LÚA MIẾN (Sorghum)

Lúa miến (Sorghum bicolor L. Moench) là cây tự thụ phấn, 2n = 20. Nó là một trong năm cây ngũ cốc quan trọng trên thế giới và là khẩu phần ăn chính của hơn 500 triệu người ở hơn 30 nước. Đây là loại cây trồng có nhiều công dụng như làm bánh mì, bánh quy, tinh bột, đường, xi rô, cồn, bia, sản xuất mạch nha. Lúa miến là thực vật C₄ nên sử dụng hiệu quả bức xạ mặt trời, có thể sinh trưởng phát triển trên đất nghèo dinh dưỡng, pH từ 5 – 8,5, nhu cầu nước thấp, có khả năng chịu hạn, úng, đất mặn hoặc kiềm. Thân lúa miến ngọt có hàm lượng đường cao 16 – 23 % brix, là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất ethanol nhiên liệu.

Phân loại cây lúa miến ngọt  (Kimber, 2000)

            Giới:                              Plantae

            Không phân hạng:       Angiosperms

            Bộ:                                 Poales

            Họ:                                 Poaceae

            Tông:                             Andropogoneae

            Tộc phụ :                      Sorghinae

            Chi:                                Sorghum moench

            Chi phụ:                        Sorghum

Loài                               Sorghum bicolor

Theo trích dẫn của Bantilan và ctv (2004), sưu tập cây lúa miến đã được miêu tả đầu tiên bởi Linne năm 1753 với tên gọi là Holcus. Tuy nhiên, năm 1794 Moench đã phân loại lại bộ sưu tập này như một chi riêng biệt Sorghum(Celarier, 1959). Chi Sorghum thuộc tộc Andropogoneae, và phân ra thành ba loài (de Wet, 1978): Sorghum halepense (L.) Pers. sống lâu năm phía đông nam Eurasia đến Ấn Độ.  S. propinquum (K.) Hitch. Sống lâu năm ở Srilanka và nam Ấn Độ và từ phía đông Burma đến các đảo phía đông nam châu Á. S. bicolor (L.) Moench (Plate) gồm tất cả cây thử thách hàng năm trong phân loại cây lúa miến đã công nhận bởi Snowden (1936, 1955). S. bicolor bao gồm tất cả thử thách thuần hóa, phân bố rộng và phức hợp sinh thái biến thiên ở châu phi và có nguồn gốc từ sự xen giống giữa cây lúa miến và các loài có quan hệ gần với chúng.

Nguồn gốc

Theo trích dẫn của Bantilan và ctv (2004), cây lúa miến có lẽ được thuần hóa đầu tiên ở Savanna giữa tây Ethiopia và phía đông Chad cách nay 5000 – 7000 năm (Doggett và Prasada Rao, 1995). Các dòng hoang dại của sorghum bicolor ssp. verticilliflorum được cho là tổ tiên của cây lúa miến trồng ngày nay (Harlan, 1972). Từ điểm phát sinh cây lúa miến được đưa đến các vùng khác (chủ yếu là thông qua tàu buôn): đến Ấn Độ, Trung Quốc, Nam Á, Trung Đông, châu Mỹ, Tây, Bắc và Nam Phi.

Ở châu Phi, cây lúa miến được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau như guinea-corn, dawa hay sorgho ở Tây Phi, durra ở Sudan, mshelida ở Ethiopia và eritrea, mtama ở Đông Phi, kafffircorn ở Nam Phi, mabele hay amabele ở các quốc gia Nam Phi. Ở Ấn Độ, nó được biết đến với tên gọi như jowar (Hindi), jonna (Andhra Pradesh), cholam (Tamil Nadu) và jola (Karnataka).

Năm chủng lúa miến canh tác cơ bản - Bicolor, Kafir, Guinea, Caudatum và Durra - đã được công nhận (Harlan và De Wet, 1972). Chủng Bicolor được miêu tả là khoảng trống và chiều dài cụm hoa, mày hoa thường xuyên kèm theo hạt khi chín. Kafir được tìm thấy nam xích đạo châu Phi, biểu hiện cân đối và sát góc cầu hạt với mày ngắn hơn hạt. Guinea chiếm ưu thế ở Tây Phi và dễ nhận ra bởi chiều dài và sự không cân xứng, mày mở ra nhìn thấy khi hạt chín. Hạt của dòng caudatum thì phồng lên không cân xứng. Chủng này tìm thấy ở Trung Phi và là gần nơi phát sinh. Dura biểu hiện hạt dạng trứng ngược và có dạng hình V tại đáy (Bantilan và ctv, 2004).

Phân bố

Theo Bantilan và ctv (2004), ngày nay, cây lúa miến được phân bố từ mực nước biển đến độ cao 2200m so với mực nước biển và từ 50⁰N ở Nga đến 40⁰S ở Argentina. Trong khi cải thiện giống chiếm ưu thế ở châu Mỹ, Trung Quốc và Australia, các phương pháp chọn lọc truyền thống ở châu Phi và một số quốc gia ở châu Á. Năm 2004, khoảng 75% vùng trồng lúa miến ở Ấn Độ là các giống lai so với 1% ở năm 1960.

