa phương pháp bảo quản truyền thống này bằng cách phủ bề mặt khối hạt một lớp trấu đã sát trùng dày khoảng 15 – 20cm [5]

Ngày nay, để bảo quan một khối lượng thóc gạo lớn hàng triệu tấn có thể dùng kho xilô hoặc khô ngầm Kết quả nghiên cứu cho thấy: sau hơn một năm bảo quản dưới đất, chất lượng, số lượng lương thực vẫn bảo đảm tốt, đặc biệt không bị côn trùng phá hoại [5]

2.2.2.2 Sự biến đổi các thông số của khối thóc gạo trong quá trình bảo quản kín

Trong quá trình bảo quản kín khối thóc gạo khô, tính chất hạt thay đổi

không đáng kể Với khối hạt ướt (độ ẩm từ 16% trở lên), tính chất của khối hạt có thay đổi và ảnh hưởng đến chất lượng của hạt và sản phẩm chế biến

Sự biến đổi không khối có ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật Khi độ ẩm tương đối của không khí lớn hơn 70% tương ứng với độ ẩm của hạt khoảng 13 – 14% thì vi sinh vật trong khối hạt tiếp tục hô hấp, tiêu thụ lượng O2 trong khoảng trống của khối hạt và thải ra khí CO2 Một số vi sinh vật yếm khí không chết, chuyển sang trạng thái tĩnh Sau khi đã hết O2, mà độ

ẩm hạt lớn hơn 16% thì quá trình thải CO2 trong khoảng trống của khối hạt lên tới 95% mới ngừng [5]

Đối với kho xilô bằng kim loại yêu cầu cấu trúc kho đảm bảo không thay đổi áp suất trong kho khi điều kiện môi trường biến đổi Tuy nhiên trong thời gian bảo quản người ta vẫn thấy một lượng khô khí qua khe hở lọt vào kho, nên tỷ lệ O2 tăng và CO2 giảm Theo nhiều nhà nghiên cứu trường hợp kho không kín hoàn toàn thì hàm lượng CO2 sẽ giảm tới 15 – 25% và giữ nguyên ở mức này cho đến khi tháo hạt ra khỏi kho [18]

Trong kho xilô mềm (làm bằng chất dẻo), đã nạp khí CO2 thì hàm lượng CO2 giảm xuống ít hơn bởi vì đối với xilô mềm sự thay đổi áp suất không làm khí thoát ra môi trường xung quanh

Mùi vị, màu sắc hạt thóc gạo trong các kho có độ kín bảo đảm, hình dạng bên ngoài của hạt biến đổi rất ít ( màu sắc và độ tản rời hạt bình thường, không thấy dấu hiệu có nấm mốc) Khi hạt có độ ẩm từ 16% trở lên thì

thường hạt có mùi nha, vị đắng do quá trình lên men yếm khí gây lên Nhiệt

độ và độ ẩm càng cao thì mùi vị biến đổi càng nhanh, nhất là khi bảo quản khối hạt trong thời gian dài Mùi và vị này khó làm thoát khỏi hạt kể cả sau khi thoáng gió cưỡng bức hoặc sấy

Khối hạt có độ ẩm cao thì màu sắc của hạt sẫm nhanh, phần do phản ứng Mayer gây nên, phần do tác động của vi sinh vật

Trong các kho kín không khí ở ngoài không lọt vào được và hàm lượng

CO2 không giảm mà ngày càng tăng vì vật độ ẩm của thóc gạo hầu như biến đổi rất ít Tuy nhiên, độ ẩm của lớp ngoài và lớp gần tường của khối hạt thường cao hơn độ ẩm của toàn khối hạt, do hiện tương ngưng tụ hơi nước khi nhiệt độ bên ngoài thay đổi làm cho lớp ngoài bị lạnh hoặc nóng nhanh hơn so với các lớp khác của khối hạt Trường hợp này thể hiện rõ khi bảo quản khối hạt có độ ẩm cao hơn 22% trong các xilô bằng thép, lớp hạt giáp thành kho thường bị vón cục và kèm theo hiện tượng lên men

Mất sức sống là một trong những hiện tượng biểu hiện sự giảm chất lượng của hạt Độ nảy mầm của hạt bị giảm hoặc mất hoàn toàn khi ta bảo quản khối hạt trong điều kiện không phù hợp Ví dụ: Trong kho kín độ nảy mầm của hạt bị giảm Mức độ giảm độ nảy mầm phụ thuộc vào nhiệt độ và độ

