BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG MÙI THƠM 2 – ACETYL – 1 –
PYRROLINE TRONG LÁ DỨA (Pandanus amaryllifolius)
VÀ MỘT SỐ GIỐNG GẠO THƠM.

Họ và Tên sinh viên: TRƯƠNG THỊ BÍCH LIỄU
Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2004-2008

 


Tháng 10/2008

ii


KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG MÙI THƠM 2 – ACETYL – 1 – PYRROLINE
TRONG LÁ DỨA (Pandanus amaryllifolius) VÀ MỘT SỐ GIỐNG
GẠO THƠM

Tác giả

TRƯƠNG THỊ BÍCH LIỄU

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Công Nghệ Hóa Học

GVHD:
TS. Phan Phước Hiền
KS. Huỳnh Vĩnh Khang

Tháng 10 năm 2008
i


LỜI CẢM TẠ
Tôi xin chân thành cảm ơn:
-

Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều
kiện cho tôi trong suốt thời gian học tập.

-

Các Thầy Cô trong bộ môn Công Nghệ Hóa Học đã chỉ bảo, hướng dẫn tôi.

-

Các Thầy Cô, anh chị tại Viện Công Nghệ Sinh Học và Công Nghệ Môi
Trường đã luôn tận tình hướng dẫn, giảng dạy và giúp đỡ tôi.

-

TS. Phan Phước Hiền, KS. Huỳnh Vĩnh Khang đã trực tiếp hướng dẫn và giúp
đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp.


-

Toàn thể các bạn trong lớp DH04HH đã hỗ trợ, giúp đỡ và động viên tôi trong
suốt thời gian làm đề tài.

Con thành kính ghi ơn ba mẹ cùng những người thân trong gia đình luôn tạo điều kiện
và động viên con trong suốt quá trình học tập tại trường.
Chân thành cảm ơn.
Tháng 10 năm 2008
Trương Thị Bích Liễu

ii


TÓM TẮT
TRƯƠNG THỊ BÍCH LIỄU, Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh. Tháng 10/ 2008.
“KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG MÙI THƠM 2 – ACETYL – 1 – PYRROLINE TRONG
LÁ DỨA (Pandanus amaryllifolius) VÀ MỘT SỐ GIỐNG GẠO THƠM.”
Gạo thơm ngoài chất lượng hạt gạo còn có mùi thơm dễ chịu hấp dẫn người ăn
nên ngày càng được ưa chuộng trên thế giới. Năm 1983, Buttery và ctv đã nghiên cứu
và xác định hợp chất tạo mùi chính trong gạo thơm là 2 – acetyl – 1 – pyrroline. Đây
cũng là hợp chất chính tạo mùi thơm ở lá dứa (Pandanus amaryllifolius). Ở Đông Nam
Á, lá dứa thường sử dụng để tạo mùi thơm cho cơm, xôi, các món bánh kẹo hay bổ
sung vào nước uống. Vì thế chúng tôi tiến hành khảo sát hàm lượng 2 – acetyl – 1 –
pyrroline trong lá dứa trồng tại Việt Nam và một số giống gạo thơm bằng các phương
pháp SDE và SPME kết hợp GC/FID và GC – MS nhằm bước đầu đánh giá nồng độ 2
– AP có trong lá dứa và một số giống gạo thơm mới lai tạo.
Những kết quả đạt được:
-


Xác định được hợp chất thơm 2 – acetyl – 1 – pyrroline xuất hiện ở thời điểm
13,9 phút trong điều kiện phòng thí nghiệm.

-

Xác định thành phần các chất có trong lá dứa được trích li theo hai phương
pháp SDE và SPME. Bước đầu khảo sát, theo phương pháp SDE, hàm lượng 2
– AP tồn tại nhiều nhất trong lá già 11,18 ppm, tiếp theo là lá dứa non và lá dứa
bánh tẻ với nồng độ lần lượt là 8,7 ppm và 7,5 ppm. Theo phương pháp SPME,
hàm lượng 2 – AP có trong lá dứa trích được không có sự khác biệt đáng kể
giữa ba loại lá, với nồng độ trong lá già, bánh tẻ, non lần lượt là 0,35 ppm,
0,323 ppm và 0,4 ppm.

-

Phương pháp SDE thích hợp cho các nguyên liệu giàu 2 –AP vì trích 2 – AP
triệt để hơn trong khi phương pháp SPME sử dụng có hiệu quả hơn đối với các
mẫu có hàm lượng 2 – AP thấp do xảy ra hiện tượng sợi fiber bão hòa các chất
hấp phụ.

