Nghiên cứu trích ly Polyphenol từ chè đen phụ phẩm

Nếu khai thác được nguồn polyphenol từ lượng lớn loại chè phụ phẩm này chắc chắn sẽ nâng cao đáng kể hiệu quả của các vùng trồng chè và giá trị của cây chè..  Nghiên cứu xác định các th

TRẦN THỊ BÍCH DIỄM

NGHIÊN CỨU TRÍCH LY POLYPHENOL

TỪ CHÈ ĐEN PHỤ PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

Nha Trang, 06/2013

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MSSV: 51130210

Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm

Số trang: 60 trang Số chương: 4 chương Số tài liệu tham khảo: 15 Hiện vật: Quyển đề tài tốt nghiệp, đĩa CD

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Kết luận:

Nha Trang, ngày tháng năm 2013

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Đề tài tốt nghiệp này được thực hiện tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Nha Trang dưới sự hướng dẫn của ThS Nguyễn Văn Tặng Khoa Công nghệ Thực phẩm Trường Đại học Nha Trang

Để hoàn thành đề tài bên cạnh sự cố gắng nổ lực của bản thân em đã nhận được nhiều sự động viên rất lớn từ nhiều cá nhân và tập thể

Em xin trân trọng cảm ơn Bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã cho phép em thực hiện đề tài này

Em xin trân trọng cảm ơn thầy Nguyễn Văn Tặng đã giành nhiều thời gian, công sức tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài

Em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô trong Khoa Công nghệ Thực phẩm nói chung và thầy cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm nói riêng đã trang bị cho em kiến thức bổ ích về chuyên ngành trong những năm học qua giúp em có nền tảng để thực hiện tốt đề tài

Em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô quản lý phòng thí nghiệm, các bạn, anh chị cùng làm đề tài đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện nghiên cứu

Cuối cùng em muốn giành lời cảm ơn sâu sắc nhất tới những người thân trong gia đình em luôn giành sự cảm thông chia sẽ và tạo điều kiện giúp đở em có

đủ nghị lực để hoàn thành tốt đề tài

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh Viên Trần Thị Bích Diễm

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ CHÈ 3

1.1.1 Nguồn gốc và sự phân bố 3

1.1.2 Đặc điểm thực vật và giống chè chính 3

1.1.2.1 Giống chè Trung Quốc 4

1.1.2.2 Giống chè Ấn Độ 4

1.1.2.3 Giống chè Việt Nam 4

1.1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè 4

1.1.3.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới 5

1.1.3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trong nước 5

1.1.4 Thành phần hóa học cơ bản trong lá chè nguyên liệu 8

1.1.4.1 Nước 8

1.1.4.2 Polyphenol - tanin chè 8

1.1.4.3 Protein và chất chứa nitơ 9

1.1.4.4 Hợp chất ankaloid 10

1.1.4.5 Hợp chất pectin 10

1.1.4.6 Nhóm chất thơm 11

1.1.4.7 Các hợp chất glucid 11

1.1.4.8 Các chất tro 12

1.1.4.9 Chất béo và các sắc tố 12

1.1.4.10 Vitamin 12

1.1.4.11 Các acid hữu cơ và nhựa .13

1.1.4.12 Enzyme 13

1.1.5 Khái quát về chè đen 13

1.2 TỔNG QUAN VỀ POLYPHENOL 16

1.2.1 Giới thiệu về polyphenol 16

1.2.1.1 Giới thiệu về hợp chất polyphenol thực vật .16

1.2.1.2 Hoạt tính sinh học của các hợp chất polyphenol 16

1.2.2 Polyphenol trong chè 17

1.2.2.1 Bản chất của polyphenol trong chè 17

1.2.2.2 Hoạt tính chống oxy hóa 18

1.2.2.3 Tiềm năng ứng dụng của polyphenol trong chè 18

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 20

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu 20

2.1.2 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất 20

2.1.2.1 Dụng cụ 20

2.1.2.2 Thiết bị 20

2.1.2.3 Hóa chất 20

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 21

2.2.1 Quy trình dự kiến trích ly polyphenol từ chè đen phụ phẩm .21

2.2.2 Xác định điều kiện thích hợp để chiết polyphenol từ chè đen phụ phẩm 21 2.2.2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu chọn nồng độ dung môi 23

2.2.2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ dung môi / nguyên liệu 24

2.2.2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ trích ly thích hợp 25

2.2.2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian trích ly 26

2.2.2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định số lần trích ly 27

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.3.1 Phương pháp định lượng polyphenol từ dịch chiết 28

2.3.1.1 Chiết xuất polyphenol 28

2.3.1.2 Pha loãng 28

2.3.1.3 Xây dựng đường chuẩn 28

2.3.1.4 Xác định hàm lượng polyphenol 28

2.3.1.5 Phương pháp tính kết quả 28

2.3.2 Phương pháp xử lý số liệu 28

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30

3.1 Kết quả phân tích thành phần nguyên liệu 30

3.2 Kết quả xác định điều kiện thích hợp để chiết polyphenol từ chè đen phụ phẩm 30

3.2.1 Kết quả chọn nồng độ dung môi chiết 30

3.2.2 Kết quả chọn tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 31

3.2.3 Kết quả chọn nhiệt độ trích ly 33

3.2.4 Kết quả chọn thời gian trích ly 35

3.2.5 Kết quả chọn số lần trích ly 36

3.3 Quy trình đề xuất 38

3.4 Sơ bộ tính chi phí .39

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 40

4.1 KẾT LUẬN 40

4.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

EC : (-) - epicatechin ECG : (-) - epicatechin gallate EGC : (-) - epigallocatechin EGCG : (-) - epigallocatechin gallate

