Báo cáo nghiên cứu nông nghiệp " Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến các đặc tính hóa lý của gạo "

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

92
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến các đặc tính hóa lý gồm có đặc tính hóa nhão và hồ hóa, độ kết tinh và vi cấu trúc được thực hiện trên giống gạo dài A10. Nhiệt độ sấy (80 và 90 oC), thời gian sấy (2.5 và 3.0 phút), và nhiệt độ ủ (0 – 60 phút) có tác động đáng kể đến các đặc tính hóa nhão và hồ hóa của bột gạo. Kết quả cho thấy không có sự khác biệt về kiểu hình nhiễu xạ tia X giữa các mẫu gạo. Độ kết...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu nông nghiệp " Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến các đặc tính hóa lý của gạo "

Phần 4 Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến các đặc tính hóa lý của gạo 57
Phần 4. Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến các đặc tính hóa lý của gạo TÓM TẮT Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến các đặc tính hóa lý gồm có đặc tính hóa nhão và hồ hóa, độ kết tinh và vi cấu trúc được thực hiện trên giống gạo dài A10. Nhiệt độ sấy (80 và 90 oC), thời gian sấy (2.5 và 3.0 phút), và nhiệt độ ủ (0 – 60 phút) có tác động đáng kể đến các đặc tính hóa nhão và hồ hóa của bột gạo. Kết quả cho thấy không có sự khác biệt về kiểu hình nhiễu xạ tia X giữa các mẫu gạo. Độ kết tinh giảm mạnh nhất từ 3 – 7 % sau khi ủ gạo đến 1 giờ. Hiện tượng hồ hóa riêng phần ở lớp ngoài của nhân gạo sấy tầng sôi đã được minh chứng bằng hình ảnh SEM và chiều hướng tăng nhiệt độ hồ hóa với nhiệt độ sấy tăng và thời gian ủ dài hơn. GIỚI THIỆU Việc ứng dụng kỹ thuật sấy tầng sôi đã được trình bày trong nhiều nghiên cứu trước đây (Tirawanichakul và ctv 2004; Poomsa-ad và ctv 2005; Soponronnarit và Prachayawarakorn 1994; Sutherland và Ghaly 1990). Sấy tầng sôi có ảnh hưởng đến độ nứt vỡ và độ bền cơ học của hạt gạo (Tuyen và ctv 2008). Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên được cải thiện đáng kể nếu gạo được ủ trong 40 phút. Khi gạo được ủ lâu hơn thì tỉ lệ thu hồi gạo nguyên có xu hướng tăng trong khi độ nứt vỡ gạo giảm. Độ cứng và độ chặt của nhân gạo nguyên vẹn (lần lượt trong khoảng 30 – 55 N và 162 – 168 N/mm) cao hơn gạo sấy bằng phương pháp truyền thống (sấy lớp mỏng ở 35 oC). Điều này được giải thích là do hồ hóa riêng phần xảy ra ở các lớp ngoài nhân gạo do lúa tươi có hàm ẩm ban đầu cao và chế độ nhiệt cao trong sấy tầng sôi và giai đoạn ủ ngay sau sấy (Tuyen và ctv 2008). Đặc tính hồ hóa chi phối chất lượng nấu của gạo, do đó các nghiên cứu khảo sát sự thay đổi các đặc tính hóa lý của gạo khi ứng dụng kỹ thuật sấy tầng sôi là rất quan trọng. Tirawanichakul và ctv (2004) thấy rằng không có sự khác biệt đáng kể về độ cứng cơm giữa hai loại gạo sấy tầng sôi và sấy lớp mỏng. Kết quả đo