 Yêu cầu điều kiện sinh thái cây lúa miến

Theo William (2007), đặc điểm thích nghi của cây lúa miến ngọt như sau: Vĩ độ: 40⁰B - 40⁰N. Độ cao so với mặt nước biển: lúa miến ngọt có thể tìm thấy ở độ cao từ mực nước biển đến 1500m, hầu hết Đông phi thì sinh trưởng giữa độ cao 900 đến 1500m, và các loài chịu lạnh có thể sinh trưởng ở độ cao 1600 đến 2500m. Nhiệt độ: có thể sinh trưởng từ 15 – 45⁰C và thích hợp ở 23 – 40⁰C. Độ dài ngày: 10 – 14 giờ. Lượng mưa Thích hợp 800 – 1200mm, ẩm độ 50%. Bức xạ: lúa miến ngọt là thực vật C₄ nên bức xạ cao sử dụng hiệu quả. Quang kỳ: hầu hết các giống lúa miến ngọt lai rất nhạy cảm với quang kỳ. Đất: thịt đỏ hoặc đen với pH 6,5 – 7,5, OM >0,6%, độ sâu >80cm, tỷ trọng <1,4gcc, khả năng giữ nước >20%, N= >260kg/ha, P= > 12kg/ha, K= > 120kg/ha. Đặc điểm thích nghi: lúa miến ngọt có khả năng thích nghi rộng. Nó có tính kháng hạn, ngập lụt và mặn tốt. Nước: mặc dù lúa miến ngọt sẽ sống được với sự cung cấp ít hơn 300mm/mùa. Lúa miến ngọt cần lượng nước tưới tiêu hoặc mưa từ 500 – 1000mm để đạt năng suất cao 50 – 70 tấn sinh khối (khối lượng chất tươi). Khô hạn: thuận lợi quan trọng của cây lúa miến ngọt là tính kháng các điều kiện bất lợi. Thụ phấn: thụ phấn nhờ gió và côn trùng.

Giá trị kinh tế cây lúa miến làm thức ăn gia súc và nhiên liệu sinh học

Cây lúa miến có nhiều mục đích sử dụng như là cây trồng làm thức ăn chính cho hàng triệu người vùng nhiệt đới bán khô hạn của châu Phi và châu Á. Hạt của nó được dùng làm thức ăn cho động vật ở Thái Lan, Australia. Ở châu Phi, thân của nó được dùng làm nhiên liệu. Cây lúa miến cũng được trồng làm cỏ tươi. Đối với loài lúa miến ngọt còn sử dụng làm xi rô. Hạt cây lúa miến được dùng làm bánh mì, bánh ngọt, bột, đường, sy rô, cồn, bia và sản xuất men (Bantilan và ctv, 2004)

            Theo Almodares và Hadi (2009), lúa miến ngọt có 2 bộ phận sử dụng để sản xuất ethanol là hạt và thân cây. Quá trình sản xuất ethanol từ thân lúa miến ngọt như sau: thân cây được ép bởi một chuỗi máy nghiền. Kết quả thu được dịch ngọt và bã. Bã được xử lý để sản xuất enzym đồng thời hóa đường và lên men tiếp tục chưng cất, khử nước thu được ethanol và lignin, chất rắn. Dịch thu được đưa qua sàng lọc, tiệt trùng bằng cách đốt nóng lên đến 100⁰C, sau đó được lọc sạch bằng cách đưa qua máy lọc chân không. Sau đó dịch được cho bay hơi để cô đặc (xi rô). Dịch cũng có thể cho lên men. Xi rô cần để cất giữ phải cô đặc để đạt tối thiểu 65⁰ brix (thông thường 85⁰ brix). Quá trình lên men dựa vào hóa học, sinh hóa và vi sinh học. Dịch ép hay xi rô được chuyển thành ethanol nhờ men Saccharomyces cerevisiae. Công đoạn tiếp theo là chưng cất và khử nước. Trong quá trình chưng cất, cồn từ sự ủ men đã được cô đặc đến 95% và tiếp tục cô đặc ethanol đến mức 99,6% (mức tối thiểu). Quá trình sản xuất ethanol từ hạt lúa miến ngọt giống như từ hạt bắp. Hạt sau khi rửa sạch, xay nát. Nguyên liệu tinh bột được nấu thành gelatin, hóa lỏng và hóa đường sử dụng men α-amylase và glucoamylase để tạo ra glucose. Lên men, cô đặc và khử nước giống như thân lúa miến ngọt. Tuy nhiên các phụ phẩm từ hạt không giống như từ thân vì các viên khô dễ tan có hàm lượng chất dinh dưỡng cao được sử dụng cho chăn nuôi công nghiệp.

Lúa miến có ưu thế cạnh tranh cao để sản xuất ethanol vì nó có thể trồng tại các vùng bán khô hạn, gần hoang hóa, nơi không thể trồng lúa gạo. Lúa miến ngọt sử dụng làm nhiên liệu sản xuất ethanol có lợi hơn so với sử dụng mía, ngô bởi vì lúa miến ngọt sử dụng nước bằng ½ so với ngô và 1/8 so với mía và giá canh tác của lúa miến ngọt thấp hơn  mía.  Theo hãng Rusni Distilleries (Ấn Độ) cho biết, để chạy một nhà máy ethanol sinh học công suất 40 tấn/ngày, cần 6.800 hecta lúa miến ngọt giống bình thường hoặc 4.500 ha nếu giống tốt (William, 2007).

Một số hình ảnh về cây lúa miến:  

Lúa miến trồng thuần

 Giống lúa miến PVK801

Giống lúa miến ICSV574

Lúa miến được trồng xen trong Khoai mì (Sắn)