GC : (+) - gallocatechin

C : (+) - catechin

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

LỜI MỞ ĐẦU

Chè là một loại thức uống lâu đời và được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam cũng như trên thế giới Các sản phẩm chè chủ yếu là: Chè đen, chè xanh, chè Oolong…Nhiều công trình đã chứng minh chè có tác dụng trong việc phòng ngừa

và chữa trị nhiều loại bệnh khác nhau Ngày nay, các kết quả nghiên cứu khả quan

đã đẩy mạnh việc sản xuất và sử dụng chè và các thành phần trích ly từ chè đặc biệt

là thành phần polyphenol, như một loại thực phẩm dùng phòng bệnh Do có tính chất kháng oxy hóa mạnh, polyphenol từ chè còn được sử dụng có hiệu quả và an toàn trong các ngành công nghệ như: Ngành thực phẩm đã thay thế các chất chống oxy hóa tổng hợp như HBA, BHT, ngành dược phẩm, và ngành mỹ phẩm Chính vì vậy, việc sản xuất các sản phẩm polyphenol trích ly từ chè mang lại lợi nhuận cao hơn so với các sản phẩm chè truyền thống và đang là hướng ưu tiên của các nước trồng chè trên thế giới

Nhưng ở nước ta vẫn chưa chú trọng đến việc phát triển sản phẩm polyphenol từ chè Việc sản xuất cho tiêu dùng và xuất khẩu đã để lại một lượng lớn chè phụ phẩm như cọng chè, râu chè…người ta chỉ thường dùng những phần phụ phẩm này để bón lại cho cây chè hoặc bỏ đi làm cho hiệu quả canh tác của cây chè vẫn còn thấp Như vậy ở đó còn tiềm tàng một nguồn lợi lớn, có thể từ đó tạo ra nguồn nguyên liệu làm thuốc chữa bệnh, bổ dưỡng và các chất phụ gia có giá trị cao Nếu khai thác được nguồn polyphenol từ lượng lớn loại chè phụ phẩm này chắc chắn

sẽ nâng cao đáng kể hiệu quả của các vùng trồng chè và giá trị của cây chè

Do đó được sự đồng ý của Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Công nghệ Thực phẩm và dưới sự hướng dẫn của ThS Nguyễn Văn Tặng em đã thực hiện đề

Nội dung của đề tài bao gồm:

trong chè

 Nghiên cứu xác định các thông số kỷ thuật của quy trình trích

ly polyphenol từ chè đen phụ phẩm

Mục tiêu của đề tài:

Xác định các thông số kỷ thuật thích hợp cho mỗi công đoạn để hoàn thành quy trình trích ly polyphenol từ chè đen phụ phẩm

Nha Trang, Ngày 27 tháng 6 năm 2013

Sinh viên thực hiện Trần Thị Bích Diễm

và tập quán sử dụng chè, nhiều tài liệu của Trung Quốc, Liên Xô cũng đã đi đến kết luận: cây chè có nguồn gốc phát sinh ở miền núi phía Nam Trung Quốc, Bắc Ấn Độ

và miền núi phía Bắc Việt Nam [1]

Ngày nay, cây chè được trồng ở nhiều nơi trên thế giới, theo thống kê có khoảng 40 nước trồng, sản xuất và xuất khẩu chè Chè được trồng tập trung nhiều nhất ở châu Á, châu Âu, sau đó đến châu Phi Trong đó, nổi tiếng là Ấn Độ, Trung Quốc, Kenya, Sri Lanka, Thổ Nhĩ Kỳ và Việt Nam [1]

Hình 1.1: Đồi trồng chè ở Việt Nam

1.1.2 Đặc điểm thực vật và giống chè chính

Tên khoa học của cây chè là: Camellia sinensis (L) var O Kuntze

Hình 1.2: Cây chè và búp chè

Hiện nay trên thế giới có 3 giống chè chính đó là: [1]

1.1.2.1 Giống chè Trung Quốc: Camelia (Thea) sinensis-L var Bhohea

Đặc điểm: Lá chè màu xanh, nhiều, nhỏ, dầy và cứng, cây thấp, mọc dạng bụi, chịu được lạnh, chịu được khô hạn, có răng cưa ở mép lá, cho năng suất thấp nhưng chất lượng tốt Chè Trung Quốc có hàm lượng tannin không cao thích hợp cho sản xuất chè xanh

1.1.2.2 Giống chè Ấn Độ: Camelia (Thea) sinensis-L var assamica

Đặc điểm: Lá chè màu xanh đậm, to, mỏng và mềm, cây độc thân, cao khoảng 17m, phân cành thưa, chịu được khí hậu nóng và ẩm, chịu được lạnh nhưng chịu hạn kém, cho năng suất cao và chất lượng tốt Chè Ấn Độ có hàm lượng tannin cao thích hợp cho sản xuất chè đen

1.1.2.3 Giống chè Việt Nam: Camelia (Thea) sinensis-L var shan

Đặc điểm: Lá chè màu xanh nhạt, kích thước trung bình, mỏng và mềm, cây dộc thân, cao khoảng 6 - 10 m, phân cành cao, chịu được khí hậu lạnh, lá có răng cưa, nhỏ và dầy, búp to có nhiều long tơ trắng mịn, cho năng suất cao và chất lượng tốt Chè Việt Nam thích hợp cho cả sản xuất chè xanh và chè đen Các giống chè ở Việt Nam bao gồm:

