برنج زراعی گیاهی است یک ساله و به دو صورت آبی و دیم کشت میشود. ازلحاظ ردهبندی گیاهی به جنس اوریزا، تیره گندمیان، راستهی سبوس داران، ردهی تک لپهایها و شاخهی نهاندانگان تعلق دارد. جنس اوریزا شامل 21 گونه است که 2 گونهی زراعی آن، اوریزا ساتیوا ال. از گونهی وحشی یک سالهی اوریزا نیوارا منشأیافته و در آسیا و بسیاری از نقاط جهان کشت میشود و اوریزا گلابریما استود از گونهی وحشی یک سالهی اوریزا برویلی گولاتا تکامل یافته و در آفریقا (جنوب) به میزان محدودی مورد بهرهبرداری قرار میگیرد. اوریزا نیوارا خود از گونه وحشی پایای اوریزا روفی پوگون و نیز اوریزا برویلیگولاتا از گونه وحشی پایای اوریزا لوییجیسلامیناتا
حاصل گردیده است که همه آنها دارای 12 جفت کروموزمند. 8 گونهی وحشی جنس اوریزا دارای 24 جفت کروموزوم هستند. اوریزا ساتیوا به مرور زمان در اثر تمایز یابی به دوزیرگونه هندی و ژاپنی تکامل یافته است. در حالی که در اوریزا گلابریما چنین تنوعی
مشاهده نشده است.
گیاه برنج در مناطق از 53 درجه شمالی تا 40 درجه جنوبی و از زمینهای همسطح دریا تا ارتفاعات 3000 متری و از نواحی معتدله تا گرمسیری رشد میکند. تاریخ زراعت آن به 10000 سال پیش میرسد و در این مدت طولانی پرورههای (Cultivars) بسیاری از آن فراهم گردیده است و بهویژه با توسعه و پیشرفت تحقیقات برنج و استفاده از دورگگیری و فنآوری جدید مانند کشت بساک، کشت پیش دش (Protoplast)، انتقال ژن وDNA دایماً بر تعداد آنها افزوده میشود.
کیفیت دانه از مهمترین اهداف بهنژادی برنج در بسیاری از کشورهاست و حتی در بعضی از برنامههای زادگیری (Breeding) به کیفیت بیش از افزایش تولید در واحد سطح اهمیت داده میشود. هدف اصلی کیفیت برنج انتخاب ارقام و خطهایی است که مناسبترین الت پخت و خوراکی آن به شکل دانه و آرد فراهم شده باشد. البته گندم و ذرت بیشتر به صورت آرد مصرف میشوند، امّا برنج بایستی پس از پخت، دانهی آن شکل خاصّی را حفظ کند و دانهها به هم نچسبیده مورد استفاده قرار گیرند. کارخانجات برنجکوبی اغلب در استانهای گیلان و مازندران استقرار یافتهاند که در طی عملیات دو مرحلهای پوستکنی و سبوسگیری شلتوک، برنج سفید قابل مصرف را تولید میکنند.
در مرحلهی پوستکنی شلتوک، پوستهی اول یا پوستهی سخت (Hull) جدا میگردد و برنج قهوهای به دست میآید. پوسته از ضایعات دور ریختنی محسوب گردیده و اغلب نابود سازی آن برای کارخانجات مشکلاتی را ایجاد کرده است، اما در بعضی از کشورهای جنوب شرقی آسیا از انرژی گرمایی آن استفاده میشود و در ژاپن از خاکستر حاصل از سوخت این پوسته مواد پرارزشی مانند سیلیسیم با درجه خلوص بالا تولید و در ساخت نوعی سرامیک نیز استفاده میشود.
پوسته دوم یا پوسته نرم یا سبوس (Bran) که از مرحله سبوسگیری فرآیند تبدیل در کارخانه حاصل میگردد در کشور ما به میزان محدودی به مصرف غذایی دام و طیور میرسد، اما در کشورهای دارای فنآوری برتر از آن به منظور تولید روغن خوراکی نیز استفاده میشود. این نوع روغن به دلیل وجود ترکیب اوریزانول بیشتر و اسیدلینولینیک کمتر نسبت به روغن سویا برتری دارد.
