Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Sản xuất giống và công nghệ hạt giống 39 CHƯƠNG 2
THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA HẠT

2.1 Vai trò của hạt và yếu tố ảnh hưởng ñến thành phần hoá học của hạt
2.1.1 Vai trò của hạt
Ngoài những thành phần hoá học tìm thấy như trong tất cả các mô của cây, hạt còn
chứa một lượng lớn các chất hoá học khác, sự hiểu biết về thành phần hoá học của
hạt là rất quan trọng vì :
a) Hạt là nguồn lương thực cơ bản cho người và vật nuôi.
b) Nhiều lọai hạt là nguồn thuốc chữa bệnh
c) Hạt chứa nhiều chất ức chế trao ñổi chất trợ giúp dinh dưỡng cho con
người và vật nuôi rất hiệu qủa
d) Hạt chứa lượng chất dự trữ, chất kích thích sinh trưởng ảnh hưởng ñến sự
nảy mầm, tuổi thọ và sức khoẻ hạt giống. Chất dự trữ không những quan
trọng trong nông nghiệp mà còn công nghiệp chế biến.
Hầu hết những hiểu biết của con người về thành phần hoá học của hạt tập trung ở
các loài cây trồng vì nó là nguồn cung cấp lương thực cũng như nguyên liệu công
nghiệp. Những thông tin về thành phần hoá học hạt các loài cây hoang dại còn rất ít.
Mặc dù vậy nghiên cứu thành phần hóa học của các loài cây hoang dại ñể tìm kiếm
những loài dại có năng suất lương thực và nguyên liệu cao là cần thiết. Nghiên cứu
thành phần hoá học của cả loài trồng và loài dại không ñơn giản vì loài người còn
ñang thiếu kiến thức về nó. Ngoài những thành phần hoá học như tất cả các mô
trong cây, hạt còn chứa nhiều chất hoá học như các chất dinh dưỡng, chất ñiều tiết
sinh trưởng có tác dụng ñiều tiết quá trình nảy mầm. Chất dinh dưỡng ñược tích luỹ
ban ñầu là các hydrate các bon, chất béo (hoặc dầu) và protein. Ngoài ra hạt còn

Lambert,1968) ; ở lúa (Vũ Tuyên Hoàng,1999). Thành phần hóa học của các bộ
phận của hạt cũng rất khác nhau do ñiều khiển của các gen ñặc thù của mỗi loài cây
trồng quy ñịnh. Các bộ phận khác nhau của hạt như vỏ, nội nhũ, phôi cũng có chứa
các loại chất hoá học khác nhau. Một nghiên cứu của F.R Earle , J.J Curtice, J.E
Hubbard,1956 cho thấy tinh bột có cả trong nội nhũ, phôi và vỏ hạt nhưng lớn nhất
là nằm trong nội nhũ của hạt. ðường,dầu và protein thì tập trung chủ yếu trong phôi
hạt.
Bảng 2.1 Thành phần hoá học trung bình của một số loại hạt

Tt Loại cây trồng % Protein % chất béo(lipid)
1 Lúa mạch 8,7 1,9
3 Hạt lanh 24,0 35,9
4 ðậu 23,4 1,2
5 Lạc nhân 30,4 47,7
6 Thóc 7,9 1,8
7 ðậu tương 37,9 18,0
8 Lúa mỳ 13,2 1,9
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Sản xuất giống và công nghệ hạt giống 41 9 Hướng dương 16,8 25,9
10 Hạt bông( nhân) 38,4 33,3
12 ðậu xanh 29,6 0,8
13 Mạch ñen 12,6 1,7
14 Cải dầu 20,4 43,6
Theo tài liệu của F.B. Morrison, feed and feeding, Morison publishing Co. 1961


