Nghiên cứu sự biến đổi thành phần một số tiền chất tạo mùi trong sản xuất chè đen

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHÂM BỘ MÔN QUẢN LÍ CHẤT LƯỢNG ------ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI THÀNH PHẦN CỦA MỘT SỐ TIỀN C

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHÂM

BỘ MÔN QUẢN LÍ CHẤT LƯỢNG

- -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI THÀNH PHẦN CỦA MỘT SỐ TIỀN CHẤT

TẠO MÙI TRONG SẢN XUẤT CHÈ ĐEN

Giảng viên hướng dẫn: TS VŨ HỒNG SƠN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là hoàn toàn trung thực, chưa từng được ai sử dụng để công bố trong bất kỳ công trình nào khác Các thông tin, tài liệu trích dẫn trong luận án đã được ghi rõ nguồn gốc

TÁC GIẢ LUẬN ÁN

Vũ Hồng Hạnh

MỞ ĐẦU 1

1.Tính cấp thiết của đề tài 1

2.Mục tiêu của đề tài 1

3.Nội dung nghiên cứu 2

4.Ý nghĩa khoa học của đề tài 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1.Tổng quan về cây chè 3

1.1.1.Nguồn gốc và phân loại 3

1.1.2.Một số giống chè tại Việt Nam và sự phân bố 3

1.1.2.1 Một số giống chè tại Việt Nam 3

1.1.2.2 Sự phân bố các vùng chè tại Việt Nam 6

1.1.3.Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè 6

1.1.3.1 Trên thế giới .6

1.1.3.2 Tại Việt Nam .9

1.1.4.Thành phần hóa học của lá chè 11

a Nước 12

b Tanin 12

c Gluxit và pectin 12

d Protein và các axit amin 12

e Lipid và axit béo 13

f Alkaloid 13

g Tinh dầu 14

h Enzym 14

i Sắc tố 15

k Chất tro 15

l Các axit hữu cơ 16

1.2.Quy trình sản xuất chè đen 16

1.2.1.Quy trình sản xuất chè đen theo phương pháp Orthodox 16

1.2.2.Yêu cầu kỹ thuật và các biến đổi sinh hóa qua từng giai đoạn 17

a) Nguyên liệu 17

b) Héo chè 17

c) Vò chè 18

d) Lên men 19

e) Sấy 20

f) Phân loại, đấu trộn và bảo quản 20

1.3 Sự hình thành chất thơm từ tiền chất tạo mùi trong quá trình sản xuất chè đen 21

1.3.1 Hương thơm trong chè đen 21

1.3.2 Sự tạo thành hương thơm từ tiền chất tạo mùi 22

1.3.2.1 Sự tạo thành hương thơm từ axit béo 23

1.3.2.2 Sự tạo thành hương thơm từ nhóm carotenoids 24

CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 27

2.1 Nguyên liệu nghiên cứu 27

2.2.Dụng cụ, thiết bị và hóa chất 27

2.3.Phương pháp chuẩn bị mẫu 28

2.4 Phương pháp phân tích 30

a Phương pháp phân tích hàm lượng carotenoids tổng số 30

b Phương pháp xác định thành phần lipid 31

c Phương pháp xác định sự thay đổi cấu tử bay hơi được hình thành qua quá trình sản xuất chè đen 33

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng của hai nhóm tiền chất tạo mùi Carotenoids và Axit Béo qua từng giai đoạn của quá trình sản xuất chè đen 34

3.1.1 Giai đoạn Héo 34

a Nhóm Carotenoids 34

b Nhóm axit béo 35

 Axit béo no 35

 Axit béo không no 36

3.1.2 Giai đoạn Vò 37

a Nhóm Carotenoids 37

b Nhóm axit béo 38

 Axit béo no 38

 Axit béo không no 38

3.1.3 Giai đoạn lên men 40

a Nhóm carotenoids 40

b Nhóm axit béo 41

 Axit béo no 41

 Axit béo không no 41

3.1.4 Giai đoạn sấy 42

a Nhóm carotenoids 42

b Nhóm axit béo 43

 Axit béo no 43

 Axit béo không no 43

3.2 Nghiên cứu sự thay đổi của một số cấu tử bay hơi hình thành từ hai nhóm Carotenoids và Lipid qua từng giai đoạn của quá trình chế biến chè đen 44

3.2.1 Giai đoạn Héo 44

a Nhóm Carotenoids 44

b Mối tương quan giữa nhóm carotenoids và cấu từ bay hơi tạo thành từ nhóm carotenoids 46

c Nhóm Lipid 47

d Mối tương quan giữa nhóm Lipid (axit béo no và axit béo không no) và các cấu tử bay hơi được tạo thành từ nhóm Lipid 49

3.2.2 Giai đoạn Lên men 51

a Nhóm Carotenoids 51

b Mối tương quan giữa nhóm Carotenoids và cấu tử bay hơi được hình thành qua giai đoạn lên men 52

c Nhóm Lipid 53

d Mối tương quan giữa nhóm lipid và cấu tử bay hơi trong giai đoạn lên men 55

3.2.3 Sự thay đổi của các thành phần bay hơi sau quá trình sấy 56

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58

4.1.Kết luận 58

4.2.Kiến nghị 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

PHỤ LỤC……… 60

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1- 1: Cơ cấu sản phẩm chè tiêu thụ giai đoạn 2012-6 tháng đầu năm 2015 9