ẩm Nhiều nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng độ nảy mầm sẽ bị mất hoàn toàn khi độ ẩm của khối hạt từ 22% trở lên Khi khối hạt có độ ẩm từ 14% trở xuống thì sau một thời gian dài bảo quản, độ nảy mầm chỉ giảm rất ít nếu nhiệt độ bảo quản thấp Ở 25ºC và độ ẩm hạt 14% sau 80 tuần hạt hoàn toàn mất độ nảy mầm [5]

Sự thay đổi thành phần hóa học của thóc gạo trong quá trình bảo quản kín rất phức tạp và cho đến nay chưa có kết luận toàn diện và chi tiết Thí nghiệm của Meiring và cộng sự chứng tỏ rằng khi hạt có độ ẩm 28,5% độ pH của khối hạt trong quá trình bảo quản tăng lên đáng kể, nhưng độ ẩm 22,5%

thì sự thay đổi này không rõ rệt Sự thay đổi độ pH của hạt cũng phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm của khối hạt [5]

Tổn hao chất khô là chỉ tiêu đầu tiên để đánh giánh chất lượng khối hạt

ẩm trong quá trình bảo quản kín Qua nghiên cứu của nhiều tác giả cho thấy sau 6 tháng bảo quản kín khối hạt có độ ẩm dưới 18% thì hàm lượng chất khô giảm rất ít, nhưng ở độ ẩm 22 – 25% giảm tới 1% và ở 33 – 35% tới 3 – 4% [5]

Để hạn chết sự phát triển của vi sinh vật trong bảo quản kín hạt ướt cần phải tạo và giữ hàm lượng oxy trong kho ở mức thấp nhất, thường chỉ khoảng 0,5 – 1,0% Với điều kiện này chỉ một số loại vi sinh vật yếm khí tồn tại và phát triển còn thì hầu hết bị tiêu diệt hoặc ngừng hoạt động

2.2.3 Bảo quản thóc gạo bằng phương pháp thông gió cưỡng bức

Thổi một luồng không khí khô và mát vào khối thóc gạo sẽ làm thay đổi độ ẩm, nhiệt độ và thành phần không khí trong khối hạt Đó là nguyên tắc của phương pháp thông gió cưỡng bức [5] Ngoài ra có thể làm giảm độ ẩm

và thay đổi nhiệt độ của khối hạt bằng cách cào đảo khối hạt hoặc mở cửa kho lúc có lợi

Đây là phương pháp thường được áp dụng ở nước ta trong điều kiện kho bảo quản còn thô sơ Mục đích của thông gió cưỡng bức là làm giảm độ

ẩm và nhiệt độ của khối lương thực, do đó kéo dài thời gian bảo quản an toàn

Để đạt hiệu quả tốt nhất luồng không khí được thổi vào kho phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

Thứ nhất không khí phải sạch, không làm ô nhiễm lương thực

Thứ hai, cần đủ lượng không khí để thực hiện được mục đích giảm nhiệt đô và độ ẩm của khối hạt

Thứ ba, chỉ quạt khi độ ảm tương đói của không khí ngoài trời thấp nghĩa là sau khi quạt thì độ ẩm của khối hạt giảm xuống

Thứ tư, nhiệt độ không khí ngoài trời phải thấp hơn nhiệt độ của khối hạt

Thứ năm, cần quạt đều không khí vào khối hạt, nếu không đều thì những chỗ không được quạt đủ yêu cầu, độ ẩm của hạt như cũ, lại thêm lượng

CO2 tạo điều kiện cho hạt hô hấp mạnh và côn trùng, vi sinh vật phát triển nhanh

2.2.4 Bảo quản thóc gạo bằng hóa chất

Thực chất của phương pháp này là phát triển thêm trên cơ sở của phương pháp bảo quản kín Cho hóa chat vào khối hạt với mục đích giảm lượng oxy đồng thời do tính độc của hóa chất mà vi sinh vật và trùng bọ bị tiêu diệt Như vậy sẽ ức chế toàn bộ hoạt động sống của khối hạt