Mg +32 +9 +65
( Nguồn Greaves và Carter, 1923)
Hàm lượng ñạm trong hạt giảm tỷ lệ nghịch với hàm lượng P, K, Ca và mẫu giống
những chất khó hoà tan trong nước. Những nghiên cứu trên lúa mì cũng cho kết quả
tương tự hàm lượng ñạm giảm tương ứng với lượng nước cung cấp trong thời kỳ
sinh trưởng phát triển của hạt (Stone và Tucker,1968 Stone,1964, Mathers,1960).
Những kết quả nghiên cứu trên minh chứng ảnh hưởng của môi trường ( ñộ ẩm hoặc
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Sản xuất giống và công nghệ hạt giống 42 tưới ) ñến thành phần hoá học của hạt, tuy nhiên nguyên nhân của hiện tượng trên
còn chưa có những nghiên cứu ñầy ñủ. Một số giả thiết rằng do lượng nước dư thừa
làm giảm khả năng hút khoáng của rễ hay do tác ñộng ñến quá trình tích luỹ hydrate
các bon vào hạt.
(b)Ảnh hưởng của nhiệt ñộ
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến cấu tạo hạt và thành phần các chất hoá học
trong hạt những nghiên cứu của Howell và Carter,1958 chỉ ra rằng hàm lượng dầu
trong hạt ñậu tương phụ thuộc vào nhiệt ñộ trong quá trình phát triển hạt, hạt chín ở
nhiệt ñộ 21
o
C chứa 19,5% dầu trong khi chín ở 30
o
C chứa 22,3%. Một nghiên cứu
ñậu tương trồng khi chín trong ñiều kiện ấm có hàm lượng protein cao hơn nhiệt ñộ
thấp hơn vụ muộn. Canvin, 1965 xác ñịnh ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến hàm lượng
acid béo cho thấy nhiệt ñộ tăng làm tăng acid Oleic và giảm acid Erucic tronghạt
cải dầu, ñây là nghiên cứu có ý nghĩa ñặc biệt vì acid erucic có vị chát nên không

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Sản xuất giống và công nghệ hạt giống 43 cây giảm dẫn ñến tích lũy vào hạt kém. Ví dụ hạt hướng dương, lúa và lúa mỳ khi
tăng mật ñộ tăng hàm lượng protein nhưng giảm hàm lượng dầu trong hạt (
Roinson,1980)
2.2 Tích luỹ carbohydrate trong hạt
Các hydrate các bon là chất có hàm lượng cao nhất trong hạt của hầu hết các cây
trồng. Cây ngũ cốc và các loài cây thân thảo hạt ñặc biệt giữa hydrate các bon, ít
chất béo và ñạm. ðậu ñỗ có hàm lượng hydrate các bon trung bình. Sau hydrate
các bon là protein và chất có hàm lượng thấp hơn là chất béo. Tinh bột và
hemicellose là dạng hydrate các bon tích luỹ nhiều nhất trong hạt. Một số hydrate
các bon tìm thấy trong hạt không phải ở dạng tích luỹ như pectin và chất nhày
(mucilage)
2.2.1 Tích luỹ tinh bột
Hạt chứa một lượng lớn các chất dự trữ thuộc dạng ít bị chuyển hoá và tồn tại suốt
trong quả tình hạt nảy mầm. Tinh bột ñược tích luỹ ở hai dạng quan hệ với nhau là
amyloza và amylo pectin. Chúng là hai chất trùng hợp polyme của ñường gluco ,
một mạch thẳng và một mạch phân nhánh. Tinh bột là dạng hydrate các bon phổ
biến nhất ñược tích luỹ trong hạt. amyloza gồm 200 ñến 1000 ñơn vị gluco, nối với
nhau bởi các nôi α 1,4 glocozit với trọng lượng phân tử từ 10.000 ñến 100.000.
Phân tử có cấu trúc xoắn với 6 gluco nối thành vòng, amyloza nhuộm màu với Iốt
và chuyển màu xanh. amyloza có thể sử dụng ñược 100% nhờ hoạt ñộng phân giải
của men β- amylaza. amyloza pectin có phân tử lớn hơn gồm 20 ñến 25 ñơn vị
gluco xắp xếp thành nhánh liên kết với nhau bởi cả hai nối α- 1,4 và α -1,6-
glocozit với trọng lượng phân tử 50.000 ñến 1.000.000 ñơn vị. Chỉ khoảng 50%
amylo pectin sử dụng ñược nhờ phân giải của men β- amylaza và có màu ñỏ tía khi

