کیفیت دانه انواع برنج ها

کیفیت دانه برنج در ارقام مختلف

در اصلاح گیاه برنج پس از عملکرد به مهم‌ترین مسأله‌ای که توجه زیادی می‌شود، کیفیت دانه است. کیفیت دانه به مراحل کاشت، داشت، برداشت، تبدیل شلتوک به برنج سفید و انبارداری آن بستگی زیادی دارد. در این پرو‍ژه خواص فیزیکی و فیزیکوشیمیایی دانه برنج مورد ارزیابی قرار گرفته است. آمیلوز به عنوان یکی از مهم‌ترین عامل تعیین کننده کیفیت بوده و خود یکی از اجزاء نشاسته و جزء خطی آن است. جزء دیگر نشاسته آمیلوپکتین می‌باشد که به تنهایی در کیفیت تأثیری ندارد اما نسبت آن به آمیلوز حایز اهمیت است. علاوه بر آمیلوز، برخی خواص نشاسته نظیر درجه حرارت ژلاتینی و پیوستگی ژل در کیفیت دانه تأثیر زیادی دارند.

نقش پروتئین

از خواص فیزیکی دانه می‌توان به افزایش طول دانه در اثر پخت اشاره کرد. جالب توجه است که بسیاری از محققین میزان پروتئین دانه را در برنج  برخلاف گندم از عوامل مؤثر در کیفیت به حساب نمی‌آورند. اما می‌دانیم که پروتئین برنج نسبت به گندم دارای ارزش غذایی بالا‌تری بوده و درصد قابل توجه‌ای از انرژی انسانی را به ویژه در کشورهای آسیایی به خود اختصاص داده است. از نظر تأثیر عملیات زراعی در کیفیت نیز افزایش عناصر ماکرو و میکرو تا اندازه‌ای مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند که نشان داده شده است، مقدار نیتروژن مصرفی روی میزان پروتئین تأثیر دارد و همچنین مصرف کود ازته در مرحله رسیدن باعث افزایش مقدار پروتئین دانه می‌شود.

عوامل کیفیتی برنج :

کیفیت برنج به رشد گیاه در طول مراحل رویشی، رشد خوشه، مواد غذایی خاک که به دانه می‌رسد و مرحله رسیدگی دانه بستگی دارد. در گذشته، محققان درحال تولید ارقام جدیدی با خصوصیات زراعی خوب و میزان محصول بالاتر بوده‌اند. درحال حاضر، توجه آنها معطوف به کیفیت دانه و افزایش ارزش غذایی آن می‌باشد. کیفیت خوراک در برنج تا حدود زیادی بستگی به نشاسته دارد که در حدود 90% دانه برنج را تشکیل می‌دهد در ایران به دلیل این که 95 درصد برنج‌های زراعی از ارقام هندی هستند، کیفیت پخت و خوراکی از مسائل جدّی به حساب می‌آید. ارقام برنج ژاپنی، دانه کوتاه و دارای آمیلوز پائین (18 – 17%) می‌باشند، اما ارقام هندی اغلب دانه بلند و با آمیلوز متوسط و بالا هستند. از عوامل تعیین کننده کیفیت پخت و خوراکی برنج، محتویات آمیلوز، همبندی ژل، درجه حرارت ژلاتینی و کشیدگی دانه پس از پخت را می‌توان نام برد. اما سلیقه مصرف کنندگان در مناطق مختلف فرق می‌کند.

 

 به دلایل زیر تعریف دقیق کیفیت دانه خیلی مشکل است:

• –  تفاوت الویت‌های کیفی در کشورها و مناطق مختلف.
• –  الگوهای مصرف.
• –  نگرش تولید کننده دایر بر درآمد بیشتر از واحد سطح

 

خصوصیات فیزیکی کیفیت برنج :

اکثر کشاورزان و مصرف کنندگان به خصوصیات ظاهری ارقام برنج مانند: ابعاد دانه، شفافیت و گچی بودن آن توجه دارند.