Giống Trung du: Có nguồn gốc từ Trung Quốc di nhập vào Việt Nam Đặc điểm của giống chè này là lá nhỏ, cứng, chịu được lạnh, chịu được môi trường nghèo dinh dưỡng

Giống PH1: Là giống biến chủng của giống Trung du, có đặc điểm là cho năng suất cao, chịu được sâu bệnh tốt nhưng thời gian sinh trưởng dài và chất lượng sản phẩm tốt

Giống 1A: Cho năng suất tương đối cao, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt, chất lượng cao

Giống 777: Là giống biến chủng của giống Trung Du Cho năng suất cao hơn

1.1.3.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới

Tình hình sản xuất chè trên thế giới:

Ngày nay trên thế giới có khoảng 40 nước trồng chè Chè được trồng tập trung nhiều nhất ở châu Á, sau đó đến châu Phi

Sản lượng chè trung bình trên thế giới hàng năm khoảng 3,2-3,5 triệu tấn và sản xuất chè hàng năm tăng 3,2%

Đến năm 2002, diện tích trồng chè trên toàn thế giới đã tăng gấp 3 lần so với năm 1934, với hơn 2.550.000 ha chè Cũng vào thời điểm này, theo thống kê của FAO, có hơn 58 nước trồng và chế biến chè Trong đó, Ấn Độ, Sri Lanka, Kenya và Trung Quốc luôn đứng đầu về năng suất và chất lượng Trước nhu cầu tiêu thụ chè chất lượng cao ngày càng tăng, các nước sản xuất và tiêu thụ chè buộc phải đầu tư chiều sâu cho vùng trồng chè như cải thiện giống, thực hiện nghiêm các kỹ thuật canh tác, thu hái, công nghệ chế biến

Hàng năm, 45% sản lượng chè thế giới dành cho xuất khẩu Công nghiệp chè

đã chiếm một vai trò quan trọng đối với nền kinh tế của nhiều nước Theo nghiên cứu, xuất khẩu chè đã mang lại 33% thu nhập từ các sản phẩm nông nghiệp của Kenya, 55% ở Srilanca, 2% ở Indonexia và 5% tại Tanzania

Tình hình tiêu thụ chè trên thế giới [12,13]:

Chè là sản phẩm có thị trường quốc tế ổn định, rộng lớn và ngày càng được

mở rộng Nhu cầu về chè hàng năm của thế giới tăng 2,2 - 2,7% Những nước tiêu thụ chè chủ yếu là Anh, Pháp, Mỹ, Canada, Ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản, Pakistan…

Hình 1.3: Sản phẩm chè đen

Giá chè thế giới năm 2009 đã tăng gấp đôi so với năm 2008 lập kỷ lục cao của nhiều năm nay do hạn hán ở Ấn Độ, Sri Lanka và Kenya, trong khi nhu cầu chè thế giới tăng mạnh Từ mức giá trung bình 2,38 USD/kg năm 2008, giá chè hảo hạng BP1s của Kenya đã tăng lên 2,74 USD/kg vào đầu năm 2009, tiếp tục tăng lên 3,18 USD/kg vào tháng 9/2009 và kết thúc năm 2009 ở mức 5,45 USD/kg

Nhu cầu chè cao ngay cả trong giai đoạn kinh tế suy thoái, nhất là với các loại chè chế biến Giá chè tăng đã không ảnh hưởng nhiều tới tiêu thụ ở các nước

phát triển bởi sức cạnh tranh của mặt hàng này rất cao trên thị trường đồ uống nói chung

1.1.3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trong nước

Tình hình sản xuất chè trong nước [14]:

Việt Nam có lịch sử trồng chè từ lâu đời, nhưng cây chè chỉ mới được trồng

và phát triển với quy mô lớn từ khoảng 100 năm nay, tập trung ở vùng Trung du miền núi phía Bắc và Tây nguyên như: Thái Nguyên, Sơn La, Bắc Thái, Hà Tuyên, Lâm Đồng, Gia Lai,… Theo số liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, năm 2009, diện tích trồng chè của Việt Nam đạt 131,5 nghìn ha, tăng 1.900 ha so với năm 2007 Năng suất trồng chè năm 2009 dự kiến đạt 6,5 tấn búp tươi/ha, tăng

so với mức 5,9 tấn/ha của năm 2007 Mặc dù tốc độ tăng diện tích chè rất cao trong vòng 10 năm qua (1996 - 2005), lên tới gần 150%, nhưng sản lượng chè nguyên liệu vẫn thiếu hụt do không chạy theo nổi số lượng nhà máy, cơ sở chế biến được thành lập mới và do năng suất chè không cao Trên 70% diện tích chè hiện sử dụng là các giống chè chất lượng trung bình

Tình hình tiêu thụ chè trong nước [15]:

Theo Hiệp hội Chè Việt Nam (VITAS), thời gian gần đây, tình hình tiêu thụ chè trong nước có xu hướng tăng Hiện nhu cầu dùng chè của dân trong nước chiếm khoảng 30% tổng sản lượng chè của cả nước, với mức tăng trung bình từ 3 - 5% Hiệp hội cho biết, rất nhiều thương hiệu chè của doanh nghiệp trong nước được người tiêu dùng ưa chuộng; đó là Ô long Thuần của Công ty TNHH Trà - Cà phê Tâm Châu, Lâm Đồng; Tri âm trà của Công ty TNHH Hoàng Bình, Thái Nguyên và chè Ô Long tứ quý của Xí nghiệp chế biến hàng xuất khẩu Cầu Tre Dự kiến, khối lượng chè tiêu thụ nội địa năm 2005 sẽ đạt khoảng 35.100 tấn