DSC cho biết gạo sấy tầng sôi bị hồ hóa riêng phần (Tirawanichakul và ctv 2004). Bên cạnh đó, các đặc tính hóa lý của gạo sấy tầng sôi về đặc tính hóa nhão, độ kết tinh và đặc tính hồ hóa cũng bị thay đổi khi sấy gạo ở những nhiệt độ khác nhau (Wiset và ctv 2005). Phần trăm độ kết tinh mất đi do sấy tầng sôi ở nhiệt độ 100, 125 và 150 oC vào khoảng 10 – 40% tùy thuộc giống gạo. Nhiệt độ hồ hóa tăng trong khi enthalpy hồ hóa giảm khi tăng nhiệt độ sấy (Wiset và ctv 2005). 58
Giai đoạn ủ đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sự nứt gãy gạo do ứng suất gây ra trong quá trình sấy tầng sôi nhiệt độ cao (Tuyen và ctv 2008). Do đó khảo sát ảnh hưởng của chế độ sấy ủ đến các thay đổi đặc tính hóa lý là cơ sở để đánh giá tác động của quá trình sấy tầng sôi có ủ nhiệt độ và giúp dự đoán chất lượng nấu của gạo sấy tầng sôi. Mục đích của thí nghiệm này là đo đạc các đặc tính hóa nhão, hồ hóa và độ kết tinh của gạo nhằm liên hệ các thông số này với các thay đổi tính chất lưu biến và cấu trúc xảy ra trong quá trình ủ sau sấy tầng sôi. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Máy sấy tầng sôi Thí nghiệm sử dụng máy sấy tầng sôi dạng mẻ qui mô phòng thí nghiệm (HPFD150) do trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM thiết kế và chế tạo. Máy gồm có 3 phần chính: (i) buồng sấy hình trụ cao 40 cm có đường kính 15 cm; (ii) bộ phận cung cấp nhiệt có công suất 5kW; và (iii) quạt ly tâm dẫn động bằng động cơ điện 0.75 kW. Nhiệt độ đầu vào khoảng 20 – 100oC được điều khiển bằng bộ điều nhiệt Hanyoung Electronics Inc., Model DX7, Seoul, Korea). Nhiệt độ đầu ra theo dõi bằng cặp nhiệt điện Daewon. Chuẩn bị mẫu sấy Giống lúa dài A10 được thu thập ở các nông hộ tại tỉnh Tiền Giang trong năm 2007. Lúa tươi (32±1 % cơ sở ướt) lập tức được chuyển về phòng thí nghiệm và bảo quản trong kho mát ở 5oC. Trước khi sấy, giữ lúa ở nhiệt độ phòng để cân bằng nhiệt. Qui trình sấy tầng sôi và ủ lúa Sấy tầng sôi khoảng 200 g lúa tươi (độ dày lớp hạt 2 cm) ở nhiệt độ 80 và 90 oC trong 2.5 và 3.0 phút. Mẫu sau sấy lập tức được đổ vào lọ thủy tinh đậy kín và ủ trong tủ ấm đã làm nóng đến 75 và 86 oC, đây là nhiệt độ của hạt sau sấy lần lượt ở 80 và 90 oC. Để ngăn ngừa thất thoát nhiệt, các lọ thủy tinh chứa mẫu đều được làm nóng đến nhiệt độ ủ trong tủ ấm và chứa trong các hộp xốp khi thao tác. Thời gian ủ là 0, 30, 40 và 60 phút. Sau khi ủ, các mẫu đều được sấy nhẹ ở 35 oC đến ẩm độ phù hợp cho công tác bảo quản (dưới 14%). 200 g lúa tươi sấy nhẹ ở 35 oC trong 16 giờ xuống 14 % ẩm (cơ sở ướt) được sử dụng làm mẫu đối chứng. Tất cả các nghiệm thức đều được lặp lại ba lần. Các phân tích trên mẫu gạo trắng Việt Nam gồm có đặc tính hóa nhão, hồ hóa và độ kết tinh được thực hiện tại Úc. Mẫu gạo được bảo quản trong bao nhựa kín và trữ ở 4 oC để ngăn quá trình thay đổi hóa lý xảy ra. Trước khi thực hiện đo đạc, giữ mẫu gạo ở nhiệt độ phòng để cân 59