-

Xác định hàm lượng 2 – AP có trong các giống gạo thơm, đặc biệt là giống VN
121, có nhiều ưu điểm nổi bật và gạo có mùi thơm.
iii


SUMMARY
TRƯƠNG THỊ BÍCH LIỄU, Nong Lam University, HCMC. October, 2008.
“Investigating fragrant quality, 2 – acetyl – 1 – pyrroline, in Pandanus leaves

(Pandanus Amaryllifolius) and some aroma rices.”
Aroma rices are not only high quality but also pleasant fragrance, attracting
many people and so nowadays they are more popular over the world. In 1983, Buttery
and associates had worked and indentified key compound in scent rice is 2 – acetyl – 1
– pyrroline. It is also major substance making fragrance in Pandanus trees. In South –
East Asia, Pandanus leaves are widely used for flavouring foods such as rice, jellies,
or sweets, sometimes added to iced drinks. Therefore, we carried out an investigation
about 2 – AP concentration of Pandanus trees in Vietnam and some aroma rices. Two
methods for extraction of volatiles were compared: static headspace SPME – solid
phase microextraction and extraction according to Likens – Nickerson by
simultaneous distillation – extraction (SDE) with dichloromethane as organic solvent.
The extracts were analysed by GC/FID and GC – MS, initially investigating 2 – AP
amount in Pandanus leaves and some new scented rices.
Results observed from study:
Identify aromatic compound of 2 – acetyl – 1 – pyrroline at 13,9 th minute in
laboratory condition.
- Identify compounds in Pandanus leaves, are extracted by two menthods: SDE
and SPME. According SDE, initial investigation is shown that [2 – AP], 11,18
ppm, is the richest in old leaves, [2 – AP] in mature leaves is 7,5 ppm and
young ones is 8,7 ppm. According SPME, there is a litle differences among tree
leaf types; one after another [2 – AP] in old, mature and young leaves is 0,35
ppm, 0,323 ppm and 0,4 ppm.
- SDE method can distinguish [2 – AP] effectively for material rich 2 – AP
because it can extract fairly absolute while SPME method is suitable for
matrices poor 2 – AP, cause fiber is over- saturated adsorded substances
- Identify [2 – AP] in some scented rices, especially VN 121 has many prominent
characters and rices have fragrance.

iv



MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
TÓM TẮT
SUMMARY
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH SÁCH CÁC HÌNH
DANH SÁCH CÁC BẢNG

ii
iii
iv
v
viii
ix
xi

Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
1.2. Mục đích và yêu cầu
1.2.1. Mục đích

1
1
2
2

1.2.2. Yêu cầu


2

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu chung
2.1.1. Giới thiệu sơ lược về cây dứa

3
3
3

2.1.2. Giới thiệu sơ lược về cây lúa

5

2.1.3. Giới thiệu một số giống lúa thơm

6

2.1.3.1. Trên thế giới

6

2.1.3.2. Ở Việt Nam

7

2.2. Các nghiên cứu về – acetyl – 1 – pyrroline
2.2.1. Giới thiệu 2 – acetyl – 1 – pyrroline
2.2.2. Các nghiên cứu về 2 – AP


8
8
9

2.2.3. Một số nghiên cứu về 2 – AP, chất tạo mùi trong gạo thơm

10

2.2.4. Một số nghiên cứu về 2 – AP trong các nguyên liệu khác

13

2.3. Các phương pháp chiết xuất
2.3.1. Phương pháp vi chiết pha rắn (SPME – Solid Phase Microextraction)
2.3.1.1. Nguyên lí của SPME

15
15
16

v


2.3.1.2. Các bước tiến hành của phương pháp SPME

17

2.3.1.3. Một số ứng dụng của phương pháp vi chiết pha rắn SPME

18


2.3.2. Phương pháp SDE (Simultaneous Distillation – Extraction)
2.3.2.1. Nguyên lí hoạt động

20
20

2.3.2.2. Ứng dụng của phương pháp SDE (Simultaneous distillation extraction) 20
2.4. Sắc kí khí (Gas chromatography)
2.5. Sắc kí khí khối phổ (Gas Chromatography – Mass Spectrum)

23
23

Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Thời gian và địa điểm tiến hành
3.2. Vật liệu, hoá chất và thiết bị
3.2.1. Vật liệu

26
26
26
26

3.3. Phương pháp nghiên cứu
30
3.3.1. Qui trình tiến hành trích li mùi thơm trong mẫu lá dứa bằng phương pháp
SDE
30
3.3.2. Qui trình tiến hành trích li mùi thơm trong mẫu bằng phương pháp vi chiết

pha rắn SPME
33
3.3.3. Xác định nồng độ 2 – AP trong lá dứa và mẫu gạo
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Xác định hệ số phản hồi của 2 – AP theo 8 chất ngọai chuẩn
4.2. Lá dứa (Pandanus amaryllifolius):
4.2.1. Định tính 2 – AP bằng phương pháp SDE kết hợp với GC/FID, GC - MS

36
37
37
38
38

4.2.1.1. Nồng độ 2 – AP trong lá dứa (tính theo phương pháp SDE)

43

4.2.1.2. Định tính 2 – AP bằng SPME kết hợp với GC/FID, GC – MS

43

4.2.1.3. Nồng độ 2 – AP trong lá dứa (tính theo phương pháp SPME)

45

4.2.1.4. Tính toán hệ số thu hồi của thí nghiệm

47


4.3. Gạo (Oryza Sativa L):

47

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1 Kết luận

50
50
vi


5.1.1 Định tính 2 – AP

50

5.1.2. Phân tích hàm lượng 2 – AP và thành phần có trong lá dứa và các loại gạo
thơm: Tám Xoan, VN 121, VNĐ 31, VNĐ 22 – 26 và Jasmine thương phẩm
50
5.2. Đề nghị

