Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.

Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kNghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men.ỹ thuật lên men.

HÀ NỘI - 10/2022

VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

NGUYỄN VIỆT TẤN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ ĐEN GIÀU GAMA AMINOBUTYRIC ACID BẰNG KỸ THUẬT LÊN MEN TỪ MỘT SỐ GIỐNG CHÈ VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

NGUYỄN VIỆT TẤN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ ĐEN GIÀU GAMA AMINOBUTYRIC ACID BẰNG KỸ THUẬT LÊN MEN TỪ MỘT SỐ GIỐNG CHÈ VIỆT NAM

Chuyên ngành: Công nghệ sau thu hoạch

Mã số: 9540104

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS.TS NGUYỄN DUY THỊNH

2 PGS.TS NGUYỄN DUY LÂM

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Duy Thịnh và PGS.TS Nguyễn Duy Lâm Các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trước đó ở bất kỳ nơi nào.

1 PGS.TS Nguyễn Duy Thịnh Nguyễn Việt Tấn

2 PGS.TS Nguyễn Duy Lâm

i

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành nghiên cứu và viết luận án này, trước hết tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Duy Thịnh và PGS.TS Nguyễn Duy Lâm, những người thầy tâm huyết đã có những định hướng và hướng dẫn rất có giá trị khoa học cho nghiên cứu sinh.

Tôi cũng chân thành cảm ơn Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, Phòng Nghiên cứu Công nghệ bảo quản nông sản thực phẩm, Phòng Khoa học và Hợp tác quốc tế trực thuộc Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, và Trường Cao đẳng công nghiệp thực phẩm, Bộ Công Thương đã tạo điều kiện cho tôi tiến hành nghiên cứu, học tập và hoàn thành luận án.

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn tất cả người thân, đồng nghiệp và những người bạn

đã động viên, hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Hà Nội, tháng 10 năm 2022

Nguyễn Việt Tấn

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt viii

Danh mục các bảng xii

Danh mục các hình xv

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 7

1.1 Tổng quan về cây chè, thành phần, hoạt tính sinh học và sản phẩm 7

1.1.1 Giới thiệu chung về cây chè 7

1.1.2 Thành phần hóa học của chè tươi 8

1.1.3 Hoạt tính sinh học và tác dụng của chè đối với sức khỏe 11

1.1.4 Các sản phẩm chè và sự khác biệt về công nghệ và tính chất 13

1.2 Tổng quan về gama-aminobutyric axit (GABA) 15

1.2.1 Giới thiệu chung về GABA 15

1.2.2 Hóa học, phân bố trong tự nhiên và sự chuyển hóa của GABA 16

1.2.3 Vai trò và ứng dụng của GABA 18

1.2.4 Sản xuất và sản phẩm GABA thương mại 21

1.2.5 Tình trạng pháp lý của GABA và liều lượng sử dụng 22

1.3 Chế biến chè giàu GABA bằng lên men vi sinh vật 24

1.3.1 Thực phẩm giàu GABA bằng lên men vi sinh vật 24

1.3.2 Chè lên men bằng vi sinh vật 27

1.3.3 Chè giàu GABA bằng lên men vi sinh vật 30

1.4 Chế biến chè giàu GABA bằng lên men yếm khí 32

1.4.1 Sự chuyển hóa GABA trong thực vật và trong lá chè 32

1.4.2 Công nghệ lên men yếm khí và đặc điểm chè giàu GABA 33

1.4.3 Lợi ích của chè giàu GABA 37

1.5 Một số nghiên cứu thực phẩm và chè giàu GABA ở Việt Nam 38

1.5.1 Thực phẩm giàu GABA bằng lên men vi sinh vật 38

1.5.2 Thực phẩm giàu GABA từ hạt nảy mầm 39

1.5.3 Chế biến chè lên men và chè giàu GABA ở Việt Nam 40

1.6 Kết luận từ tổng quan và giả thuyết nghiên cứu 41

1.6.1 Những kết luận rút ra từ tổng quan 41

1.6.2 Những định hướng và giả thuyết nghiên cứu của luận án 43

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45

2.1 Nguyên vật liệu và thiết bị nghiên cứu 45

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 45

2.1.2 Hóa chất và môi trường nuôi cấy vi sinh vật 45

2.1.3 Thiết bị phân tích và thiết bị công nghệ 47

2.2 Kỹ thuật công nghệ để nghiên cứu chế biến chè 47

2.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ để nghiên cứu lên men chè 47

2.2.2 Kỹ thuật làm héo, vò và sấy chè 47

2.2.3 Kỹ thuật tạo môi trường yếm khí 48

2.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 49

2.3.1 Các thí nghiệm lựa chọn chủng giống vi sinh vật và chè thích hợp……… 49

2.3.2 Các thí nghiệm xác định tác dụng của lên men yếm khí 51

2.3.3 Các thí nghiệm xác định tác dụng của lên men yếm khí kết hợp lên men bằng lactic 53

2.3.4 Các thử nghiệm hoàn thiện công nghệ và sản xuất quy mô pilot 53 2.3.5 Thí nghiệm bảo quản chè đen giàu GABA 53

2.4 Phương pháp phân tích 53

2.4.1 Phương pháp phân tích hàm lượng GABA 53

2.4.2 Phương pháp xác định enzym glutamate decarboxylase 55

2.4.3 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng chè 552.5 Phương pháp xử lý số liệu 55CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 573.1 Nghiên cứu lựa chọn vi khuẩn lactic và nguyên liệu chè thích hợp chosản xuất chè giàu GABA bằng phương pháp lên men 573.1.1 Tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợpenzym glutamate decarboxylase cao 573.1.2 Thẩm định đặc điểm hình thái và phân loại 4 chủng vi khuẩnlactic…… 583.1.3 Thử nghiệm khả năng lên men tạo GABA trên lá chè 633.1.4 Xác định chế độ công nghệ sản xuất sinh khối vi khuẩn lactic đểlên men chè giàu GABA 643.1.5 Tối ưu hóa quá trình nuôi cấy vi khuẩn lactic 723.1.6 Phân tích các chỉ số chất lượng một số giống chè ở Việt Nam 773.1.8 Tóm tắt kết quả và kết luận nội dung mục 3.1 833.2 Tác dụng của lên men yếm khí tới hiệu quả tích lũy GABA và chấtlượng chè đen giàu GABA 833.2.1 Thăm dò khả năng tích lũy GABA do quá trình lên men yếmkhí……… 833.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng quá trình lên men yếmkhí……… 843.2.3 Tối ưu hóa quá trình lên men yếm khí 863.2.4 So sánh chất lượng của chè đen lên men yếm khí với chè đenđược sản xuất theo quy trình truyền thống 893.2.5 Tóm tắt kết quả và kết luận nội dung mục 3.2 903.3 Tác dụng của lên men yếm khí kết hợp lên men bằng vi khuẩn lactictới hiệu quả tích lũy GABA và chất lượng chè đen giàu GABA 91