 

الف- ابعاد دانه برنج :

 

ابعاد دانه عبارت است از طول، قطر و شکل دانه که از عوامل اولیه کیفی در هر برنامه اصلاحی است. در نسل‌های اولیه، برای اطمینان از مطابقت ابعاد دانه به منظور به دست آوردن نوع دانه مورد نظر، مقایسه مشاهده‌ای انجام می‌شود. برنامه اصلاح برنج مصر انتخاب برای اندازه و شکل دانه را از نسل F2 شروع کرده و تا تولید لاین پیشرفته به یک رقم، براساس خصوصیات مشاهده‌ای نسل‌های اولیه آغاز می‌کند. ولی اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر در نسل‌های پیشرفته انجام می‌شود. ابعاد دانه، مانند: طول، قطر و شکل دانه، به وسیله عوامل زادشناختی کنترل می‌شود. ابعاد دانه در کیفیت مؤثر است و نیز توسعه زراعت ارقام مختلف را تعیین می‌کند. عموما، در مصر ارقام دانه کوتاه ترجیح داده می‌شوند.کشاورزان ارقام دانه کوتاه، درشت و وزین را دوست دارند. درصورتی که مصرف کنندگان ارقام دانه کوتاه، درشت، چسبنده و نرم پخت را بهتر می‌دانند(1).

    جدول 1- مقادیر میانگین ابعاد دانه در شلتوک و برنج سفید زیرگونه های مختلف

 برنج سوچلا

مدت زمان مدیدی است که طول دانه در بیشتر برنامه‌های اصلاح نژاد برنج برای طبقه‌بندی ارقام آن به عنوان یک نشان‌ویژگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برنج سفید، براساس میانگین طول دانه به چهار گروه تقسیم می‌شود: کوتاه، متوسط، بلند و فوق بلند. ارقام ژاپنی اغلب دانه کوتایند. در حالی که، هندی دانه بلند یا متوسطند (مانند: IR28). ارقام دورگه هندی/ ژاپنی در دامنه بین کوتاه و متوسط قرار دارند. قطر دانه عامل مهمی در تعیین شکل دانه و وزن آن محسوب می‌گردد. قطر دانه به طبقه بندی دانه برنج برای فرآیند تبدیل به سفید و جداکردن دانه‌های نارس از رسیده کمک می‌کند. شکل دانه از نسبت طول دانه به قطر سطح مقطع آن به دست می‌آید و به گرد، کوتاه، متوسط و باریک و بلند طبقه‌بندی می‌شود. درمصر شکل دانه برنج درحالت ارقام هندی یا هندی/ ژاپنی از متوسط تا باریک و بلند متفاوت است. درحالی که در نوع ژاپنی (دانه کوتاه) از کوتاه تا متوسط متغیر است. کیفیت ظاهری دانه یا کیفیت بازار پسندی عمدتاً شامل طول دانه، نسبت طول به عرض، شفافیت دانه، مقدار گچی بودن دانه و تعداد دانه‌های گچی می‌باشد. این نوع کیفیت به شرایط محیطی، مراحل تبدیل و هم‌چنین صفات ارثی بستگی دارد. دانه‌های برنج از نظر طول (میلیمتر) به دانه‌های خیلی بلند (بیش از5/7)، بلند (5/7-61/6) ، متوسط (6/6-51/5) و کوتاه (5/5 میلیمتر و یا کمتر) تقسیم می‌شوند (شکل 2). شکل دانه از طریق نسبت طول به عرض دانه تعیین می‌گردد(6)

 

کیفیت پخت :

از روی مقدار آمیلوز، غلظت ژل، درجه حرارت ژلاتینی و سایر عوامل تعیین می‌گردد. هر سه فاکتور فوق با روشهای شیمیایی ارزیابی می‌شوند و از بین آنها مقدار آمیلوز مهم‌تر است. بیش از 90 درصد آندوسپرم دانه برنج را نشاسته تشکیل می‌دهد که از آمیلوز و آمیلوپکتین تشکیل می‌شود. مقدار آمیلوز صفر تا 33 درصد و مقدار آمیلوپکتین 99-57 درصد آندوسپرم دانه می‌باشد.

 

 واریته‌های برنج براساس میزان آمیلوز به 5 گروه زیر طبقه‌بندی می‌شوند(6).

1.  برنجهای واکسی که فاقد آمیلوزند.
2.  برنجهای خیلی کم آمیلوز که میزان آمیلوز آنها کمتر از 10 درصد است.
3.  برنجهای کم آمیلوز که میزان آمیلوز آنها 20-10 درصد است.
4.  برنجهای متوسط آمیلوز که میزان آمیلوز آنها 25-20 درصد است.
5.  برنجهای پرآمیلوز که میزان آمیلوز آنها از 30- 25 درصد است.