ñộng kết thúc là bẻ gãy liên kết α -1,4 và tạo thành manto. Hầu hết tinh bột trong
hạt tồn tại ở dạng vật thể, dưới mức tế bào và ñược gọi là hạt tinh bột có kích thước
từ 2 ñến 100 µ và chứa trong phôi nhũ. Nhiều hạt tinh bột ñựợc tạo thành xung
quanh ñiểm trung tâm (một lỗ hổng) và xung quanh ñiểm trung tâm ñược bao quanh
bằng polisachrid, màng polisachrid này là kết quả của hoạt ñộng tổng hợp tinh bột
diễn ra suốt ngày ñêm. Tinh bột không ñược tạo ra trong ñiều kiện chiếu sáng liên
tục không có xẽn kẽ tối và sáng. Hình dạng hạt tinh bột phụ thuộc vào lượng
amyloza, phần lớn các hạt tinh bột ñều chứa 50 ñến 75% amylopectin và 20 – 25%
amyloza. Tuy vậy có một số loại hạt tính bột có hàm lượng amyloza cao (37%) như
lúa ñược xếp vào lạo hạt tinh bột cứng. Biểu hiện sự khác nhau giữa amyloza và
amylopectin ñược phản ảnh ở tính hoá hồ.
2.2.2 Hemicellulose
Khác với tinh bột dạng hydrate các bon phân tử lớn chưa một số ñường ñơn ñược
tích luỹ bền vững trong hạt Hemicellose ñược sử dụng nhiều, nhưng tính chất
polysacharid không ñặc trưng và thường phát hiện thấy trong màng tế bào. Tuy
nhiên một số dạng hạt thấy Hemicellulose ở dạng chất dự trữ, dạng này gồm các
chất ñường ñơn như xylan, manan và glắctan tương tự nhau. Các chất trên thường
phát hiện thấy ở các lớp dày màng tế bào trong nội nhũ hoặc trong lá mầm vùng tập
trung tính bột ở bên trong. Thành phân chủ yếu của các chất này là manin với một
lượng nhỏ ñường gluco và glăcto, arabino và ñược hình thành như chuỗi trong mạch
chính của mannô. Hemicellulose là thành phần ñặc trưng của hạt các loài cọ, chà là
và cũng còn thấy trong nội nhũ của lá mầm ở một số loài khác.
2.2.3 Các loại carbohydrate khác
Mucilage (Musilat) :Là một dạng hydrate các bon lẫn trong tinh bột và
hemicellulose, Musilat ít tìm thấy khối lượng lớn như hai chất trên (tinh bột và
Hemcellulô) một ví dụ về hạt chứa Musilat là hạt cây mạch cứng, loại hạt này ñược
bọc một lớp dày Musilat. Musilat gặp nước sẽ thành chất nhày bám chặt vào vật mà
nó tiếp xúc. Musilat trong hạt mạch cứng ñược chiết xuất ñể dùng trong công
nghiệp, Musilat là một hydrate các bon phức hợp chủ yếu gốm Polyuronit và
Galacturonit.Về hoá học giống như hợp chất pectic và Hemicellulose, về tính chất

toàn và ñược bổ xung (2) cấu trúc Gly serit và (3) một số hợp chất khác liên kết với
Glyserit như là sự pha trộn hay thành phần của lipid. Từ lipid ñược dùng cho cả dầu
và mỡ, mặc dù có tên gọi giống nhau nhưng dầu khác mỡ ở chỗ dầu ở thể lỏng
trong ñiều kiện nhiệt ñộ bình thường, trong khi mỡ lại ở thể ñặc. Dầu ñược gọi tên
rõ hơn là dầu béo ñể phân biệt với dầu hoá học khác mà về hoá học không liên
quan gì ñến nhau.
2.3.1 Axit béo
Người ta gọi là các acid béo vì chúng ñược cấu tạo bởi các chất béo tự nhiên và
trong trạng thái tự do. Các acid béo hiếm khi tìm thấy ở các bộ phận khác của cây
mà chỉ thấy ở trong hạt ñang nảy mầm và hạt vùi trong ñất. Vì acid béo là sản phẩm
thuỷ phân của quá trình thuỷ phân chất béo. Các acid béo có thể ở dạng no hay
không no phụ thuộc vào kiểu liên kết các bon trong phân tử. Các acid béo không no
chứa một hoặc nhiều liên kết nối ñôi, ñiều này có nghĩa là nếu tách các nguyên tử H
ra khỏi hợp chất thì sẽ tạo thành acid béo no. Acid béo không no phổ biến trong hạt
với hai loại oleic (một liên kết nối ñôi) và linoleic ( hai liên kết nối ñôi) chiểm 60%
tổng lượng lipid có mặt trong dầu của hạt. Acid béo no cũng có mặt trong hạt và
chứa n nguyên tử các bon ( n = giữa 4 ñến 24) như acid palmatic chứa 14 các bon là
acid béo no phổ biến nhất trong dầu của các hạt.
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Sản xuất giống và công nghệ hạt giống 46 2.3.2 Glyxêrin (Glycerol) và các rượu khác ( Alcohols)
Glyxêrin (Glycerol) và các rượu khác (Alcohols) ñược kết hợp với acid béo tạo
thành nhều loạii acid béo khác nhau. Rượu trihydroxy và Glixêrin thường kết hợp
tạo thành các este ( glyxerit) với nhều a xít béo khác nhau.
2.3.3 Phân loại lipid trong hạt
Lipid có thể phân ba loại như sau (a) ñơn giản, (b) phức, (c) dẫn xuất