مهمترین نشانویژگیهای کیفیت برنج مربوط است به بخش درون دانهی نشاستهای (آندوسپرم نشاستهای) آن یعنی ترکیبات نشاسته و پروتئین و 2- استیل - 1-پیرولین. بنابراین، مطالعه ساختار درون دانه، ترکیبات و نیز خواص شیمیایی و فیزیکی
نشاسته، محتویات پروتئین، ترکیب عطری 2- استیل – 1- پیرولین و زادشناسی آنها دربهنژادی از با اهمیتترین مباحثی هستند که در کیفیت برنج ارزیابی میشوند.
شاخصهای مهم کیفیت برنج در همه کشورهای تولید کننده برنج از جمله ایران عبارتند از : درصد سبوس، درصد برنج قهوهای، درصد کل برنج سفید (برنج سالم خرده برنج)،درصد برنج سالم، دانههای گچی و شکم سفیدی، پروتئین، نشاسته (آمیلوز و آمیلوپکتین)، درجه حرارت ژلاتینی نشاسته (GT)، پیوستگی ژل نشاسته (GC) و عطر برنج.
پنج نشان ویژگی آخری در این مقاله بررسی خواهد شد. چون این نشان ویژگیها اغلب تحت تأثیر شرایط محیطی و زادشناسی قرار دارند و اندازهگیریهای شیمیایی کیفیت برنج به اندازه کافی توسعه نیافته، استفاده از نشانگرهای مولکولی نیز تاکنون خیلی مفید واقع نشده است، اگرچه تحقیقات DNA در این زمینه با کنجکاوی فراوان دنبال میشود، اما نتایج آن زیاد هم رضایتبخش نیست و همواره مشکلاتی وجود دارد. علاوه بر این سطح پایین چند ریختی زیر گونهها، تهیهی نقشه ژنی را در انواع تلاقیها دشوار ساخته است.
ساختار درون دانهی نشاستهای برنج در فرآیند تبدیل شلتوک به برنج سفید قابل مصرف، پوستهی خارجی آن که شامل لما و پالهآ میباشد در دستگاه پوستکن جدا میشود و محصول را در این هنگام به دلیل رنگ قهوهای پوشش سطح دانه، برنج قهوهای میگویند. در بعضی از ارقام این پوشش به رنگ قرمز بوده و به برنج قرمز معروف است که گاهی اوقات به آن برنج هرز نیز گفته میشود و به کشاورزان خسارت وارد میسازد. مرحلهی بعدی تبدیل در دستگاه سفیدکن انجام میشود که در طی آن برنج قهوهای به برنج سفید قابل مصرف غذایی انسان تبدیل میگردد، به همین جهت کلیه مراحل چنین عملیاتی را ‹‹تبدیل برنج›› گویند.
در این فرآیند محصول جانبی دیگری به نام سبوس یا کپک حاصل میشود که شامل لایههای پریکارپ، پوشش دانه، بافت خورش، قسمتی از آلورن و جنین است. درجه تبدیل برنج نشان میدهد که تا چه اندازه این پوشش جدا شده است. وزن مخصوص ظاهری برنج سفید 85/0 –78/0 و وزن مخصوص واقعی آن 46/1 – 43/1 گرم بر سانتیمترمکعب میباشد.درصورتیکه وزن مخصوصظاهری شلتوک برنج64/0 – 56/0 و وزن مخصوص واقعی آن 23/1-17/1 گرم ب
رسانتیمتر مکعب است. برنج سفید 77-61 درصد دانه شلتوک را تشکیل میدهد که در واقع همان درون دانهی نشاستهای است.
درون دانهی نشاستهای شامل دو بخش آلورن و مرکزی می باشد. بخش آلورن به دو تا هفت لایه از بیرونیترین یاختههایی که سطح درون دانه را میپوشاند گفته میشود.
بخش مرکزی شامل اندوختهی نشاستهای دانه است. در غشای یاختههای آلورن سه نوع اجسام پروتئینی حضور دارد که تنها مشابهی یک نوع آن در بخش مرکزی دیده میشود: اجسام پروتئینی کروی شکل بزرگ که در هر دو بخش مشترکند، دارای 2-1 میکرومتر قطر است. این اجسام قابل آب کافت (هیدرولیز) با پپسین بوده و فقط به مقدار اندکی در پروتئاز هضم میشوند (جولیانو، 1984). اجسام پروتئینی نوع دوم بخش آلورن کروی شکل کوچک به قطر 7/0-5/0 میکرومتر و به صورت حلقههای متراکم وجود دارد که به طور کامل در پپسین و پروتئاز قابل هضم است. اجسام پروتئینی نوع سوم متبلور میباشد که به صورت یک شبکهی بلوری قرص مانندی به قطر 5/3-2 میکرومتر است و در شرایط pH مناسب در آنزیم پپسین به طور کامل و در پروتئاز به مقدار اندک هضم میشوند.