Bảng 1- 2: Xuất khẩu chè Việt Nam phân theo sản phẩm 11

Bảng 1- 3: Tóm tắt một số hợp chất bay hơi trong chè đen 22

Bảng 3- 1: Sự thay đổi hàm lượng ax béo no trong giai đoạn héo 35

Bảng 3- 2: Sự thay đổi hàm lượng ax béo không no trong giai đoạn héo 36

Bảng 3- 3: Sự thay đổi hàm lượng ax béo no trong giai đoạn vò 38

Bảng 3- 4: Sự thay đổi hàm lượng ax béo không no trong giai đoạn vò 38

Bảng 3- 5: Sự thay đổi hàm lượng ax béo no trong giai đoạn lên men 41

Bảng 3- 6: Sự thay đổi hàm lượng ax không béo no trong giai đoạn lên men 41

Bảng 3- 7: Sự thay đổi hàm lượng ax béo no trong giai đoạn sấy 43

Bảng 3- 8: Sự thay đổi hàm lượng ax béo không no trong giai đoạn sấy 43

Bảng 3- 9: Các thành phần bay hơi có nguồn gốc carotenoid trong quá trình h o 44

Bảng 3- 10: Hệ số tương quan giữa nhóm Carotenoids và cấu tử bay hơi được hình thành 46

Bảng 3- 11: Các thành phần bay hơi có nguồn gốc lipid trong quá trình h o 48

Bảng 3- 12: Hệ số tương quan giữa nhóm Axit b o và cấu tử bay hơi được hình thành 50 Bảng 3- 13: Các thành phần bay hơi có nguồn gốc carotenoid trong quá trình lên men 51

Bảng 3- 14: Hệ số tương quan giữa nhóm Carotenoids và cấu tử bay hơi được hình thành 52

Bảng 3- 15: Các thành phần bay hơi có nguồn gốc lipid trong quá trình lên men 54

Bảng 3- 16: Hệ số tương quan giữa nhóm Axit b o và cấu tử bay hơi được hình thành 55 Bảng 3- 17: Các thành phần bay hơi sau quá trình sấy 57

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1- 1: Giống trung du 3

Hình 1- 2: Giống chè Shan Chất Tiền 4

Hình 1- 3: Giống chè lai LDP1 4

Hình 1- 4: Giống chè lai LDP2 5

Hình 1- 5: Giống chè PH11 5

Hình 1- 6: Biểu đồ sản lượng chè thế giới giai đoạn 2009 – 2013 7

Hình 1- 7: Biểu đồ sản lượng chè xuất khẩu trên thế giới giai đoạn 2009 – 2013 8

Hình 1- 8: Biểu đồ tiêu thụ chè trên thế giới giai đoạn 2009 – 2013 8

Hình 1- 9: Biểu đồ tỷ trọng thị trường xuất khẩu chè Việt Nam năm 2014 10

Hình 1- 11: Quy trình sản xuất chè đen theo phương pháp Orthodox 17

Hình 1- 12: Cơ chế hình thành các dẫn xuất bay hơi c ủa axit béo 24

Hình 1- 13: Các thành phần hợp chất bay hơi chính khi phân giải β-carotene 25

Hình 2- 1: Nguyên liệu giống chè PH11 27

Hình 2- 2: Quy trình sản xuất chè đen bằng phương pháp Orthodox 28

Hình 3- 1: Sự thay đổi hàm lượng carotenoids trong giai đoạn héo 34

Hình 3- 2: Sự thay đổi hàm lượng carotenoids trong giai đoạn vò 37

Hình 3- 3: Sự thay đổi hàm lượng carotenoids trong giai đoạn lên men 40

Hình 3- 4: Sự thay đổi hàm lượng carotenoids trong giai đoạn sấy 42

Hình 3- 5: Sự thay đổi của thành phần bay hơi có nguồn gốc carotenoid trong quá trình h o 45

Hình 3- 6: (Đường tuyến tính: y = -0.0187x + 1.4021, R2 = 0,9616) 46

Hình 3- 7: (Đường tuyến tính: y = -0.0293x + 2.5533, R2 = 0.9618) 47

Hình 3- 8: (Đường tuyến tính: y = -0.017x + 1.8139, R2 = 0.962) 47

Hình 3- 9: Sự thay đổi của các thành phần bay hơi có nguồn gốc từ lipid qua quá trình héo 49

Hình 3- 10: Sự thay đổi của các thành phần bay hơi có nguồn gốc carotenoid trong giai đoạn lên men 51

Hình 3- 11: (Đường tuyến tính: y = -0.1798x + 9.3812, R2 = 0.9939) 52

Hình 3- 12: (Đường tuyến tính: y = -0.2221x + 12.148, R2 = 0.9535) 53

Hình 3- 13: (Đường tuyến tính: y = -0.1815x + 10.435, R2 = 0.7771) 53

Hình 3- 14: Sự thay đổi của các thành phần bay hơi có nguồn gốc từ lipid qua quá trình lên men 55

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam là nước có lịch sử trồng chè từ lâu đời Chè cũng là một trong những sản phẩm xuất khẩu thế mạnh của Việt Nam và sản lượng chè Việt Nam xuất khẩu đứng thứ

5 trên thế giới, trong đó chủ yếu là chè đen Tuy nhiên, ngành chè Việt Nam vẫn đang đứng trước những thách thức lớn về các vấn đề như chất lượng sản phẩm, an toàn vệ sinh thực phẩm và giá thành Giá xuất khẩu bình quân của chè Việt Nam chỉ bằng 60 - 70% mức độ giá so với các nước trong danh mục xuất khẩu thế giới Vấn đề đặt ra trước hết là cần cải thiện chất lượng sản phẩm Chất lượng của chè đen phụ thuộc chủ yếu vào hương thơm Cho đến nay, tại Việt Nam chưa có một nghiên cứu cụ thể nào về hương thơm chè cũng như biện pháp cải thiện chúng