Bên cạnh việc tiêu thụ chè trong nước, xuất khẩu chè năm nay đạt khoảng 95.000 tấn, với kim ngạch 105 triệu USD Để đẩy mạnh xuất khẩu, Hiệp hội đang tiến hành hàng loạt các hoạt động nhằm giới thiệu, quảng bá chất lượng sản phẩm, thương hiệu quốc gia chè Việt Nam ở trong nước và ngoài nước, đặc biệt là tại Trung Quốc, Nga, Belarus, Ba Lan, Đức, Anh, Hoa Kỳ, Đài Loan, Ấn Độ

1.1.4 Thành phần hóa học cơ bản trong lá chè nguyên liệu

Thành phần hoá học của chè rất đa dạng và phong phú Trong đó, có một số lượng lớn các chất có giá trị sinh học cao Các hợp chất này vừa quyết định đến chất lượng chè thành phẩm, vừa quyết định đến tính chất dược lý của chè

Bảng 1.1: Thành phần hóa học trong lá chè tươi [1]

Flavanol:

(-) Epigallocatechin gallate (EGCG)

(-) Epicatechin gallate (ECG)

(-) Epigallo catechin (EGC)

(-) Epicatechin (EC)

(+) catechin (C)

(+) Gallocatechin (GC)

8-12 3-6 3-6 1-3 1-2 3-4

Đường (glucose, fructose, saccharose,

1.1.4.2 Polyphenol - tanin chè

Hợp chất phenol giữ vai trò chủ yếu trong quá trình tạo màu, mùi vị cho sản phẩm chè Chè nguyên liệu chứa càng nhiều tanin, đặc biệt là tanin hòa tan thì sản

Polyphenol thường chiếm khoảng 17 - 34% hàm lượng chất khô Thành phần tổ hợp của Tanin trong nguyên liệu chè tươi gồm có:

Nhóm catechin (tiền chất của tanin) là đơn phân tử (thuộc nhóm chất polyhydroxylphenol – monomer) chiếm khoảng 20 - 30% tổng lượng chất khô trong

lá chè tươi Về mặt cấu trúc Catechin là hợp chất flavanol, đặc trưng bởi cấu trúc C6-C3-C6, tương ứng với sự thay thế 2-phenyl bằng benzopyran và pyron Catechin

là hợp chất không màu, tan trong nước, có vị đắng

Nhóm tanin đặc biệt: Chính là polyphenol đa phân tử, chúng tạo màu và vị chát dịu cho chè

Nhóm chất phi tanin: Nhóm này gồm 7 catechin khác nhau: Catechin, Epigallocatechingallate (EGCG), Epigallocatechin (EGC), Epicatechingallate (ECG), Gallocatechingallate (GCG), Gallocatechin (GC), Epicatechin (EC) Trong

đó EGCG có vị đắng đặc trưng còn EC, EGC và GC có vị chát dịu

Chất tanin có khả năng kết hợp với albumin để tạo thành chất không hòa tan, tính chất này quan trọng đối với quá trình chế biến chè Tanin kết hợp với Caffeine tạo thành chất không hòa tan đóng ván trên mặt nước chè để nguội Lượng tanin trong chè ít hay nhiều phụ thuộc vào mức độ sinh trưởng của lá chè, chế độ bón phân, cường độ chiếu sáng

1.1.4.3 Protein và chất chứa nitơ

Trong đọt chè tươi có chứa một lượng lớn các hợp chất chứa nitơ và chỉ sau hàm lượng các hợp chất polyphenol – tanin chè Chỉ riêng protein đã chiếm khoảng 25-30% chất khô của chè Qua chế biến hàm lượng protein có thể thay đổi lượng protein giảm còn lượng acid amin tăng lên qua quá trình chế biến Protein có thể kết hợp trực tiếp với tanin, polyphenol tạo ra những hợp chất không tan làm đục nước chè đen, nhưng trong chế biến chè xanh protein kết hợp với một phần Tanin làm cho

vị đắng và chát giảm đi, vì thế ở chừng mực nào đó protein có lợi cho phẩm chất của chè xanh

Hàm lượng acid amin cũng khá cao trong nguyên liệu chè Ngày nay người ta

đã tìm thấy 17 acid amin trong lá chè tươi, trong đó có 10 acid amin cơ bản là: Theanine, phenylalanine, leucine, isoleucine, valine, tryrosine, glutamine, senine,

glutamic, aspartic Các acid amin trong lá chè đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo hương thơm mới cho chè sản phẩm khi chế biến nhiệt

Acid amin + Tanin aldehyde mùi thơm hoa quả

Acid amin + Đường khử aldehyde mùi thơm hoa quả, còn đường khử

tạo mùi cốm, mùi mật ong

Hàm lượng protein trong lá chè luôn luôn thay đổi và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mùa vụ, chế độ chăm sóc, độ non già của nguyên liệu

theo cấu tạo là 1,3,5 – Trimethylxanthine, chiếm 3÷4% tổng lượng chất khô trong lá chè tươi Caffein có khả năng liên kết với tanin và các sản phẩm oxy hóa của tanin

để tạo nên các muối tanatcaffein Các muối này tan trong nước nóng, không tan trong nước lạnh và tạo hương thơm, sắc nước chè, giảm vị đắng nâng cao chất lượng thành phẩm

Hàm lượng cafein trong chè cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống chè, điều kiện canh tác, kỹ thuật chăm bón và nhất là độ trưởng thành của đọt chè, lá chè càng non càng chứa nhiều cafein