بخش مرکزی یا درون دانهی نشاستهای بیش از 61 درصد وزن دانه شلتوک را در بردارد و اندوخته اصلی غذایی برنج است. درون دانهی مرکزی مرکب از دانههای نشاستهای چند وجهی بزرگ به اندازهی 9-3 میکرومتر بوده و اطراف این دانهها را بستههای کوچک مواد پروتئینی متراکم فرا گرفته است. این مولکولهای پروتئینی علاوه بر اطراف دانههای نشاسته، فاصلهی بین آنها را نیز پر میکند.
سیتوپلاسم یاختههای درون دانهی مرکزی برخلاف بخش آلورن دوام چندانی ندارد، زیرا به احتمال زیاد پس از رسیدن دانه، این بخش درون دانه به بافت مرده تبدیل میشود. پروتئین اصلی بخش مرکزی از نوع پروتئین کروی بزرگی است که در آلورن نیز یافت میگردد و همانطور که بیان شد، پپسین این ساختار را بخوبی آب کافت میکند، در حالی که پروتئاز فقط شبکهی آندوپلاسمی دانهدار و ریبوزومهای آزاد را متلاشی میسازد. یاختههای پارانشیمی درون دانهی نشاستهای دارای دیوارهی نازک است که معمولاً در مقطع عرضی به طور شعاعی طویل شده و در آن نشاسته و پروتئین اندوخته میگردد (جولیانو، 1984).
تغییرات درون دانهی نشاستهای در دورهی نموّ دانه برنج عمل گرده افشانی برنج مستلزم باز شدن لما و پالهآ تحت تأثیر درجه حرارت و شدت نور است که در ساعات معینی از روز رخ میدهد، در مزارع تحقیقاتی مؤسسه تحقیقات برنج کشور واقع در جنوب شهر رشت این عمل در تابستان درساعات12-10 صبح انجام میشود و چهار ساعت پس از گرده افشانی هستههای مولد درون دانهی نشاستهای نخستین تشکیل میشود و درون دانهی نشاستهای سریعتر از رویان رشد میکند. 48 ساعت پس از گردهافشانی، درون دانهی اولیه شامل 80-50 هسته میگردد.
3 روز پس از باروری یک لایهی چندین هستهای اطراف کیسه رویان را فرا میگیرد. چهار روز بعد از آن لایههای یاختهای از انتهای کیسه رویانی شروع به تشکیل مینمایند و اطراف رویان را به طور کامل فرا میگیرند. پنج روز پس از گردهافشانی کیسهی رویانی از یاختههای دروندانه نشاستهای پر میگردد و 9 روز پس از آن تقسیم یاختههای درونی دانه کامل میشود و تعداد یاختههای دروندانه به 180000 عدد میرسد و تعداد کل این یاختهها در زادمونهای (Genotypes) مختلف برنج بین83100 تا 231800عدد متغیر است.
البته عوامل محیطی و غذایی خاک را نیز درآن نباید بیتأثیر انگاشت. ابتدا دانههای نشاسته در آمیلوپلاستهای منفرد شروع به تشکیل شدن مینمایند و آنگاه در بخش مرکزی درون دانه، تودههای بهم پیوستهای را به وجود میآورند. بزرگ شدن اندازه دانهها در
یاختههای بیرونیتر به آهستگی صورت میگیرد و در نتیجه اندازه این دانهها همیشه کوچکتر از آنهایی است که در یاختههای داخلیتر قرار دارند. اندازهی دانههای نشاسته در لایه آلورن که با سرعت کمتری تشکیل میشود حدود 10 میکرومتر است، اما در بخش درون دانه 10 روز پس از شروع نشاستهسازی به 39 میکرومتر میرسد.
آخرین ویرایش توسط مدیر: