- Trang Chủ
- Báo cáo khoa học
- Báo cáo nghiên cứu: Tác động của ủ sau sấy và trong bảo quản đến đặc tính nứt và chất lượng xát gạo
Xem mẫu
- Phụ lục 5
Tác động của ủ sau sấy và trong bảo quản đến đặc tính nứt và
chất lượng xát gạo
1
- Tác động của ủ sau sấy và trong bảo quản đến đặc tính nứt và chất lượng
xát gạo
Giới thiệu
Các nghiên cứu trước đây đã cố gắng giải thích ảnh hưởng của các điều kiện sấy ủ đến tỉ lệ
thu hồi gạo nguyên trên nền tảng khái niệm cấu trúc gương. Theo khái niệm này, có khả năng
xảy ra hiện tượng phục hồi cấu trúc hay già hóa vật lý của gạo trong quá trình ủ. Do đó nghiên
cứu hiện tượng này trong quá trình ủ sau sấy trên lúa là cần thiết. Khảo sát tác động của quá
trình ủ sau sấy ở nhiệt độ trên và dưới nhiệt độ gương của gạo đến độ cứng cơ học và liên hệ
với tỉ lệ nứt gãy và chất lượng xát sẽ cung cấp nhiều thông tin giá trị để hiểu rõ cơ chế nứt gãy
của hạt gạo.
Mục đích của nghiên cứu này là (i) khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy và ủ sau sấy ở nhiệt
độ trên và dưới nhiệt độ gương của gạo lên độ cứng cơ học, tỉ lệ nứt hạt và chất lượng xát; (ii)
điều tra các thay đổi đặc tính cơ học và chất lượng xát của gạo trong quá trình bảo quản. Các
nghiên cứu này thực hiện trên các giống gạo Úc.
Vật liệu và phương pháp thí nghiệm
Ba giống gạo Úc Kyeema, Amaroo và Reiziq có độ ẩm ban đầu 11.2-11.6% được bảo quản
kín tại nhiệt độ phòng. Lúa ngâm (24-27% cơ sở ướt) của mỗi giống được đem sấy lớp mỏng
(dày 1 cm) ở ba điều kiện sấy 40oC-25%RH, 60oC-20%RH, 80oC-16%RH. Lô mẫu sau đó
được chia nhỏ và ủ trong hũ thủy tinh kín trong tủ ấm. Mẫu gạo được ủ tại nhiệt độ bằng với
nhiệt độ sấy (40, 60 và 80oC) trong 0, 40, 80 và 120 phút. Sau ủ, mẫu gạo được làm nguội
trong tủ ấm ở chế độ 25oC và 65% RH. Ẩm độ cuối của gạo được chuẩn hóa nhằm giảm thiểu
ảnh hưởng của ẩm độ đến việc đo độ cứng của nhân hạt sau đó. Mẫu gạo sau đó được xác
định tỉ lệ nứt gãy, độ cứng cơ học và TLTH gạo nguyên sau khi được tồn trữ từ 2-3 ngày.
Để tiến hành thí nghiệm bảo quản, lựa chọn điều kiện sấy ủ tốt nhất cho mỗi giống gạo dựa
trên tỉ lệ thu hồi gạo nguyên cao nhất. Để giảm số lượng nghiệm thức, chỉ chọn nhiệt độ sấy
40oC và 80oC để khảo sát ảnh hưởng. Mẫu gạo sau đó được phân chia 150 g và bảo quản
trong bao nhựa kín trong tủ ấm ở 3 nhiệt độ ủ khác nhau (4, 20, 38oC) trong thời gian bảo
quản 4 tháng. Mỗi tháng, mẫu gạo được đem đi đo tỉ lệ nứt gãy, độ cứng cơ học, tỉ lệ thu hồi
gạo nguyên và đặc tính hóa nhão.
Kết quả
Ảnh hưởng của chế độ sấy và ủ sau sấy đến tỉ lệ nứt hạt, độ cứng cơ học và chất lượng
xát.