bằng nhiệt. Chuẩn bị bột gạo bằng cách nghiền gạo trắng với máy nghiền phân tích IKA A10 (IKA ®, Đức), kích thước hạt lọt sàng 0.25 mm. Đặc tính hóa nhão Các tính chất hóa nhão của bột gạo A10 được đo bằng nhớt kế nhanh (RVA – Rapid Visco Analyser RVA Model 4, Newport Scientific Pty Ltd., Warriewood, Úc) theo phương pháp của AACC 61-02 (AACC, 1995). Hòa tan 3 g bột gạo (13.5 % cơ sở ướt) và 25 g nước cất vào trong ống nhôm và nạp vào nhớt kế nhanh RVA. Hỗn hợp này được khuấy trộn 900 rpm trong 10 giây đầu tiên và giảm xuống 160 rpm cho đến khi kết thúc phép đo. Đun mẫu bột gạo nhão ở 50 oC trong 1 phút, sau đó tăng lên 95 oC với tốc độ nâng nhiệt là 12 oC/ phút và giữ tại nhiệt độ đó trong 2.5 phút. Sau đó, làm nguội mẫu gạo xuống 50 oC với tốc độ giảm nhiệt 12 oC/ phút và duy trì mức 50 oC trong 2 phút khi kết thúc. Mỗi nghiêm thức được đo hai lần. Truy xuất phần mềm Thermocline để xác định độ nhớt đỉnh (PV), độ nhớt đáy (TV), độ nhớt cuối (FV), độ nhớt set back (SB=FV-PV) và độ nhớt break down (BD=PV-TV) và nhiệt độ hóa nhão (PT, oC) như minh họa trong Hình 1. Các kết quả đo độ nhớt được biểu diễn bằng đơn vị RVU (Rapid Visco Unit). 300 FV 250 PV SB Viscosity, RVU 200 BD 150 TV 100 50 PT 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Time, min Hình 1. Đường cong đặc tính hóa nhão của gạo đo bằng phương pháp nhớt kế nhanh RVA. PT: nhiệt độ hóa nhão; PV: độ nhớt đỉnh; BD: độ nhớt break down; TV: độ nhớt đáy; FV: độ nhớt cuối và SB: độ nhớt setback. Đặc tính hồ hóa Đặc tính hồ hóa của bột gạo được đo đạc bằng Nhiệt lượng kế quét vi sai (DSC-Differential Scanning Calorimetry) của Pyris-1 DSC, Perkin Elmer, Norwalk, CT. Cân chính xác 7-8 mg bột gạo và nước (tỉ lệ bột gạo/nước 1:4) vào dĩa nhôm và đóng kín. Mẫu được giữ tại nhiệt độ 60
phòng (25 oC) khoảng 1 h trước khi quét DSC. Indium được sử dụng để hiệu chỉnh DSC và dĩa trắng được sử dụng làm đối chứng. Tất cả các mẫu được gia nhiệt từ 25 oC đến 98 oC với mức độ 5 oC/ phút. Nhiệt độ hồ hóa bắt đầu (To), đỉnh (Tp) và cuối (Tc), và enthalpy hồ hóa (∆H, J/g vật chất khô) được xác định bằng phần mềm Pyris-1. Độ kết tinh tuyệt đối Cân bằng hấp phụ các mẫu gạo trong môi trường chứa dung dịch muối NaCl bão hòa ở 25 oC trong 2 tuần để loại bỏ các ảnh hưởng liên quan đến hàm ẩm lên độ kết tinh. Ẩm độ của các mẫu gạo là 13.5±0.5 (% cơ sở khô) đo theo phương pháp AOAC (32.1.02). Sử dụng nhiễu xạ kế tia X Bruker D8 có trang bị kính đơn sắc graphite, đầu dò tia lửa hoạt động ở 40 kV và 30 mA để quét các mẫu gạo trong khoảng 8o đến 32o 2θ trong thời gian cố định là 2.5 giây mỗi bước 0.02o 2θ. Sử dụng phần mềm Difracplus Evaluation Package Release 2006 và PDF (Powder Diffraction File)-2 Release 2006 để xác định hình dạng và tính toán. Độ kết tinh được tính toán dựa