Hình 2.3: Sự kết hợp của 3 a xít béo với glyxêric tạo thành phân tử lipid

2.3.4 Thuỷ phân của lipid
Hạt có hàm lượng lipid cao, khi nảy mầm cho thấy hiện tượng giảm nhanh hàm
lượng chất béo kèm theo hiện tượng tăng hàm lượng ñường. ðồng thời hoạt ñộng
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Sản xuất giống và công nghệ hạt giống 47 của enzim lipaza tăng mạnh tham gia vào tiến trình thuỷ phân các Triglyxêrit chuyển
thành diglyxêrit và môno glyxêrit và cuối cùng thành glyxêrin tự do và axít béo tự
do. Axít béo bị oxy hoá mạnh bới các men oxy hoá α và β trong qúa trình hạt nảy
mầm,. Tất cả lipid tích luỹ dưới Dầu ñều ở thể hình cầu có ñường kính từ 0,2 ñến
0,6 µ. Nhiều men sinh tổng hợp hoặc thuỷ phân axít béo cũng ở dạng hình cầu

Bảng 2.5 Hàm lượng % a xít béo của hạt ở một số loài cây trồng

Chất béo hoặc
dầu
Loric Myristic Panmatic Stearic Oleic Linoleic Linolenic
Dừa 45 20 5 3 6
Lạc 8,5 6 51,6 26
Ngô 6 2 44 48
Bông 23,4 31,6 45
Lanh 3 77 17
ðậu tương 11 2 20 64 3
Hướng dương 3,5 2,9 33,4 57,5
(nguồn Lary O. Copeland & Miller B. Mc Donald,1995)

tất cả quá trình trao ñổi chất hoạt ñộng tiêu hoá, chuyển hoá và sử dụng chất dinh
dưỡng tích luỹ trong hạt. Không có sự tăng trưởng nào xảy ra nếu thiếu sự hoạt ñộng
của các enzim. Nucleoprotein là dạng protein hoạt hoá quan trọng và là loại có phân
tử rất lớn ( trong lượng phân tử ñến số hàng triệu). Nó ñược tạo thành bởi liên kết
các axít protein nucleic và có các phân tử phụ khác bao gồm Protein, ñường pentol,
một hợp chất nitrogen (pirin hoặc pirimidin) và axít photphoríc. Nếu ñường pentô là
deoxyribo thì nucleoprotein sẽ là axít deoxyribonuleic (DNA) , nếu ñường pentô là
D- ribo thì nucleoprotein sẽ gọi là axít Ribonucleic (RNA). Hai hợp chất này ñược
chú ý do vai trò của chúng trong tổng hợp protein và vai trò cấu trúc và quyết ñịnh
chức năng của NST, gen và sức sống, di truyền của các cơ thể sống. Protein ñược
tích luỹ trong hạt thành ñơn vị nơron và ñược xem như một tập hợp protein có
ñường kính từ 1 ñến 20 µ ñược bao bọc bởi màng lipoprotein. Nó phần nào giống
hạt tinh bột về kích thước, hình dáng và thường hỗn hợp nhiều protein khác nhau
trông giống như tập hợp những ñơn vị nơron. Xắp xếp trong một tầng alơron
anbumin của hạt. Trong quá trình hạt nảy mầm nó có vai trò quan trọng vừa là chất
dinh dưỡng dự trữ vừa là những men thuỷ phân và thúc ñẩy quá trình phân giải tinh
bột. Công trình nghiên cứu của Osborne,1924 về protein tích luỹ trong hạt lúa mì
ông tách lọc 4 protein và xếp loại theo khả năng phân giải. Hai trong số ñó là có
tính hoạt hoá trong trao ñổi (Globulin và Albumim) và hai không hoạt hoá (Glutelin
và prolamim) ông xem những protein này chỉ tìm thấy trong hạt.
2.4.1 Albumin
Chất tan trong nước và thể hiện trung tính hoặc tính a xít nhẹ và ñông kết bởi nhiệt.
Ví dụ: leucosine trong hạt cốc legumelin trong nhiều loại nhân hạt và ricin trong lúa
ñó là những men chủ yếu.
2.4.2 Globulin
Chất tan trong dung môi mặn nhưng không hoà tan trong nước và khó ñông kết hơn
glubulin ñộng vật khi gặp nhiệt. Tính hoà tan của chúng sẽ bị thay ñổi khi có sự kết
hợp giữa axít và ñộ ñậm ñặc của dung môi mặn. Globulin phát hiện thấy nhiều ưu
thế trong hạt cây hai lá mầm như họ ñậu. Ví dụ legumin,vignhin, glisinin, vasilin,
arasin.