Nhiệt độ sấy, thời gian ủ và tương tác giữa chúng tác động mạnh mẽ đến tỉ lệ nứt hạt, độ cứng
cơ học và chất lượng xát của cả ba giống gạo.
Tỉ lệ nứt gãy hạt
Trong mỗi giống gạo, tỉ lệ nứt hạt có xu hướng tăng với nhiệt độ sấy tăng (Bảng 1). Nội ứng
suất tạo ra trong quá trình sấy tại nhân hạt không được giảm đi nếu không có quá trình ủ dẫn
đến hạt gạo bị nứt sau đó. Mức độ nứt hạt giảm đáng kể với thời gian ủ tăng đến 2 giờ. Ở
nhiệt độ sấy 40oC, tốc độ sấy thấp nên không gây ra các ảnh hưởng xấu đến tỉ lệ nứt hạt. Vì
vậy ủ ở nhiệt độ này không có lợi ích vì cấu trúc vô định hình của gạo đã hoàn toàn phục hồi
và ở trạng thái gương.
2
- Độ cứng cơ học
Độ bền cơ học bao gồm độ cứng và độ chặt theo thời gian ủ (từ 0 đến 120 phút) của ba giống
gạo ở ba nhiệt độ sấy được trình bày trong Hình 1. Có thể thấy từ Hình 1 rằng nhiệt độ sấy
tăng dẫn đến hạt gạo cứng hơn do giá trị của cả độ cứng và độ chặt đều tăng. Tính chất cơ
học, đặc biệt là độ chặt, được cải thiện khi thời gian ủ tăng.
Bảng 1. TLTH gạo nguyên và tỉ lệ hạt nứt của ba giống gạo ở các nhiệt độ sấy và thời gian ủ
khác nhau.
δ τ Tỉ lệ nứt hạt, % TLTH gạo nguyên, %
o
C phút Kyeema Amaroo Reiziq Kyeema Amaroo Reiziq
12.7±2.1c 39.0±1.5ed 24.0±4.0cd 62.3±1.4b 64.3±3.7c 45.8±2.8cd
40 0
7.5±0.9cd 41.7±2.5d 25.0±2.0c 64.6±3.3bc 65.2±4.3c 46.6±3.0cd
40
10.0±4.0cd 40.3±0.6ed 22.7±1.5cd 64.8±1.9bc 67.2±2.8cd 45.4±1.2cd
80
9.7±1.2cd 40.0±1.0ed 24.7±0.6c 65.0±1.5bc 67.1±2.1cd 48.3±2.6cd
120
21.0±1.2ab 63.0±1.0ab 30.0±2.0b 40.7±1.3c 30.1±0.4a 25.3±3.8a
60 0
17.3±1.2bc 58.0±3.5b 23.0±2.0cd 58.8±3.3b 52.2±2.4b 33.2±4.6b
40
14.3±2.1c 50.3±6.7c 21.7±1.2cd 61.6±0.3b 56.9±1.6b 44.1±7.4cd
80
8.67±1.2d 45.3±1.5cd 21.7±0.6cd 63.7±3.1b 60.8±2.4bc 43.9±3.2cd
120
24.3±0.6a 67.0±2.7a 36.0±2.0a 25.0±4.9a 22.2±3.0a 22.2±1.8a
80 0
18.7±1.2b 58.7±1.5b 26.0±2.0bc 59.5±0.8b 54.6±1.2b 32.5±1.6b
40
15.7±2.9bc 45.7±2.5cd 22.0±2.0cd 60.7±1.3b 54.9±2.2b 40.5±3.4c
80
16.0±1.0bc 45.5±1.3cd 20.3±0.6cd 59.2±1.5b 60.0±1.2bc 45.8±0.6cd
120
4.0±2.1e 35.0±2.1e 20.0±2.3d 65.6±1.7c 67.9±2.5cd 52.0±3.1d
Mẫu đối chứng
δ: nhiệt độ sấy; τ: thời gian ủ.
Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên
Nhìn chung, TLTH gạo nguyên của ba giống gạo giảm với nhiệt độ sấy tăng. Chế độ sấy dịu ở
40oC bảo toàn được TLTH gạo nguyên như mẫu đối chứng ở cả ba giống gạo (Bảng 1). Nhiệt
độ sấy cao như ở thí nghiệm này (60 và 80oC) gây ra tốc độ sấy cao. Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên
giảm do các gradient ẩm tạo ra các vết nứt trong hạt. Như trình bày trong Bảng 1, TLTH gạo
nguyên tăng với thời gian ủ tăng. TLTH gạo nguyên tăng từ 8 đến 22% sau 40 phút ủ sau khi
sấy ở nhiệt độ 60 và 80oC so với các mẫu gạo không qua ủ ở cùng nhiệt độ sấy. Kéo dài thời
gian sấy đến 120 phút có ích hơn cho các hạt gạo trung bình.
3
- Kyeema Kyeema
210
70
60
Stiffness, N/mm
Hardness, N
190
50
170
40
30 150
0 40 80 120 0 40 80 120
Annealing time, min
Annealing time, min
Amaroo Amaroo
210
70
Stiffness, N/mm
60
Hardness, N
190
50
170
40
150
30
0 40 80 120
0 40 80 120
Annealing time, min
Annealing time, min
Reiziq Reiziq
70 210
Stiffness, N/mm
60
Hardness, N
190
50
170
40
30 150
0 40 80 120 0 40 80 120
Annealing time, min
Annealing time, min
80C 60C 40C reference
80C 60C 40C reference
Hình 1. Độ cứng cơ học (độ cứng và độ chặt) của ba giống gạo ở ba chế độ sấy và ủ đến 120 phút.
Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến đặc tính nứt gãy và hóa lý của gạo
Hình 2 và 3 minh họa biến động tỉ lệ nứt hạt và TLTH gạo nguyên trong thời gian bảo quản 4
tháng. Các thay đổi về độ cứng cơ học theo thời gian bảo quản cũng được mô tả trong Hình 4
và 5. Bảng 2 trình bày thay đổi đặc tính nhớt của mẫu gạo theo thời gian bảo quản.
4
- Tỉ lệ nứt hạt
Như trình bày trong Hình 2 và 3, tỉ lệ hạt nứt tăng lên trong quá trình bảo quản. Số lượng hạt
nứt của mẫu gạo sấy ở 40oC tăng đáng kể trong hai tháng đầu bảo quản sau đó giữ nguyên.
Ngược lại, mẫu gạo sấy ở 80oC và ủ ít nhất 80 phút không nứt nhiều trong hai tháng đầu bảo
quản mà bắt đầu nứt sau thời gian này. Tỉ lệ nứt cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ tồn trữ. Quan
sát cho thấy biến động tỉ lệ nứt trong nghiên cứu này minh chứng rằng hạt tiếp tục nứt trong
quá trình bảo quản bất chấp chế độ sấy trước đó.
Độ cứng cơ học
Độ cứng cơ học được xác định bằng phép uốn ba điểm trên mẫu gạo là hàm của thời gian và
nhiệt độ tồn trữ. Như trình bày trong Hình 4 và 5 độ chặt của hạt tăng theo thời gian bảo quản
ở tất cả nhiệt độ tồn trữ cho cả ba giống gạo được khảo sát. Nhiệt độ tồn trữ cao hơn (38oC)
làm tăng độ chặt đáng kể trong khi cường độ này nhỏ hơn ở nhiệt độ tồn trữ thấp hơn (20oC
và 4oC). Độ cứng của nhân hạt của các giống Kyeema và Amaroo (sấy ở nhiệt độ 40oC) cao
hơn các nhân hạt sấy ở 80oC. Hiện tượng độ chặt của nhân hạt nguyên vẹn tăng liên tục trong
quá trình bảo quản có thể là do quá trình già hóa lý tính hay phục hồi cấu trúc của các phần vô
định hình của tinh bột gạo. Nhiệt độ ủ/bảo quản thấp hơn nhiệt độ hóa mềm của gạo bảo quản.
