วิทยาการก่อนและหลังการเก็บเกี่ยว

            คุณภาพข้าวขึ้นกับวัตถุประสงค์ของการใช้ประโยชน์ หรือการบริโภค ข้าวส่วนใหญ่มัก   
ค้าขาย และบริโภคกันในรูปของเมล็ดข้าวที่หุงต้มทั้งเมล็ด ดังนั้นคุณภาพทางกายภาพจึงเป็นปัจจัยสำคัญ นอกจากนี้ความนิยมในการบริโภคข้าวก็เป็นปัจจัยสำคัญในการตัดสินคุณภาพข้าว ในการค้ามักพิจารณาจากคุณลักษณะทางกายภาพเป็นหลัก เนื่องจากเป็นสิ่งที่ปรากฏเด่นชัด ดังนั้นคุณภาพข้าวแบ่งออกเป็น 4 ประเภท

-  คุณภาพทางกายภาพ

-  คุณภาพการสี

-  คุณภาพในการซื้อขาย  

- คุณภาพทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพการหุงต้มและรับประทาน

1. คุณภาพทางกายภาพ  (Grain  physical  quality) หมายถึง คุณสมบัติภายนอกของเมล็ดที่เห็นได้ง่าย สามารถตรวจสอบด้วยสายตาได้เช่น  ชั่ง ตวง วัด การซื้อขายข้าวยังใช้คุณสมบัติเมล็ดข้าวทางกายภาพในการจำแนกเกรดข้าวทุกชนิด ทั้งนี้มีความชัดเจนและตรวจสอบได้รวดเร็วซึ่งจำแนกเป็น

             1.1 สีข้าวเปลือก เป็นลักษณะประจำพันธุ์ ซึ่งมีสีขาวหรือฟาง มีส่วนในการตั้งชื่อพันธุ์ข้าวในอดีต สีข้าวเปลือกจะพบมีสีขาว ฟาง ม่วง และดำ

             1.2 สีข้าวกล้อง เมื่อกะเทาะเปลือกข้าวออกเป็นข้าวกล้อง สีของข้าวกล้องส่วนใหญ่มีสีขาว บางพันธุ์มีสีแดงน้ำตาลหรือสีม่วงจนเกือบดำ ซึ่งถือว่าเป็นสีที่มีคุณภาพเฉพาะและนิยมบริโภคเพื่อคุณภาพทางด้านโภชนาการหรือเป็นขนม เช่นข้าวแดง ข้าวเหนียวดำ  ข้าวกล้องชนิดนี้ถ้าเป็นสีล้วนๆ จะมีราคาสูง แต่ถ้าปนข้าวขาวคุณภาพและราคาจะด้อยลง

             1.3 ขนาดของเมล็ด (Grain size)   วัดจาก ความยาว  กว้าง  หนาของเมล็ด      แต่ในการพิจารณาคุณภาพเมล็ดทั่วไปจะหมายถึงความยาวของเมล็ด  มาตรฐานข้าวไทยกำหนดชั้นของเมล็ดเป็น 4 ขนาด เช่นเดียวกับมาตรฐานกำหนดชั้นของเมล็ดของสหรัฐอเมริกา  แต่มีขนาดแตกต่างกัน ชั้นของเมล็ดข้าวตามมาตรฐานข้าวไทยและสหรัฐอเมริกา