Trên thế giới, nghiên cứu về mùi chè đen đã có từ rất lâu với nhiều công trình nghiên cứu đã được công bố rộng rãi Điển hình, trong nghiên cứu về hương thơm trong chè đen, hai nhà nghiên cứu Sanderson & Graham (1973) đã báo cáo về sự hình thành hương thơm trong quá trình sản xuất chè từ một số tiền chất tạo mùi (carotenoids, axit amin) Năm 1983, Hazarika và cộng sự tiếp tục nghiên cứu về sự phân giải của carotenoids để tạo thành hương thơm trong quá trình sản xuất một số giống chè theo phương pháp CTC Một nghiên cứu khác về mùi chè đen được thực hiện bởi Mahanta và cộng sự (1993), nghiên cứu này đưa ra kết quả về sự biến đổi của axit béo bởi enzyme lypoxygenase trong quá trình sản xuất chè Orthodox và CTC

Xuất phát từ lí do đó, em chọn hướng nghiên cứu với đề tài “Nghiên cứu sự biến đổi thành phần một số tiền chất tạo mùi trong sản xuất chè đen” được thực hiện dựa

trên quy trình sản xuất chè đen Orthodox theo dây chuyền sản xuất tại Việt Nam, nhằm giúp hiểu rõ hơn hệ thống kiến thức về con đường hình thành các cấu tử bay hơi tạo hương thơm trong chè đen từ tiền chất tạo mùi, phân tích và tìm mối tương quan giữa tiền chất tạo mùi và các cấu tử bay hơi được hình thành trong các giai đoạn của quá trình sản xuất

2 Mục tiêu của đề tài

_ Nghiên cứu sự thay đổi hàm lượng một số tiền chất tạo mùi (carotenoids, axit béo) trong sản xuất chè đen

_ Nghiên cứu sự hình thành các cấu tử bay hơi từ một số nhóm tiền chất tạo mùi

(carotenoids, axit béo) trong sản xuất chè đen

3 Nội dung nghiên cứu

 Sản xuất chè đen bằng phương pháp Orthodox theo quy mô phòng thí nghiệm

 Xác định sự thay đổi hàm lượng carotenoids và axit béo theo từng giai đoạn của quá trình sản xuất chè đen

 Sự hình thành cấu tử bay hơi và xác định sự thay đổi theo từng giai đoạn của quá trình sản xuất chè đen

4 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Nghiên cứu sự hình thành hương thơm trong sản xuất chè đen được thực hiện theo quy mô phòng thí nghiệm, với nguyên liệu làm từ giống chè PH11, góp phần tối ưu hóa quy trình sản xuất để phù hợp tại các nhà máy chè đen tại Việt Nam bằng cách kiểm soát các phản ứng xảy ra trong từng giai đoạn sản xuất, cải tiến hương thơm chè đen, nâng cao tính cạnh tranh sản phẩm với các nước khác trên thế giới

Ngoài ra, giúp cải tiến hương thơm trong sản phẩm chè đen, nâng cao tính cạnh

tranh sản phẩm, là cơ sở dữ liệu để tìm ra phương pháp làm hạn chế các hợp chất mùi không mong muốn và tăng các hợp chất tạo mùi tốt với sản phẩm chè đen

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về cây chè

1.1.1 Nguồn gốc và phân loại

Chè là cây công nghiệp lâu năm Tên khoa học là Camellia sinensis, thuộc họ

Theacae, khí hàn, vị khổ cam, không độc Đây một loại cây xanh lá quanh năm, có hoa

màu trắng Cây chè phải trồng khoảng 5 năm mới bắt đầu hái và thu hoạch trong vòng 25 năm

Việt Nam là một trong 7 vùng được xác định là quê hương của cây chè Đất đai, khí hậu vùng trung du, miền núi phía Bắc, miền Bắc Trung Bộ, vùng cao nguyên Nam Trung Bộ rất thích hợp cho cây chè sinh trưởng, phát triển Việt Nam đã có lịch sử phát triển chè trên 1 thế kỉ

Chè ở Việt Nam chia thành 4 thứ: (1)

 Thứ chè Trung Quốc lá nhỏ (Chine microphylla)

 Thứ chè Trung Quốc lá to (Chine macrophylla)

 Thứ Chè Tuyết (Shan)

 Thứ chè Ấn Độ (Assamica)

1.1.2 Một số giống chè tại Việt Nam và sự phân bố

1.1.2.1 Một số giống chè tại Việt Nam

a) Giống Trung Du (2)

Hình 1- 1: Giống trung du

Tập trung chủ yếu ở vùng trung du và vùng đồi thấp Do trồng bằng hạt thường không được chọn lọc nên quần thể cây trồng rất lẫn tạp, năng suất thấp (bình quân chỉ đạt 5 – 6

tấn/ha) và chất lượng bình thường Sản phẩm chính là chè đen và chè xanh, nhưng phẩm cấp chỉ đạt mức trung bình Tuy nhiên giống Trung Du có khả năng chống chịu sâu bệnh, hạn hán khá tốt, có tính thích ứng cao và khá rộng với các vùng chè

b) Giống Shan Chất Tiền (2)

Hình 1- 2: Giống chè Shan Chất Tiền

Tập trung chủ yếu ở vùng núi cao Hiện nay có hai phương thức trồng chè Shan: trồng công nghiệp tập trung như các vùng chè Mộc Châu (Sơn La), Tam Đường (Lai Châu) và trồng theo kiểu chè rừng của đồng bào vùng cao như Suối Giàng (Yên Bái), Thượng Sơn (Hà Giang)

c) Giống chè lai LDP1 (2)

Hình 1- 3: Giống chè lai LDP1

Giống chè được chọn lọc từ hạt lai hữu tính năm 1981 tại Phú Hộ, với mẹ là giống Đại Bạch Trà (giống Trung Quốc chất lượng tốt) và bố là giống PH1 (giống chon lọc có năng suất cao) Khả năng thích ứng rộng, chống chịu hạn hán và sâu bệnh tốt Thích hợp trồng