trên các giá trị trung bình hóa các cường độ tại mỗi góc nhiễu xạ sử dụng phương pháp của Nara và Komiya (1983). Mức độ kết tinh của mẫu là tỉ lệ của diện tích đỉnh (là phần kết tinh) và tổng diện tích dưới đường cong nhiễu xạ. Tính toán tích phân diện tích kết tinh và diện tích nhiễu xạ tổng bằng phần mềm Origin ® 6.1 (Origin Lab Corporation, USA). Vi cấu trúc của nhân gạo sấy tầng sôi Đặt mặt cắt của nhân gạo trên băng dính carbon đã cố định trên mặt khung SEM (Scanning electron microscope – kính hiển vi điện tử quét), sau đó phủ một lớp platinum có độ dày 5 nm. Chụp hình vi cấu trúc của nhân gạo bằng kính hiển vi điện tử quét model Jeol 6300 (Jeol Ltd., Nhật Bản) hoạt động với 15 kV và khoảng phóng đại là 250 đến 7000 lần. Xử lý số liệu Số liệu được xử lý bằng phần mềm Minitab Release 14 (Minitab Co., USA) với qui trình Phân tích phương sai (ANOVA) của GLM (General Linear Model) và DOE (Design of Experiment). Các nghiệm thức được xem là khác nhau có ý nghĩa khi P
Đặc tính hóa nhão Tất cả các thông số hóa nhão ngoại trừ nhiệt độ hóa nhão đều có xu hướng giảm theo chiều tăng nhiệt độ sấy và thời gian ủ và thấp hơn mẫu đối chứng (Bảng 1). Điều đó cho thấy xử lý nhiệt độ cao-khô trong quá trình sấy tầng sôi và ủ như thí nghiệm này phá vỡ tinh bột và hạn chế khả năng trương nở của tinh bột. Xử lý nhiệt kéo dài trong quá trình ủ làm quá trình thoái biến tinh bột gạo mãnh liệt hơn dẫn đến trở lực quay giảm như minh họa ở Hình 2. Xu hướng các thông số hóa nhão giảm có thể là do hoạt động của enzyme α-amylase. α-amylase vốn có nhiệt độ hoạt hóa tối ưu khoảng 70 oC có khả năng cắt các nhánh amylopectin thành những đoạn ngắn và tinh bột bị vỡ ra nhỏ hơn làm cho độ nhớt giảm (Jacobs và ctv 1995). Độ nhớt đỉnh, độ nhớt đáy, độ nhớt cuối và breakdown tương quan chặt chẽ. Nhiệt độ hóa nhão tăng với chế độ sấy và ủ lâu hơn và tương quan nghịch với độ nhớt phá vỡ, đỉnh và đáy. Kết quả này minh chứng rằng nhiệt độ sấy tầng sôi cao và thời gian ủ kéo dài làm thay đổi tính chất lưu biến của gạo, vì vậy có thể ảnh hưởng đến chất lượng nấu. Mặc dù dữ liệu RVA không giải thích một cách chặt chẽ các thuộc tính cảm quan nhưng trên cơ sở dữ liệu RVA ta có thể dự đoán tính chất của mẫu cơm. Ví dụ, độ dính cơm được xem là có liên quan đến độ nhớt cuối (Champagne và ctv 1999) trong khi độ cứng cơm thì liên quan đến độ nhớt setback (Juliano 1964). Chiều hướng giảm độ nhớt cuối và setback trong thí nghiệm này chứng tỏ cơm nấu từ gạo sấy tầng sôi sẽ ít dính và mềm hơn tương ứng với thời gian ủ và chế độ xử lý nhiệt tăng. Mặc dù trong nghiên cứu này không thực hiện đo cấu trúc của cơm nhưng có thể dự đoán rằng cấu trúc của cơm nấu từ gạo sấy tầng sôi ít dính nhưng mềm hơn so với cơm nấu từ gạo sấy lớp mỏng. Drying at 90 o C for 3.0 min 300 Reference 0 min 30 min 60 min 250 40 min 200 Viscosity, RVU 150 100 50 0 0 200 400 600 800 Testing time, sec Hình 2. Đường cong đặc tính của các mẫu gạo sấy tầng sôi ở 90 oC trong 3.0 phút với các thời gian ủ khác nhau. 62