 

شباهت ها

شایان توجه است که ارقامی که در یک گروه از آمیلوز قرار می‌گیرند از نظر کیفیت پخت، صفات مشابهی از خود بروز می‌دهند گرچه دو عامل درجه حرارت ژلاتینی و غلظت ژل بر کیفیت پخت ارقام با آمیلوز برابر تأثیر خواهند گذاشت. بطور کلی برنجهای واکسی پس از پخت شکل ظرف خواهند گرفت و دانه‌های برنج پس از پخت نرم، چسبنده و غیرقابل تفکیک خواهد شد. برنجهای کم آمیلوز پس از پخت، نرم، چسبنده و لعابدار می‌شوند. برنجهای متوسط آمیلوز پس از پخت،  نرم متورم و کاملاً جدا از هم شده و مدتها پس از پخت نرم می‌مانند. برنجهای پر آمیلوز پس از پخت بسرعت سفت و خشک شده و مصرف آنها مشکل می‌باشد(15).

امروزه معلوم شده که اکثر مصرف کنندگان و تجار برنج در سطح جهان علاقمند به مصرف برنجهای متوسط آمیلوز مانند برنجهای صدری ایران یا باسماتی پاکستان و مشابه آنها می‌باشند. غلظت ژل عبارت از حرکت ژل برنج پخته است  و از روی حرکت ژل در لوله آزمایش اندازه‌گیری می‌شود.

 

 براساس طول ژل در لوله، غلظت ژل به 3 گروه طبقه بندی می‌شود:

1.  برنج‌هائیکه طول حرکت ژل آنها کمتر از 40 میلی‌متر است، برنج با ژل سخت نامیده می‌شوند.
2.   برنج‌هائیکه طول حرکت ژل آنها از 40 تا 60 میلی‌متر است، برنج با ژل متوسط نامیده می‌شوند.
3.   برنج‌هائیکه طول حرکت ژل آنها بیشتر از 61 میلی‌متر است، برنج با ژل نرم نامیده می‌شوند.

خاصیت ژلاتینه

 

معمولاً برنج‌هائیکه دارای مقدار آمیلوز پائین‌تر هستند ژل آنها نرمتر است یعنی دارای طول حرکت ژل زیادتر می‌باشند. برنجهای ایندیکا، با غلظت ژل نرمتر نسبت به ژاپونیکا ترجیح داده می‌شوند زیرا که برنج پخته آنها نر‌متر است. درجه حرارت ژلاتینی شدن محدوده درجه حرارتی است که در آن مولکولهای نشاسته بطور غیرقابل برگشت در آب گرم شروع به تورم می‌کنند. درجه حرارت ژلاتینی ممکن است پائین (کمتر از ^cْ70)، متوسط (^cْ74-70) و یا بالا (^cْ79- 75) باشد. چنانچه حرارت ژلاتینی رقمی بالا باشد برنج پخته آن سفت و خشک می‌شود. برعکس حرارت ژلاتینی پائین، موجب نرمی و چسبنده شدن برنج پس از پخت می‌شود. ارقامی که دارای آمیلوز همسان می‌باشند درجه حرارت ژلاتینی مختلفی از خود نشان می‌دهند. عواملی چون آب و هوا (حرارت) به ویژه حرارت بالا در زمان رسیدن بر روی حرارت ژلاتینی تأثیر گذاشته و آنرا بالا می‌برد(15). طویل شدن دانه نیز مانند میزان آمیلوز، غلظت ژل و درجه حرارت ژلاتینی شدن، معیاری برای ارزیابی کیفیت پخت برنج است. چنانچه طویل شدن دانه بعد از پخت بدون افزایش قطر باشد بعنوان یک صفت مطلوب در ارقام برنج محسوب می‌شود (شکل 3).

 

کیفیت غذایی برنج:

 عمدتاً از روی میزان پروتئین مشخص می‌شود. میزان پروتئین برنج سفید حدود 7% است. شرایط محیطی مخصوصاً مقدار نیتروژن مصرفی روی میزان پروتئین تأثیر دارد. مصرف کود ازته در مرحله رسیدن باعث افزایش مقدار پروتئین دانه می‌شود. عامل وراثت نقش مهمی در اصلاح ارقام پر پروتئین دارد که متأسفانه عمل ژن با مغلوبیت همراه است یعنی ژنهای کنترل کننده پروتئین به صورت مغلوب می‌باشد لذا تحصیل  رقمی با پروتئین بالا و محصول زیاد تقریباً با روشهای موجود امکان‌پذیر نمی‌باشد.