1.1.4.5 Hợp chất pectin

Pectin là hợp chất thuộc nhóm glucid, trong chè các hợp chất pectin tồn tại ở các trạng thái là hòa tan trong nước, hòa tan trong acid oxalic và hòa tan trong amon-oxalat Hàm lượng pectin trong chè chiếm khoảng 2% chất khô và luôn thay

đổi và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ trưởng thành của lá chè, lá càng non thì hàm lượng pectin trong nước càng tăng Pectin có tính keo, khi bị hydrat hóa thì tính keo tăng lên Do có tính keo nên pectin còn có tác dụng làm tăng độ nhớt của nước chè và làm cho nước chè sánh, hấp dẫn, đồng thời pectin cũng làm cho vị chè dễ chịu hơn

1.1.4.6 Nhóm chất thơm

Hương vị, màu sắc nước chè là những chỉ tiêu chất lượng cảm quan của chè, các chỉ tiêu này có mối liên hệ mật thiết và ảnh hưởng đến nhau Nói chung chè có hương thơm tốt thì vị cũng tốt và ngược lai Hương thơm của chè trước hết phụ thuộc vào thành phần và hàm lượng các cấu tử tinh dầu trong nguyên liệu và được tạo mới trong quá trình chế biến chè, từ các phản ứng của các chất khác nhau Sự tích luỹ các chất thơm phụ thuộc vào giống chè, điều kiện khí hậu và đất đai Hàm lượng chất thơm trong lá chè khoảng 0,02-0,2% chất khô

Hương thơm của chè được hình thành từ các nguồn sau: Lượng tinh dầu có sẵn trong nguyên liệu, các cấu tử thơm mới được tạo thành trong qúa trình chế biến, những chất có tính hấp phụ và giữ hương, ảnh hưởng của nhiệt độ cao Theo kết quả nghiên cứu các chất bay hơi của chè bằng phương pháp sắc ký khí của Khariphava

đã tìm thấy trong chè tươi có tới 69 cấu tử khác nhau Tuy nhiên không phải các cấu

tử bay hơi kể trên đều tham gia vào sự hình thành hương thơm đặc trưng cho các loại chè

1.1.4.7 Các hợp chất glucid

Trong lá chè tươi chứa hầu hết các loại glucid khác nhau nhưng cần chú ý 2 điểm sau: Tổng lượng glucid không cao, nó chiếm 20% chất khô trong chè non Chứa rất ít glucid hòa tan, trong đó đường monoza (glucoza, fructoza) chiếm 1 - 2% chất khô và sacharoza chiếm khoảng 0,5 – 2,5% chất khô Nếu tổng lượng glucid cao có nghĩa là phần glucid không tan (như xelluloza, licnhin, hemixelluloza) tăng lên làm chất lượng của chè giảm xuống Khi lá chè càng già thì hàm lượng glucid càng cao, người ta đánh giá chất lượng của chè dựa vào hệ số K Hàm lượng glucid hòa tan ít nhưng nó có ý nghĩa rất lớn cho việc điều hòa vị nước chè Các đường

khử tham gia vào việc tạo màu, tạo mùi cho sản phẩm dưới tác động của nhiệt độ cao

Phản ứng Melanoidin:

Glucoza + Phenyl alamin Sản phẩm có mùi thơm hoa hồng

Phản ứng Caramen:

Đường khử tạo sản phẩm có mùi cốm

Phản ứng của đường khử với Tanin:

Đường khử + catechin Tạo sản phẩm có màu nước vàng sáng

1.1.4.8 Các chất tro

Chất tro là thành phần vật chất còn lại sau khi nung đốt sản phẩm chè ở nhiệt

chè luôn thay đổi và phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó phụ thuộc rất lớn vào độ non già của lá chè tươi, thời kỳ sinh trưởng của cây chè Do đó, dựa vào hàm lượng chất tro cũng có thể đánh giá sơ bộ chất lượng của nguyên liệu và sản phẩm Chất tro trong nguyên liệu chè non chiếm khoảng 4÷5% chất khô và khoảng 5÷6% trong

Clorofin và các chất màu kèm theo hòa tan trong chất béo của chè là những chất có vai trò khác nhau đối với cây chè và chế biến các loại chè Trong cây chè,

clorofin giữ vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp Clorofin tạo màu xanh tươi và xanh vàng tự nhiên cho nước chè

1.1.4.10 Vitamin

Trong chè có chứa nhiều loại vitamin, bao gồm các loại vitamin A, B1, B2,

C, PP… giá trị của chè ở một mức độ nhất định phụ thuộc vào thành phần và hàm lượng của các vitamin đó Trong lá chè tươi có chứa một lượng lớn vitamin C, hàm lượng lớn gấp 2 - 3 lần trong nước cam, chanh Trong quá trình sản xuất hàm lượng vitamin C giảm nhiều hay ít phụ thuộc vào phương pháp công nghệ Trong sản xuất chè xanh không có quá trình lên men nên giữ được lượng vitamin C trong sản phẩm gấp khoảng 10 lần trong chè đen

1.1.4.11 Các acid hữu cơ và nhựa

Trong thành phần hóa học của chè có chứa các acid hữu cơ như: acid malic, acid limonic, acid xucxinic, acid fumaric Cho đến nay viện nghiên cứu thành phần và hàm lượng của các acid hữu cơ trong chè chưa nhiều và cũng chưa xác định được vai trò và ý nghĩa của chúng đối với chất lượng chè và công nghệ chế biến