ở những vùng đồi núi thấp dưới 500 mét so mặt biển

d) Giống chè lai LDP2 (2)

Hình 1- 4: Giống chè lai LDP2

Đây là giống chè được chọn lọc từ hạt lai hữu tính năm 1981 tại Phú Hộ cùng bố

mẹ với giống LDP1 Đặc điểm sinh trưởng rất khoẻ, sớm cho năng suất búp cao, bình quân 15 - 16 tấn /ha Hàm lượng tanin 31 – 33 %, chất hoà tan 42 – 44 %, thích hợp chế biến chè đen

e) Giống PH11 (3)

Hình 1- 5: Giống chè PH11

Giống PH11 có chất lượng tốt, có màu nước rất đặc trưng của sản phẩm chè đen

đó là đỏ nâu viền vàng, và có hương thơm nhẹ, vị đậm dịu Giống PH11 có búp to, khối lượng búp lớn nên sản phẩm chế biến chè theo công nghệ Orthodox hơi thô vì vậy nên chế biến theo công nghệ CTC Giống PH11 có khả năng kháng sâu bệnh tốt

Một số giống có chất lượng cao đang được lựa chọn từ tập đoàn những giống chè Trung Quốc, Đài loan, Nhật Bản và Inđônêxia Bước đầu có một số giống có triển vọng như giống Kim Tuyên, Thuý Ngọc, Bát Tiên, Phúc Vân Tiên, PT95 và Long Vân 2000 v.v

1.1.2.2 Sự phân bố các vùng chè tại Việt Nam (1)

Ở Việt Nam, cây chè có từ lâu đời trên các vùng núi cao phía Tây Bắc với những cây chè nguyên thủy ở Suối Giàng (Yên Bái), Thông Nguyên, Cao Bồ, Lũng Phìn (Hà Giang), Chồ Lồng, Tả Xùa (Sơn La), Tam Đảo (Vĩnh Phúc) Cây chè được trồng với quy

mô đồn điền đầu tiên ở Phú Thọ vào năm 1890 Sau đó, chè được phân bố trên phạm vi

cả nước, trải dài trên 15 vĩ độ bắc Ngày nay, ở hầu hết các tỉnh có đều kiện thuận lợi đều trồng chè, song ba vùng trồng chè lớn nhất là:

 Vùng chè thượng du (Hà Giang, Tuyên Quang, Lai Châu, Yên Bái) chiếm khoảng 25% sản lượng chè miền Bắc

 Vùng chè trung du (Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Bắc Cạn, Thái Nguyên) Đây là vùng chè chủ yếu chiếm đến 75% sản lượng chè miền Bắc với nhiều nhà máy sản xuất lớn

 Vùng chè Tây Nguyên (Gia Lai, Kon Tum, Lâm Đồng, Đắc Lắc) chủ yếu trồng giống chè Ấn Độ và chè Shan, chè Ô Long

Sự hình thành các vùng chè tập trung trên mang tính tự nhiên, song còn hạn chế trong phân vùng phát triển, chưa khai thác tốt được lợi thế về tự nhiên của từng vùng

Hình 1- 6: Biểu đồ sản lượng chè thế giới giai đoạn 2009 – 2013 (17)

Sản lượng chè thế giới tăng do sự gia tăng sản lượng đáng kể ở các nước sản xuất chè quy mô lớn Trung Quốc vẫn là quốc gia sản xuất chè lớn nhất, chiếm 38% của tổng

số thế giới với sản lượng 1,9 triệu tấn; Ấn Độ là quốc gia sản xuất chè đứng thứ hai, tăng lên đến 1,2 triệu tấn; và hai nước xuất khẩu lớn nhất Kenya và Sri Lanka đạt 436.300 tấn

và 343.100 tấn Ngoài sự suy giảm sản lượng 7,5% ở Việt Nam xuống còn 185.000 tấn, sản xuất ở các nước sản xuất lớn khác đều tăng: Indonesia đạt 152.700 tấn; Bangladesh đạt 66.200 tấn; Uganda đạt 58.300 tấn; Malawi đạt 46.500 tấn; Tanzania đạt 32.400 tấn

và Rwanda đạt 25.200 tấn Sản lượng tại các nước Châu Phi tăng nhẹ: Burundi đạt 8.800 tấn; Zimbabwe đạt 8.500 tấn; và Nam Phi đạt 2.500 tấn

b) Xuất khẩu

Xuất khẩu chè thế giới đạt 1,77 triệu tấn trong năm 2013, tăng 5% so với năm

2012, chủ yếu là do các nước xuất khẩu chè đen lớn nhất là Kenya và Sri Lanka Xuất khẩu chè đen đã tăng 5,8% trong năm 2013, trị giá 5,7 tỷ USD, tăng 10% theo giá trị Đối với xuất khẩu chè xanh, Trung Quốc tiếp tục chiếm ưu thế với 13,2% tăng trưởng trong năm 2013, và Việt Nam, nước xuất khẩu chè xanh lớn thứ hai tăng 14,5%

Nghìn

Tấn

Hình 1- 7: Biểu đồ sản lượng chè xuất khẩu trên thế giới giai đoạn 2009 – 2013 (17) c) Tiêu thụ

Tiêu thụ chè thế giới tăng gần 5% đạt 4,84 triệu tấn trong năm 2013 (Biểu đồ 1-8) Việc gia tăng nhu cầu tiêu thụ chè bởi sự tăng trưởng nhanh chóng trong thu nhập bình quân theo đầu người tại các nước, đặc biệt là ở Trung Quốc, Ấn Độ và các nền kinh tế mới nổi khác