51

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

52
59

vii



DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
2 – AP

2 – acetyl – 1 – pyrroline

[2 – AP]

2 – AP concentration

TGST

Thời gian sinh trưởng

SDE (Simultaneous distillation extraction)

Trích li kết hợp chưng cất đồng
thời

SPME (Solid phase microextraction)

Vi chiết trên pha rắn

GC (Gas Chromotography)

Sắc kí khí

GC – MS (Gas Chromotography – Mass spectrum) Sắc kí khí khối phổ
FID (Flame ionizaton detector)


Đầu dò ion hóa ngọn lửa

RF (Response factor)

Hệ số phản hồi

Ctv

Cộng tác viên

Cs

Cộng sự

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Cây dứa (Pandanus amaryllifolius) ở Việt Nam
3
Hình 2.2: Cấu trúc của alkaloid Pandanamine
5
Hình 2.3: Hình thái cây lúa
5
Hình 2.4: Cấu trúc của 2 – AP
8
Hình 2.5: Con đường hình thành 2 – AP từ L – proline (theo Tadashi và ctv)
11
Hình 2.6: Fiber hút mẫu trong phương pháp SPME (DVB/CAR/PDMS)

15
Hình 2.7: Sơ đồ hoạt động của sắc ký khí
23
Hình 2.8: Thành phần cơ bản của hệ thống khối phổ
24
Hình 3.1: Lá dứa non, lá dứa bánh tẻ và lá dứa già
26
Hình 3.2: Sơ đồ qui trình trích li mẫu bằng phương pháp SDE
31
Hình 3.3: Mô hình trích li bằng SDE
32
Hình 3.4: Mẫu lá dứa chuẩn bị tiến hành SPME
33
Hình 3.5: Sơ đồ qui trình phân tích bằng SPME
34
Hình 3.6: Trích mẫu bằng SPME
34
Hình 3.7: Máy sắc kí khí HP 6890 N (G1540N)Agilent, máy sắc kí khí ghép khối phổ
Agilent
35
Hình 4.1: Sắc kí đồ GC – MS phân tích các hợp chất bay hơi có trong mẫu lá dứa già
(SDE) sử dụng làm thí nghiệm
39
Hình 4.2: Khối phổ của hợp chất phân tích ở thời gian lưu 9,82 phút của mẫu lá dứa
già sử dụng làm thí nghiệm
39
Hình 4.3: Sắc kí đồ GC phân tích các hợp chất bay hơi có trong mẫu lá dứa già (SDE)
sử dụng làm thí nghiệm
40
Hình 4.4: Peak của 2 – AP và collidine trên GC với detector MS và Peak của 2 – AP

và collidine trên GC với detector FID
41
Hình 4.5: Sắc kí đồ GC/FID phân tích các hợp chất bay hơi có trong mẫu gạo GIE DO
NINH BINH
41
Hình 4.6: Sắc kí đồ GC của chuẩn collidine
42
Hình 4.7: Sắc kí đồ GC – MS phân tích các hợp chất bay hơi có trong mẫu lá dứa già
(SPME)
44
ix


Hình 4.8: Sắc kí đồ GC/FID phân tích các hợp chất bay hơi có trong mẫu lá dứa già
(SPME)
44
Hình 4.9: Biểu đồ so sánh [2 – AP] giữa hai phương pháp SDE và SPME
46
Hình 4.10: Đồ thị so sánh hàm lượng 2 – AP trong ba loại lá dứa
46
Hình 4.11: Qui trình lai tạo và hàm lượng 2 – AP trong các giống lúa
48
Hình 4.12: Đồ thị so sánh hàm lượng 2 – AP trong một số giống lúa thơm
49

x


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Một số gạo thơm nổi tiếng trên thế giới

7
Bảng 2.2: Các nguyên liệu sử dụng làm màng bao của sợi chiết
18
Bảng 3.1: Đặc tính nông học của giống lúa VN 121 và nguồn vật liệu lai tạo
28
Bảng 3.2: Chất lượng cơm, gạo, tính chống chịu của giống lúa VN 121 và nguồn vật
liệu lai tạo
29
Bảng 4.1: Hệ số phản hồi của 8 chất ngoại chuẩn
37
Bảng 4.2: Thời gian lưu (phút) của hexanal, nonanal có trong mẫu lá dứa già chạy trên
GC/MS và GC
42

xi


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Gạo là lương thực chính đối với hầu hết các nước Châu Á, nuôi sống hơn một
nửa dân số thế giới. Việt Nam là một trong những cái nôi của nền văn minh lúa nước
và là nước xuất khẩu gạo lớn trên thế giới. Theo dự đoán của Bộ Nông Nghiệp và phát
triển nông thôn, năm 2008 nước ta xuất khẩu khoảng 4-4,5 triệu tấn gạo.
Hiện nay, đời sống của người dân ngày càng được nâng cao, ăn không những
no mà còn phải ngon, do đó việc sử dụng gạo thơm tăng lên đáng kể. Tại Việt Nam có
các giống gạo thơm nổi tiếng như: Dự Hương, Nàng Thơm Chợ Đào, Tám Xoan, nếp
Cẩm, nếp Tú Lệ, gạo thơm Tây Đô, gạo Bông Trạng Nguyên…Nét đặc trưng của các
giống gạo này hạt cơm dẻo, mềm, lượng amilopectin chiếm tới 80%, giá trị dinh
dưỡng cao, dễ hấp thụ, đặc biệt khi nấu, dưới tác dụng của nhiệt độ, tỏa mùi thơm