Chất nhựa với nhóm chất tinh dầu và các hợp chất có trong chè giữ vai trò quan trọng trong quá trình tạo hương thơm đặc trưng cho chè Về cấu tạo hóa học chất nhựa gần giống như nhóm chất tinh dầu, nghĩa là nó là một hỗn hợp phức tạp của nhiều cấu tử thuộc hợp chất hữu cơ nhưng có tính tạo keo dính và được phân thành các nhóm như sau: acid nhựa, rượu, rezenol, phenol có tính thuộc da, rezen không tan trong kiềm Hàm lượng chất nhựa trong chè chiếm khoảng 3 - 6% chất khô và phụ thuộc vào nhiều yếu tố

1.1.4.12 Enzyme

Trong lá chè non có chứa hầu hết các loại enzyme, hai nhóm enzyme quan trọng nhất đối với công nghệ chế biến chè là nhóm enzyme thuỷ phân và nhóm enzyme oxy hoá-khử Trong nhóm enzyme thuỷ phân, proteaza và glucosidaza đóng vai trò quan trọng trong sự tạo thành hương vị đặc trưng cho chè sản phẩm sau này

Nhóm enzym oxy hoá khử trong chè gồm: polyphenoloxydaza, catalaza, peroxydaza Nhóm này đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men chè đen

1.1.5 Khái quát về chè đen

Chè đen là sản phẩm được chế biến từ đọt chè non của cây chè mà sản phẩm này có đặc tính là có màu nước đỏ nâu, tươi sáng có viền vàng ánh kim; có mùi thơm đặc trưng của chè đen (mùi của hoa tươi, quả chín) và có vị chát dịu hậu ngọt [1]

Để có được các đặc tính trên, trong quá trình sản xuất chè đen người ta tạo điều kiện cho các loại men peroxidaza và poliphenoloxidaza hoạt động [1]

Qui trình sản xuất chè đen: Nguyên liệu chè tươi > phân loại > bảo quản -> làm héo > phá vỡ tế bào và định hình > lên men độc lập > sấy khô > phân loại > đấu trộn > bao gói sản phẩm [1]

-Hình 1.4 Sản phẩm chè đen vinatea

Các bước của quy trình sản xuất chè đen có thể được giải thích như sau: [1]

Làm héo: Mục đích của công đoạn này là làm giảm một phần nước trong lá

chè, làm cho lá chè mềm, dẻo, dai, khi đưa vào vò sẽ không bị dập nát, đồng thời giải phóng enzym có trong lá chè để tăng cường quá trình chuyển hóa trong các hợp chất tạo ra tiền chất cho quá trình lên men sau này Phương pháp làm héo phổ biến

là phơi ở ngoài trời dùng không khí nóng thổi vào Quá trình làm héo dừng lại khi

độ ẩm còn lại là W = 63 - 65%

Phá vỡ tế bào và định hình: Mục của công đoạn này là tăng cường sự tiếp

xúc giữa enzym và cơ chất, đồng thời tăng cường sự xâm nhập của oxy trong không khí tạo thuận lợi cho công đoạn lên men cho công đoạn sau này

Có ba phương pháp vò chè được áp dụng phổ biến hiện nay Thứ nhất là phương pháp OTD (phương pháp truyền thống) có 3 máy vò, sau mỗi lần vò được đưa qua sàng tơi, phần lọc qua sàng được đi lên men trước còn phần trên sàng được đưa qua máy vò tiếp theo Thứ hai là phương pháp CTC (phương pháp cắt, xén, nghiền) chè được đưa qua lần lượt 3 máy cắt, sau mỗi lần cắt chè được đưa qua băng tải để tải nhiệt cho khối chè Thứ ba là phương pháp kết hợp giữa hai phương pháp OTD và CTC, gồm 2 máy vò và 1 máy cắt CTC

Lên men: Mục đích của công đoạn này là lên men bổ sung để hoàn thiện chất

- 98% Trong quá trình lên men, tanin bị biến đổi tạo ra Teaflavin (màu vàng) và

Tearubigin (cho nước trà màu đỏ), xảy ra các phản ứng melanoidin, caramen,

quinonamin Tất cả sự biến đổi này góp phần tạo nên sự khác biệt giữa các loại chè, tùy vào yêu cầu của chè thành phẩm mà chè có mức độ lên men khác nhau hoặc không lên men

Sấy khô: Mục đích của công đoạn này là diệt men, giảm độ ẩm trong chè, dễ

bảo quản W = 3 - 5%, đồng thời hoàn thiện thêm chất lượng của chè bằng các phản ứng xảy ra dưới tác dụng của nhiệt độ và độ ẩm Nhiệt độ không khí sấy thích hợp

Các loại chè đen thành phẩm bao gồm: Chè đen OTD: Có dạng sợi (Chè cánh:

OP, P, PS; chè mảnh: BOP, BPS, BP và chè vụn: F, D) và chè đen CTC: dạng viên (gồm: BOP, BP, OF, PF, D) Trong công nghệ sản xuất chè đen thì công nghệ sản xuất chè CTC và OTD có bản chất tương tự nhau, chỉ khác nhau ở quá trình phá vỡ

tế bào [1]

Bảng 1.2 Đặc điểm các loại chè đen thành phẩm

pekoe

Chất lượng tốt nhất

mảnh)