3.3.1 Xác định khoảng thay đổi có ý nghĩa công nghệ của các yếu tố ảnh hưởng đến lên men yếm khí có sử dụng chế phẩm vi khuẩn lactic 91

3.3.2 Tối ưu hóa quá trình lên men yếm khí kết hợp lên men lactic 95

3.3.3 So sánh chất lượng chè đen bán thành phẩm từ 2 phương án lên men yếm khí không và có sử dụng chế phẩm vi khuẩn 97

3.3.4 Tối ưu hóa lên men yếm khí chè đen bằng phương pháp thang điểm có sử dụng hệ số quan trọng cho các chỉ tiêu chất lượng 99

3.3.5 Tóm tắt kết quả và kết luận nội dung mục 3.3 106

3.4 Thực nghiệm sản xuất chè giàu GABA quy mô Pilot 106

3.4.1 Sản xuất chè ở quy mô pilot 10 kg nguyên liệu/mẻ 106

3.4.2 Hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất chè đen giàu GABA quy mô pilot 10 kg nguyên liệu/mẻ 111

3.4.3 Áp dụng quy trình đã hoàn thiện để sản xuất chè đen giàu GABA quy mô pilot với một số giống chè Việt Nam 119

3.4.4 Sự biến đổi chất lượng cảm quan của chè đen giàu GABA giống Phúc Vân Tiên và Kim Tuyên trong quá trình bảo quản 121

3.4.5 Tóm tắt kết quả và kết luận nội dung mục 3.4 124

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 125

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO CỦA LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ 127

TÀI LIỆU THAM KHẢO 128

PHỤ LỤC 145

PHỤ LỤC 1 ĐỊNH DANH VÀ PHÂN LOẠI CHỦNG VI KHUẨN LACTIC 146

PHỤ LỤC 2 THU HỒI, LÀM KHÔ VÀ BẢO QUẢN SINH KHỐI CHỦNG GIỐNG 150

PHỤ LỤC 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT SINH KHỐI CHỦNG GIỐNG VI KHUẨN 154

PHỤ LỤC 4 MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM VÀ SẢN PHẨM 158

applied nutrition

trung tâm an toàn thựcphẩm và dinh dưỡng ứngdụng

CAS chemical abstract services dịch vụ tóm tắt hóa chấtCNS central nervous system hệ thần kinh trung ương

CTC crushing tearing and curling

-black tea

chè đen công nghệ CTC

DPPH 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl

1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl

DSHEA dietary supplement health and

education act

đạo luật giáo dục và sứckhỏe bổ sung chế độ dinhdưỡng

ETC electron transport chain chuỗi vận chuyển điện tử

EGC epigallocatechin epigallocatechin

EGCG epigallocatechin gallate epigallocatechin gallatEFSA european food safety authority cục an toàn thực phẩm

châu âuEMA european medicines agency cục quản lý thuốc châu âuEPA U.S environmental protection

agency

cục bảo vệ môi trường Mỹ

administration

cục quản lý thực phẩm vàdược phẩm Mỹ

FMG fermented milk containing

nhận glutamat

SSF solid state fermentation lên men môi trường rắnHDL high-density lipoprotein lipoprotein tỷ trọng caoHGH human growth hormone hocmon tăng trưởng ở ngườiHPLC high performance liquid

chromatography

sắc kí lỏng hiệu năng cao

JECFA joint FAO/WHO expert

committee on food additives

ủy ban chuyên gia FAO/WHO hỗn hợp vềphụ gia thực phẩm

lactic

dehydrogenazaNIH national institutes of health viện sức khỏe quốc gia MỹNHPD natural and non-prescription

health products directorate

tổng cục quản lý các sảnphẩm sức khỏe tự nhiênCanada

PCR polymerase Chaine Reaction phản ứng chuỗi

polymeraza

SCN suprachiasmatic nuclei tế bào não có nhiệm vụ

phản ứng với các tín hiệusáng - tối

SSADH succinic semialdehyde

dehydrogenase

enzym succinicsemialdehyd dehydrogenazaTCA tricarboxylic acid cycle chu trình axit tricacboxylic

hay chu trình Krebs

TCVN tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam

-TGA therapeutic goods administration cục quản lý hàng hóa trị liệuTLC thin layer chromatography sắc kí bản mỏng

TSTBNM-M tổng số tế bào nấm mốc - men

TSVKHK tổng số vi khuẩn hiếu khí

TSVKYK tổng số vi khuẩn yếm khí

VTCC-B-439 Chủng vi khuẩn Lactobacillus plantarium VTCC-B-439

VTCC-B-411 Chủng vi khuẩn Lactobacillus casei VTCC-B-411

66 Chủng vi khuẩn Lactobacillus brevis 66

67 Chủng vi khuẩn Lactobacillus brevis 67

nuôi cấy chủng vi khuẩn VTCC-B-439 65Bảng 3.4 Khả năng sinh trưởng và hàm lượng GABA trong 8 môi trường

nuôi cấy chủng vi khuẩn VTCC-B-411 khác nhau 66Bảng 3.5 Mức độ sinh trưởng và pH môi trường sau nuôi cấy của hai

chủng nghiên cứu ở pH khác nhau 67Bảng 3.6 Kết quả thực nghiệm theo ma trận 73Bảng 3.7 Lược đồ tối ưu hóa thực nghiệm 76Bảng 3.8 Hàm lượng GABA và các chỉ số cảm quan của các mẫu sản

phẩm chè lên men (*) 77Bảng 3.9 Độ ẩm nguyên liệu các giống chè theo thời gian trong năm

(%) 78Bảng 3.10 Hàm lượng chất hòa tan trong nguyên liệu của các giống chè

theo thời gian trong năm (% chất khô) 79Bảng 3.11 Hàm lượng tanin trong nguyên liệu của các giống chè theo thời

gian trong năm (% chất khô) 79Bảng 3.12 Hàm lượng tổng axit amin trong nguyên liệu của các giống chè

theo thời gian trong năm (%) 80Bảng 3.13 Hàm lượng các axit amin thành phần trong nguyên liệu thu

hoạch vào tháng 6 của các giống chè (% chất khô) 80Bảng 3.14 So sánh hàm lượng thành phần trong nguyên liệu của các giống

chè (% chất khô) 82

Bảng 3.15 Tiêu chuẩn chè nguyên liệu dùng cho sản xuất chè giàu

GABA 82Bảng 3.16 Hàm lượng GABA và các chỉ số chất lượng của bán thành

phẩm chè đen lên men theo 2 phương án 84Bảng 3 17 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men yếm khí đến hàm lượng GABA 85Bảng 3.18 Ảnh hưởng của thời gian lên men yếm khí đến hàm lượng