ngào ngạt, ngon lành hấp dẫn người ăn.
Theo kinh nghiệm dân gian, để tăng mùi thơm và vị hấp dẫn khi nấu cơm,
người ta thường cho thêm lá dứa vào. Thành phần hương trong lá dứa chưa xác định
rõ. Mùi hương này được cho rằng có liên quan đến các hợp chất bay hơi của quá trình
oxi hóa của sắc tố carotenoid vàng chỉ hình thành khi cây có các khối u. Trên thế giới
đã có nhiều công trình nghiên cứu về 2 – acetyl – 1- pyrroline (2 – AP), chất tạo mùi
chính trong gạo và nhận thấy lá dứa (Pandanus amaryllifolius) là một trong các
nguyên liệu giàu 2 – AP.
Xuất phát từ thực tế này, được sự phân công của bộ môn Công Nghệ Hóa Học,
dưới sự hướng dẫn của TS. Phan Phước Hiền, chúng tôi thực hiện đề tài “Khảo sát
hàm lượng chất lượng mùi thơm 2 – acetyl – 1 – pyrroline trong lá dứa (Pandanus
amaryllifolius) và một số giống gạo thơm.”

1


1.2. Mục đích và yêu cầu
1.2.1. Mục đích
Khảo sát, so sánh hàm lượng, chất lượng mùi thơm 2- acetyl – 1 – pyrroline
trong lá dứa và một số giống lúa thơm bằng phương pháp SDE – GC, SDE – GC/MS
và SPME – GC, SPME – GC/MS.
1.2.2. Yêu cầu
 Khảo sát, phân tích định lượng 2 – AP và một số cấu tử thơm khác trong
lá dứa.
 Phân tích hàm lượng 2 – AP và một số cấu tử thơm khác trong một số
giống gạo thơm.
Từ đó, so sánh hiệu quả của các phương pháp trích li mẫu bằng: SPME và
SDE.
 Thành phần các chất tạo mùi thơm của lá dứa và gạo.
 So sánh hàm lượng 2 – AP giữa lá dứa và các giống gạo thơm được khảo

sát trong đề tài.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu chung
2.1.1. Giới thiệu sơ lược về cây dứa

Hình 2.1: Cây dứa (Pandanus amaryllifolius) ở Việt Nam
Giới: Thực vật
Ngành: Magnoliophyta
Lớp: Liliposida
Bộ: Pandanales
Họ: Pandanaceae
Chi: Pandanus
Loài: Pandanus amaryllifolius
Pandanus amaryllifolius là loại cây nhiệt đới, phát triển và sử dụng vào ẩm thực
rộng rãi ở các nước Đông Nam Á. Lá dứa là loài thực vật sinh sản vô tính, được nhân
giống bằng cách giâm phần thân cắt xuống đất ẩm.
3


Lá dứa hiếm khi mọc hoang dại mà được trồng rộng rãi để sử dụng như một gia vị.
Lá được sử dụng ở dạng tươi hoặc héo được bán trong các gian hàng tạp hóa. Chúng là
loại gia vị sử dụng trong nhiều món ăn ở các nước: Thái Lan, Việt Nam, Malaysia,
Philippine, Indonesia đặc biệt là trong các món cơm và bánh. Mùi của lá dứa được tạo
bởi thành phần chính là 2 – acetyl – 1 – pyrroline và chính cũng thành phần này cho
mùi thơm trong gạo Jasmine, gạo Bastami, Vallaris glabra.

Một nghiên cứu khác tại Mỹ (1997) tìm thấy 3 – methyl – (5H) – furanone là hợp
chất bay hơi chính trong lá dứa, bên cạnh đó còn có 3 – hexanol, 4 – methylpentanol, 3
– hexanone và 2 – hexanone.
Theo Li Jingmei, đại học quốc gia Singapore, 2 – acetyl – 1 – pyrroline, mùi lá
dứa, dịch chiết lá dứa bằng hexan, bằng aceton hay bằng dicloromethane có khả năng
chống lại loài gián (Blattella germanica). Ở Singapore và Malaysia người ta thường
cho lá dứa vào xe hơi để chống gián. Phân tích các thành phần bay hơi của tinh dầu có
trong lá dứa, MacLeod và Perris (1982) đã chỉ ra thành phần chính là các terpen và
sequiterpen, có khả năng kháng côn trùng và dẫn dụ côn trùng (Ahmad và ctv, 1995).
Lá dứa bánh tẻ đun với nước cất trong 30 phút để thu được dịch chiết thô sau đó đem
lọc để loại bã, dịch lọc được sử dụng. Phần lá còn lại được chiết bằng dung môi. Kết
quả các dịch chiết đều có khả năng kháng côn trùng, vì vậy lá dứa được xem như một
công cụ đuổi côn trùng hiệu quả và thân thiện với môi trường.
A. B. Nadaf và cộng sự (2006) sử dụng thuốc thử 2,4 – dinitrophenyl hydrazine để
khảo sát 2 – acetyl – 1 – pyrroline. Quan sát dưới kính hiển vi, dựa vào màu cam – đỏ
tạo được giữa 2 – AP và thuốc thử, người ta xác định được 2 – AP có nhiều trong lớp
biểu bì của lá dứa.
Ngoài ra, trong lá dứa người ta còn phát hiện được ba alkaloid mới. Theo Salim,
Angela A., Garson, Mary J. và Craik, David J. (2004) hai alkaloid thuộc nhóm vòng
pyrrolidine và alkaloid còn lại là 6E – pandanamine cùng với năm alkaloid khác đã
phân lập được từ lá dứa ở miền Tây Java, Indonesia. Hai phương pháp trích li: dung
môi và xử lí acid- bazơ được sử dụng. Các nghiên cứu về phổ và hóa chất cho thấy
rằng các amin phân lập từ lá dứa bằng phương pháp acid – bazơ là artifact hình thành
4