Chất lượng trung bình

1.2.1 Giới thiệu về polyphenol

1.2.1.1 Giới thiệu về hợp chất polyphenol thực vật [3,6]

Hợp chất polyphenol là một trong các hợp chất của hợp chất phenolic là các hợp chất có một hoặc nhiều vòng thơm với một hoặc nhiều nhóm hydroxy Chúng được phân bố rộng rãi trong giới thực vật và là các sản phẩm trao đổi chất phong phú của thực vật Polyphenol thực vật có tác dụng chống lại bức xạ tia cực tím hoặc ngăn chặn các tác nhân gây bệnh, ký sinh trùng và động vật ăn thịt, cũng như làm tăng các màu sắc của thực vật Chúng có ở khắp các bộ phận của cây và vì vậy, chúng cũng là một phần không thể thiếu trong chế độ ăn uống của con người

1.2.1.2 Hoạt tính sinh học của các hợp chất polyphenol

Do sự phân bố rộng rãi, các polyphenol có vai trò đối với sức khỏe của con người nên chế độ ăn uống dinh dưỡng được chú ý trong những năm gần đây Các nhà nghiên cứu và các nhà sản xuất thực phẩm đã tập trung vào các polyphenol có đặc tính chống oxy hóa mạnh trong chế độ ăn uống, các hiệu ứng đáng tin cậy của chúng trong việc phòng ngừa những chứng bệnh căng thẳng oxy hóa liên quan.Theo

các nghiên cứu dịch tễ học, hấp thụ các hợp chất polyphenol sẽ giảm được nguy cơ mắc các bệnh tim mạch ngăn ngừa được bệnh ung thư Hơn nữa các polyphenol còn

có các tác dụng sinh lý học cụ thể trong việc ngăn ngừa và điều trị bệnh [3]

1.2.2 Polyphenol trong chè

1.2.2.1 Bản chất của polyphenol trong chè

Trong cây chè, polyphenol là thành phần hóa học chủ yếu chiếm khoảng 30% khối lượng chất khô Trong đó catechin chiếm tỉ lệ cao hơn cả( chiếm khoảng 15-20% chất khô và trên 70% tổng polyphenol trong lá chè)[2,4] Hiện nay trong chè người ta tìm được các loại polyphenol-catechin sau: EC, EGC, GC, ECG, EGCG, GCG, C trong đó EGCG chiếm đến 75% tổng lượng catechin Các polypheol-catechin có vai trò quyết định đối với chất lượng cảm quan và tính chất dược lý của chè [4]

20-Catechin có công thức cấu tạo chung như sau:

Hình 1.5: Công thức cấu tạo chung của catechin

Trong đó, khi R1=R2=H ta có epicatechin(EC), khi R1=OH, R2=H ta có epigllocatechin(EGC) Khi R2 là gốc gallat:

Hình 1.6: Công thức cấu tạo của gốc gattat

Và nếu R1= H ta có epicatechingallat (EGC), còn khi R1=OH ta có

epigallocatechin gallat (EGCG)

Chính các polyphenol trên là thành phần chính trong phức tannin của chè

1.2.2.2 Hoạt tính chống oxy hóa

Đặc điểm chính của chất chống oxy hóa là nó có khả năng khử các gốc tự do Những gốc tự do này có thể oxy hóa các nucleic acid, protein, lipit hoặc DNA và gây bệnh thoái hóa Hợp chất chống oxy hóa là phenolic acid, polyphenol và flavonoid sẽ thu nhận các gốc tự do( peroxide, hydro peroxide, hoặc lipid peroxyl )

và do đó dập tắt các quá trình tự oxy hóa [7,8]

Khi khảo sát khả năng quét gốc tự do tổng hợp như DPPH, ABTS…, các polyphenol-catechin chè thể hiện hoạt tính có thể so sánh với các chất chống oxy hóa đối chứng như vitamin C, vitamin E, trolox Trong các catechin chè, EGCG và ECG có hoạt tính này trội hơn cả và được xếp theo trật tự giảm dần như sau: ECG ≈ EGCG > EGC> GC>EC≈C [9] Sự khác biệt này dựa trên số lượng lớn các nhóm hydroxyl trong công thức cấu tạo cho phép tiếp nhận electron dể dàng hơn [8] Trong dịch chiết chè các catechin đóng góp khoảng 70-80% khả năng chống oxy hóa [9] Khi tiến hành thử nghiệm in vitro và in vivo về khả năng chống oxy hóa trong môi trường lipid như chống oxy hóa lipid màng tế bào (LDL), chống oxy hóa các acid béo, hay quét các gốc tự do superoxyl, hydroxyl…các hợp chất catechin đều thể hiện khả năng phản ứng rất mạnh

1.2.2.3 Tiềm năng ứng dụng của polyphenol trong chè

Nhìn chung tác dụng chống oxy hóa của polyphenol trong chè có vai trò rất lớn và đặc biệt quan trọng trong lỉnh vực y học-sức khỏe và thực phẩm

Trong y học, hợp chất chống oxy hóa đóng vai trò quan trọng như là nhân tố bảo vệ sưc khỏe Một số nghiên cứu lâm sàn cho thấy, các chất chống oxy hóa có trong ngũ cốc, trái cây, rau quả, rượu vang đỏ và đặc biệt là chè có thành phần vitamin C, vitamin E, carotene, phenolic acid, phytate, phytoestrongen, hợp chất pholyphenol là yếu tố chính làm giảm tỉ lệ mắc các bệnh nan y như bệnh tim mạch, bệnh cao huyết áp, bệnh đường ruột, và ngoài ra còn làm chậm quá trình lão hóa, tăng tuổi thọ EGCG chè xanh giúp ngăn ngừa và điều trị bệnh viêm răng lợi, ngăn ngừa chứng huyết khối, nó giúp ích trong việc phòng và điều trị các chứng tắc mạch

và thiếu máu cục bộ cũng như giảm thiểu nguy cơ đột quỵ do nhồi máu cơ tim, giúp

xương vững chắc, giảm cân, giúp ngăn ngừa và điều trị chứng loắt dạ dày Một số tác dụng tích cực khác từ chè là giảm nguy cơ ung thư Hoạt chất EGCG có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư, do đó nó giúp giảm nguy cơ ung thư cũng như sự lan tỏa của tế bào khối u