GABA trong chè 85Bảng 3.19 Hàm lượng GABA và các chỉ số chất lượng cảm quan của các

mẫu thí nghiệm theo ma trận 87Bảng 3.21 Hàm lượng GABA của 9 mẫu thí nghiệm kiểm định 88Bảng 3.22 Các chỉ tiêu chất lượng của 2 mẫu chè lên men và kiểm

chứng 90Bảng 3.23 Hàm lượng GABA trong chè đen giống Phúc Vân Tiên lên men

ở những thời gian và nhiệt độ khác nhau 95Bảng 3.24 Hàm lượng GABA (mg/100g chè) theo ma trận khuyết 1/2 96Bảng 3.25 Kết quả thực nghiệm theo ma trận tối ưu hóa 97Bảng 3.26 Các chỉ số cảm quan của 2 mẫu chè có chế độ lên men yếm khí

có và không sử dụng chế phẩm vi khuẩn lactic 98Bảng 3.27 Kết quả phân tích hàm lượng GABA (mg/100g) của 27 mẫu thí

nghiệm 102Bảng 3.28 Kết quả phân tích các chỉ số cuối 12 mẫu 102Bảng 3.29 Điểm tổng hợp của 3 chỉ tiêu chất lượng chè 105Bảng 3.30 Các chỉ số chất lượng của chè đen sản xuất theo QT1, QT2 và

QT3 110Bảng 3.31 Ảnh hưởng của thời gian héo đến sự biến đổi tính chất của lá

chè 113Bảng 3.32 Ảnh hưởng của thời gian héo nhẹ đến chất lượng của chè

GABA bán thành phẩm 114

Bảng 3.34 Ảnh hưởng của thời gian lên men yếm khí đến các chỉ tiêu hóa

lý của chè đen giàu GABA 116Bảng 3.35 Ảnh hưởng của thời gian lên men yếm khí đến các chỉ tiêu cảm

quan của chè đen GABA 118Bảng 3.36 Các chỉ số cảm quan và hàm lượng GABA (mg/100g) của các

mẫu chè 120Bảng 3.37 Sự biến đổi độ ẩm theo thời gian của các mẫu chè được bảo

quản trong bao bì túi chất dẻo PE (B1) 121Bảng 3.38 Sự biến đổi độ ẩm theo thời gian của các mẫu chè được bảo

quản trong bao bì màng giấy (B2) 121Bảng 3.39 Sự biến đổi độ ẩm theo thời gian của các mẫu chè được bảo

quản trong bao bì túi phức hợp hút chân không (B3) 122Bảng 3.40 Sự biến đổi chất lượng cảm quan theo thời gian của các mẫu

chè được bảo quản trong bao bì túi chất dẻo PE (B1) 123Bảng 3.41 Sự biến đổi chất lượng cảm quan theo thời gian của các mẫu

chè được bảo quản trong bao bì màng giấy (B2) 123Bảng 3.42 Sự biến đổi chất lượng cảm quan theo thời gian của các mẫu

chè được bảo quản trong bao bì túi phức hợp (B3) 124

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Gamma‐aminobutyric axit (GABA, 4‐aminobutyric axit) 16Hình 1.2 Chu trình chuyển hóa GABA (tổng hợp và phân giải) 17Hình 1.3 Vai trò của GABA trong động vật, vi sinh vật và thực vật 18Hình 1.4 Các quy trình cơ bản để sản xuất chè GABA bằng lên men yếm

khí 35Hình 1.5 Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất chè đen GABA dự

kiến 44Hình 2.1 Hai phương án lên men yếm khí sản xuất chè đen giàu GABA 48Hình 3.1 Hình thái khuẩn lạc (bên trái) và hình thái tế bào (bên phải) của chủng vi khuẩn lactic VTCC-B-439 (bar 5µm) 59

Hình 3.2 Hình ảnh khuẩn lạc (bên trái) và hình ảnh tế bào (bên phải)

chủng vi khuẩn lactic VTCC-B-411 (bar 5 µm) 59Hình 3.3 Hình ảnh khuẩn lạc và hình ảnh tế bào (bên phải) của chủng vi

khuẩn lactic 66 (bar 5µm) 60Hình 3.4 Hình ảnh khuẩn lạc (trái) và hình ảnh tế bào (phải) của chủng vi

khuẩn lactic 67 (bar 5µm) 60Hình 3.5 Cây phát sinh chủng loại của 4 chủng nghiên cứu và một số loài

có quan hệ họ hàng gần thuộc chi Lactobacillus dựa vào trình

tự rRNA 16S 62Hình 3.6 Mức độ sinh trưởng của vi khuẩn lactic VTCC-B-439 và VTCC-

B-411 ở các nhiệt độ khác nhau 67Hình 3.7 Mức độ sinh trưởng của hai chủng nghiên cứu VTCC-B-439 và

VTCC-B-411 ở các điều kiện cung cấp khí khác nhau 68Hình 3.8 Mức độ sinh trưởng của 2 chủng nghiên cứu VTCC-B-439 và

VTCC-B-411 ở các tỷ lệ giống khác nhau 69

Hình 3.9 Mức độ sinh trưởng của hai chủng nghiên cứu VTCC-B-439 và

VTCC-B-411 trên các nguồn nitơ khác nhau 70Hình 3.10 Mức độ sinh trưởng của hai chủng nghiên cứu VTCC-B-439 và

VTCC-B-411 trên các nguồn cacbon khác nhau 71Hình 3.11 Mật độ tế bào của các chủng nghiên cứu nuôi cấy trên môi

trường có tỷ lệ glutamate khác nhau 71Hình 3.12 Hàm lượng GABA ở chè lên men bởi vi khuẩn lactic với các tỷ

lệ giống khác nhau 93Hình 3.13 Hàm lượng GABA ở chè lên men bởi vi khuẩn lactic với độ ẩm

lên men khác nhau 94Hình 3.14 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất 3 loại chè đen 107Hình 3.15 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất chè đen giàu GABA 117

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu và sản xuất thực phẩm bảo vệsức khỏe đã trở thành một lĩnh vực rất triển vọng và nhận được sự quan tâmđặc biệt từ nhiều doanh nghiệp và tổ chức nghiên cứu Nhiều hoạt chất sinhhọc từ nguồn thực vật, động vật và vi sinh vật đã được tìm hiểu, khai thác đểtạo ra các sản phẩm không chỉ có giá trị dinh dưỡng mà còn có tác dụng hỗ trợphòng chống bệnh tật

Gama-Aminobutyric Axit (GABA) là một trong những hoạt chất sinh họcnói trên Các nhà khoa học đã phát hiện được vai trò và chức năng sinh lý củachất này trong điều tiết các chức năng tim mạch và tuần hoàn mạch máu não,

ức chế dẫn truyền thần kinh, tăng cường trí nhớ, làm giảm các rối loạn tâmtrạng và chống mất ngủ [14,22,23,30,39,107]

GABA tồn tại khá phổ biến trong tự nhiên kể cả thực vật, động vật và visinh vật, nhưng phong phú và đáng kể nhất là trong các thực phẩm lên men vàtrong một số loại cây trồng, bao gồm cả lá chè xanh [19,21,23,24,28,32] Cơchế hình thành GABA trong thực vật và vi sinh vật lên men đã được phát hiện

và điều kiện môi trường là nguyên nhân làm cho sinh vật tăng cường sinhtổng hợp GABA [79,83,105] Đây chính là ý tưởng để nghiên cứu sản xuất racác loại sản phẩm giàu GABA từ nhiều nguồn khác nhau, chẳng hạn thiếu ô

xy trong quá trình ngâm hạt nảy mầm, lên men chìm vi sinh vật trong môitrường yếm khí