 ارقام زراعی کشور ما از لحاظ پروتئین در سطح بالا بین 9 تا 12 درصد قرار دارند که در حدود 2 تا 5 درصد از ارقام تحت کشت و اصلاح شده بیشتر می‌باشد. کیفیت خوراک (عطر و طعم) مهم‌ترین فاکتور برای ارزیابی دانه برنج می‌باشد در بعضی واریته‌ها ممکن است ضریب تبدیل و کیفیت ظاهری دانه خیلی خوب بوده ولی کیفیت خوراک آنها خوب نباشد بنابراین مصرف کننده ممکن است اینگونه برنجها را ترجیح ندهد(6).

ب- گچی و ظاهرپسندی دانه برنج :

 ظاهر پسندی دانه به مات بودن و وسعت گچی آندوسپرم(درون دانه) بستگی دارد. بر پایه مات بودن آندوسپرم، دانه برنج به واکسی یا کاملا مات با مقدار آمیلوپکتین زیاد و آمیلوز کم، و غیر واکسی یا دانه‌های شفاف یا مقدار آمیلوز کم، و غیر واکسی یا دانه‌های شفاف با مقدار آمیلوز بالا و انواع مختلف گچی طبقه‌بندی می‌گردد. محل گچی دانه برحسب اصلاحات مرکزسفیدی، شکم سفیدی و پشت سفیدی، تعریف می‌شود درحالیکه درجه گچی در ارقام مختلف تغییرات زیادی دارد. گچی دانه به علت بهم خوردن نظم دانه‌های نشاسته با فضاهای هوا ایجاد شده و معمولا راندمان تبدیل پایینی را نتیجه می‌دهد. گچی، تحت تأثیر عوامل محیطی مانند: تنش خشکی در زمان رسیدن و بیماری بلاست قرار دارد. شواهدی دال بر کنترل زادشناختی این نشان‌ویژگی وجود دارد.

soochella.ir

گچی با افزایش نسبت شکستگی و کاهش برنج سالم خروجی از دستگاه تبدیل، راندمان تبدیل را کم می‌کند. گچی دانه با بالارفتن حساسیت نسبت به حمله حشرات در دوره انباری برنج مستقیما رابطه دارد. گچی دانه در کیفیت پخت و خوراکی بی تأثیر است. اغلب ارقام برنج مصری که در شرایط عادی رشد قرار می‌گیرند و به خوبی تبدیل می‌گردند و دانه کوتاه هستند، به خوبی سفید و شفاف می‌باشند. در میان ارقام مصری گیزا 181 بهترین ظاهرپسندی دانه را دارد، زیرا از شفافیت بالایی برخوردار است. از طرف دیگر IR28 و گیزا 175 نسبت به برنج‌های دیگر خیلی گچی هستند(4).

 

راندمان تبدیل برنج :

کیفیت تبدیل قابلیت تبدیل شلتوک به برنج سفید را گویند (شکل 1).  محصول تبدیل شامل برنج سالم، برنج شکسته، پوسته و سبوس است. در طی مراحل تبدیل (پوست‌کنی) ابتدا شلتوک به برنج قهوه‌ای و سپس به برنج سفید تبدیل می‌شود. برنج قهوه‌ای برنج بدون پوسته نیز نامیده می‌شود که مقدار آن در واریته‌های مختلف متفاوت و معمولاً 74 تا 82 درصد می‌باشد و لذا معمولاً حدود 20 درصد شلتوک را پوسته تشکیل می‌دهد. وقتیکه برنج قهوه‌ای تبدیل می‌شود سبوس و جنین از آن جدا شده و برنج سفید باقی می‌ماند. سبوس و جنین حدود 10-6 درصد می‌باشد بنابراین درصد برنج سفید در حدود 70 درصد است. برنج سفید شامل برنج سالم و برنج شکسته است. برنج سالم مهم‌ترین عامل کیفیت تبدیل می‌باشد و مقدار آن از 25 درصد تا 65% متغییر است و به اندازه، شکل، ظاهر و سختی دانه بستگی دارد. استحصال برنج سالم یک صفت ارثی است ولی عوامل محیطی نظیر درجه حرارت و رطوبت در طول دوره رسیدن و عملیات بعد از برداشت و مرحله تبدیل، در شکسته شدن دانه مؤثر هستند(4).