Hóa chất phải độc đối với vi sinh vật và trùng bọ, ít độc đối với người

và gia cầm Hóa chất phải dễ phân bố đều và dễ xâm nhập vào khối hạt, ít hoặc không bị hạt hấp thụ và sau bảo quản dễ làm sạch, không gây hỏa hoạn

và ít ăn mòn thiết bị, vật liệu làm kho, ít ảnh hưởng đến tính chất công nghệ của hạt, sử dụng thuận tiện giá thành thấp [5]

Cho tới nay người ta đã nghiên cứu sử dụng trên 500 các hợp chất hóa học khác nhau , tuy nhiên chưa có loại hóa chất nào đáp ứng được mọi yêu cầu trên

2.3 Các quá trình xảy ra khi bảo quản thóc gạo sau thu hoạch

2.3.1 Quá trình hô hấp của hạt

Hô hấp là một quá trình sinh lý quan trọng không thể thiếu được của mỗi cơ thể sống Ngũ cốc nói chung và hạt thóc gạo nói riêng cũng là cơ thể sống, vì vậy trong quá trình bảo quản chúng cũng hô hấp

Vai trò của hô hấp không chỉ cung chấp năng lượng cho oxy hóa carbohydrate trong quá trình hô hấp, còn tạo ra nhiều sản phẩm trung gian quan trọng đối với quá trình tổng hợp các chất hữu cơ, cũng như quá trình trao đổi chất khác trong cơ thể sống

Nguyên liệu cho quá trình hô hấp của hạt trực tiếp và quan trọng nhất

là glucose Ngoài carbohydrate, nguyên liệu cho quá trình hô hấp còn có thể là: các chất béo (lạc vừng), protein và aminoacid, các acid hữu cơ

Thực tế trong bảo quản thóc gạo không phải chỉ có đơn dạng hô hấp hiếu khí hay hô hấp yếm khí mà có đồng thời cả hai dạng Vì vậy, để biểu thị dạng hô hấp người ta dung hệ số hô hấp K là tỷ số của lượng phân tử hay thể tích khí CO2 thoát ra với số lượng phân tử hay thể tích khí O2 tiêu tốn trong cùng thời gian của quá trình hô hấp

Trường hợp hô hấp hiếu khí thì K = 1 Nếu K > 1 nghĩa là lượng CO2

thoát ra nhiều hơn lượng O2 tiêu tốn, do đó ngoài quá trình hô hấp hiếu khí còn có quá trình hô hấp yếm khí Khi K <1 rõ ràng lượng O2 mất đi nhiều nhưng CO2 thoát ra ít, như vậy ngoài quá trình hô hấp còn có các quá trình oxy hóa khác

Khối hạt bảo quản đổ rời ở trong kho, thời gian đầu không khí trong khe hở khối hạt có đủ oxy, toàn khối hạt hô hấp hiếu khí Trong quá trình bảo quản, lượng oxy giữa và đáy khối hết dần, hạt sẽ hô hấp yếm khí Lớp hạt xung quanh và trên mặt khối do thường xuyên tiếp xúc với không khí nên vẫn

Hạt xanh non, hạt lép và hạt không hoàn thiện đều có cường độ hô hấp mạnh hơn so với hạt hạt mẩy, hạt nguyên vẹn

Quá trình hô hấp càng mạnh thì lượng nhiệt, hơi nước và khí CO2 thoát

ra càng nhiều Do khối thóc gạo có tính hấp thụ hơi nước nên độ ẩm của nó

tăng lên và khi độ ẩm hạt càng tăng lên thì quá trình hô hấp càng mạnh hơn, bên cạnh đó vi sinh vật và côn trùng cũng có điều kiện phát triển nhanh, nhiều hơn

Nhiều lượng sinh ra trong quá trình hô hấp một phần cung cấp cho hoạt động nội tế bào của hạt, phần còn lại tỏa môi trường xung quanh Do khối hạt

có tính dẫn nhiệt kém và tính ỳ nhiệt lớn nên nhiệt không thoát ra được mà tích tụ lại, dần dần đến quá trình tự bốc nóng của khối thóc gạo bảo quản

2.3.2 Quá trình chín sau thu hoạch

Quá trình chín sau thu hoạch là quá trình sinh hóa tổng hợp xảy ra sau thu hoạch dưới tác dụng của hệ enzyme có sẵn trong hạt, hạt tự hoàn thiện về mặt chất lượng