Bảng 1. Đặc tính hóa nhão: độ nhớt đỉnh (PV), đáy (TV), breakdown (BD), cuối (FV), setback (SB), và nhiệt độ hóa nhão (PT) của mẫu gạo A10 qua sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao. δ τ T Đặc tính hóa nhão PV TV BD FV SB PT o o C phút phút RVU RVU RVU RVU RVU C 193.17±0.23e 114.46±3.95b 82.63±1.35c 284.63±6.54b 170.17±2.90b 81.00±0.64ab 80 2.5 0 187.75±2.30e 111.84±2.53b 75.92±0.23c 283.05±4.77b 171.21±2.23b 81.45±0.67ab 30 185.21±0.00de 107.54±0.00b 77.67±0.00c 277.30±0.00ab 169.75±0.00b 81.03±0.07ab 40 179.42±1.30d 102.25±2.71ab 77.17±4.01c 266.42±1.59ab 164.17±1.12b 81.45±0.00ab 60 190.36±1.62e 111.17±0.35b 79.19±1.27c 276.31±3.83ab 165.15±4.19b 81.95±1.34ab 3.0 0 189.54±1.29e 112.17±1.00b 77.38±2.30c 278.77±2.41b 166.60±1.41b 81.38±0.60ab 30 187.09±2.69de 111.88±2.26b 75.21±0.42c 272.88±2.12ab 161.00±4.38ab 81.88±0.71ab 40 174.90±2.77cd 102.97±1.06ab 71.93±3.83bc 266.50±7.30ab 163.53±6.24b 81.90±0.53ab 60 177.30±0.53cd 105.54±0.41ab 71.75±0.95bc 276.25±0.35ab 170.71±0.06b 81.75±1.77ab 90 2.5 0 171.09±2.71c 105.00±1.83ab 66.09±0.88bc 282.59±7.07b 177.59±5.25b 82.65±0.00b 30 163.92±1.89bc 100.38±2.47ab 63.55±0.59b 266.58±3.06ab 166.21±0.59b 83.05±0.57b 40 161.34±3.30b 101.08±1.88ab 60.25±5.18b 277.84±3.77ab 176.75±1.89b 82.70±0.71b 60 174.25±1.06cd 101.67±4.48ab 77.50±3.54c 269.46±2.97ab 167.79±3.49b 82.18±0.04b 3.0 0 176.71±1.82cd 111.75±3.18b 64.96±5.01b 271.71±5.95ab 159.96±2.77b 83.03±0.04b 30 155.75±0.35ab 99.71±0.76a 56.04±5.25ab 259.21±3.48a 159.50±2.72b 83.40±0.49b 40 154.09±2.00a 98.59±5.18a 55.50±5.25a 271.96±5.55ab 173.38±5.37b 83.80±0.07b 60 213.17±5.07f 136.13±1.24c 77.04±3.83c 283.75±4.24b 147.63±3.01a 80.15±0.57a Mẫu đối chứng δ: nhiệt độ sấy; τ: thời gian sấy; T: thời gian ủ. Tất cả các giá trị là trung bình của hai lần đo± độ lệch chuẩn. Các chữ cái giống nhau trong cùng một cột biểu thị các giá trị khác biệt nhau không có ý nghĩa về mặt thống kê (P>0.05). Đặc tính hồ hóa Như trình bày ở Bảng 2, các nhiệt độ chuyển pha tăng nhẹ ứng với nhiệt độ sấy và thời gian ủ tăng. Ngược lại, enthalpy hồ hóa giảm khi nhiệt độ sấy tăng và thời gian ủ dài hơn. Nhiệt độ sấy và thời gian sấy ảnh hưởng to lớn (P
ra cho dù thời gian ủ kéo dài hơn do ẩm độ của gạo sau khi sấy đã được giảm đáng kể còn 18% cơ sở ướt. Bảng 2. Đặc tính hồ hóa: (nhiệt độ khởi đầu To, nhiệt độ đỉnh Tp, nhiệt độ kết thúc Tc, và enthalpy hồ hóa ∆H) của mẫu gạo A10 qua sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao. δ τ T Đặc tính hồ hóa ∆H To Tp Tc J/g vật chất o o o o khô C phút phút C C C a a a 4.8±0.9b 77.0±0.8 80.5±0.2 84.0±0.0 80 2.5 0 77.8±0.5ab 80.9±0.4ab 84.5±0.7ab 4.1±0.4ab 30 77.9±0.7ab 81.4±0.5ab 84.6±0.5ab 