 

تبدیل شلتوک

 

عمل تبدیل شلتوک به برنج سفید مرکب از چندین مرحله مکانیکی است که پوسته خارجی، لایه‌های سطحی آندوسپرم و جنین دانه جدا می‌شود. راندمان یا بازدهی تبدیل عبارت است از: میزان برنج سفیدی که از شلتوک به دست می‌آید و یکی از مهم‌ترین عوامل تأثیر کننده در قیمت برنج می‌باشد. عوامل متعددی در کیفت تبدیل دخالت دارند. ارقام با دانه‌های بلند و باریک بیشتر از برنج‌های دانه کوتاه و گرده، دست خوش شکستگی قرار می‌گیرند. به علاوه، خلوص رقم نیز در کیفیت تبدیل تأثیر می‌گذارد، زیرا دستگاههای پوست‌کنی برای انواع مختلف دانه برنج کارایی ندارد. وجود برنج قرمز، دانه‌های پوک و سنگ‌ریزه، راندمان کل تبدیل را کاهش می‌دهند. به نظر می‌رسد، رطوبت شلتوک از عوامل اصلی مؤثر در کیفیت تبدیل باشد. دانه‌های با رطوبت زیاد، خیلی نرم بوده و تحت فشار پوست‌کن می‌شکنند و دانه‌های خیلی خشک نیز شکننده هستند. بنابراین، میزان خرده برنج را در فرآیند تبدیل افزایش می‌دهند. برای بهبود کیفیت تبدیل بایستی به اصلاح ارقامی از برنج کوشش کرد که تحمل تنشی جذب رطوبت را داشته باشد. در برنامه اصلاح برنج مصر برای بهبود کیفیت تبدیل روش انتخاب بوته از نسل F4 شروع می‌گردد. ارقام دانه کوتاه (زیر گونه ژاپنی) دارای بازدهی تبدیل بالاتر از هندی هستند(جدول 2).

جدول 2)  راندمان تبدیل زیرگونه‌های برنج 

درصد برنج سالم :

برنج تبدیلی شامل برنج سالم با اندازه‌های مختلف، برنج شکسته و مقداری سبوس است. بسیاری از مصرف کنندگان و فروشندگان، برنج تبدیلی کل را نمی‌پذیرند و فقط برنج سالم را ترجیح می‌دهند. جدا‌سازی این اجزاء را درجه‌بندی می‌گویند. با این حال، دانه‌های شکسته، قطعاتی از دانه‌ها هستند که طول‌های مختلفی دارند و بعضی از آنها به سه چهارم طول دانه سالم می‌رسند و بعدا با الک با دو اندازه مختلف جدا می‌شوند. تولید برنج سالم به عوامل مختلفی مانند: نوع دانه، رقم، گچی، شریط محیطی دوره رسیدگی دانه و بعضی عملیات زراعی دیگر بستگی دارد. درصد برنج سالم تحت تأثیر نگاهداری پس از برداشت، دوره و شرایط انباری و فرآیند تبدیل قرار می‌گیرد. مقدار برنج سالم ارقام هندی در مصر خیلی کمتر از ارقام برنج ژاپنی است(1).

ترکیبات شیمیایی برنج :

 

ترکیبات شیمیایی، نشاسته، پروتئین، لیپید، خاکستر، مواد معدنی، فیبری و مقدار رطوبت در کیفیت غذایی برنج مانند کیفیت پخت و خوراکی تأثیر دارد. ترکیبات شیمیایی برنج با سایر غلات زیاد تفاوت ندارد. ترکیبات شیمیایی گیاهی دانه برنج براساس نوع رقم، شرایط محیطی و عملیات زراعی متفاوت است. شلتوک و برنج قهوه‌ای دارای ترکیبات شیمیایی بیشتر از برنج سفید هستند(3).

رطوبت برنج :

همه برنج‌ها به دلیل یکسان نبودن زمان رسیدگی در مزرعه از نظر رطوبت با هم فرق دارند. در زمان برداشت مقدار رطوبت معمولا 20 درصد است، ولی پس از چند روز و در ضمن روند برداشت و خرمن‌کوبی به سرعت تا 18- 15 درصد پائین می‌آید. بنابراین، مقدار رطوبت یک عامل بی ثباتی بوده و تحت تأثیر مرحله رسیدگی و شرایط خشک کردن قرار دارد. مقدار رطوبت در بعضی از خصوصیات کیفی مانند: تبدیل و بازدهی برنج سالم، کیفیت پخت و دوره انباری داشته و خصوصیات کیفی برنج‌های دارای رطوبت بالا سریع‌تر از پایین تغییر می‌کند(1).