Quá trình này xảy ra trong tế bào và mô hạt, trong quá trình chín sau hoạch một lượng các chất hữu cơ phân tử thấp chuyển thành các chất hữu cơ phân tử cao có kèm theo sự thoát hơi nước

Nếu độ ẩm khối hạt thấp thì lượng nước thoát ra của quá trình chín sau thu hoạch sẽ ít ảnh hưởng đến chất lượng hạt bảo quản Ngược lại, nếu độ ẩm khối hạt cao thì lượng nước này và cộng với lượng nước thoát ra do quá trình

hô hấp mạnh của hạt và vi sinh sẽ làm cho khối hạt bảo quản không an toàn sẽ chóng bị suy giảm chất lượng

Thời gian chín sau thu hoạch của các loại hạt khác nhau thì khác nhau Thời gian này phụ thuộc vào giống lúa, độ chín khi thu hoạch và điều kiện bảo quản sau thu hoạch Nếu độ ẩm của hạt thấp và nhiệt độ môi trường tương đối cao thì quá trình chín sau thu hoạch tiến triển tốt và nhanh Ngược lại, nhiệt độ môi trường thấp thì quá trình chín sau thu hoạch chậm lại hoặc ngừng hoàn toàn Để tăng khả năng chín sau thu hoạch có thể phơi hoặc sấy hạt nếu kết hợp quạt không khí khô vào trong khối hạt thì quá trình trên xảy ra càng nhanh [5] Đối với thóc bảo quản thời gian chín sau thu hoạch thường kéo dài từ 30 – 60 ngày

Giai đoạn chín sau thu hoạch, thóc bảo quản sinh nhiệt và ẩm lớn, vì vật cần phải cào đảo và mở cửa kho thường xuyên để giải phóng ẩm, nhiệt và theo dõi chặt chẽ thủy phần của hạt, nhiệt độ và độ ẩm không khí trong kho

2.3.3 Hiện tượng biến vàng

Hiện tượng biến vàng là hiện tượng lớp nội nhũ của hạt chuyển từ màu trắng sang màu vàng Nguyên nhân của hiện tượng biến vàng là do phản ứng melanoidin tạo thành melanoit (sản phẩm có màu vàng sẫm), đây là kết quả của phản ứng giữa minoacid và đường khử có sẵn trong nội nhũ của hạt làm cho gạo trở nên cứng khó hút nước, cơm khô dẻo, màu sắc kém hấp dẫn

Hiện tượng biến vàng xảy ra khi hạt lương thực có thủy phần cao và bảo quản trong điều kiện môi trường có nhiệt độ cao Ngoài ra sự tham gia của một số loài nấm mốc phát triển trên bề mặt hạt lương thực cũng làm cho hạt bị biến vàng

Quá trình hạt biến vàng gồm 2 cơ chế Đầu tiên, các vi sinh vật phát triển trên bề mặt hạt Chúng hoạt động trao đổi chất phân hủy một phần các chất dinh dưỡng có trong hạt như đạm, đường, chất béo dưới tác dụng của các men làm cho hạt biến vàng

Sau đó trên bề mặt hạt xuất hiện các sản phẩm phân hủy Cách chất béo được chuyển dịch từ phôi lên bề mặt lớp vỏ hạt và lớp alơron rồi chuyển sang

bề mặt tinh bột của nội nhũ Các chất béo này bị oxy hóa do oxy của không khí làm nội nhũ chuyển thành màu vàng

Thành phần hóa học của hạt bị biến vàng so với hạt bình thường có sự thay đổi rõ rệt Thành phần gluxit bị thay đổi Hàm lượng sacharoza giảm 10 lần, đường khử tăng 2 -3 lần Thành phần tinh bột thay đổi Hàm lượng amino tăng còn amylopectin giảm Thành phần protein cũng bị thay đổi Trong đó hàm lượng đạm protid giảm, đạm không protid tăng Hàm lượng globulin giảm nhưng anbumin tăng

Như vật, hạt lương thực bị biến vàng giá trị dinh dưỡng và giá trị thương phẩm bị giảm sút rõ rệt