   1.4  รูปร่างเมล็ด ประเมินจากอัตราส่วนความยาวต่อความกว้าง    ดังนี้

      
          1.5 ข้าวท้องไข่ (Chalky grain) เป็นจุดขุ่นขาวทึบแสงในเมล็ดข้าวเจ้า  ซึ่งเกิดจากการจับตัวอย่างหลวมๆ ระหว่างผลึกแป้ง (starch  granule) ,กลุ่มแป้ง (starch compound)  และโปรตีน(protein body)   ทำให้เกิดช่องอากาศเล็กๆภายในเมล็ด จึงเห็นเป็นลักษณะทึบแสง จุดขุ่นขาวนี้มีขนาดแตกต่างกัน ตำแหน่งท้องไข่อาจเกิดขึ้นตรงกลางเมล็ด (white center), จากด้านท้องที่อยู่ข้างเดียวกับคัพภะ (white belly)   หรือจากด้านหลัง (white back)   ข้าวไทยส่วนมากเป็นท้องไข่น้อยเป็นประเภท white belly ข้าวท้องไข่ไม่นิยมในวงการค้าข้าวเพราะไม่สวยและคุณภาพการสีไม่ดี ข้าวหักมาก ข้าวท้องไข่ นอกจากควบคุมด้วย พันธุกรรม สภาพแวดล้อม เช่น  แหล่งปลูก  ฤดูกาล อุณหภูมิ  และการใส่ปุ๋ย

            1.6 ความใสของเมล็ด หมายถึง ความทึบแสง (Opaque) หรือความใส ( Translucence) ของเนื้อข้าวสารทั้งเมล็ด
 

2. คุณภาพการสี  เป็นการตรวจสอบข้าวอย่างหนึ่ง โดยนำข้าวเปลือกมาผ่านกระบวนการขัดสี ซึ่งประกอบไปด้วยขั้นตอนพื้นฐาน 4 ขั้นตอน คือ

1. การทำความสะอาด (Cleaning) เพื่อกำจัดระแง้ ใบ เมล็ดลีบ เมล็ดวัชพืช ดิน หิน กรวด ทราย สิ่งสกปรก
   อื่น ๆ ออก
2. การกะเทาะ (Hulling) เป็นการทำให้เปลือกข้าวหลุดออกจากเมล็ด สิ่งที่ได้จากขั้นตอนนี้ คือ แกลบ และข้าวกล้อง
3. การขัดขาว (Whitening) เพื่อทำให้รำหลุดจากเมล็ดข้าวกล้อง สิ่งที่ได้ คือ รำ และข้าวสาร
4. การคัดแยก (Grading) คือการแยกข้าวสารออกเป็นข้าวเต็มเมล็ด ต้นข้าว และข้าวหัก ขนาดต่างๆ ออกจากกัน

           ข้าวคุณภาพดี ควรสีได้ข้าวเต็มเมล็ดและต้นข้าวมาก โดยมีข้าวหักน้อย  ปัจจัยที่ทำให้ข้าวหักในระหว่างการสี คือ เมล็ดยาวมาก เมล็ดบิดเบี้ยว หรือไม่สมบูรณ์  เมล็ดมีท้องไข่ หรือ เมล็ดอ่อน  การเกิดเมล็ดร้าวก่อนการสี  ซึ่งอาจเกิดจากการเก็บเกี่ยวข้าวแช่น้ำ หรือเก็บเกี่ยวช้า  รวมทั้งการปฏิบัติหลังการเก็บเกี่ยวไม่เหมาะสม 

            คุณภาพการสีของข้าวประเมินจากปริมาณข้าวเต็มเมล็ดและต้นข้าว ข้าวที่มีคุณภาพการสีด ีเมื่อผ่านกระบวนการขัดสีแล้ว จะได้ข้าวเต็มเมล็ดและต้นข้าวสูง มีปริมาณข้าวหักน้อย ดังนั้น การประเมินคุณภาพการสีของข้าวจึงเกี่ยวข้องกับการแปรสภาพข้าว หรือการสีข้าว สิ่งที่ได้จากการสีข้าว ได้แก่

        1) แกลบ ประมาณ 20-24% ของข้าวเปลือก เป็นส่วนผสมของเปลือกเมล็ด กลีบเลี้ยง ฟาง และขั้วเมล็ด

        2) รำ ประมาณ 8-10% ของข้าวเปลือก เป็นส่วนผสมของเยื่อหุ้มผล เยื่อหุ้มเมล็ด เยื่อหุ้มเนื้อเมล็ด คัพภะ และผิวนอกๆ ของข้าวสาร