نشاسته برنج :

نشاسته از سازندگان اصلی و حدود 90 درصد ماده خشک برنج سفید را تشکیل می‌دهد. نشاسته مرکب از دو نوع مولکول می‌باشد: آمیلوز و آمیلوپکتین، مولکول آمیلوز دارای ساختمان زنجیری خطی و شامل حدود 50 واحد دکستروز است، درحالی که، مولکول آمیلوپکتین شاخه‌دار بوده و تعداد واحدهای دکستروز بیشتری دارد. نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین عامل اصلی تعیین کننده کیفیت پخت و خوراکی برنج محسوب می‌گردد. انواع مولکول نشاسته، در ساختار دانه، چسبندگی پس از پخت، تمایل دانه به شکستگی و خصوصیات فرآوری مختلف، مستقیما اثر می‌گذارد. همچنین عکس العمل برنج به پخت به طور وسیعی با نوع نشاسته ارتباط دارد. اگر نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین افزایش یابد، درجه حرارت ژلاتینی زیاد می‌شود، اما جذب آب کم می‌گردد(1).

کیفیت برنـج :

 

هدف اصلی اصلاح نژادی برنج عملکرد یا میزان محصول دانه در واحد سطح است که خود با توجه به مقاومت نسبت به آفات، بیماری‌ها و تحمل شرایط نامناسب خاک مانند شوری، سولفاتی، گچی و غیره تحقق می‌یابد. اما جولیانو (1984) پس از بررسی کیفیت دانه در 11 کشور بزرگ تولید کننده برنج پیش‌بینی کرده بود که در آینده کیفیت دانه بیشتر از عملکرد مورد توجه قرار خواهد گرفت. به فروش نرسیدن ارقام اصلاح شده و نایاب شدن ارقام محلی خوش کیفیت ایرانی در سال‌های 78 و 79 با توجه به این که بسیاری از ارقام اصلاح شده که کیفیت مناسبی نداشتند و در دست کشاورزان باقی می‌ماند، نشان‌داد که کیفیت بیش از پرمحصولی بایستی مورد توجه قرار گیرد و این لازمه‌اش آن است که ترکیبات و خواص مؤثر در کیفیت به خوبی شناخته شوند، روش‌های اندازه‌گیری سریع و ساده به اندازه‌ی کافی توسعه یابند، زاد شناسی (Genetics) تلاقی‌ صفات به خوبی شناخته شده باشد، از مهندسی زادشناختی و غیره نیز به طور مناسب استفاده گردد. برنج‌های محلی 2 تا 5/2 برابر ارقام اصلاح شده و 3 الی 4 برابر برنج وارداتی به فروش می‌رسد. بنابراین تدوین چنین نوشته‌ای ضرورت یافت تا نشان‌ویژگی‌های کیفیتی برنج هم برای تولیدکنندگان و هم برای مصرف‌کنندگان و هم محققان اصلاح نژاد روشن شود(12).

آمیلــوز :

گیاهان سبز از ترکیب آب و CO2 با استفاده از نور خورشید و سبزینه در طی مراحل فتوسنتز، کربوهیدرات‌ها را تولید می‌نمایند. انرژی لازم برای تشکیل این ترکیبات از نور خورشید تأمین می‌گردد.  ابتدا گلوکز و سپس در اثر پرپار شدن آنها درشت مولکول‌هایی مانند نشاسته و سلولز به‌وجود می‌آیند. درجه حرارت هوا و مواد غذایی خاک که توسط گیاه جذب می‌شود، در پرپارشدن (Polymerization) گلوکز به ویژه در نوع ایجاد پیوند‌های گلوکزیدی و درجه پرپارسازی تأثیر دارد. البته این عوامل محیطی در چگونگی ساختار نشاسته تغییر اندکی ایجاد می‌کند و عوامل زاد شناختی تأثیر اصلی و قاطعی را به نمایش می‌گذارد. نشاسته ماده غذایی اصلی دانه‌ی برنج است که خود به دو ترکیب آمیلوز و آمیلوپکتین تقسیم می‌شود.