Trong thực phẩm đặc tính chống oxy hóa của catechin chè có thể được sử dụng như chất chống oxy hóa tự nhiên, hoặc được sử dụng để tạo ra các thực phẩm chức năng (Yang và cộng sự, 1995, Jiang và cộng sự, 1995) khi nghiên cứu ảnh hưởng của polyphenol trong chè đến sự oxy hóa lipid đối với “thịt đỏ”, thịt gia cầm,

cá, Shuze và cộng sự năm 2001 nhận thấy: polyphenol trong chè ở nồng độ 300mg/kg thịt có thể ngăn được quá trình tiền oxy hóa lipid Cũng ở bảo quản cá Chih-Cheng và Chung-Saint (2005) đã nhận thấy rằng: chất chiết chè xanh và chè Pouchung ở nồng độ 5% (5g chè/100g nước) có thể ngăn cản sự oxy hóa lipid và protein đồng thời lưu giữ được chất lượng cá ngừ filet bảo quản bằng phương pháp lạnh đông

Trong mỹ phẩm, do tác dụng ngăn cản qus trình oxy hóa nên polyphenol trong chè được đặc biệt chú ý đến trong nghành mỹ phẩm Với da chè còn có tác dụng đặc biệt do thành phần của vitamin B2 Vitamin B2 có tác dụng giữ tính đàn hồi cho da, không bị khô ráp và mềm mại Vitamin P và K tạo được vẻ đẹp bên ngoài cho da, giúp tuần hoàn máu làm cho da luôn hồng hào và tươi tắn Hơn nữa trong chè còn có một chất sắt nhất định giúp cũng cố lượng hồng cầu trong máu Đặc biệt polyphenol có khả năng chống lại được các tia cực tím khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và là tác nhân chống oxy hóa mạnh bảo vệ cho da chống lão hóa…

Do vậy, ngành công nghiệp mỹ phẩm đã tạo ra các loại kem chống nắng được bổ sung các chất chiết xuất từ chè xanh…

Với xu hướng sử dụng ngày càng nhiều các chất chiết xuất từ thiên nhiên, chè xanh sẽ ngày càng được chú ý, ưa chuộng và trong tương lai sẽ ngày càng có nhiều sản phẩm từ chè phục vụ trong mọi lĩnh vực của đời sống con người

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu

Nguyên liệu dùng để nghiên cứu là Chè đen phụ phẩm được thu từ quy trình sản xuất chè đen ở công ty chè 19/5-Bảo Lộc-Lâm Đồng bao gồm cuộng chè và râu chè

Các loại thiết bị sử dụng cho nghiên cứu này bao gồm: máy quang phổ

quay

2.1.2.3 Hóa chất

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.2.1 Quy trình dự kiến trích ly polyphenol từ chè đen phụ phẩm

Qua tham khảo tài liệu, chúng tôi dự kiến quy trình trích ly polyphenol từ chè đen phụ phẩm nhƣ sau:

Hình 2.2: Quy trình dự kiến trích ly polyphenol từ chè đen phụ phẩm

Giải thích quy trình:

Nguyên liệu: Nguyên liệu là chè đen phụ phẩm đƣợc thu nhận từ các nhà máy

sản xuất chè túi lọc Gồm cuộng chè và râu chè Đƣợc bảo quản ở nơi khô ráo

Tinh chế sơ bộ

Trích ly polyphenol: do điều kiện của phòng thí nghiệm tiến hành trích ly

polyphenol trong mẫu bằng dung môi Nguyên tắc của phương pháp trích ly bằng dung môi là sự thẩm thấu dung môi vào tế bào Chất cần trích ly hòa tan vào dung môi và khuếch tán ra khỏi tế bào Quá trình trích ly kết thúc khi chất cần trích ly đạt nồng độ cân bằng trong và ngoài tế bào

Nghiên cứu xác định các thông số phù hợp cho quy trình: nồng độ dung môi,

tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ trích ly, thời gian trích ly và số lần trích ly

hòa tan trong các dung môi phân cực như cồn, ethanol, acetone, etyl acetate… Trong nghiên cứu này, qua tham khảo các tài liệu chúng tôi sử dụng dung môi ethanol vì nó an toàn, có giá thành thấp nhưng lại có khả năng trích ly polyphenol tốt Thí nghiệm lựa chọn nồng độ dung môi ethanol: 50%, 60%, 70%, 80%, 90%,

Tỷ lệ dung môi / nguyên liệu: 5/1, 10/1, 15/1, 20/1, 25/1

Nhiệt độ trích ly: 40oC, 50oC, 60oC, 70oC

Thời gian trích ly: 1h; 1h30; 2h; 2h30; 3h, 3h30

Số lần trích ly: 1 lần, 2 lần, 3 lần

Lọc: Dung dịch sau khi trích ly đem đi lọc nhằm loại bỏ các bã nguyên liệu

thu được dịch trích Ta tiến hành lọc bằng bông và giấy lọc (phòng thí nghiệm)

Tinh chế sơ bộ: Dịch trích thu được sau quá trình lọc chứa một lượng lớn

dung môi Tiến hành cô quay để đuổi dung môi