Hình 1- 8: Biểu đồ tiêu thụ chè trên thế giới giai đoạn 2009 – 2013 (17)

Nghìn

tấn

Nghìn

tấn

1.1.3.2 Tại Việt Nam

Bảng 1- 1: Cơ cấu sản phẩm chè tiêu thụ giai đoạn 2012-6 tháng đầu năm 2015 (6)

a) Sản xuất

Theo cơ cấu sản phẩm tiêu thụ của Vinatea, chiếm tỷ trọng lớn nhất là sản phẩm chè xuất khẩu, khoảng 70% - 80% tổng sản lượng chè Tuy nhiên, trong những năm gần

đây, sản lượng đang có xu hướng giảm dần (6)

Theo thống kê của Hiệp hội Chè Việt Nam (Vitas), nước ta hiện có khoảng 140.000 ha đất trồng chè, năng suất bình quân đạt 8 tấn búp tươi/ha, tổng sản lượng hàng năm đạt xấp xỉ 180.000 - 190.000 tấn/năm Thống kê sơ bộ của Hiệp hội Chè Việt Nam (Vitas), hiện nay cả nước có khoảng 450 công ty, nhà máy sản xuất chế biến chè (có đăng

ký kinh doanh) nằm rải rác trên các địa bàn, chưa kể các cơ sở chế biến nhỏ lẻ Tuy nhiên chỉ có 10% trong số này có vùng nguyên liệu riêng để phục vụ chế biến, còn lại các cơ sở khác đều thu mua nguyên liệu trên thị trường

b) Xuất khẩu

Cũng theo thống kê của Hiệp hội Chè Việt Nam (Vitas), chè xuất khẩu chiếm đến

60 – 65% tổng sản lượng

Năm 2014, nước ta đã xuất khẩu 130.000 tấn chè, kim ngạch đạt 230 triệu USD Với sản lượng và kim ngạch xuất khẩu trên, Việt Nam tiếp tục đứng ở vị trí thứ 5 trên thế

giới, sau Trung Quốc, Ấn Độ, Kenya và Srilanka (6)

Theo số liệu của Tổng cục hải quan, xuất khẩu chè của Việt Nam trong 4 tháng đầu năm 2015 đạt 33.127 tấn, trị giá 54.190.257 USD, giảm 2,92% về lượng nhưng tăng 2,29% về trị giá so với cùng kỳ năm trước Pakistan vẫn là thị trường xuất khẩu chè lớn nhất của Việt Nam, với 8.560 tấn, trị giá 18.254.766 USD, tăng 44,32% về lượng và tăng 45,92% về trị giá so với cùng kỳ năm trước, chiếm 33,6% tổng trị giá xuất khẩu Nga và Đài Loan là những thị trường lớn xuất khẩu chè của Việt Nam Xuất khẩu sang Nga chiếm 13% Xuất khẩu chè sang Đài Loan chiếm 11% tổng trị giá xuất khẩu chè trong tháng 4 tháng đầu năm 2015 Ngoài ra xuất khẩu chè Việt Nam sang một số thị trường quan trọng khác trong những tháng đầu năm 2015 cũng có mức tăng trưởng khá cao so với cùng kỳ năm trước như Các tiểu vương quốc Ả rập Thống nhất (tăng 83,19%), Đức (78,35%), Ucraina (76,63%) Tuy nhiên, xuất khẩu chè sang một số quốc gia lại giảm so với năm 2014 như Trung Quốc (- 46,31%), Ả rập Xê út (- 35,19%), Ba Lan (- 29,91%)

Hình 1- 9: Biểu đồ tỷ trọng thị trường xuất khẩu chè Việt Nam năm 2014 (6)

(Đvt: %) (Nguồn: Tổng cục Hải quan)

Ả rập Xê út

Bảng 1- 2: Xuất khẩu chè Việt Nam phân theo sản phẩm (6)

Nguồn: Trademap – ITC

_ Cụ thể, sản lượng chè giảm từ mức 4,618 tấn năm 2012 xuống còn 3,748 tấn năm 2014, theo thống kê từ Vinatea, nguyên nhân chủ yếu là do tình hình chính trị bất ổn trên biển Đông dẫn đến khó khăn trong việc xuất khẩu chè sang thị trường lớn Trung Quốc Đối với thị trường Nga Công ty đang phải cạnh tranh về giá quyết liệt với các doanh nghiệp chè tư nhân trong nước Đối với thị trường châu Âu, sự thắt chặt kiểm tra dư lượng thuốc bảo vệ thực vật dẫn đến sản lượng chè xuất khẩu sụt giảm nghiêm trọng

1.1.4 Thành phần hóa học của lá chè (6)

_ Cây chè trong quá trình sống đã tự tổng hợp và tích lũy nhiều chất khác nhau Thành phần hóa học của búp chè phụ thuộc rất nhiều yếu tố và thay đổi trong một khoảng giới hạn rộng, phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng, độ non của búp, thời điểm thu hái búp, giống các phương pháp canh tác cho từng nương chè Các thành phần hóa học chính của lá chè:

a Nước (7)

_ Trong lá chè nước tồn tại ở 2 dạng là nước liên kết và nước tự do Nước chiếm 75  80

% trong lá chè Hàm lượng nước cùng trạng thái của nó trong lá chè thay đổi phụ thuộc vào độ non của lá, tuổi thọ, sự phân bố địa lí của cây, các biện pháp canh tác đối và theo mùa Hàm lượng nước trong lá chè vào mùa xuân lớn hơn mùa hè, mùa thu Ngoài ra, hàm lượng nước còn thay đổi theo thời điểm thu hoạch và thời tiết lúc thu hoạch