Mặc dù GABA đã được tổng hợp bằng con đường hóa học, nhưng cónhiều hạn chế đáng kể, cho nên những sản phẩm GABA thương mại trên Thếgiới hiện nay chỉ là những sản phẩm của công nghệ lên men vi sinh vật saukhi được tinh chế để có độ tinh khiết cao [143] Các sản phẩm GABA thươngmại phổ biến nhất chính là các thực phẩm và đồ uống giàu GABA được conngười tạo

ra do tác dụng của enzym có mặt trong vi sinh vật lên men hay hệ enzym cósẵn trong nông sản thực phẩm [144]

Các sản phẩm chè như chè xanh, chè đen, chè ô long, v.v đều được chế

biến từ lá và búp của cây chè Camellia sinensis Cây chè được trồng ở nhiều

nước trong đó có Việt Nam và người Việt rất ưa chuộng thưởng thức chè.Hiện nay Việt Nam chế biến và xuất khẩu chủ yếu là chè đen, trong khi ởtrong nước người dân thích dùng chè xanh hơn Chè chứa nhiều hợp chất hóahọc chẳng hạn catechin, alkaloid, polysaccharid, axit amin, vitamin, khoáng,tinh dầu Trong số đó, axit amin có vai trò đặc biệt quan trọng vì không nhữngtạo ra hương vị của nước chè mà còn có rất nhiều lợi ích cho sức khỏe[1,5,9,17,22,23,34,35] GABA chính là một axit amin tự do 4 carbon được tìmthấy đáng kể trong lá chè tươi và tất cả các sản phẩm chè [107]

GABA được tạo ra bởi quá trình decarboxy hóa axit L-glutamic được xúctác bởi enzym glutamate decarboxylase (GAD) Tất cả các loại chè đều cóchứa GABA với hàm lượng khác nhau và thường ở mức cao hơn một số nôngsản thực phẩm khác, nhưng GABA cao hơn nhiều ở sản phẩm gọi là chèGABA hay chè Gabaron [107,121,127] Sản phẩm này do Nhật Bản sản xuấtbằng một kỹ thuật đặc biệt là lên men lá chè tươi trong khí nitơ Sản phẩm chènày rất dễ uống như tất cả những sản phẩm chè truyền thống khác, rất có lợicho sức khỏe và hoàn toàn không có tác dụng phụ [121]

Rất gần đây, các nhà khoa học chủ yếu ở Trung Quốc đã phát triển kỹthuật tạo chè GABA bằng phương pháp lên men vi sinh vật Nếu như các

chủng nấm mốc Aspergillus là chủ đạo trong lên men sản xuất chè lên men

Phổ Nhĩ thì các nhà khoa học Trung Quốc cho biết các chủng vi khuẩn

Lactobacillus lên men lactic có khả năng sinh trưởng, sinh tổng hợp GABA

trên chè [92,93,94,100,106,141] Nhiều nghiên cứu sản xuất chè và nước chègiàu GABA theo hướng này với cơ chất bổ sung natri glutamat (SMG) đãđược tiến

hành, tạo ra một xu hướng rất mới để làm tăng hàm lượng GABA trong chè[78,79,80,100].

Tại Việt Nam, trong thời gian qua đã có một số nghiên cứu và sản xuấtthực phẩm giàu GABA như hạt nảy mầm, thực phẩm lên men giàu GABA[4,10,13,102] Nghiên cứu sản xuất chế phẩm GABA tinh khiết cao bằngphương pháp lên men cũng đã được tiến hành thăm dò [3] Tuy nhiên, cácnghiên cứu và sản xuất chè lên men và chè giàu GABA còn rất hạn chế, nhất

là nghiên cứu về chè giàu GABA [5,6] Nghiên cứu duy nhất do chính tác giảluận án chủ trì cũng mang tính chất thăm dò và chủ yếu có kết quả về chủnggiống vi khuẩn và nguyên liệu chè [12]

Nhiệm vụ nghiên cứu sản xuất chè giàu GABA ở Việt Nam là vấn đề rấtmới, còn nhiều lý luận và thực tiễn cần tìm tòi và thực hiện, nhưng sẽ có giátrị rất đáng kể vì khai thác được tiềm năng nguyên liệu, sở thích tiêu dùng,trong khi tạo ra được sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu ẩm thực và bảo vệ sứckhỏe cộng đồng

Trên cơ sở những dẫn liệu đã nêu ở trên, nghiên cứu sinh đã xác địnhnhiệm vụ của luận án là “Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gama- aminobutyric axit (GABA) bằng kỹ thuật lên men từ một số giống chè Việt Nam”.

2 Mục tiêu luận án

Xác định và thiết lập được một số thông số của quá trình cải tiến hệthống chế biến chè đen Việt Nam thành chè đen giàu GABA, bao gồm các

chủng giống vi khuẩn Lactobacillus thúc đẩy sinh tổng hợp GABA, các giống

chè thích hợp, xác định và tối ưu hóa các thông số về qui trình lên men yếmkhí có và không có bổ sung vi khuẩn, sản xuất thử thành công ở quy mô thựcnghiệm tạo chè đen giàu GABA có chất lượng cảm quan tốt và thương mạihóa được

3 Nội dung luận án

Để thực hiện được mục tiêu, đề tài luận án đã thực hiện những nội dung

4nghiên cứu sau:

- Tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic phù hợp cho quá trình lên men yếm khí để sản xuất chè đen giàu GABA;

- Kiểm định hình thái, một số tính chất sinh lý, sinh hóa, và định danh chính xác, tối ưu hóa quá trình nuôi cấy chủng vi khuẩn lựa chọn được;

- Nghiên cứu lựa chọn giống chè Việt Nam phù hợp làm nguyên liệu cho sản xuất chè đen giàu GABA;

- Khảo sát khả năng tích lũy GABA trong chè đen khi bổ sung công đoạnlên men yếm khí (không bổ sung vi sinh vật);

- Khảo sát khả năng tích lũy GABA trong chè đen khi bổ sung công đoạnlên men yếm khí có bổ sung vi sinh vật lên men;

- Phân tích, so sánh, đánh giá chất lượng toàn diện sản phẩm chè đen giàu GABA;

- Nghiên cứu xây dựng và hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất thựcnghiệm chè đen giàu GABA và xây dựng tiêu chuẩn cơ sở chè đen giàuGABA

4 Những đóng góp mới của luận án

a) Đề xuất đưa thêm công đoạn lên men yếm khí trong quy trình sản xuấtchè đen truyền thống tạo ra các sản phẩm chè đen có hàm lượng GABA cao.b) Lựa chọn và xác định được các thông số quan trọng để xây dựng quytrình sản xuất chè đen có GABA cao và chất lượng cảm quan tốt Cụ thể: (1)

Chọn được 2 chủng vi khuẩn Lactobcillus là L casei VTCC-B-411 và L.

plantarum VTCC-B-439 có khả năng sinh tổng hợp GABA cao đưa vào quy

trình sản xuất chè đen; (2) Lựa chọn và đề xuất hai giống chè Phúc Vân Tiên

và Kim Tuyên làm nguyên liệu để sản xuất chè đen vừa cho GABA cao vừa

có giá trị cảm quan tốt; (3) Từ khảo sát đơn yếu tố và tối ưu hóa đa yếu tố, đãxác định được các thông số thích hợp và tối ưu cho quá trình lên men kép(yếm khí

+ vi khuẩn lactic) Theo đó, tỷ lệ giống vi khuẩn 2,5%, độ ẩm chè vò 68%,

6lượng

GABA của sản phẩm đạt 275 mg/100g và các chỉ tiêu chất lượng ở mức hàihòa nhất.