trong quá trình trích li. Sử dụng phương pháp trích li acid – bazơ cổ điển trong phân
lập alkaloid trong lá dứa cần phải được xem xét lại vì nó có thể tạo ra artifact.
Tuy nhiên, trước đó, theo nghiên cứu trên lá dứa ở vùng Marikina, Philippines,
Hiromitsu Takayama, Daisy C. Lopez, Maribel G và cs (2002) đã khẳng định các

alkaloid này là những sản phẩm tự nhiên không phải là artifact tạo ra trong quá trình
thí nghiệm. Lá dứa trưởng thành được sấy khô và chiết bằng cồn. Dịch này được chiết
lại bằng dichloromethane cho thấy có sự tồn tại của Pandamarilactone-1,
Pandamarilactam, Pandamarilactonine, và 6Z-Pandanamine.

Hình 2.2: Cấu trúc của alkaloid Pandanamine
Theo Linda S. M. Ooi và ctv (2004), lectin hay pandanin, được phân lập từ dịch chiết
nước muối của lá dứa, kết tủa bằng amonium sulfate, sử dụng phép sắc kí ái lực trên
mannose – agarose và các phân tử loại ra bằng lọc gel. Pandanin là một protein với
khối lượng phân tử 8,0 kDa, chuỗi đơn polypeptide. Pandanin cũng có hoạt tính kháng
khuẩn chống lại các virus HSV – 1 và ảnh hưởng lên virus H1N1.
2.1.2. Giới thiệu sơ lược về cây lúa

Hình 2.3: Hình thái cây lúa
5


Ngành:

Angiospermae

– Thực vật có hoa

Lớp:

Monocotyledones

– Lớp một lá mầm

Bộ:


Poales (Graminales) – Hòa thảo có hoa

Họ:

Poacae (Graminae) – Hòa thảo

Họ phụ:

Poidae

– Hòa thảo ưa nước

Chi:

Oryza

– Lúa

Loài:

Oryza sativa

– Lúa trồng

Cây lúa thuần hóa bao gồm hai loài trong họ hòa thảo Oryza sativa và Oryza
glaberrima. Lúa có nguồn gốc ở các nước nhiệt đới, các nước cận nhiệt đới ở Nam Á
và Đông Nam Châu Phi. Gạo cung cấp hơn một phần năm tổng calories cho loài người
trên toàn thế giới. Lúa là cây ra quả một lần trong đời, sinh trưởng và sống trong một
mùa khoảng 3 đến 6 tháng, tuy nhiên ở những vùng nhiệt đới nó có thể sống sót quanh

năm. Chiều cao của lúa khoảng 1 – 1,8 m, thường phụ thuộc vào nhiều loại đất khác
nhau và độ màu mỡ của từng loại đất. Lá thon dài từ 50 – 100 cm và có bề rộng 2 – 2,5
cm. Hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió, bắt đầu từ lóng cuối cùng và vượt ra khỏi bẹ của lá cờ
tạo thành cụm hoa rủ xuống dài 30 – 50 cm. Hạt lúa dài 5 – 12 mm, dày 2 – 3 mm.
Gạo là nguồn lương thực chủ yếu cho một lượng lớn dân số thế giới, đặc biệt ở
vùng Đông, Nam và Đông Nam Châu Á. Lúa được canh tác ở các quốc gia và các
vùng có thích hậu thích hợp, lượng mưa cao với lực lượng lao động trình độ thấp.
Cây lúa non được gọi là mạ. Sau khi ngâm ủ, người ta có thể gieo thẳng các hạt
thóc đã nảy mầm vào ruộng lúa đã được cày, bừa kỹ hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên
ruộng riêng để cây lúa non có sức phát triển tốt, sau một khoảng thời gian thì nhổ mạ
để cấy trong ruộng lúa chính. Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc. Sau khi xát bỏ lớp
vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu.
2.1.3. Giới thiệu một số giống lúa thơm
2.1.3.1. Trên thế giới
Các giống lúa thông thường được phân loại theo cấu trúc và hình dạng hạt gạo
của chúng. Giống lúa thơm của Thái Lan cho loại gạo hạt dài và tương đối ít dính, do
6