_ Pectin thuộc về nhóm gluxit và nó là hỗn hợp của các polysaccharide khác nhau và những chất tương tự chúng, chiếm hàm lượng trong chè khá cao từ 11 – 17% so với lượng chất khô Các hợp chất pectin gồm có: protopectin, pectin, axit pectic Chè càng già hàm lượng pectin càng cao

d Protein và các axit amin (7)

_ Thành phần các hợp chất protein trong búp chè rất cao, khoảng 17 – 29% so với lượng chất khô và phân bố không đồng đều của búp chè

_ Trong chè, protein nói chung là hòa tan trong nước Protein bị thủy phân trong quá trình sản xuất chè đen tạo ra các axit amin

_ Các axit amin trong chè không nhiều khoảng 0.2 - 0.3% chất khô, nó có tác dụng tốt đối với chất lượng chè đen Người ta tìm thấy có 17 axit amin trong chè Trong đó Theanine

(L-theanine, D-theanine) chiếm đến 70% tổng axit amin tự do Aspartic, glutamic, serine, glutamine, tyrosine, valine, phenylalanine, leucine, isoleucine và theanine (5 -N-

ethylglutamine) là các axit amin có trong lá chè được tạo ra từ phản ứng thủy phân protein chủ yếu trong quá trình héo chè

e Lipid và axit béo (7)

_ Trong chè chất béo chiếm khoảng 3 - 5% khối lượng chất khô Hàm lượng chất béo chứa nhiều trong búp chè non và giảm dần trong các lá già và trong thân cây gần như không có

_ Galactolipid là thành phần nhiều nhất chiếm hơn một nửa hàm lượng chất béo tổng số, tiếp theo là các lipid trung tính (khoảng 35%) và phospholipid (khoảng 15%) Theo một vài nghiên cứu trước đây (Bhuyanand Mahanta, 1989; Bhuyanetal, 1991; SerghiniCaid, 1983;

Wright and Fishwick, 1979), axit béo chủ yếu trong lá chè như sau (11):

 Axit linolenic (C18:3) được tìm thấy chủ yếu trong phần galactolipid

 Axit oleic (C18:1) và axit linoleic (C18:2) được tìm thấy chủ yếu ở phần lipid trung tính (triglyxerit) và phospholipid

 Axit palmitic (C16:0) được tìm thấy trong phần phospholipid

 Các axit khác có hàm lượng thấp như là axit lauric (C12:0), axit myristic (C14:0), và axit stearic (C18:0) được tìm thấy chủ yếu trong phần lipid trung tính

Thành phần các loại axit này thay đổi theo mùa vụ, giống chè, điều kiện canh tác v.v

f Alkaloid (7)

_ Các hợp chất alkaloid trong chè phần lớn thuộc loại hợp chất hữu cơ chứa vòng pyrine và tùy theo mức độ metyl hóa của vòng pyrine nay mà ta có các chất alkaloid khác nhau Trong búp chè, alkaloid tồn tại dưới 2 dạng: tự do hoặc dạng các muối với acid hữu cơ và

có vai trò quan trọng Các alkaloid không tan trong nước và tan nhiều trong dung môi hữu

cơ, trong các hợp chất alkaloid quan trọng nhất là caffein, sau đó là theobromin và theofelin, xanthin, adenin, cholin…Caffein trong chè chiếm khoảng 2,5 - 5,5% hợp chất khô, theobromin và theofelin có hàm lượng nhỏ hơn so với caffein khoảng chừng 0,33 mg%

g Tinh dầu (7)

_ Hương thơm là một trong hai chỉ tiêu chất lượng quan trọng nhất của chè Nguyên liệu chè chứa nhiều dầu thơm, nhất là dầu thơm có nhiệt độ sôi cao, càng có lợi cho chất lượng chè thành phẩm Cây chè trong đời sống của mình đã tổng hợp nên một số chất dễ bay hơi có mùi, có hàm lượng rất ít so với các thành phần khác Trong nguyên liệu chè

có khoảng 0.03% tinh dầu, có mùi hăng và các cấu tử phần lớn là các andehyde Hàm lượng tinh dầu trong lá chè được tăng dần ở những địa hình cao, tuổi lá quá non chứa ít hương thơm

h Enzym (7)

_ 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 hướng biến đổi các phản ứng sinh hóa trong giai đoạn sản xuất Trong búp chè có hầu hết các loại men, nhưng 2 nhóm đóng vai

trò quan trọng là nhóm enzym oxy hóa khử và nhóm enzym thủy phân

 Nhóm enzym thủy phân: amilase, proteinase, glucosidase…

 Pectinase thuỷ phân protopectin thành pectin hoà tan

 Amilase thuỷ phân tinh bột không tan thành đường, các đường khử này vừa có vai trò tạo vị, vừa tham gia vào các phản ứng tạo chất thơm, chất màu cho chè

 Proteinase phân giải protein thành các axit amin, các axit amin tham gia vào các phản ứng tạo hương thơm cho chè thành phẩm

 Nhóm enzym oxi hóa - khử: polyphenoloxydase, lypoxygenase,…

Các enzym oxi hóa - khử đóng vai trò quan trọng nhất trong quá trình tạo ra hương vị, màu sắc đặc biệt của chè đen Các enzym đều hoạt động mạnh ở 450

C, đến

700C thì hoạt động yếu hẳn đi và nhiệt độ cao sẽ bị vô hoạt hoàn toàn

 Polyphenoloxydase xúc tác phản ứng oxi hóa polyphenol sản phẩm cuối là theaflavin và thearubigin là các cấu tử tạo ra màu vàng và đỏ của nước pha chè

 Lypoxygenase xúc tác quá trình oxy hóa lipid và carotenoids

i Sắc tố (7)