2.3.4 Quá trình bốc nóng của khối hạt lương thực

Trong quá trình bảo quản thóc gạo, các vật thể sống trong khối hạt, chủ yếu là hạt thóc, hạt gạo, vi sinh vật, sâu mọt, gặp điều kiện thuận lợi sẽ hô hấp mạnh và tạo ra một lượng nhiệt lớn Do tính dẫn nhiệt kếm của đống hạt, nhiệt độ do bản thân đống hạt đã tăng lên mạnh, độ nhiệt đống hạt rất cao Quá trình đó gọi là quá trình tự bốc nóng của đống hạt

Năng lượng sinh ra trong quá trình hô hấp của hạt chỉ được sử dụng một phần để duy trì sự sống cho hạt Phần lớn nhiệt năng thoát ra môi trường

và tích tụ trong khối hạt

Vi sinh vật hô hấp được là nhờ nguồn nhiệt chủ yếu tỏa ra từ sự hô hấp của khối hạt Chúng chỉ được sử dụng 5 – 10% năng lượng để sống, còn 90 – 95% năng lượng tỏa ra môi trường xung quanh dưới dạng nhiệt năng, làm cho khối hạt càng bốc nóng Vi sinh vật chỉ phát triển, hô hấp mạnh và tạo ra nguồn nhiệt lớn khi gặp điều kiện độ ẩm tương đối của không khí trên 80% và thủy phần hạt trên 14%

Quá trình bốc nóng gây ra nhiều tổn thất đối với hạt bảo quản Nó làm tổn hao lượng chất khô rất lớn từ 1 – 3% làm cho độ ẩm khối hạt tăng cao, độ tan rời giảm, côn trùng và vi sinh vật phát triển Ngoài ra, quá trình này làm cho giá trị dinh dưỡng của gạo giảm, tỷ lệ hạt vàng tăng, giảm độ nảy mầm của hạt, làm cho hạt có mùi hôi chua, cơm không dẻo

2.4 Hoạt động phá hoại của vi sinh vật trong quá trình bảo quản gạo

Vi sinh vật là các loài sinh vật bậc thấp Một số loài chưa có cấu tạo tế bào hoành chỉnh như virut, phần lớn có cấu tạo đơn bào như vi khuẩn Các loài nấm có cấu tạo đa bào nhưng thiếu diệp lục và các tổ chức mô nên vẫn phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn dinh dưỡng từ ký chủ là các đối tượng bị hại [5]

Khi vi sinh vật phát triển trong lo gạo bảo quản sẽ làm cho gạo bị hôi mốc, chua, có vị đắng, làm mất mùi vị tự nhiên của gạp Vi sinh vật phân hủy các chất dinh dưỡng làm cho hạt giảm giá trị dinh dưỡng

Trong bảo quản gạo, các yếu tố độ ẩm, nhiệt độ, mức độ thoáng, trạng thái vỏ hạt có ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật

Độ ẩm là yếu tố quan trọng quyết định khả năng sinh trưởng và phá hoại của vi sinh vật Nước là dung môi cần thiết cho quá trình trao đổi chất của tế bào với môi trường xung quanh Nếu độ ẩm cao, các fecmen trong khối gạo hoạt động mạnh, phân hủy protein, tinh bột và các chất dinh dưỡng khác thành dạng đơn giản hòa tan trong nước và thẩm thấu vào tế bào vi sinh vật nên tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển mạnh Khi độ ẩm thấp, các chất dinh dưỡng ở dạng khô không thẩm thấu vào tế bào được thì quá trình phát triển của vi sinh vật bị đình trệ

Độ ẩm giới hạn của lương thực để nấm mốc phát triển được khoảng 15 – 16% và cho vi khuẩn là 16 -18% [5]

Mỗi loại vi sinh vật khác nhau thì có khoảng nhiệt độ phát triển khác

nhau Nấm mốc A.candidus phát triển mạnh ở nhiệt độ từ 45 -50ºC, nấm mốc pencillium lại phát triển mạnh ở 20 - 35ºC Vi sinh vật ưa lạnh có thể phát

triển ở 0ºC, vi sinh vật ưa ấm phát triển mạnh ở 20 – 40ºC [17], còn vi sinh vật ưa nhiệt thì phát triển mạnh ở 50 - 60ºC Ở điều kiện khí hậu nước ta, nhiệt độ rất thích hợp cho vi sinh vật ưa ấm phát triển, đặc biệt là nấm mốc