Vì thế gạo luôn ở trạng thái gương trong điều kiện bảo quản, và hiện tượng phục hồi thứ cấp
của cấu trúc vô định hình có thể xảy ra. Thời gian ủ kéo dài sẽ tạo cơ hội cho sự chuyển động
cục bộ rất chậm của cấu trúc phân tử hướng tới trạng thái bền vững hơn dẫn đến hiện tượng
mật độ hóa của mạng vô định hình. Sự sắp xếp phân tử này làm cho nội cấu trúc của gạo tồn
trữ rắn hơn.
Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên
Nhìn chung, TLTH gạo nguyên của các mẫu gạo qua sấy ở 80oC thấp hơn các mẫu sấy ở chế
độ dịu nhẹ (40oC). TLTH gạo nguyên ở cả 2 nhiệt độ sấy có xu hướng tăng trong quá trình
bảo quản đến 3 tháng ở cả 3 nhiệt độ bảo quản (Hình 2 và 3). Qua 3 tháng bảo quản, TLTH
gạo nguyên vẫn được duy trì. Nhiệt độ tồn trữ cũng ảnh hưởng đến TLTH gạo nguyên, TLTH
gạo nguyên cao với nhiệt độ tồn trữ thấp hơn. TLTH gạo nguyên tăng đáng kể trong quá trình
bảo quản có thể do độ chặt của gạo được cải thiện. Độ chặt gia tăng đồng nghĩa với khả năng
kháng vỡ của hạt gạo được hoàn thiện sau khi xát dẫn đến TLTH gạo nguyên cũng được cải
thiện.
Đặc tính hóa nhão
Bảng 2 mô tả đặc tính hóa nhão của cả ba loại gạo và là hàm của nhiệt độ bảo quản và thời
gian tồn trữ. Các độ nhớt đỉnh và cuối nhìn chung có xu hướng tăng theo thời gian bảo quản
trong hai tháng đầu. Bảo quản lâu hơn, độ nhớt đỉnh và cuối của giống Kyeema có tăng nhưng
lại giảm về gần giá trị ban đầu, tuy vậy giống Reiziq lại không thay đổi nhiều từ tháng thứ ba
trở đi. Đối với giống Amaroo, độ nhớt đỉnh và cuối tiếp tục tăng qua 4 tháng bảo quản. Đặc
tính hóa nhão cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ tồn trữ. Mẫu gạo trữ ở 38oC có độ nhớt đỉnh và
cuối cao hơn rất nhiều các mẫu trữ ở 20oC và 4oC. Chế độ sấy trước khi bảo quản cũng ảnh
hưởng đến độ nhớt đỉnh và cuối. Độ nhớt của mẫu gạo sấy ở nhiệt độ cao (80oC) có giá trị
thấp hơn các mẫu sấy ở 40oC. Nhiệt độ hóa nhão, tuy nhiên, lại không có xu hướng giống
nhau ở cả 3 giống gạo. Nhiệt độ hóa nhão của Reiziq biến động ít trong suốt thời gian bảo
quản trong khi giống Kyeema và Amaroo nhiệt độ hóa nhão có khuynh hướng tăng theo thời
gian bảo quản. Các biến đổi về nhiệt độ hóa nhão dễ thấy hơn ở các mẫu gạo trữ ở nhiệt độ
38oC.
5
- Kyeema Amaroo Reziq
80 80 80 80
80
60 60 60 60 60
Fissured kernels, %
Fissured kernels, %
Fissured kernels,%
Head rice yield, %
Head rice yield, %
40 40 40 40 40
20 20 20 20 20
0 0 0 0 0
0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5
Storage period, month(s) Storage period, months Storage period, month(s)
nh hưởng của nhiệt độ bảo quản 38oC ( ), 20oC ( ), và 4oC ( ) qua 4 tháng bảo quản của 3 loại gạo sấy ở 40oC đến tỉ lệ nứt hạt
o nguyên.
6
- Kyeema Amaroo Reziq
80 80
80 80 80
60 60 60
60 60
Fissured kernels, %
Fissured kernels, %
Fissured kernels, %
Head rice yield, %
Head rice yield, %
40 40 40
40 40
20 20 20
20 20
0 0 0
0 0
4 8 12 16 20 0 1 2 3 4 5
0 1 2 3 4 5
Storage period, month(s) Storage period, month(s)
Storage period, month(s)
nh hưởng của nhiệt độ bảo quản 38oC ( ), 20oC ( ), và 4oC ( ) qua 4 tháng bảo quản của 3 loại gạo sấy ở 80oC đến tỉ lệ nứt hạt
o nguyên.