_ Gồm có các chất màu hòa tan trong chất béo như: chlorophyll (có màu xanh), carotenoids (có màu vàng), xanthophyll (có màu da cam), anthocyanidins (có màu đỏ hồng) chiếm khoảng 0,3% chất khô

_ Carotenids được tìm thấy trong lá chè với hàm lượng xấp xỉ 100 mg/100 g

(73-100mg/100g) trọng lượng khô, gồm khoảng 14 thành phần đã được xác định Trong đó thành phần chủ yếu gồm có β-carotene, lutein, violaxanthin và neoxanthin (Sanderson and Gonzalez) Hàm lượng carotenoids trong chè đen thành phẩm chiếm khoảng 25

mg/100g chất khô (6) Các sắc tố họ carotenoids có vai trò nhất định trong quá trình

hình thành hương thơm của chè Nếu thực hiện các quá trình oxy hóa các sắc tố này thì

sẽ thu được các andehyde không no và các xeton, tạo hương thươm mùi hoa quả cho chè thành phẩm

_ Chlorophyll: Các sắc tố thuộc họ chlorophyll có chlorophyll a và b, chúng quyết định màu xanh của lá chè Các sắc tố này bị thủy phân trong suốt quá trình lên men Trong quá trình chế biến, tùy thuộc vào yêu cầu của sản phẩm mà các nhà công nghệ quyết định bảo vệ hoặc loại trừ tối đa các sắc tố này trong sản phẩm Trong chè thành phẩm diệp lục có ảnh hưởng xấu tớ i phẩm chất của chè bởi vì làm cho sản phẩm có màu xanh, mùi hăng, vị ngái, giảm đi màu sắc đặc trưng của nước pha chè đen

_ Xanthophyll là sắc tố màu vàng, không tan trong nước nên xanthophyll làm cho bã chà có màu vàng, màu này lộ rõ khi chlorophyll trong nguyên liệu bị phá hoại

_ Anthocyanidins khi bị oxy hóa thì tan được trong nước và nó là sắc tố chủ yếu của màu nước pha chè đen (màu đồng đỏ) và có vị rất đắng

k Chất tro (7)

_ Các nguyên tố tro giữ vai trò quan trọng trong hoạt động của cơ thể sống, chúng là những nhân tố của sự thay đổi trạng thái các chất keo và ảnh hưởng trực tiếp đến sự trao đổi chất của tế bào Hàm lượng chất tro trong chè không nhiều, trong chè tươi khoảng 4 - 5% và trong chè thành phẩm là 5 - 6%, thành phần chính là kali (50%) Ngoài ra một vài giống chè chứa fluorine với hàm lượng cao (0,015 – 0,03%) Hàm lượng chất tro trong chè

luôn thay đổi và phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó phụ thuộc rất lớn vào độ non già của đọt chè tươi, thời kỳ sinh trưởng của cây chè

l Các axit hữu cơ (7)

_ Trong thành phần hóa học của chè có chứa các axit hữu cơ như: axit malic 0,3% (có trong quả táo), axit oxalic hòa tan 0,2%, axit oxalic không hòa tan 0,82%, axit citric 0,103%, axit succinic 0,006% và các axit khác như: axit limonic (có trong quả chanh), axit fumaric, axit tartaric

_ Trong giai đoạn vò chè đen, hàm lượng các a.malic và a.succinic tăng lên rõ rệt, còn a.oxalic chỉ tìm thấy ở dạng muối canxi - oxalat Các axit này biến đổi trong các quá trình chế biến

1.2 Quy trình sản xuất chè đen (7)

Chè đen: Sản phẩm thu được sau khi chế biến chè tươi theo sơ đồ công nghệ: làm héo, vò, lên men, sấy khô và phân loại Thông thường, chè đen có vị ít đậm đà hơn

so với chè xanh, có thời gian bảo quản ngắn hơn so với chè xanh (chè xanh bảo quản được từ 12 đến 18 tháng, có thể được lưu trữ trong nhiều năm mà không bị mất hương vị) Nước chè đen pha có màu đồng đỏ, vị ngọt dịu, cánh chè có màu đen sáng tự nhiên Chè đen được nhiều nước trên thế giới ưa chuộng

1.2.1 Quy trình sản xuất chè đen theo phương pháp Orthodox (7)

Hình 1- 10: Quy trình sản xuất chè đen theo phương pháp Orthodox

1.2.2 Yêu cầu kỹ thuật và các biến đổi sinh hóa qua từng giai đoạn

_ Các yếu tố sinh hóa có sẵn: các enzym, flavanol chè, thành phần hương thơm, tiền chất tạo mùi thơm, v.v được cố định khi lá chè được hái xuống

b) Héo chè

_ Chè sau khi h o đạt mức độ h o 90% và độ ẩm chè khoảng 60-65%, quy trình

làm héo mất khoảng 10 – 16 giờ tùy thuộc vào điều kiện thời tiết và thiết bị

 Biến đổi vật lí: Nguyên liệu bốc hơi nước, chè mềm và dẻo dai hơn, giảm khối lượng và thể tích khối chè

 Biến đổi hóa lí: bốc hơi nước trên bề mặt và bên trong lá chè

Làm héo

Vò chè Lên men Sấy

Phân loại, đấu trộn

Chè đen Nguyên liệu chè

 Biến đổi hóa sinh: làm thay đổi hoạt lực của enzym, ảnh hưởng đến các phản ứng oxy hóa, thủy phân, các quá trình sinh tổng hợp của tế bào Thông thường, hoạt lực của enzym polyphenoloxydase và catalase sẽ giảm, hoạt lực của peroxidase và amilase sẽ tăng