3.9±0.8ab 40 78.2±0.2ab 81.6±0.6ab 85.3±1.1ab 4.1±1.0ab 60 77.4±0.3ab 80.8±0.5ab 84.6±0.3ab 4.7±0.8b 3.0 0 77.7±0.3ab 80.9±0.3ab 84.4±0.5ab 4.3±0.0b 30 78.0±0.5ab 81.6±0.2ab 85.6±0.4ab 3.8±0.5ab 40 78.2±0.1ab 81.5±0.1ab 85.5±0.2ab 3.8±0.3ab 60 77.5±0.7ab 80.8±1.0ab 85.0±1.9ab 4.6±0.5b 90 2.5 0 78.3±0.4ab 81.8±0.3b 86.7±1.2b 3.9±0.3ab 30 78.4±0.3b 81.8±0.3b 85.5±0.5ab 3.9±0.3ab 40 79.2±0.2b 82.5±0.5b 86.1±0.9b 3.7±0.6ab 60 77.5±1.3ab 80.8±0.6ab 84.3±0.6ab 4.4±0.3b 3.0 0 78.4±0.2b 81.6±0.5ab 85.6±0.2ab 4.0±0.5ab 30 78.2±0.4ab 81.4±0.1ab 85.2±0.6ab 3.6±0.6ab 40 78.7±0.1b 82.0±0.1b 85.8±0.2ab 3.1±0.2a 60 77.1±0.4a 80.7±0.6a 84.3±1.2a 5.3±0.3b Mẫu đối chứng δ: nhiệt độ sấy; τ: thời gian sấy; T: thời gian ủ. Tất cả các giá trị là trung bình của hai lần đo± độ lệch chuẩn. Các chữ cái giống nhau trong cùng một cột biểu thị các giá trị khác biệt nhau không có ý nghĩa về mặt thống kê (P>0.05). Độ kết tinh tuyệt đối Đồ thị nhiễu xạ tia X của các mẫu gạo sấy tầng sôi được trình bày trong Hình 3. Là tinh bột ngũ cốc, gạo có kiểu hình nhiễu xạ tia X dạng A với các đỉnh chính ở 5.8, 5.2, và 3.8 Å. Độ kết tinh tuyệt đối giảm nhẹ với thời gian ủ tăng (Bảng 3). Độ kết tinh giảm mạnh nhất sau thời gian ủ kéo dài 1 giờ khoảng 3-7%. Không có sự khác biệt về kiểu hình nhiễu xạ tia X giữa các mẫu gạo. Đó là do tinh thể dạng A là dạng ổn định nhất về mặt động nhiệt học vì dạng A có cấu trúc xoắn ốc đôi bên trái (Gidley 1987). 64
2400 Tempering time 2000 d 60 min c b a 1600 Counts (not to scale) d 40 min c 1200 b V-peak a d 30 min c 800 b a d 400 0 min c b a reference 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Diffraction angle, 2-theta Hình 3. Đồ thị nhiễu xạ tia X của mẫu gạo A10 sấy ở những điều kiện khác nhau và ủ sau đó từ 0 đến 60 phút. Chế độ sấy: (a) 80 oC trong2.5 phút; (b) 80 oC trong 3.0 phút; (c) 90 oC trong 2.5 phút; (d) 90 oC trong 3.0 phút. Đỉnh V xuất hiện ở 20o 2θ. Dựa vào đồ thị phát hiện được có đỉnh tại 20 o 2θ (4.4 Å) cho thấy kiểu hình nhiễu xạ tia X đã chuyển từ dạng A sang dạng A+V (Bảng 3). Mẫu đối chứng và mẫu sấy tầng sôi ở 80 oC không có ủ và các mẫu gạo được xử lý ở chế độ nhẹ hơn (sấy 80oC và ủ trong 30 phút) không có đỉnh biểu thị cho dạng V. Mặc dù các nhà khoa học vẫn còn tranh cãi về cơ chế hình thành, đỉnh dạng V được xem là hình thành từ các phức hợp amylose-lipid trong quá trình gia công nước nhiệt (Kawataba và ctv 1994; Zobel 1988). Với giả thuyết rằng xử lý nhiệt-nước trên nhiệt độ hồ hóa của gạo (55-79 oC) như trường hợp sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao làm trương nở các tinh bột. Cơ chế này làm cho amylose thoát ra và kết hợp với các phần tử khác 65