        3) ข้าวสาร ประมาณ 68-70% ของข้าวเปลือก ข้าวสารที่ได้จากการขัดขาวจะถูกนำไปคัดแยก เป็นข้าวเต็มเมล็ด ต้นข้าว และข้าวหัก ในปริมาณมาก น้อยเพียงใด ขึ้นอยู่กับคุณภาพข้าวเปลือกก่อนสี หากข้าวเปลือกมีคุณภาพดี จะได้ข้าวเต็มเมล็ดและต้นข้าวสูง ข้าวหักน้อย

3. คุณภาพในการซื้อขาย
        การประเมินคุณภาพข้าวในการซื้อขายนั้น สิ่งที่กำหนดราคาข้าว ได้แก่

        1) ความชื้น มีบทบาทสำคัญในการกำหนดราคาข้าว ข้าวที่เก็บเกี่ยวในระยะที่เหมาะสม และลดความชื้นอย่างเหมาะสม เหลือ 13-15% จะมีราคาสูงกว่าข้าวที่มีความชื้นสูง เนื่องจากข้าวแห้งที่มี ความชื้นเหมาะสม สามารถทำการสีได้ โดยไม่ต้องนำมาลดความชื้นอีก แต่หากรับซื้อข้าวที่มีความชื้นสูง ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการลดความชื้น และสูญเสียน้ำหนักข้าวหลังการลดความชื้น ดังนั้น ข้าวที่มีความชื้นเกินกำหนดจึงถูกตัดราคา

        2) ลักษณะทางกายภาพของข้าว โดยการกะเทาะ และขัดสีเพื่อประเมินสีข้าวกล้อง ท้องไข่ ความใสขุ่นของเมล็ด และสิ่งเจือปนอื่นๆ เช่น ข้าวแดง ข้าวเหลือง ข้าวเสีย หรือข้าวชนิดอื่นปน
เป็นต้น ซึ่งลักษณะเหล่านี้ในปริมาณต่างๆกัน จะเป็นตัวกำหนดราคาข้าว

        3) คุณภาพการสี เพื่อประเมินผลของการแปรสภาพจากข้าวเปลือกเป็นข้าวสาร ปริมาณข้าวรวม ข้าวเต็มเมล็ด ต้นข้าว ข้าวหักขนาดต่างๆ และปลายข้าว ซึ่งผลได้จากการขัดสีของข้าวที่รับชื้อ จะเป็นค่าที่โรงสีใช้ประเมินผลได้จากการแปรสภาพในโรงสีจริง โดยทั่วไปโรงสีจะตั้งเกณฑ์ขั้นต่ำของผลได้จากการขัดสีของข้าวที่รับซื้อ หากข้าวที่เกษตรกรนำมาจำหน่ายมีผลได้จากการขัดสีต่ำกว่าเกณฑ์ จะถูกตัดราคา

        4) ประเภทของข้าว ข้าวคุณภาพดี ตามความต้องการของตลาดและเป็นที่นิยมของผู้บริโภค เช่นข้าวหอมมะลิ มักมีราคาดีกว่าข้าวขาว

4. คุณภาพทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพการหุงต้มและรับประทาน (cooking and eating quality)  
              เป็นคุณภาพที่ผู้บริโภคใช้ในการตัดสินใจเลือกซื้อ ทั้งนี้เพราะความชอบข้าวสุกของแต่ละคนแตกต่างกัน ตั้งแต่ข้าวเหนียวนุ่มจนไปถึงข้าวร่วนแข็ง คุณภาพการหุงต้ม สามารถคาดคะเนโดยคุณสมบัติเมล็ดทางเคมี (Grain   chemical  properties)  ปัจจัยที่ทำให้ข้าวพันธุ์ต่างๆมีคุณภาพของข้าวสุกแตกต่างกันดังนี้
                   4.1 ปริมาณอมิโลส (Apparent  amylose  content) แป้งข้าวประกอบด้วยองค์ประกอบย่อย 2 ส่วน คือ อมิโลเปคติน (Amylopectin) และอมิโลส (Amylose) สัดส่วนขององค์ประกอบย่อยดังกล่าวมีผลต่อคุณภาพข้าวสุก เช่น แป้งข้าวเหนียวมีแต่อมิโลเปคติน หรือมีอมิโลสปนอยู่เพียงเล็กน้อย  ในแป้งข้าวเจ้าจะมีอมิโลสปนอยู่ประมาณ 10-34% ปริมาณอมิโลสเป็นสาเหตุทำให้ข้าวสุกมีความเหนียวลดลงหรือร่วนมากขึ้นและทำให้ข้าวนุ่มน้อยลงด้วย ได้จัดแบ่งประเภทข้าวตามปริมาณอมิโลส  ดังนี้

ข้าวที่มีอมิโลสสูงจะดูดน้ำได้มากในระหว่างการหุงต้ม  ดังนั้น ปริมาณน้ำที่ใช้จึงมีผลต่อคุณภาพข้าวสุก  เช่น
ข้าวอมิโลสต่ำต้องการน้ำน้อยหากน้ำมากเกินไปจะแฉะเละ แต่ถ้าข้าวอมิโลสสูงใส่น้ำปริมาณเท่าข้าวอมิโลสต่ำ จะได้ข้าวที่แข็งกระด้างมาก เนื่องจากข้าวอมิโลสสูงต้องการน้ำใช้ในการหุงต้มมาก เมื่อหุงสุกจะได้ข้าวร่วนฟูไม่เหนียวติดกัน จึงทำให้ข้าวสุกขยายปริมาตรมากหรือข้าวขึ้นหม้อ ในขณะที่ข้าวอมิโลสต่ำเป็นข้าว ที่เหนียวเกาะติดกันเป็นก้อนจึงไม่ขึ้นหม้อ ข้าวเจ้าพันธุ์ดีที่รัฐบาลส่งเสริมให้เกษตรกรปลูกในปัจจุบัน แบ่ง ออกเป็น 3 กลุ่ม ตามคุณภาพข้าวสุก  คือ กลุ่มข้าวนุ่มเหนียว (อมิโลสต่ำ) กลุ่มข้าวขาวตาแห้ง (อมิโลสปานกลาง) และกลุ่มข้าวเสาไห้  (อมิโลสสูง) 

การจัดแบ่งข้าวพันธุ์ดีตามคุณภาพข้าวสุก

          * มีกลิ่นหอม   

               4.2 ความคงตัวของแป้งสุก (Gel consistency) แม้ปริมาณอมิโลสจะเป็นปัจจัยสำคัญต่อคุณภาพข้าวสุก แต่ในระหว่างข้าวที่มีอมิโลสเท่ากัน อาจมีความแข็งของข้าวสุกแตกต่างกัน ทั้งนี้เนื่องจากคุณสมบัติของแป้งสุกมีอัตราการคืนตัวไม่เท่ากัน ทำให้แป้งสุกมีความแข็งและอ่อนแตกต่างกัน ข้าวที่มีค่าความคงตัวแป้งสุกอ่อน ข้าวสุกจะนุ่มกว่า ข้าวที่มีค่าความคงตัวแป้งสุกแข็ง การทดสอบความแข็งของแป้งสุก สามารถทดสอบโดยหาความคงตัวของแป้งสุกจากการอ่านระยะทางที่แป้งไหล แบ่งข้าวตามค่าความคงตัวของแป้งสุกเป็น  3  ประเภทคือ

               4.3 ระยะเวลาในการหุงต้ม (Cooking  time)  การต้มเมล็ดข้าวให้สุกใช้เวลาแตกต่างกัน  ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแป้งสุก (gelatinization   temperature)  การประเมินหาอุณหภูมิแป้งสุก  โดยวิธีการสลายเมล็ดข้าวในด่าง (alkali   test)  โดยแช่เมล็ดข้าวสารในสารละลายด่างโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) 1.7%  นาน 23 ชั่วโมง และใช้ค่าการสลายของเมล็ดที่ปรากฏ  มาประเมินระดับอุณหภูมิแป้งสุกได้ดังนี้