men.
2.5.2 Alkaloid
Cái chết của Socrate cung cấp cho chúng ta một ñầu mối về bản chất của alkaloid.
Socrate chết do uống phải một cốc chứa chất ñộc chất alkaloid là chất ñược tìm thấy
trong cây hoặc hạt cây thuốc phiện gọi là moócphin, tricnin từ hạt cây mã tiền
(Strychnosmixvomia) , artopin từ cây cà ñộc dược cũng gây chết người. Những chất
khác rất giống alkaloid như cafein từ cà phê, nicotin từ thuốc lá và teobromin từ
cacao. Alkaloid là một hợp chất cấu tạo vòng phức tạp chứa nitơ, hầu hết là thể rắn
màu trắng tuy vậy nicotin ở thể lỏng trong ñiều kiện nhiệt ñộ bình thường trong
phòng.
2.5.3 Glucosides
Trong khi hầu hết glucozit tìm thấy ở các bộ phận sinh dưỡng của cây thì một số lại
thấy ở hạt. Ví dụ một số glucozit ở hạt và các bộ phận sinh dưỡng của cây như:
salisin ở vỏ và lá cây liễu, amicdalin ở cây mận và ñào, Sinigrin ở cây mù tạc…
Glucozid ñược tạo thành bởi phản ứng giữa ñường (thường là gluco) và một hay hai
hợp chất không phải ñường. Ở trạng thái tinh khiết chúng ở thể kết tinh, không màu
, vị ñắng, hoà tan trong nước hoặc rượu. Một vài loại glucozid rất ñộc cho người và
ñộng vật như saponin ở hạt trẩu.
2.5.4 Phytin
Phytin không hoà tan và là một hỗn hợp giữa kali, manhê và canxi, muối của axít
myoano sitol hexa phosphoric, nó là dạng lân tích luỹ nhiều trong hạt. Trong hạt
cốc phytin thường kết hợp với thể protein trong một số lớp hạt alơron, thường hiếm
thấy hoặc hiếm thấy trong thể protein của lá mầm. Trong quá trình nảy mầm
phốtphát tăng nên nhiều lần do thuỷ phân phytin. Hoạt ñộng phytin mạnh nhất trong
lớp màng và alơron. Do lượng lớn photphat, magiê và kali của hạt chứa trong
phytin nên những hoạt ñộng trao ñổi chất của hạt phụ thuộc vào sự thuỷ phân phytin
và ñi kèm theo là sự giải phóng I on, trong hạt rau diếp 50% tổng lượng phốtphat
nằm trong phytin




Hình 2.5 Cấu tạo phân tử GA
1
và GA
32.6.3 Cytokynins
Cytokynin là một hợp chất có ở trong hạt và có tá dụng như một hóc môn Cytokynin
ñược phát hiện ñầu tiên trong nước dừa (Van Overbeck,1941) mười năm sau Kinetin
ñược tính chế và cấu trúc hoá học ñược xác ñịnh. Sicôtin trong tự nhiên ñược chiết
xuất từ hạt gọi là zenalin. Sicôtin cần thiết cho phát triển của tế bào và trong quá
trình phân bào, hạn chế sự già của lá (Richmon và Sang ) và ñiều tiết vận chuyển
nhựa trong mạch nhựa của cây (Mothes,1950). Hình 2.6 Cấu tạo phân tử Xytokynin

2.6.4 Chất ức chế
Trong hoạt ñộng sinh lý của cây, hiện tượng ngủ của hạt, củ , chồi và các bộ phận
khác ñược ñiều tiết bởi sự cân bằng, tác ñộng qua lại giữa các chất ức chế nội sinh
và các chất ñiều tiết sinh trưởng như gibberelin và auxin dormin (Cornforth et
al.1965) và abscisin II có ký hiệu là ABA (Ohkuma,1965). Nó ñược coi như là một
chất gây ức chế sự rụng lá và ñặc biệt là phá ngủ ñông ở cây rụng lá sớm theo ñịnh
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Sản xuất giống và công nghệ hạt giống 51