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Ý nghĩa khoa học

Những kết quả nghiên cứu trong luận án có thể tạo ra những đóng góp vềmặt khoa học như sau:

a) Đã cung cấp những dẫn liệu khoa học về vai trò của lên men yếm khí

và vi sinh vật chi Lactobacillus trong sự tăng cường hàm lượng GABA trong

quá trình chế biến chè đen của Việt Nam Những dẫn liệu này là cơ sở khoahọc cho việc đề xuất bổ sung hai công đoạn lên mên yếm khí và lên men yếm

khí có bổ sung vi khuẩn Lactobacillus trong quá trình chế biến chè, tạo chè

đen giàu GABA thành công

b) Đã cung cấp những thông số thích hợp và tối ưu cho quá trình lên menkép (yếm khí + vi khuẩn lactic) Theo đó, tỷ lệ giống vi khuẩn 2,5%, độ ẩmchè vò 68%, nhiệt độ lên men 27oC, thời gian lên men 11,5 h Trong điều kiệnnày, hàm lượng GABA của sản phẩm đạt 275 mg/100g và các chỉ tiêu chấtlượng ở mức hài hòa nhất có thể Những thông số này là những tài liệu khoahọc quí phục vụ giảng dạy và nghiên cứu quy trình sản xuất chè đen giàuGABA có chất lượng cảm quan tốt

Ý nghĩa thực tiễn:

a) Đã xây dựng được quy trình công nghệ có tính khả thi cao, được hoànthiện và kiểm định quy mô pilot để sản xuất chè giàu GABA bằng công nghệlên men nhằm nâng cao giá trị gia tăng và đa dạng hóa sản phẩm từ một sốgiống chè Việt Nam;

b) Đã đưa ra được một số sản phẩm chè đen giàu GABA thích hợp như làmột dạng thực phẩm bảo vệ sức khỏe có thể thương mại hoá;

c) Đã tạo ra quy trình công nghệ sản xuất chè đen giàu GABA quy môpilot và bước đầu ứng dụng thực tiễn có kết quả quy trình công nghệ này tạiCông ty CP Chè Sông Lô và Công ty CP Chè Tân Trào tại tỉnh Tuyên Quang

6 Cấu trúc của luận án

Luận án gồm 126 trang (không kể danh mục các công trình nghiên cứu,tài liệu tham khảo và phụ lục), 42 bảng số liệu, 15 hình Kết cấu của luận ángồm 8 phần chính: Mở đầu (6 trang), tổng quan tài liệu (38 trang), vật liệu vàphương pháp nghiên cứu (12 trang), kết quả và thảo luận (68 trang), kết luận

và kiến nghị (2 trang), danh mục các công trình đã công bố của luận án (1trang), danh mục tài liệu tham khảo (152 tài liệu) và phần phụ lục (4 phụ lục)

********

Chương 1:

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về cây chè, thành phần, hoạt tính sinh học và sản phẩm 1.1.1 Giới thiệu chung về cây chè

Cây chè xanh nằm trong hệ thống phân loại thực vật như sau: Phân giớithực vật - Tracheobionta; Liên ngành hạt - Spermatophyta; Ngành -Magnoliophyta; Lớp song tử diệp - Dicotyledonae - Magnoliopsida; Bộ chèTheales - Dilleniide; Họ chè - Theaceae; Chi chè - Camellia L (Thea); Loài -Camellia sinensis (L.) Kuntze (Tea, Wikipedia) Ngày nay, cây chè được trồng

ở nhiều nơi trên thế giới trong vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, trải dài từ 30 vĩ

độ nam đến 45 vĩ độ bắc, tập trung chủ yếu ở các nước Châu Á chiếm 80 90% tổng diện tích chè thế giới Trong đó nổi tiếng là Ấn Độ, Trung Quốc,

-Kenya, Sri Lanka, Thổ Nhĩ Kỳ và Việt Nam (Theo: Tea, Wikipedia).

Dựa theo đặc điểm thực vật học, đặc điểm sinh hoá, nguồn gốc phát sinh

mà cây chè Camellia Sinensis (L.) Kuntze được chia thành thành 4 loại (Liu,

2005):

- Chè Trung Quốc lá to (Camellia sinensis var.Macrophylla):

- Chè Trung Quốc lá nhỏ (Camellia sinensis var.Bohea)

- Chè Shan (Camellia sinensis var.Shan)

- Chè Ấn Độ (Camellia sinensis var Assamica)

Tại Việt Nam, chè được trồng nhiều ở vùng Tây Bắc, vùng Việt Bắc Hoàng Liên Sơn, vùng Trung du - Bắc bộ, vùng Bắc Trung bộ và TâyNguyên Năm 2019, Việt Nam là nước có diện tích và sản lượng chè đứng thứ

-5 và xuất khẩu chè lớn thứ 3 trên thế giới với 123.400 ha diện tích trồng vàhơn 500 cơ sở sản xuất chế biến, công suất đạt trên 500.000 tấn chè khô mỗi

năm, sản lượng 1025,2 ngàn tấn (Tổng cục Thống kê, 2019).

ra tương tác giữa các chất có trong nguyên liệu chè khi chế biến Nước thamgia trực tiếp vào nhiều phản ứng thủy phân, ô xy hóa khử Hàm lượng nước

có quan hệ mật thiết đối với quá trình chế biến chè Trong quá trình chế biếnchè cần khống chế sự bay hơi nước, đặc biệt trong sản xuất chè đen [7,9,78]

1.1.2.2 Hợp chất phenol và polyphenol

Hợp chất phenol giữ vai trò chủ yếu trong quá trình tạo màu sắc, hương

vị của chè đặc biệt là chè đen Tiêu biểu là tanin có đặc tính dễ bị ô xy hóadưới tác dụng của enzym và khi được cung cấp ô xy đầy đủ Vì vậy, chènguyên liệu chứa càng nhiều tanin, đặc biệt là tanin hòa tan thì sản phẩm chèđen có chất lượng càng cao Flavanoid là thành phần quan trọng của tanin,trong đó catechin và flavonol chiếm tỉ lệ lớn [7,9,78]

Nhóm các hợp chất polyphenol là thành phần được quan tâm nhiều nhấttrong lá chè Các hợp chất polyphenol của lá chè rất khác với các hợp chấtpolyphenol trong các loại cây khác, đó là các cấu tử chính chiếm đa số là cáccatechin (C, EC, EGCG, EGC, ECG, ) Trong sản xuất chè đen, catechin có

vị trí quan trọng trong việc tạo màu sắc, mùi, vị cho chè thành phẩm Có 6loại catechin chiếm khoảng 20 - 30 % tổng lượng chất khô trong lá chè tươi

Về cấu trúc, catechin là là hợp chất flavanol, được đặc trưng bởi cấu trúc C3-C6, tương ứng với sự thay thế 2- phenyl bằng benzopyran và pyron[7,9,78]

C6-1.1.2.3 Hợp chất alcaloid và caffein

Alcaloid là nhóm hợp chất vòng hữu cơ có chứa nitơ trong phân tử Phần

lớn các alcaloid là những chất không màu, có vị đắng và ít hòa tan trongnước.

Trong lá chè tươi người ta tìm thấy các alcaloid chủ yếu là caffein,theobromin và theophylin Trong đó, caffein chiếm khoảng 2 - 5% lượng chấtkhô, theobromin và theophyllin với hàm lượng nhỏ hơn rất nhiều, chỉ khoảng0,33% khối lượng chất khô Tuy vậy, vai trò dược lý của theobromin vàtheophyllin của cây chè quan trọng hơn so với caffein [7,27] Caffein có khảnăng liên kết với tanin và các sản phẩm ô xy hóa của tanin để tạo nên cácmuối tanat caffein Các muối này tan trong nước nóng, không tan trong nướclạnh và tạo nên hương thơm và sắc nước chè xanh, giảm vị đắng và nâng caochất lượng thành phẩm [7,27]

1.1.2.4 Protein và axit amin

Protein trong búp chè phân bố không đồng đều, chiếm khoảng 15% tổnglượng chất khô của lá chè tươi Protein có thể kết hợp với trực tiếp với tanin,polyphenol tạo ra những hợp chất không tan làm đục nước chè đen Nhưngtrong chế biến chè xanh, protein kết hợp với một phần tanin làm cho vị đắng

và chát giảm đi Người ta đã tìm thấy 17 axit amin có trong chè, trong đó 10loại amin cơ bản là theanine, phenylalanine, leucine, isoleucine, valine,tyrosine, glutamine, serine, glutamic, aspartic Theanin chiếm hàm lượng caonhất, khoảng 50-60% tổng hàm lượng axit amin tự do và là axit amin đặctrưng của cây chè [118] Các axit amin có thể kết hợp với đường, tanin tạo racác hợp chất aldehyd, alcol có mùi thơm cho chè đen và chúng cũng góp phầnđiều vị cho chè xanh Axit amin trong chè không chỉ ở trong thành phầnprotein, mà còn ở dạng tự do, có ý nghĩa lớn đối với chất lượng chè Hàmlượng axit amin trong lá chè phụ thuộc nhiều vào giống và điều kiện canh táccây chè [78]

1.1.2.5 Gluxit và pectin

Trong lá chè chứa ít gluxit hòa tan, các gluxit không hòa tan chiếm tỉ lệlớn Pectin làm cho chè có mùi táo chín trong quá trình làm héo, làm chè dễxoăn khi chế biến nhưng dễ hút ẩm nên có ảnh hưởng xấu tới quá trình bảo

quản chè [78].

1.1.2.6 Các chất màu, vitamin và khoáng

Các chất màu trong lá chè gồm có anthocyanidin (cyanidin, delphenidin),carotenoid, chlorophyll Các hợp chất màu có vai trò quan trọng trong tạomàu cho thành phẩm Búp chè chứa hầu hết các loại vitamin như vitamin A,B1, B2, PP, đặc biệt vitaminn C có rất nhiều trong chè, cao gấp 3-4 lần so vớiquả cam, chanh Trong quá trình chế biến chè đen hàm lượng vitamin C giảmnhiều, còn trong chế biến chè xanh thì giảm không đáng kể Trong chè, thànhphần khoáng chủ yếu là kali chiếm gần 50 % tổng lượng khoáng [78]

1.1.2.7 Enzym

Enzym là nhân tố quan trọng trong quá trình sinh trưởng và chế biến chè,đặc biệt trong chế biến chè đen Enzym có vai trò quyết định chiều hướngbiến đổi các phản ứng sinh hóa trong giai đoạn làm héo, vò, lên men Trongbúp chè có 2 loại enzym chủ yếu là nhóm enzym thủy phân (amilase,protease, glucosidase) và nhóm enzym ô xy hóa - khử (peroxidase,polyphenoloxidase) Peroxidase và polyphenoloxidase đóng vai trò quantrọng nhất và có tác dụng khác nhau trong quá trình lên men chè đen Cácenzym này đều hoạt động mạnh ở 45°C, nhưng đến 70°C thì hoạt động yếuhẳn đi và ở nhiệt độ cao hơn sẽ bị bất hoạt hoàn toàn Trong chế biến chèxanh, không cần tạo nên những biến đổi sinh hóa cho tanin, nên enzym không

có ích cho quá trình chế biến Vì vậy, ngay từ giai đoạn đầu của quá trình chếbiến chè xanh người ta phải dùng nhiệt độ cao để vô hoạt enzym bằng cáchchần hoặc sao [9,78]

1.1.2.8 Các hợp chất khác

Các hợp chất lipid, phospholipid và các axit béo chiếm khoảng 5-6%trong lá chè, hàm lượng này thay đổi khá nhiều tùy theo từng giống chè khácnhau Các axit béo tự do tìm thấy trong lá chè có linolenic, oleic và palmitic.Các

hợp chất carotenoid gồm có caroten, lutein, violaxanthin và neoxanthin Các

axit như citric, tartaric, malic, oxalic, fumaric, caffeic, quinic, gallic,

succinic, chlorogenic, neo-chlorohenic, p-coumarylquinic, ellagic axit, v.v

đã được phát hiện trong lá chè tươi Các chất vô cơ chiếm khoảng 5-6% khốilượng khô của chè, chiếm nhiều nhất là nhôm, mangan, magie Các chất dễbay hơi (tinh dầu chè) được hình thành trong quá trình sinh trưởng, phát dụccủa cây chè và trong quá trình chế biến [1,9,78]

1.1.3 Hoạt tính sinh học và tác dụng của chè đối với sức khỏe

1.1.3.1 Tác dụng chống ô xy hóa của flavonoid

Một trong những cơ sở sinh hóa quan trọng nhất để flavonoit thể hiệnđược hoạt tính sinh học là khả năng kìm hãm các quá trình ô xy hóa dâychuyền sinh ra bởi các gốc tự do hoạt động Hoạt tính này thể hiện mạnh hayyếu phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo hoá học của từng flavonoid cụ thể [113].Trong cơ thể con người có sẵn một vài enzym dùng để bảo vệ và ngăn ngừanhiều loại gốc tự do làm nguy hại tế bào như superoxyt dismutase (SOD),catalase trong nhiều tế bào hoặc glutathion periodase Các gốc tự do tạo nênbởi flavonoid phản ứng với các gốc tự do hoạt động và trung hoà chúng nênkhông tham gia vào dây chuyền phản ứng ô xy hoá tiếp theo [113]