              แม้ว่าระยะเวลาหุงต้มจะขึ้นกับอุณหภูมิแป้งสุก แต่ความหนาของเมล็ดข้าวทำให้ต้องยืดเวลาออกไป  เช่น ข้าวที่มีอุณหภูมิแป้งสุกเท่ากัน  ข้าวที่เมล็ดหนาจะต้องใช้เวลาในการหุงต้มนานกว่าข้าวเมล็ดบาง  ทำนองเดียวกัน โปรตีนที่มีมากตามบริเวณผิวนอกของเมล็ด อาจเป็นอุปสรรคในการซึมผ่านของน้ำ  ทำให้เวลาในการหุงต้มนานออกไปอีก 
              4.4 การยืดตัวของเมล็ดข้าวสุก (Elongation  ratio  during   cooking)  ในระหว่างการหุงต้มเมล็ดข้าวมีการขยายตัวทุกด้าน โดยเฉพาะด้านยาว   คุณลักษณะนี้เป็นคุณภาพพิเศษของข้าว  ซึ่งจะช่วยเสริมให้เมล็ดข้าวสุกขยายมากขึ้น และหากข้าวสุกไม่เหนียวติดกันการขยายของข้าวสุกจะช่วยให้ข้าวขึ้นหม้อดีขึ้น ช่วยให้ข้าวนุ่มมากขึ้น  เพราะการขยายตัวทำให้เนื้อข้าวโปร่งไม่อัดแน่น ด้วยเหตุนี้ ข้าวบาสมาติ 370 ซึ่งเป็นข้าวอมิโลสปานกลาง แต่มีการยืดตัวดีมากจึงเป็นที่นิยมในตะวันออกกลาง

              4.5 กลิ่นหอม (Aroma)  ข้าวโดยทั่วไปมีสารระเหยหลายร้อยชนิดแต่ข้าวหอมจะมีสาร 2-acetyl-1-pyrroline มากกว่าข้าวทั่วไป ในข้าวสารหอม 1 กรัมมีสารนี้อยู่ 0.04-0.09 ไมโครกรัม และในข้าวกล้อง 1 กรัม มีอยู่ 0.1-0.2 ไมโครกรัม  ใบเตย 1 กรัมมีสารหอมนี้ในปริมาณ 1 ไมโครกรัม

               4.6 ปริมาณโปรตีน (Protein  content)  แม้ว่าโปรตีนจะไม่ค่อยถูกอ้างถึงเมื่อกล่าวถึงคุณภาพ แต่มีรายงานว่าโปรตีนที่ส่วนนอกของเมล็ด มีผลทำให้ระยะเวลาในการหุงต้มนานขึ้น ทั้งนี้เนื่องจากโปรตีน เป็นตัวขัดขวางการซึมของน้ำเข้าไปภายในเมล็ดข้าว นอกจากนี้โปรตีนสูงทำให้เมล็ดแกร่งขื้นทำให้ขัดสีออกได้ยาก อาจมีระดับการสีต่ำ (มีรำเหลืออยู่มาก) ทำให้ข้าวสุกเหนียวน้อยลงและมีสีคล้ำ จากการศึกษาผลการใส่ปุ๋ย ต่อคุณภาพข้าว  พบว่า การใส่ปุ๋ยไนโตรเจนซึ่งทำให้โปรตีนในเมล็ดข้าวสารพันธุ์ขาวดอกมะลิ 105  สูงขึ้น มีข้าวสุกสีคล้ำขึ้น ข้าวมีความนุ่มลดลงเมื่อเมล็ดข้าวสารมีโปรตีน 10% และหากโปรตีนสูง 12%  ความเหนียวของข้าว จะลดลงด้วย