gạo hạt dài chứa ít amylopectin hơn so với các giống hạt ngắn, nổi tiếng với gạo thơm
Khao Dawk Mali 105.
Các loại gạo nếp là gạo hạt ngắn, có độ dẻo dính cao.
Gạo Nhật Bản là loại gạo hạt ngắn và dính: Koshihikari, Hitomebore,
Hinohikari, Kinuhikari…
Các giống lúa Ấn Độ bao gồm gạo hạt dài và gạo thơm Basmati, gạo hạt dài và
trung bình là gạo Patna và loại gạo hạt ngắn Masoori.
Các giống gạo thơm có hương vị thơm đặc biệt; các giống đáng chú ý nhất bao
gồm các loại Basmati, gạo Patna kể trên cũng như các giống lai từ Mỹ được bán dưới
tên gọi thương phẩm Texmati.
Bảng 2.1: Một số gạo thơm nổi tiếng trên thế giới

Tên gạo

Vùng lãnh thổ

Basmati

Ấn Độ - Pakistan

Dulhabhog

Bangladesh

Khao Dawk Mali, Leuang Hawn

Thái Lan

Azucena, Moilfor

Philippines

Rojolele

Indonesia

Sadri

Iran

Barah


Afghanistan

Della

Mỹ

2.1.3.2. Ở Việt Nam
Có những giống vẫn tồn tại như Tài Nguyên, Nàng Thơm chợ Đào, đặc biệt là
giống Nanh Chồn rất nổi tiếng trước đây, gạo thơm, hạt nhỏ, dài, giống như cái nanh
con chồn. Giống này trước có gốc ở Bà Rịa, Vũng Tàu nhưng dần dần được trồng ở
vùng ven biển Tiền Giang, Long An. Những giống khác hiện nay không sản xuất nữa
do dài ngày quá như Ba Kiếu, Ba Trúc, Gẫy Xe hoặc các giống lúa nổi. Còn giống
Huyết Rồng thì hiện nay Long An đang có kế hoạch khôi phục.
7


Giống Nàng Thơm chợ Đào, tới giờ có thể coi là giống lúa truyền thống (lúa
mùa) cho gạo thơm ngon nhất nước. Độc đáo là nó phải được trồng ở vùng Mỹ Lệ của
huyện Cần Đước, tỉnh Long An; trồng chỗ khác chất lượng gạo không được như vậy.
Gạo thơm, dẻo, có cái phần đục trong hạt gạo mà bà con hay gọi là hạt lựu.
Nàng Thơm chợ Đào và Nanh Chồn, trong điều kiện canh tác bây giờ, có thể
đạt được 4-5 tấn/héc ta. Đặc biệt nó chỉ trổ trong khoảng thời gian ngày ngắn, vào
khoảng từ tháng 10 đến tháng 12 dương lịch. Ngày ngắn nhất trong năm là ngày 2212; giống lúa mùa nào sau 22-12 chưa trổ bông thì không thể nào trổ nữa. Cho nên lúa
mùa không thể trồng trái vụ được.
Ngoài ra, Việt Nam còn có các loại gạo thơm nổi tiếng như Tám Xoan ở Hải
Hậu, Nam Định; nếp cái Hoa vàng, nếp Tú Lệ hay gạo Dự Hương…
Lúa mùa có nhiều đặc tính quí cần được bảo tồn. Nó rất hữu ích cho công tác
lai tạo các giống lúa mới với những nguồn gien mới như chống chịu phèn, mặn, ngập
nước; một số giống cũng chống chịu được một số bệnh phổ biến trên lúa. Có rất nhiều
giống có phẩm chất gạo ngon, đặc thù mà các giống lúa cao sản bây giờ không thể so

bằng, như dẻo và thơm.
2.2. Các nghiên cứu về – acetyl – 1 – pyrroline
2.2.1. Giới thiệu 2 – acetyl – 1 – pyrroline

Hình 2.4: Cấu trúc của 2 – AP
IUPAC: 1-(4,5-dihydro-3H-pyrrol-2-yl)ethanone (nguồn: )
Khối lượng riêng: 1,09 ± 0,1 g/cm3
Sức căng bề mặt: 36,4 ± 7,0 dync/cm
Khối lượng phân tử: 111,1417600 đvC
Công thức tổng quát: C6H8NO
Điểm nóng chảy: 19,00 oC ở 760 mm Hg
8


Điểm sôi: 182 – 183oC ở 760 mm Hg.
2.2.2. Các nghiên cứu về 2 – AP
Theo Nirutchara Sunthonvit và ctv (2003) một số thành phần bay hơi có trong gạo
thơm:
-

Andehydes: pentanal, hexanal, heptanal, nonanal, 2 – heptenal, 2 – ocnenal, 2 –
nonenal, benzaldehyde, 2,4 – decadienal, 2- isopropyl – 5 oxohexanal.

-

Alcohols: 1 – pentanol, 2 – methylcyclopentanol, 1 – hexanol, 1 – octen – 3ol, 1 –
octanol, 6 – methyl – 2 – heptanol, 4 – vinylguaiacol, 3,7,11 – trimethyl – 2,6,10
dodecatrien – 1 – ol.