1.1.3.2 Tác dụng đối với enzym

Các flavonoid có khả năng tác động đến hoạt động của nhiều hệ enzym

động vật trong các điều kiện in vitro và in vivo Khả năng tương tác với

protein là một trong những tính chất quan trọng nhất của các hợp chất phenol,quyết định hoạt tính sinh học của chúng Phản ứng xảy ra giữa nhómoxyphenolic và oxycacbonyl của các nhóm peptit để tạo thành liên kết hydro.Các chất phenol nói chung khi ở dạng ô xy hoá (quinon) có khả năng liên kếtvới nhóm sulfihydril (1) và nhóm (-NH) của lysine hoặc asparaginic (2) trongphân tử protein enzym Flavonoid có tác dụng trên nhiều enzym động vật nhưprotein- tyrozin kinase, protein kinase, lipoxygenase và cyclooxyhenase,phospholypase và topoizo-merase, glutation S transferase [113]

Bản thân các chất flavonoid khi ở trong cơ thể động vật có thể tồn tại ởdạng ô xy hoá hoặc khử và chịu nhiều biến đổi phức tạp khác nhau cho nên

trong các điều kiện khác nhau nó sẽ thể hiện hoạt tính sinh học khác nhau.Nhờ tác dụng sinh học đối với enzym mà các flavonoid có khả năng ức chế sựphát triển của tế bào ung thư, mau chóng làm lành vết thương, giảm các nguy

cơ về bệnh tim mạch [113]

1.1.3.3 Tác dụng kháng sinh, chống viêm nhiễm

Tác dụng chống viêm nhiễm và kháng khuẩn của catechin đã được nhiềucông trình nghiên cứu trên thế giới chứng minh Một số tác giả nghiên cứu

ứng dụng anthocyanin, leuco anthocyanin và axit phenolic lên Samonella,

thấy có tác dụng kìm hãm rõ rệt Hầu hết các chất này đều có khả năng kìmhãm sự hô hấp hay phân chia của vi khuẩn khi có mặt glucose Tác dụngkháng virus của catechin còn được nghiên cứu thông qua khả năng ức chếvirus HIV ở các tế bào H9 của catechin chiết xuất từ thực vật Trong các dòng

tế bào người, Herpesvirus hominis bị kìm hãm bởi quercetin ở nồng độ 300

ppm, nhưng không bị kìm hãm bởi rutin hay dihydro quercitin Khi thêmquercitin vào virus gây bệnh ở người, virus sẽ bị kìm hãm nếu có vỏ bọc vàchết nếu không có vỏ bọc bảo vệ [34]

1.1.3.4 Tác dụng đối với ung thư

Các kết quả thực nghiệm cho thấy một số flavonoid có tác dụng chốngung thư thông qua khả năng hoạt hóa các enzym gan có nhiệm vụ chuyển hóacác chất gây ung thư Những sản phẩm chuyển hóa thường có tính gây ungthư thấp Ngoài ra, các flavonoid còn tham gia trong việc phòng chống ungthư bằng khả năng chống ô xy hóa, loại trừ các gốc tự do có thể gây tổn hại tếbào, làm cho tế bào có những biến đổi ác tính [35]

1.1.3.5 Các tác dụng khác của chè

Có nhiều dẫn liệu chứng mình chè xanh còn có các tác dụng sau: Chốnglại các bệnh suy thoái tim mạch; Làm giảm nguy cơ mắc bệnh tiền liệt tuyến;Giúp con người có được một trí nhớ tốt và dài lâu, chống lại bệnh Alzheimer;Chữa các bệnh về đường tiêu hoá như tả, lị, thương hàn, xuất huyết dạ dày;

Có nhiều loại sản phẩm chè khác nhau có sẵn trên thị trường và có thể cóthể được nhóm thành sáu loại: chè xanh, chè vàng, chè trắng, chè ô long, chèđen và chè đen đậm dựa theo các phương pháp xử lý [57] Chè xanh, chè vàng

và chè trắng được chế biến tối thiểu, chè ô long và chè đen trải qua quá trình ô

xy hóa, còn chè đen đậm được lên men Mùa vụ, tuổi của lá, khí hậu, loài cây

và tập quán canh tác là những yếu tố chính ảnh hưởng đến thành phần của chè.Chè xanh được chế biến bằng cách cuốn và hấp lá để giảm thiểu quátrình ô xy hóa và khử hoạt tính polyphenol oxydase trước khi sấy khô [90].Chè xanh rất giàu polyphenol, bao gồm flavanol, flavadiols, flavonoid và axitphenolic, chiếm tới 30% trọng lượng khô Các flavonoid chính của chè xanh

là các catechin khác nhau, chẳng hạn epicatechin (EC), epigallocatechin(EGC), epicatechin3-gallate (ECG), và epigallocatechin-3-gallate (EGCG) cónhiều trong chè xanh hơn so với chè ô long hay chè đen [111,125]

Chè trắng được chế biến bằng cách tuốt các búp hoặc lá rất non, sau đósấy khô với quy trình chế biến tối thiểu sao cho các sợi lông trắng mỏng manhcủa lá vẫn còn nguyên vẹn, tạo nên vẻ ngoài của ‘chè trắng’ Hơn nữa, cácchồi được che chắn có khả năng tiếp xúc tối thiểu với ánh sáng mặt trời và do

đó làm giảm hàm lượng chất diệp lục, làm cho chè có màu trắng [17]

Việc chuẩn bị chè đen bao gồm một số công đoạn, chẳng hạn như thuhoạch, làm héo, vò, lên men và sấy khô [1] Trong quá trình lên men, quá trình

ô xy hóa

polyphenol bằng enzym dẫn đến sự hình thành theaflavins và thearubigin,mang lại màu sắc và hương vị độc đáo cho chè đen [75] Theaflavin cho thấycác lợi ích sức khỏe khác nhau, chẳng hạn như chống béo phì, chống ung thư,chống xơ vữa động mạch, kháng vi rút chống viêm, kháng khuẩn, chống loãngxương và đặc tính chống sâu răng [119] Tương tự, thearubigin có một số vaitrò đối với sức khỏe, bao gồm các đặc tính chống ô xy hóa và chống ung thư,cùng với khả năng giảm viêm và cải thiện nhu động đường tiêu hóa [66]

Phổ biến nhất là hai sản phẩm chè xanh và chè đen, trong đó tanin vàmen trong chè liên quan đến phương pháp lựa chọn chế độ công nghệ chếbiến sản phẩm Diệt men để bảo toàn tanin trong chế biến chè xanh, trong khilên men để biến đổi tanin trong chế biến chè đen, còn kết hợp nhịp nhàng giữamen và chế biến nhiệt được thực hiện khi chế biến chè vàng và chè đỏ