کیفیت دانه برنج در ارقام مختلف

آمیلوز از تک پارهای D –  گلوکز  با  پیوندهای a – 1,4 تشکیل شده است که هر واحد آن از طریق کربن‌های شماره 1 و 4 به واحدهای دیگر پیوند یافته و خواص شیمیایی و فیزیکی ویژه‌ای به آن داده است که به طور شگفت‌آوری در کیفیت دانه غلات به ویژه برنج تنوع ایجاد کرده است. آمیلوز دارای زنجیرهای بدون شاخه یا کمتر شاخه‌دار متصل به آنزیم و محلول در آب و قابل آب کافت شدن (Hydrolysis) به گلوکز و مالتوز می‌باشد. برعکس آمیلوپکتین دارای سا‌‌ختار بسیار شاخه‌ای با زنجیرهای کوتاه 25-20 واحدی D –  گلوکز توسط پیوندهای 6،1- a  به زنجیر اصلی اتصال یافته و در آب نامحلول است. بنابراین در آمیلوپکتین دو نوع پیوند 4،1- a و 6،1- a وجود دارد و در اثر آب کافت شدن به مالتوز تبدیل می‌گردد. عموماً 36-1 درصد نشاسته اندوخته شده در دانه‌ی برنج را آمیلوز و بقیه را ترکیب آمیلوپکتین با ساختار مولکولی شاخه‌ای تشکیل می‌دهد.

کیفیت دانه برنج در ارقام مختلف

 اگرچه آمیلوپکتین 98- 65 درصد نشاسته درون دانه را شامل می‌شود اما نقش آن در کیفیت دانه به‌ خوبی روشن نیست و نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین یا در اغلب موارد فقط محتویات آمیلوز را به عنوان یکی از مهمترین شاخص‌های فرآیند پخت و پز مورد ارزیابی قرار می‌دهند. کیفیت پخت برنج به صورت دانه یا آرد کاملاً با مقدار آمیلوز تعیین می‌شود. ارقام و پروره‌های برنج را از نظر محتویات آمیلوز به واکسی یا فاقد آمیلوز (2-1 درصد)، خیلی کم آمیلوز (9-3 درصد)، کم آمیلوز (17-10 درصد)، متوسط آمیلوز (25-18 درصد) و آمیلوز بالا (بیشتر از26 درصد) طبقه‌بندی می‌کنند. اما برای مصرف کنندگان تنها درجه‌بندی دیگری پیشنهاد می‌شود که عبارت است از واکسی، آمیلوز متوسط و آمیلوز بالا.

 

 تاکنون روش‌های متعددی برای اندازه‌گیری آمیلوز ارائه شده است که عبارتند از :  

روش اندازه‌گیری جذب نور با طول موج 620 نانومتر در دستگاه طیف‌سنج نوری یااتوآنالیزور،آمپرومتری(Amperometric)،کروماتوگرافی‌کاغذی (Paper chromatography) از آن ‌جا که آمیلوز با محلول ید رنگ آبی و آمیلوپکتین رنگ قرمز تولید می‌کند، با اندازه‌گیری جذب آن در طول موج 620 نانومتر با طیف سنج نوری مقدار آمیلوز تعیین می‌گردد. آمیلوپکتین در این اندازه‌گیری مزاحمت ایجاد می‌کند اما این اثر را با تنظیم pH  می‌توان کاهش داد(12). برنج واکسی در موقع پخت، چسبنده و لزج و فاقد انبساط حجمی بوده، اما برنج‌های غیرواکسی که به غیر گلوتینوز نیز معروفند بستگی به ترکیب آمیلوز دارند. هرچه میزان آمیلوز بیشتر باشد از چسبندگی دانه‌ها به یکدیگر کاسته شده، به طوری که در برنج‌های آمیلوز بالا، دانه‌ها پس از پخت کاملاً از هم جدا باقی می‌مانند و در اثر سرد شدن خشک‌تر و سخت‌تر می‌گردند.

