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 " pptx

57







Phần 4
Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến các đặc
tính hóa lý của gạo

58
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
o
C), 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 b
ằng 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 gạ
o (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 mỏ
ng ở 35
o
C). 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) thấ
y 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 nhi
ệt 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
o
C 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).

59
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 sấ
y 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 –
100
o
C 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
5
o
C. 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
o
C 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

o
C, đây là nhiệt độ của hạt sau sấy lần lượt ở 80 và 90
o
C. 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
o
C đến ẩm độ phù hợp cho công tác bảo quản (dưới 14%). 200 g lúa tươi
sấy nhẹ ở 35
o
C 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
o
C 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

60
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 giả
m xuống 160 rpm cho đến khi kết thúc phép đo. Đun mẫu bột
gạo nhão ở 50

o
C trong 1 phút, sau đó tăng lên 95
o
C với tốc độ nâng nhiệt là 12
o
C/ phút và
giữ tại nhiệt độ đó trong 2.5 phút. Sau đó, làm nguội mẫu gạo xuống 50
o
C với tốc độ giảm
nhiệt 12
o
C/ phút và duy trì mức 50
o
C 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,
o
C) như minh họa trong Hình 1. Các kết quả đo độ nhớt được biểu
diễn bằng đơn vị RVU (Rapid Visco Unit).
0
50
100
150
200
250
300
02468101214
Time, min
Viscosity, RVU

PV
TV
FV
PT
SB
BD

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

61
phòng (25
o
C) 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
o
C đến 98
o
C với
mức độ 5
o
C/ phút. Nhiệt độ hồ hóa bắt đầu (T
o
), đỉnh (T

p
) và cuối (T
c
), 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
o
C
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 8
o
đến 32
o
2θ trong thời gian cố định là 2.5 giây mỗi
bước 0.02
o
2θ. Sử dụng phần mềm Difrac
plus
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 g
ạo 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 ph
ần 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<0.05.


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Nhiệt độ sấy, thời gian sấy và thời gian ủ có ảnh hưởng đáng kể đến các thông số hóa nhão,
đặc tính hồ hóa của bột gạo A10. Tương tác giữa nhiệt độ sấy và thời gian ủ cũng ảnh hưởng
đến độ nhớt đỉnh và cuối và độ nhớ
t breakdown.

62
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 nhiệ
t 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
o
C 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 nhi
ệt 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 cuố
i (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 c
ấu trúc của cơm nấu từ gạo sấy tầng sôi ít dính nhưng mềm hơn so với cơm
nấu từ gạo sấy lớp mỏng.
0
50
100
150
200
250
300
0 200 400 600 800
Viscosity, RVU
Testing time, sec
Drying at 90
o
C for 3.0 min
Reference 0 min
30 min 60 min

40 min

Hình 2. Đường cong đặc tính của các mẫu gạo sấy tầng sôi ở 90
o
C trong 3.0 phút với các thời gian ủ khác
nhau.

63
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.
Đặc tính hóa nhão

δ τ
T
PV TV BD FV SB PT
o
C phút phút RVU RVU RVU RVU RVU
o
C
80 2.5 0
193.17±0.23
e
114.46±3.95
b
82.63±1.35
c
284.63±6.54
b
170.17±2.90
b

81.00±0.64
ab

30
187.75±2.30
e
111.84±2.53
b
75.92±0.23
c
283.05±4.77
b
171.21±2.23
b
81.45±0.67
ab

40
185.21±0.00
de
107.54±0.00
b
77.67±0.00
c
277.30±0.00
ab
169.75±0.00
b
81.03±0.07
ab

60
179.42±1.30
d
102.25±2.71
ab
77.17±4.01
c
266.42±1.59
ab
164.17±1.12
b
81.45±0.00
ab

3.0 0
190.36±1.62
e
111.17±0.35
b
79.19±1.27
c
276.31±3.83
ab
165.15±4.19
b
81.95±1.34
ab

30

189.54±1.29
e
112.17±1.00
b
77.38±2.30
c
278.77±2.41
b
166.60±1.41
b
81.38±0.60
ab

40
187.09±2.69
de
111.88±2.26
b
75.21±0.42
c
272.88±2.12
ab
161.00±4.38
ab
81.88±0.71
ab

60
174.90±2.77
cd

102.97±1.06
ab
71.93±3.83
bc
266.50±7.30
ab
163.53±6.24
b
81.90±0.53
ab

90 2.5 0
177.30±0.53
cd
105.54±0.41
ab
71.75±0.95
bc
276.25±0.35
ab
170.71±0.06
b
81.75±1.77
ab

30
171.09±2.71
c
105.00±1.83
ab

66.09±0.88
bc
282.59±7.07
b
177.59±5.25
b
82.65±0.00
b

40
163.92±1.89
bc
100.38±2.47
ab
63.55±0.59
b
266.58±3.06
ab
166.21±0.59
b
83.05±0.57
b

60
161.34±3.30
b
101.08±1.88
ab
60.25±5.18
b

277.84±3.77
ab
176.75±1.89
b
82.70±0.71
b

3.0 0
174.25±1.06
cd
101.67±4.48
ab
77.50±3.54
c
269.46±2.97
ab
167.79±3.49
b
82.18±0.04
b

30
176.71±1.82
cd
111.75±3.18
b
64.96±5.01
b
271.71±5.95
ab

159.96±2.77
b
83.03±0.04
b

40
155.75±0.35
ab
99.71±0.76
a
56.04±5.25
ab
259.21±3.48
a
159.50±2.72
b
83.40±0.49
b