như protein, lipid. Các phức hợp này tạo nên một mạng cấu trúc gel của thể vẩn dung dịch tinh bột bằng các lực nối giữa các tinh thể. Nó có thể làm cấu trúc gạo cứng hơn và thời gian nấu gạo đã sấy ủ tầng sôi dài hơn so với mẫu đối chứng như đã kiểm chứng bằng các đo đạc đặc tính hóa nhão và hồ hóa ở các phần trên. Bảng 3. Bảng kê các đỉnh nhiễu xạ phát hiện được trong các mẫu gạo A10. δ τ Vị trí các đỉnh nhiễu xạ (2θ) T Độ kết tinh tuyệt đối 2θ o 2θ o 2θ o 2θ o 2θ o o C phút phút % 15.17 17.21 18.09 - 23.12 34.0 80 2.5 0 15.04 17.09 17.92 - 22.93 35.4 30 15.17 17.04 18.00 19.96 23.12 33.8 40 14.99 17.03 17.88 19.82 22.92 29.9 60 15.08 17.12 18.01 - 34.2 3 0 14.97 17.09 17.97 - 22.95 33.4 30 15.12 17.14 17.97 20.00 22.99 35.1 40 15.12 17.20 18.03 19.92 23.06 29.4 60 15.07 17.10 18.01 19.97 23.01 34.2 90 2.5 0 15.08 17.20 17.99 19.87 22.93 32.5 30 15.05 17.13 17.98 17.98 22.99 33.4 40 15.03 17.22 18.00 19.87 22.98 28.5 60 15.14 17.20 18.06 20.02 23.09 35.4 3 0 15.03 17.21 17.88 19.98 23.06 33.7 30 15.21 17.29 18.07 20.06 23.15 31.3 40 15.12 16.96 17.92 19.95 22.94 28.3 60 14.95 16.93 17.82 - 22.86 36.6 Mẫu đối chứng δ: nhiệt độ sấy; τ: thời gian sấy; T: thời gian ủ. Vi cấu trúc của nhân gạo Hình 4 trình bày vi cấu trúc và các vết nứt trên mặt cắt của nhân gạo đối chứng (sấy lớp mỏng 35 oC trong 16 giờ). Trong Hình 4a, các vết nứt xuất hiện giữa và trong các tế bào nội nhũ. Quan sát ở độ phóng đại cao hơn (Hình 4b) cho thấy vết nứt xuất hiện trong hạt tinh bột có hình đa giác. Hình 5 minh họa vi cấu trúc của nhân gạo được gia công nhiệt ở điều kiện gia nhiệt cao nhất trong thí nghiệm này (chế độ sấy/ủ 90 oC trong 3 phút/86 oC trong 60 phút) ở các độ phóng đại khác nhau. Lớp ngoài của nhân hạt có những vùng rất phẳng (Hình 5a) chứng tỏ hồ hóa riêng phần đã xảy ra do sự kết hợp giữa xử lý nhiệt độ cao và hàm ẩm ban đầu của lúa tươi cao. Khi nhân hạt nở, tinh bột bị trương nở, keo chảy và mất hình dạng đa giác của tinh bột (Hình 5b, d, e). Vì vậy giả thuyết đưa ra là quá trình hồ hóa tạo ra mạng lưới keo có khả năng gắn các vết nứt trong nhân hạt bằng cách làm đầy các khoảng hở giữa các vết nứt liền kề. Kết quả là quá trình hồ hóa riêng phần góp phần duy trì tính nguyên vẹn của 66
hạt làm cho TLTH cao hơn. Hình 5c cho thấy có các lỗ nhỏ xuất hiện có thể là do các thể protein bị vỡ. (a) (b) Hình 4. (a) Các vết nứt quan sát được giữa các tế bào nội nhũ trong nhân gạo A10 sấy lớp mỏng; (b) Cận cảnh của vết nứt. A (a) (b) PB (c) (d) 67
(e) Hình 5. Vi cấu trúc của mặt cắt nhân gạo sấy tầng sôi. Hình (a) cho thấy một vùng A rất phẳng ở lớp ngoài của nhân gạo, xem cận cảnh của vùng A trong hình (b). Các thể protein (PB: protein bodies) bị phá vỡ tạo ra các lỗ nhỏ (xem trong ô vuông). Hình (d) và (e) chứng tỏ bề mặt hạt tinh bột bị keo chảy và mất hình dạng đa giác sắc cạnh ban đầu của hạt tinh bột. KẾT LUẬN Hồ hóa riêng phần đã làm thay đổi các đặc tính hóa lý và vi cấu trúc của hạt gạo sấy tầng sôi. Đặc tính hóa nhão giảm với thời gian sấy và ủ tăng