کیفیت دانه برنج در ارقام مختلف

 برنج‌های با آمیلوز بالاتر از 33% پس از پخت خوب جویده نشده و فاقد ارزش خوراکی می‌باشند. برای تشخیص برنج واکسی از غیرواکسی روش ساده و آسانی رواج یافته است که در آن پس از خراشیدن سطح دانه و افزودن یک قطره محلول ید، واکنش یدی نشاسته انجام می‌شود. اگر برنج از نوع واکسی باشد، رنگ قرمز و در صورتی که غیرواکسی باشد، رنگ آبی ظاهر می‌گردد. اگرچه در بعضی مناطق محدودی برنج‌های واکسی را ترجیح می‌دهند اما اغلب نواحی جهان برنج‌های غیرواکسی از نوع آمیلوز متوسط را تولید و مصرف می‌نمایند و قیمت آنها دائماً رو به افزایش است. در حال حاضر همه‌ی ارقام محلی ایرانی به استثنای گیل چمپا دارای آمیلوز متوسط هستند. کشت گیل‌چمپا که از ارقام آمیلوز بالاست کشت آن تقریباً منسوخ گشته است. رقم دم‌سیاه که در بعضی از نواحی لاهیجان، آستانه، صومعه‌سرا و رودسر به ندرت کشت می‌شود با 22% آمیلوز و کیفیت پخت و خوراکی بسیار عالی از برنج‌های نادر جهان است که به دلیل پایین بودن میزان محصول در واحد سطح، حساسیت به آفات و بیماری‌ها، دیررسی و ورس شدید به کشت آن توجهی نمی‌شود.

کیفیت دانه برنج در ارقام مختلف

 بعضی از خانوارهای روستایی برنج دم‌سیاه را برای مصرف خودشان تولید و معمولاً به بازار عرضه نمی‌کنند. کشاورزان کنجکاو، برای دسترسی به ارقام مشابه دم‌سیاه از روش انتخاب توده‌های محلی بهره‌ می‌گیرند. ارقام جدید هاشمی و علی‌کاظمی از این طریق اصلاح شده‌اند و هر دو آمیلوز متوسط هستند و کیفیت رقم هاشمی به دم‌سیاه نزدیکتر است(13).

کیفیت دانه برنج در ارقام مختلف

کشت پروره‌های با نشاسته واکسی و غیرواکسی هر دو در نقاط مختلف جهان انجام می‌شود اما در ایران تاکنون به دلیل عدم تقاضای مصرف کننده ارقام واکسی کشت نشده است. بهترین نمونه برنج واکسی  29IR  است. مطالعه‌ی وراثت آمیلوز، درگیری یک ژن اصلی و چندین ژن تغییر دهنده غالب ناقص را به سمت آمیلوز پایین نشان می‌دهد. اما تلاقی زادمون‌های با مقادیر مختلف آمیلوز، الگوی متفاوت وراثت را بهتر نشان‌‌داده است.

هدایت تک ژنی محتویات آمیلوز در تلاقی بین زادمون‌های آمیلوز پایین و بالا و بررسی وراثت آمیلوز در جمعیت‌های BCF1 , F3 , F2 , F1  وBCF2 نشان داد که ژن آمیلوز بالا دارای غالبیت ناقص است و علاوه بر این تغییر دهنده‌های دیگری نیز در این تلاقی‌ها دخالت دارند(شانگ،1981).

کیفیت دانه برنج در ارقام مختلف

ارقام اصلاح شده ایرانی ‌مانند سپیدرود، نعمت، ندا، گیل‌1، هراز، آمل‌2، آمل3 همه آمیلوز بالا، GT پایین و فاقد عطرند، زیرا در تلاقی‌های منجر به تولیدشان یکی از والدین آمیلوز بالا بوده است(3). اطلاعات مربوط به تأثیر محیط، خاک، کود و عملیات زراعی در محتویات آمیلوز بیشتر ناشی از تجارب کشاورزان و دانشمندان است و هر دو قشر به این امر آگاهی کامل دارند. عموماً درجه حرارت هوا با مقدار آمیلوز دارای همبستگی منفی است و با افزایش درجه حرارت هوا آمیلوز کاهش می‌یابد و از شفافیت ظاهری دانه کاسته می‌شود.

کیفیت دانه برنج در ارقام مختلف

استفاده از کودهای نیتروژنی اضافی در ارقام باسماتی پاکستانی و باسماتی 370  محتویات آمیلوز را 9/9-3 درصد افزایش داده است. بنابراین استفاده از کود نیتروژنی اثر معکوسی در کیفیت پخت و خوراکی بر جای می‌‌گذارد. در باره‌ی تأثیر پتاسیم، منیزیم، گوگرد، فسفر و روی در محتویات آمیلوز نظرات متفاوتی وجود دارد. اگرچه شن (1997) افزایش محتویات آمیلوز در اثر استفاده از کود Zn و ویل جت (1986) تأثیر پتاسیم در این عمل را گزارش داده‌اند، اما دلایل موجود در آنها کافی نیست(16).