Ở nhiệt độ thấp hoạt độ của vi sinh vật có thể giảm xuống hay ngừng trệ nhưng không chết hết mà tồn tại ở dạng bào tử, khi gặp điều khin thuận lợi chúng lại phát triển trở lại Khi nhiệt độ cao hơn 50ºC thì nguyên sinh chất trong tế bào bị biến tính làm vi sinh vật bị chết Nhiệt độ vào độ ẩm càng cao thì vi sinh vật càng chóng chết

Mức độ thoáng cũng ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của vi sinh vật Hầu hết các loại vi sinh vật trong kho gạo đều hô hấp hiếu khí Khi giảm nồng

độ oxy trong kho sẽ làm giảm hoạt độ của vi sinh vật hàng nghìn lần so với bảo quản thoáng

Trong bảo quản lương thực thì sự phát triển của vi sinh vật còn phụ thuộc vào trạng thái của vỏ hạt Những hạt còn vỏ bao bọc có khả năng đề kháng với vi sinh vật tốt hơn hạt xanh non, hạt lép, hạt bị tróc vỏ hay vụn nát Chính vì vật trong cùng điều kiện bảo quản thì gạo dễ bị vi sinh vật xâm nhiễm hơn thóc

2.5 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước

2.5.1 Tình hình nghiên cứu phương pháp bảo quản gạo trong nước

2.5.1.1 Bảo quản thông thường

Từ thập kỷ 70 trở về trước, gạo thường được bảo quản theo công nghej truyền thống là đóng vào bao đay, xếp vào các kho bảo quản theo công nghệ

mở (opening storage), thời gian gạo giữ được chỉ 3 tháng đến 4 tháng là phải xuất, sau thời gian này chất lượng gạo giảm nhanh (nấm, mốc, mức độ biến vàng phát triển nhanh) [14]

Năm 1993, theo kết quả nghiên cứu của Cục Dự trữ Quốc gia, gạo bảo quản thông thường sau 3 tháng tỷ lệ hạt vàng tăng 0,3 đến 0,35%, mật độ côn trùng từ 10-20 con/kg, độ chua tăng 0,8 đến 0,9% hàm lượng protein giảm 1,1 đến 1,8% Độ sang của hạt lúc này giảm đi rõ rệt, mầu gạo trở lên đục, có mùi hôi và hạt mốc (950 đến 1640 bào tử mốc/1kg gạo) Gạo sau khi thổi cơm rời rạc, không có mùi thơm tự nhiên của gạo Để đảm bảo số lượng và chất lượng hội đồng nghiệm thu đã kết luận thời gian bảo quản gạo bằng phương pháp thông thường tối đa là 3 tháng [18]

2.5.1.2 Bảo quản kín

Từ những năm đầu thập kỷ 80, ở một số nước trên thế giới đã nghiên cứu và áp dụng công nghệ bảo quản kín (Hermatic hay Airtight Storage) để hạn chế tác động xấu của oxy trong không khí đến lương thực trong quá trình bảo quản

Bảo quản kín có nhiều phương thức khác nhau: Bảo quản trong môi trường chân không, môi trường khí trơ CO2, N2

Ở nước ta lần đầu tiên công nghệ bảo quản phủ kín có nạp khí CO2

được nghiên cứu tại Dự trữ Hải Hưng, số thóc này bảo quản 16 tháng (tháng 8 năm 1991 đến tháng 12 năm 1992), so với bảo quản tự nhiên thu được kết quả:

+ Lương tạp chất không tăng

+ Tỷ lệ hạt vàng giảm

+ Côn trùng không phát triển

+ Nấm mốc giảm rõ rệt

+ Suy giảm chất dinh dưỡng (Gluxit, protit, lipit, vitamin,…) đều giảm

ít hơn so với lô đối chứng (bảo quản thường) [20]

- Khi nồng đọ CO2 giảm xuống dưới 15%, căn cứ kế hoạch xuất kho tính toán bổ sung lượng CO2 cần nạp phù hợp Trường hợp thời gian lưu kho còn từ 3 tháng trở lên cần nạp để đảm bảo nồng độ CO2 không nhỏ hơn 15% Khi nhiệt độ và thời tiết hạ thấp dưới 15oC trong nhiều ngày, cần chú ý tới hiện tượng động sương trong lô gạo, dẫn đến gạo có thể bị mốc, cần có biện pháp như: Làm nóng kho, sử dụng máy hút ẩm hoặc một số thiết bị khác để khắc phục hiện tượng đọng sương [16]