trong khi nhiệt độ hóa nhão và hồ hóa có khuynh hướng tăng với các nghiệm thức sấy và ủ mãnh liệt hơn. Do gạo trở nên cứng hơn và chặt hơn, thời gian nấu vì thế có thể sẽ dài hơn so với gạo sấy bằng phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, cấu trúc của hạt gạo được ủ ở thời gian dài hơn tại cùng một nhiệt độ ủ có khả năng mềm hơn do đặc tính hóa nhão giảm. Các kết quả này giúp giải thích vai trò của công đoạn ủ gạo. Cần thực hiện các nghiên cứu tiếp theo về chất lượng nấu của gạo. TÀI LIỆU THAM KHẢO Biliaderis CG (1991) The structure and interactions of starch with food constituents. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology 69, 60-78. Champagne ET, Bett KL, Vinyard BT, McClung AM, Barton FE, Moldenhauer K, Linscombe S, McKenzie K (1999) Correlation between cooked rice texture and Rapid Visco Analyses measurements. Cereal Chemistry 76, 761-771. Jacobs H, Eerlingen RC, Clauwaert W, Delcour JA (1995) Influence of annealing on the pasting properties of starches from varying botanical sources. Cereal Chemistry 72, 480-487. 68
Juliano BO (1984) Rice starch: production, properties and uses. In 'Starch: Chemistry and Technology'. (Eds RL Whistler, NJ Bemiller, EF Paschall) pp. 507-528. (Academic Press, Inc: San Diego, U.S.A). Hari PK, Garg S, Garg SK (1989) Gelatinization of starch and modified starch. Starch/Starke 41, 88-91. Gidley MJ (1987) Factors affecting the crystalline type (A-C) of native starches and model compounds - A rationalization of observed effects in terms of polymorphic structures. Carbohydrate Research 161, 301-304. Kawataba A, Takase N, Miyoshi E, Sawayama S, Kimura T, Kudo K (1994) Microscopic observation and X-ray diffractometry of heat/moisture-treated starch granules. Starch 1994. Ong MH, Blansdard JMV (1995) Texture determinants of cooker, parboiled rice 2. Physicochemical properties and leaching behavior of rice. Journal of Cereal Science 21, 261-269. Poomsa-ad N, Terdyothin A, Prachayawarakorn S, Soponronnarit S (2005) Investigations on head-rice yield and operating time in the fluidised-bed drying process: experiment and simulation. Journal of Stored Products Research 41, 387-400. Soponronnarit S, Prachayawarakorn S (1994) Optimum strategy for fluidized-bed paddy drying. Drying Technology 12, 1667-1686. Tirawanichakul S, Prachayawarakorn S, Varanyanond W, Tungtrakul P, Soponronnarit S (2004) Effect of fluidized bed drying temperature on various quality attributes of paddy. Drying Technology 22, 1731-1754. Tuyen TT, Truong V, Fukai S, Bhandari V (2008). Effects of high temperature fluidized bed drying to cracking behavior and milling quality of Vietnamese rice varieties. Report of CARD 026/VIE-05 project. Zobel HF, Young SN, Rocca LA (1988b) Starch gelatinization: an X-ray diffraction study. Cereal Chemistry 65, 443-446. 69