Phương pháp công nghệ chế biến chè xanh theo sơ đồ: Nguyên liệu (láchè xanh)  làm héo  diệt men trong lá chè  vò chè  làm khô  phânloại, đóng gói [1] Thành phần của sản phẩm chè xanh rất gần với chè tươi, dotrong quá trình chế biến ngay từ công đoạn đầu tiên dưới tác dụng của nhiệt

độ mà hoạt động của men (enzym) bị đình chỉ dẫn tới các chất trong chè ít bị

ô xy hóa Khi đánh giá cảm quan chất lượng chè xanh theo TCVN thường dựavào các tiêu chí: Ngoại hình xoăn chắc, màu xanh xám; Nước pha có màuxanh vàng trong sáng; Hương thơm tự nhiên, và vị đậm dịu có hậu ngọt

Sơ đồ công nghệ chế biến chè đen gồm có các bước: Nguyên liệu (láchè xanh)  làm héo  vò chè  lên men  làm khô  phân loại đónggói [1] Điểm khác với quy trình chế biến chè xanh không cần phải qua côngđoạn lên men mà tiến hành diệt men, vò và làm khô luôn thì chè đen là sảnphẩm phải trải qua biến đổi sinh hóa mãnh liệt làm biến đổi hầu hết thànhphần hóa học có trong chè tươi nguyên liệu cả về lượng và chất để tạo nênhương vị và màu sắc đặc trưng Về ngoại hình, chè đen có khối lượng vàkích cỡ đồng đều, xoăn tốt Về nội chất, chè đen có hương thơm tươi mát dễ

chịu; vị chát dịu sảng khoái, có dư vị; nước chè có màu đỏ nâu trong sáng.

Về hàm lượng các chất theo TCVN, thủy phần không quá 7,5%, chất hòa tankhông thấp hơn 32%, hàm lượng tanin không thấp hơn 9%, cafein khôngthấp hơn 1,8%, chất xơ không lớn hơn 16,5%

1.2 Tổng quan về gama-aminobutyric axit (GABA)

1.2.1 Giới thiệu chung về GABA

Axit gamma-amino-butyric (GABA) là một axit amin phi protein 4cacbon, được phân bố rộng rãi ở khắp các sinh vật sinh học, bao gồm cả thựcvật, động vật và vi sinh vật Hợp chất GABA lần đầu tiên được tổng hợp vàonăm 1883 và vào thời điểm đó người ta cho rằng nó chỉ là một chất chuyểnhóa trong thực vật và vi sinh vật Nghiên cứu sau đó cho thấy GABA là chấtdẫn truyền thần kinh ức chế chính trong hệ thần kinh trung ương của động vật

có vú và trong nhiều loại phyla động vật không xương sống [40]

GABA tự nhiên lần đầu tiên được phân lập từ củ khoai tây Ở thực vật và

vi sinh vật, GABA là một phần không thể thiếu của chu trình Krebs và đãđược quan sát thấy tăng nhanh trong các stres môi trường [109] Ở động vật,GABA có chức năng là chất dẫn truyền thần kinh ức chế chính trong hệ thầnkinh trung ương Ba mươi phần trăm tế bào thần kinh não của con người cóchứa GABA, chất này ảnh hưởng đến hầu hết các hoạt động của tế bào thầnkinh [47,126]

GABA đã được nghiên cứu về tác dụng làm giảm stres căng thẳng vàtăng cường giấc ngủ trong các nghiên cứu trên người và các hoạt động sinhhọc khác bao gồm chống tăng huyết áp, chống tiểu đường, chống ung thư,chống ô xy hóa, chống viêm, chống vi khuẩn, và tác dụng chống dị ứng[56,95] Tại Mỹ, GABA được bán trên thị trường như một thành phần của một

số chất bổ sung dinh dưỡng (DS) Một số công ty dự báo ước tính rằng quy

mô thị trường toàn cầu đối với thực phẩm chức năng GABA sẽ tăng đáng kể

từ 38 triệu USD năm 2019 lên 50 triệu USD vào cuối năm 2026 [86]

Hình 1.1 Gamma ‐aminobutyric axit (GABA, 4‐aminobutyric axit) 1.2.2.2 GABA trong tự nhiên

GABA có mặt khắp nơi ở thực vật, tại đó GABA được tổng hợp chủ yếu

từ axit glutamic thông qua enzym glutamate carboxylase [44] GABA đãđược chứng minh có hàm lượng tăng đáng kể ở thực vật sau các stres môitrường và các căng thẳng khác, chẳng hạn như hạn hán, tăng độ mặn, tổnthương, thiếu ô xy , nhiễm trùng và nảy mầm Một số loại cây ăn được vàlàm thuốc có chứa GABA ở các mức độ khác nhau, ví dụ, trong quả cà chua

có tích lũy ở giai đoạn chín [16] Một nghiên cứu về hàm lượng GABA củamột số thực phẩm chưa nấu chín cho thấy một số loại chứa một lượng GABAkhiêm tốn Trong khi mầm gạo lứt (718 nmol/g), ngũ cốc nảy mầm (300-400nmol/g), và rau bina (414 nmol/g) có hàm lượng GABA cao nhất [97,98].Các nghiên cứu khác đã phát hiện tương tự ở giá đậu và đậu nảy mầm, baogồm đậu adzuki, lupin, và đậu tương khi so sánh với đậu không nảy mầm

[74,88,132] Tương tự, các loại ngũ cốc, chẳng hạn như yến mạch, lúa mì,

và lúa mạch, đã được chứng minh là có chứa GABA [26] Trong một số thựcphẩm lên men, GABA xuất hiện ở mức cao hơn nhiều Kim chi, thực phẩmtruyền thống của Hàn Quốc, được báo cáo là chứa 2667 đến 7225 nmolGABA/g [114], trong khi lá chè xanh Nhật Bản được báo cáo là chứa 9697-19,395 nmol GABA/g [121] Các loại thực phẩm lên men axit lactic khác,chẳng hạn như thịt và pho mát đã qua xử lý, cũng chứa một lượng GABAcao [39] Con người đã tiếp xúc với GABA trong thực phẩm lên men kể từkhi con người bắt đầu tiêu thụ những thực phẩm như vậy

1.2.2.3 Sự chuyển hóa của GABA

Trong hệ thống sinh học, GABA được tổng hợp từ glutamate thông quachu trình chuyển hóa GABA như nêu trên Hình 1.2 [87] Quá trình tổng hợpđược xúc tác bởi enzym L-glutamic axit decarboxylase (GAD), với sự trợgiúp của pyridoxal phosphate là dạng hoạt hóa của vitamin B6 GABA đượcchuyển hóa bởi gama-aminobutyrate transaminase thành chất chuyển hóatrung gian là succinate semialdehyde, chất này sau đó được khử thành gama-hydroxybutyrate hoặc bị ô xy hóa thành succinate và cuối cùng chuyển thành

CO2 và nước qua chu trình axit citric (chu trình Kreb)

Hình 1.2 Chu trình chuyển hóa GABA (tổng hợp và phân giải)

(Theo Martin & Rimvall, 1993 [87])