7
- Kyeema Amaroo Reiziq
240 150 240 150 240
220 220 220
120 120
200 200 200
Stiffness, N/mm
Stiffness, N/mm
Stiffness, N/mm
Hardness, N
Hardness, N
180 180 180
90 90
160 160 160
140 140 140
60 60
120 120 120
100 30 100 30 100
0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5
Storage period, month(s) Storage period, month(s) Storage period, month(s)
(b) (c)
ộ cứng cơ học của 3 loại gạo (qua sấy ở 80oC) thay đổi qua 4 tháng bảo quản tại 38oC ( ), 20oC ( ), và 4oC ( ).
8
- Kyeema Amaroo Reiziq
150 240
240 150 240
220 220 220
120 120
200 200 200
Stiffness, N/mm
Stiffness, N/mm
Stiffness, N/mm
Hardness, N
Hardness, N
180 180 180
90 90
160 160 160
140 140 140
60 60
120 120 120
100 30 100 30 100
0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5
Storage period, month(s) Storage period, month(s) Storage period, month(s)
(b) (c)
ộ cứng cơ học của 3 loại gạo (qua sấy ở 80oC) thay đổi qua 4 tháng bảo quản tại 38oC ( ), 20oC ( ), và 4oC ( ).
9
- Bảng 2. Đặc tính hóa nhão về mặt nhiệt độ hóa nhão (PT), độ nhớt đỉnh (PV), và cuối (FV) của ba loại
gạo tồn trữ ở các nhiệt độ khác nhau qua 4 tháng bảo quản.
∆ δ τ Kyeema Amaroo Reiziq
PT PV FV PT PV FV PT PV FV
o o o o
C tháng C RVU RVU C RVU RVU C RVU RVU
bc efg ab ab c b b b
252.0d
40 4 0 88.6 202.8 226.50 84.6 210.5 214.6 89.4 215.5
85.9b 154.1a 220.3a 85.8ab 202.9bc 213.6b 88.6b 211.3b 236.2c
1
85.4a 202.8f 226.5ab 85.8ab 193.6b 209.1b 89.8b 197.8a 219.4a
2
86.6ab 209.9g 235.2ab 85.8b 178.9a 197.0a 89.3b 193.0a 228.8b
3
86.2ab 200.9ef 221.3a 86.2b 175.3a 190.3a 88.9b 191.8a 232.5bc
4
88.6bc 202.8efg 226.5ab 84.6ab 210.5c 214.6b 89.4b 215.5bc 252.0d
20 0
88.6bc 197.8ef 247.5bc 85.4b 207.9c 215.0b 89.4b 222.7c 233.5bc
1
87.8b 195.3de 227.3ab 85.3b 195.4b 198.5a 87.2ab 238.8cde 247.5d
2
87.8b 196.1ef 237.3b 86.1bc 215.8cd 216.3b 88.6b 228.1cd 237.0c
3
88.2bc 186.1cd 232.9ab 86.8bc 211.2c 210.3b 89.1b 230.6cd 249.9d
4
88.6bc 202.8f 226.5ab 84.6ab 210.5c 214.6b 89.4b 215.5bc 252.0d
38 0
89.5bc 211.8g 262.3cd 83.9a 242.3ef 245.3de 88.1ab 231.7d 247.8d
1
89.5bc 231.9h 285.7d 84.3ab 242.5ef 229.5c 86.1a 278.5g 290.8g
2
90.9cd 172.2b 269.5cd 85.0ab 249.8fg 252.5e 87.0ab 276.9g 287.3g
3
91.3cd 171.6b 262.3cd 86.3b 258.1g 276.3fg 88.7b 278.8g 290.0g
4
89.0bc 182.8c 256.5c 85.1ab 195.7b 208.9b 89.0b 228.5cd 241.3d
80 4 0
89.7c 182.8c 256.5c 86.2b 226.4d 232.0cd 89.3b 234.9d 247.6c