Qua theo dõi 16 tháng từ tháng 6 năm 2000 đến tháng 9 năm 2001 kết quả phân tích cho thấy:

+ Thủy phần của gạo: Dao động từ 13,8%-14% không có biến động về thủy phần Trong suốt thời gian bảo quản không đọng sương

+ Tỷ lệ hạt vàng: 14 tháng đầu hầu như không thay đổi, giữ mức 0,1%, vào thời điểm từ tháng 14 đến tháng 16 khi xuất tỷ lệ hạt vàng tăng lên 0,2%

+ Màu sắc: Trong vòng 16 tháng gạo đều được đánh giá có màu sáng + Mùi vị: Trong vòng 16 tháng kết quả kiểm tra gạo vẫn giữ được mùi thơm + Côn trùng: Kiểm tra không thấy côn trùng sống

+ Nấm mốc: trong 16 tháng không thấy nấm mốc

+ Kết quả nấu ăn: Qua 2 lần đánh giá Hội đồng nấu ăn đều xác định chất lượng về mùi vị, cảm quan gạo bảo quản CO2 có chất lượng tốt, mùi vị,

độ dẻo của cơm tốt hơn so với gạo bảo quản kín

2.5.1.4 Bảo quản gạo bằng chất khử Oxy

Trong nhiều năm qua, nhiều nhà khoa học, viện nghiên cứu, nhiều giảng viên, kỹ sư đã nghiên cứu về các phương pháp bảo quản thóc, gạo Trong những nghiên cứu đó có những đề tài đã và đang được ứng dụng trong

Dự trử Quốc gia Đề tài “Triển khai ứng dụng chất khử Oxy để bảo quản gạo

Dự trữ Quốc gia” của Trung tâm Khoa học bảo quản và bồi dưỡng nghiệp vụ

nghiên cứu đã được Hội đồng nghiệm thu Cục Dự trữ Quốc gia đánh giá tốt

và đề nghị triển khai rộng

Đề tài dựa trên nguyên lý nhiệt động học của một số chất vô cơ và hữu

cơ có khả năng hấp thụ và oxy hóa, tiêu thụ oxy của không khí trong lô hàng làm giảm nồng độ oxy đến mức yêu cầu Phương pháp này làm giảm chi phí thiết bị và lao động nặng nhọc, đảm bảo an toàn lao động và không ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Viện Khoa học công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu và chế tạo chất khử FOCOAS 0-9 phù hợp và đảm bảo được yêu của quy trình bảo quản gạo với khối lượng lớn lưu kho trong thời gian dài

2.5.2 Tình hình nghiên cứu phương pháp bảo quản gạo trên thế giới

Phương pháp bảo quản kín (Hermetic storage) đã được người Hy Lạp

và La Mã cổ đại sử dụng trong những chum có trát sáp ong cách đây 2500 năm

Hiện nay, kỹ thuật bảo quản kín sử dụng những vật liệu hiện đại ngày nay càng phổ biến Cách đây 2 năm, 1 trong những công ty hạt giống lớn nhất thế giới là Bayer CropScience đã thành công khi chuyển từ tồn trữ trong kho truyền thống sang bảo quản kín đói với hạt giống lúa lai Bayer hiện có thể hạn chế phát triển của sâu mọt và kéo dài khả năng nảy mầm của hạt hgioosng đến 9 tháng Các công ty khác đã áp dụng phương pháp của Bayer

Qua nỗ lực của Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI cùng với quốc gia thành viên phổ biến thành công phương pháp bảo quản kín ở các nước Bangladesh, Campuchia, Ấn Độ, Indonesia, Lào, Myanmar, Philippin và Thái Lan Nó còn được áp dụng đối với bảo quản lúa lương thực và gạo Các nghiên cứu của IRRI cho thấy lúa lương thực tồn trữ bằng phương pháp bảo quản kín làm tăng tỷ lệ gạo nguyên Tại Campuchia tỷ lệ này tăng 10% (thu được 75-80% gạo nguyên) so với phương pháp bảo quản thông thường khi tồn trữ trên 12 tháng Tại Việt Nam kết quả khảo nghiệm năm 2003 phương pháp này làm tăng tỷ lệ gạo nguyên 4-5% sau thời gian bảo quản 6 tháng [19]