60
154.09±2.00
a
98.59±5.18
a
55.50±5.25
a
271.96±5.55
ab
173.38±5.37
b

83.80±0.07
b

Mẫu đối chứng
213.17±5.07
f
136.13±1.24
c
77.04±3.83
c
283.75±4.24
b
147.63±3.01
a
80.15±0.57
a

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<0.05) đến tất cả đặc tính hồ hóa của gạo. Nhiệt độ
hồ hóa khởi
đầu tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ hóa nhão tăng đo bằng RVA. Chiều hướng tăng
nhiệt độ hồ hóa cho thấy nội cấu trúc của phân tử bị thay đổi do xử lý nhiệt độ cao trong thời
gian dài. Tinh bột gạo có thể cứng chắc hơn (Hari và ctv 1989). Kết quả là thời gian nấu gạo
sấy tầng sôi sẽ lâu hơn mặc dù cấu trúc mềm hơn do độ nh

ớt thấp hơn so với gạo sấy nhẹ. Kết
quả này cũng cho thấy rằng hồ hóa riêng phần đã xảy ra khi sử dụng nhiệt độ sấy cao trong
kỹ thuật sấy tầng sôi cùng với thời gian ủ kéo dài. Tuy nhiên, hồ hóa toàn phần không thể xảy

64
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 T
o
, nhiệt độ đỉnh T
p
, nhiệt độ kết thúc T
c
, và enthalpy hồ hóa
∆H) của mẫu gạo A10 qua sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao.
Đặc tính hồ hóa

δ τ
T
T
o
T
p
T
c

∆H
o
C phút phút

o
C
o
C
o
C
J/g vật chất
khô
80 2.5 0
77.0±0.8
a
80.5±0.2
a
84.0±0.0
a
4.8±0.9
b

30
77.8±0.5
ab
80.9±0.4
ab
84.5±0.7
ab
4.1±0.4
ab

40
77.9±0.7

ab
81.4±0.5
ab
84.6±0.5
ab
3.9±0.8
ab

60
78.2±0.2
ab
81.6±0.6
ab
85.3±1.1
ab
4.1±1.0
ab

3.0 0
77.4±0.3
ab
80.8±0.5
ab
84.6±0.3
ab
4.7±0.8
b

30
77.7±0.3

ab
80.9±0.3
ab
84.4±0.5
ab
4.3±0.0
b

40
78.0±0.5
ab
81.6±0.2
ab
85.6±0.4
ab
3.8±0.5
ab

60
78.2±0.1
ab
81.5±0.1
ab
85.5±0.2
ab
3.8±0.3
ab

90 2.5 0
77.5±0.7

ab
80.8±1.0
ab
85.0±1.9
ab
4.6±0.5
b

30
78.3±0.4
ab
81.8±0.3
b
86.7±1.2
b
3.9±0.3
ab

40
78.4±0.3
b
81.8±0.3
b
85.5±0.5
ab
3.9±0.3
ab

60
79.2±0.2

b
82.5±0.5
b
86.1±0.9
b
3.7±0.6
ab

3.0 0
77.5±1.3
ab
80.8±0.6
ab
84.3±0.6
ab
4.4±0.3
b

30
78.4±0.2
b
81.6±0.5
ab
85.6±0.2
ab
4.0±0.5
ab

40
78.2±0.4

ab
81.4±0.1
ab
85.2±0.6
ab
3.6±0.6
ab

60
78.7±0.1
b
82.0±0.1
b
85.8±0.2
ab
3.1±0.2
a

Mẫu đối chứng
77.1±0.4
a
80.7±0.6
a
84.3±1.2
a
5.3±0.3
b

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 kiể
u 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).

65
0
400
800
1200
1600
2000
2400
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Diffraction angle, 2-theta
Counts (not to scale)
reference
a
b
c
d
a
a
a

b
b
b
c
c
c
d
d
d
0 min30 min40 min60 min
Tempering
time
V-peak

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
o
C trong2.5 phút; (b) 80
o
C trong 3.0 phút; (c) 90
o
C trong 2.5 phút; (d) 90
o
C
trong 3.0 phút. Đỉnh V xuất hiện ở 20
o
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
o
C
không có ủ và các mẫu gạo được xử lý ở chế độ nhẹ hơn (sấy 80
o
C 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
o
C) 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

66
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
T
Vị trí các đỉnh nhiễu xạ (2θ)

Độ kết tinh
tuyệt đối
o
C phút phút

2θ
o
2θ
o
2θ
o
2θ
o
2θ
o
%
80 2.5 0
15.17 17.21 18.09 - 23.12 34.0
30
15.04 17.09 17.92 - 22.93 35.4
40
15.17 17.04 18.00 19.96 23.12 33.8
60
14.99 17.03 17.88 19.82 22.92 29.9
3 0
15.08 17.12 18.01 - 34.2
30
14.97 17.09 17.97 - 22.95 33.4
40
15.12 17.14 17.97 20.00 22.99 35.1
60
15.12 17.20 18.03 19.92 23.06 29.4
90 2.5 0
15.07 17.10 18.01 19.97 23.01 34.2
30

15.08 17.20 17.99 19.87 22.93 32.5
40
15.05 17.13 17.98 17.98 22.99 33.4
60
15.03 17.22 18.00 19.87 22.98 28.5
3 0
15.14 17.20 18.06 20.02 23.09 35.4
30
15.03 17.21 17.88 19.98 23.06 33.7
40
15.21 17.29 18.07 20.06 23.15 31.3
60
15.12 16.96 17.92 19.95 22.94 28.3
Mẫu đối chứng
14.95 16.93 17.82 - 22.86 36.6
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
o
C 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
o
C trong 3 phút/86
o
C 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 gắ
n 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

67
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) (b)



(c) (d)
A
PB

68

(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 ph
ương 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.

69
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.