1
88.2bc 201.0f 258.1c 86.0b 237.4e 238.4cd 88.1ab 238.8de 249.8a
2
90.9cd 186.3cd 258.3c 86.9bc 243.4ef 242.4d 89.5b 235.3d 247.8b
3
90.2cd 186.1cd 256.4c 86.2b 235.5e 234.5cd 88.6b 236.8de 247.7bc
4
89.0bc 182.8c 256.5c 85.1ab 195.7b 208.9b 89.0b 228.5cd 241.3cd
20 0
90.5cd 171.6b 247.7bc 85.8b 244.3df 253.1e 87.8b 237.5de 245.6d
1
89.0bc 188.8d 250.3bc 85.7b 215.4cd 211.6b 86.1a 244.6e 245.3d
2
90.5cd 189.5d 263.7cd 86.9bc 250.8fg 247.3de 88.1ab 259.6f 260.8e
3
89.4bc 172.0b 258.8c 87.6bc 247.5f 247.1de 88.6b 267.1f 269.5f
4
89.0bc 182.8cd 256.5c 85.1ab 195.7b 208.9b 89.0b 228.5cd 241.3cd
38 0
90.9cd 207.4gh 298.8e 86.6bc 252.9fg 253.6e 87.7ab 278.4g 303.4hi
1
90.9cd 195.1ef 286.0ed 85.0ab 267.1h 269.3f 86.2a 302.5i 307.9i
2
91.6d 194.9e 286.8ed 88.2c 279.9i 282.3g 87.0a 293.7h 299.2h
3
91.7d 190.2de 274.7d 88.6c 298.0j 304.0h 88.3ab 281.4g 286.8g
4
STDEV 0.7 2.2 5.4 0.7 3.8 4.0 0.9 2.9 2.9
10
- ∆: nhiệt độ sấy; δ:nhiệt độ bảo quản; τ: thời gian tồn trữ.
Kết luận
Kết quả thí nghiệm này minh chứng một vai trò quan trọng khác của quá trình ủ vì nó có tác
động đến đặc tính nứt gãy, độ cứng cơ học và chất lượng xát của gạo. Ngoài lợi ích đã biết là
quá trình ủ tạo điều kiện cho ẩm khuyến tán, quá trình ủ còn đồng thời làm tăng tính nguyên
vẹn của nhân hạt. Hiện tượng phục hồi cấu trúc phân tử trong tinh bột gạo dẫn đến quá trình
mật độ hóa của nội cấu trúc làm cho nhân gạo chịu được các lực phá vỡ trong công đoạn xát
sau đó.
Các kết quả trên đã giúp chúng ta hiểu thêm về hiện tượng già hóa gạo trong quá trình bảo
quả trong mối liên hệ với các thay đổi về tỉ lệ nứt, đặc tính cơ học và đặc tính hóa nhão. Mặc
dù có biến động nhỏ trong các thông số theo dõi nhưng xu hướng chung là gia tăng tỉ lệ nứt,
độ cứng cơ học, TLTH gạo nguyên và các đặc tính hóa nhão ở cả 3 giống gạo khảo sát. Nhân
gạo tiếp tục nứt trong khi bảo quản đến 2 và 3 tháng, thú vị là không ảnh hưởng đến TLTH
gạo nguyên. TLTH gạo nguyên tăng mặc dù tỉ lệ nứt hạt tăng cho thấy hạt đủ cứng để kháng
lại sự nứt gãy trong quá trình xát. Điều này hàm ý sự tồn tại của hiện tượng già hóa khi tồn
trữ gạo dưới nhiệt độ gương của gạo làm cấu trúc gạo cứng hơn. Các nghiên cứu chuyên sâu
ở mức độ phân tử với các phương pháp nghiên cứu tinh vi hơn như nhiễu xạ tia X hay cộng
hưởng từ trạng thái rắn sẽ giúp làm rõ hơn cơ chế này.
11
nguon tai.lieu . vn