-


Ketones: 3- hydroxy – 2- butanol, 3- penten – 2 – one, 2 - heptanone, 2 –
dodecanone, 2 – tridecanone.

-

Heterocyclic: 2 – pentyl – furan, 2 – acetyl – 1 – pyrroline, pyridine.

-

Hydrocacbon: 5,7 – dimethyl – undecane, 2,4 – dimethyl – heptane, 2,6,10 –
trimethyldodecane, dodecane, hexadodecane.
Ngoài ra còn có một số acid như: oleic acid, octanoic acid, hexanoic acid ... và

dibuthyl phtalate.
2 – acetyl – 1 – pyrroline lần đầu tiên được công bố vào năm 1982 như thành phần
hương thơm của một số loại gạo. Nhiều nghiên cứu của Buttery và một số nhà khoa
học đã xác định hợp chất chính tạo nên mùi thơm trong lúa gạo là 2 – acetyl – 1 –
pyrroline, hợp chất này tồn tại trong lá dứa và một số loại gạo thơm. Ngoài ra nó còn
hiện diện trong bỏng ngô hoặc Vallaris glabra Ktze,…
Theo một số nghiên cứu trước đây, 2 – AP có thể được hình thành từ phản ứng
Mailard bởi vì nó xuất hiện sau khi vật liệu luộc hoặc nấu chín. Phản ứng Mailard và
phản ứng nâu hóa phi enzyme tạo ra các hợp chất heterocyclic. Nhiệt độ càng cao
nồng độ của ba hợp chất heterocyclic tương ứng trong gạo thơm tăng lên. 2 – AP là
một trong những thành phần tạo hương chính trong gạo thơm và những hợp chất
heterocyclic khác bao gồm: furan, pyridin và pyrazin được tìm thấy trong mẫu gạo.
Furan tạo ra thường được giải thích là do sự quá nhiệt của carbonhydrat, có mùi giống
như caramel. 2 – pentylfuran là alkylfuran quan trọng nhất được xác định trong gạo.
9



Pyridine có mùi độc nhất vô nhị có thể ảnh hưởng đến mùi của thực phẩm nấu.
Pyridin tinh khiết có mùi khó chịu tuy nhiên ngưỡng mùi của pyridine phụ thuộc vào
nồng độ của nó.
V. K. Vaya và ctv (1996), Schieberle (1989) đã thành công khi tìm ra phương
pháp tổng hợp 2 – AP đơn giản. Proline và đường (sucrose, fructose hoặc glucose) tác
dụng với nhau ở 170oC tạo 2 – AP. 2 – AP tạo ra gồm hai dạng S1 và S2. Cho dung
dịch proline và đường tác dụng với nhau sẽ tạo ra 2 – AP đồng nhất hơn trong môi
trường khan. Nhiệt độ của dung dịch trong thiết bị phản ứng từ 105 – 110oC. Sự tổng
hợp 2 – AP không phụ thuộc vào đồng vị của proline. Trong khi đó phản ứng Mailard
giữa amino acid và đường tạo ra nhiều sản phẩm ở các nhiệt độ khác nhau và nhiệt độ
thấp nhất để tạo ra 2 – AP là 105oC.
Phân tử 2 – AP không ổn định và phân hủy nhanh. Trong các thí nghiệm gần
đây người ta tạo ra 2 – AP ở dạng muối citrat có trạng thái ổn định tốt sau 6 tháng.
2.2.3. Một số nghiên cứu về 2 – AP, chất tạo mùi trong gạo thơm
Tadashi Yoshiyashi và ctv (2005) 2 – acetyl – 1 – pyrroline là hợp chất có độ
bay hơi cao và ưa béo. Nhiệt độ bảo quản càng cao lượng 2 – AP giảm càng nhanh.
Chỉ số acid của gạo tăng trong suốt thời gian bảo quản và tỉ lệ nghịch với lượng 2 –
AP có trong gạo. Sinh tổng hợp của 2 – AP xảy ra trước sự hình thành cấu trúc tinh
bột, đóng vai trò chính trong chất lượng mùi thơm của gạo. Acid béo của gạo là yếu tố
thông dụng nhất để xác định sự hư hỏng của gạo trong thời gian bảo quản. Chỉ số này
tăng theo thời gian bảo quản trong khi 2 – AP lại giảm. Do vậy, chỉ số acid có thể sử
dụng như yếu tố thay thể để xác định hàm lượng 2 – AP trong thời gian bảo quản.
Phương pháp xác định chỉ số acid nhanh và đơn giản hơn, không đòi hỏi máy móc
thiết bị hiện đại. Sự bay hơi của 2 – AP tổng hợp trong cùng điều kiện trữ tương đối
nhanh hơn trong gạo. Tuy nhiên, trong suốt thời kì bảo quản ở 25 – 30oC và ẩm độ
RH = 75% , nồng độ của 2 – AP không thay đổi đáng kể sau 7 tuần trữ. 2 – AP trong
lớp cám gạo bay hơi nhanh hơn trong hạt gạo, nơi 2 – AP liên kết giải phóng khó
khăn hơn thậm chí sau một thời gian dài bảo quản. Sự giải phóng 2 – AP trong mẫu
gạo phụ thuộc vào nhiệt độ trích li có thể do sự hiện diện phức chất của 2 – AP và hạt

10


tinh bột làm chậm sự bốc hơi của nó. Phát hiện này củng cố thêm kĩ thuật đánh giá
mùi thơm được sử dụng rộng rãi áp dụng trích li bằng kiềm hoặc đun sôi, gây ra sự hồ
hóa tinh bột gạo cùng với sự phá hủy phức chất của nó và 2 – AP, cũng giống như giả
định hợp chất này được giải phóng trong suốt quá trình nấu gạo.
Theo nghiên cứu của Tadashi Yoshiyashi (2002) về tiền tố 2 – AP, hợp chất
chính tạo mùi trong nhiều loại gạo thơm. Sự hình thành 2 – AP theo con đường sinh
học được tiến hành trên hạt và mô sẹo. Các amino acid liên quan trên con đường hoán
chuyển qua lại của proline và glutamate ví dụ như ornithin, proline, glutamate được sử
dụng làm tiền tố của 2 – AP . Glycin, methionin, trytopan và histizin làm đối chứng.
Nồng độ 2 – AP tăng lên khi có ornithin, proline và glutamate trong dịch nuôi cấy.
Đặc biệt, khi proline được thêm vào nồng độ 2 – AP tăng gấp ba lần so với đối chứng.
Khi thêm glycin, methionin, trytopan và histidin không làm tăng nồng độ của
nó trong lá lúa, điều đó chứng tỏ proline có liên quan đến sự tạo thành 2 – AP. Sự tạo
thành 2 – AP là đặc tính sẵn có của từng loại gạo thơm. Nito của 2 – AP có nguồn gốc
từ L – prolin trong khi cacbon của 2 – AP không phải là cacbon của L – proline.

Hình 2.5: Con đường hình thành 2 – AP từ L – proline (theo Tadashi và ctv, 2002)
Theo phân tích hóa học mô và hóa học sinh của hợp chất tạo mùi chính 2 –
acetyl – 1 – pyrroline trong gạo thơm, Nadaf và cộng sự (2006) đã chứng minh sự tồn
tại của 2 – AP trong aleuron – là lớp mỏng bảo quanh hạt.
Theo Tadashi Yoshiyashi (2002) phân tích định lượng 2 – acetyl – 1 – pyrroline
của gạo thơm sử dụng phương pháp đồng vị ổn định (stable isotope dilute method).
Hợp chất được trích từ hạt, rễ, vỏ trấu ở nhiệt độ phòng trong 2 giờ trong khi đó gạo
nghiền được trích ở 75oC. Kết quả cho thấy 2 – AP có sẵn trong gạo, không phải hình
thành trong quá trình nấu hay sau thu hoạch.
11



Kết quả xác định nồng độ của 2 – acetyl – 1 – pyrroline trong các phần khác
nhau của cây lúa Khao Dawk Mali 105
Phần

Nồng độ (ppb)

Chồi

407.2 ± 20.5

Rễ

Không phát hiện

Trấu

348.5 ± 40.5

Cám

375.2 ± 25.4

Gạo thô

295.2 ± 27.5

Gạo nghiền

235.1 ± 24.2


Như vậy, chồi là nơi 2 – AP tập trung nhiều nhất, gạo thô có hàm lượng 2 – AP
cao hơn so với gạo nghiền.Và cũng trong báo cáo này, tác giả đã chứng minh nhiệt độ
bảo quản gạo sau thu hoạch thấp sẽ giảm sự hóa hơi của 2 – AP từ gạo.
Theo một nghiên cứu khác của Tadashi Yoshiyashi và ctv (2004) về mối quan
hệ giữa điều kiện sinh trưởng, phát triển với nồng độ 2 – AP của giống Khao Dawk
Mali 105 ở các vùng khác nhau của Thái Lan cho thấy điều kiện khô hạn là là yếu tố
quan trọng nhất ảnh hưởng mùi thơm cũng như chất lượng gạo. Gạo thu hoạch ở vùng
đất cát, bị nhiễm mặn, khô hạn đặc biệt chế độ chiếu sáng và nước trong giai đoạn trổ
đòng và chín của lúa. Gieo hạt trực tiếp hoặc cấy lúa không ảnh hưởng đến hàm lượng
2 – AP trong gạo.
Yang DS, Lee KS, Jeong OY, Kim KJ, Kays SJ (2008) trường đại học Georgia,
Mỹ, gạo đen (Oryza sativa L.), một loại gạo thơm phổ biến ở Châu Á có mùi thơm đặc
trưng. Nghiên cứu đã xác định được 35 hợp chất bay hơi. Aldehyde và các chất thơm
chiếm lượng nhiều nhất, 80,1% tổng lượng các chất bay hơi. Nồng độ của 2 – acetyl –
1 – pyrroline cao, thêm vào đó bao gồm hexanal, nonanal, và 2-pentylfuran. Tổng
cộng có 25 hợp chất tạo mùi được xác định bằng GC – O. 2-AP, guaiacol, indole, và pxylene có ảnh hưởng lớn đến sự khác biệt giữa đến mùi thơm của gạo đen và trắng khi
nấu chín.

12