 Biến đổi sinh học: quá trình hô hấp diễn ra khá mạnh

 Biến đổi hóa học: quá trình thủy phân diễn ra khá mạnh, thủy phân protein thành axit amin tự do và các peptide mạch ngắn Các phản ứng oxy hóa diễn ra không nhiều và phụ thuộc vào nguyên liệu cũng như phương pháp làm h o

 Dinh dưỡng, cảm quan:

 Hàm lượng chlorophyll trong nguyên liệu chè giảm, điều này rất có lợi trong sản xuất chè đen vì màu xanh của chlorophyll sẽ làm cho màu của nước pha chè đen không đẹp

 Hàm lượng vitamin C giảm (chất chống oxy hóa), do đó làm tăng quá trình oxy hóa sắc rố anthocyanidins tạo ra những sản phẩm tan được trong nước làm cho màu sắc của nước pha chè đen trở nên đẹp

 Tăng hàm lượng caffein; tăng hàm lượng đường; thay đổi hàm lượng các axit hữu cơ Những sự thay đổi này ảnh hưởng đến chất lượng của chè đen vì chúng tác động đến hàm lượng các loại tiền chất tạo mùi có sẵn trong lá chè nguyên liệu

có hiện tượng tăng nhiệt độ Những phiến lá chè xoăn chặt, thẳng và nhỏ, ánh bóng tạo nên ngoại hình đẹp cho sản phẩm

 Biến đổi hóa lý: Biến đổi hóa lý quan trọng nhất trong giai đoạn này hiện tượng hấp thụ oxy trong khối chè Lượng oxy hấp thụ trong giai đoạn vò chè chiếm tỷ lệ 70% tổng lượng oxy cần thiết trong quá trình lên men chè

 Biến đổi hóa học và hóa sinh: Do hiện tượng dịch tế bào thoát ra bề mặt lá nên các chất hóa học trong chè được giải phóng khỏi tế bảo như: enzym, carotenoids, axit amin, chất b o,…Một số thành phần dễ oxy hóa như polyphenol, chlorophyll, vitamin C… sẽ bị oxy hóa trực tiếp do tiếp xúc với oxy Khi tế bào lá chè bị vò dập thì lượng oxy thâm nhập vào nguyên liệu chè tăng gấp ba lần so với khi chưa vò làm cho quá trình oxy hóa diễn ra mạnh mẽ Mức độ oxy hóa phụ thuộc hoạt lực enzym trong chè, mức độ vò chè và khả năng tiếp xúc với oxy không khí

 Dinh dưỡng và cảm quan: Lượng tanin giảm liên tục; hàm lượng chlorophyll giảm

rõ rệt; hàm lượng pectin giảm; hàm lượng vitamin C giảm 10 – 20%

d) Lên men

 Lá chè mất màu xanh, có màu đồng đỏ

 Mùi hăng xanh mất đi, có mùi thơm dịu

 Không còn vị chát, có vị đậm dịu

 Hàm lượng tanin giảm 50% so với lượng tanin có trong nguyên liệu chè Lúc này

có thể kết thúc quá trình lên men

_ Biến đổi vật lý: Nhiệt độ khối chè tăng lên, nhiệt sinh ra từ các phản ứng oxy hóa

 Biến đổi hóa sinh: Xảy ra các biến đổi do xúc tác của hệ enzym thủy phân và hệ enzym oxy hóa khử trong nguyên liệu

 Các biến đổi do xúc tác của hệ enzyme thủy phân: Thủy phân protein tạo ra các peptide mạch ngắn và các axit amin; thủy phân tinh bột thành dextrin và đường đơn giản; thủy phân đường phức tạp thành đường đơn giản; thủy phân protopectin thành pectin Các phản ứng thủy phân làm tăng hàm lượng chất hòa tan Các sản phẩm monomer của quá trình thủy phân có tác dụng điều vị và là cơ chất để tham gia các phản ứng tạo hương cho chè đen

 Các biến đổi do xúc tác của hệ enzym oxy hóa khử: phản ứng oxy hóa pholyphenol (chủ yếu là catechins) bởi enzym polyphenoloxydase (PPO) tạo các

orthoquinone, các hợp chất này dễ dàng ngưng tụ với nhau tạo thành theaflavin có màu vàng; phản ứng oxy hóa theaflavin tạo các thearubigin tạo màu đỏ đặc trưng cho chè; phản ứng oxy hóa tanin do enzym peroxydase tạo những sản phẩm không màu hoặc màu sữa quyết định vị chè đen Đây cũng là giai đoạn quá trình oxy hóa xảy ra mãnh liệt nhất làm tăng hàm lượng các thành phần bay hơi tạo mùi Axit amin được chuyển đổi thành hợp chất dễ bay hơi tạo mùi thơm khi phản ứng với các thành phần khác của lá chè: tanin, hỗn hợp các hợp chất polyphenolic của chè đen; hoặc bị oxy hóa để tạo thành hợp chất andehyde thơm; có tác động mạnh mẽ đến hương vị của chè đen Carotenoids bị oxy hóa tạo thành các dẫn xuất có mùi thơm

 Dinh dưỡng và cảm quan: lá chè chuyển màu, các hợp chất mùi và màu đặc trưng cho chè đen được hình thành

e) Sấy

_ Chè phải được sấy đều, khô và không có mùi kh t, độ ẩm còn lại từ 3 ÷ 5%

táo chin của chè lên men mất đi thay vào đó là mùi thơm dịu đặc trưng của sản phẩm chè đen, cánh chè xoăn hơn, thẳng và khô

 Tiếp tục quá trình oxy hóa, tinh dầu bị tổn thất nhiều, khoảng 60% nhưng trong quá trình sấy, dưới tác dụng của nhiệt độ cao đã tạo ra những hương vị mới cho sản phẩm

 Các phản ứng hóa học góp phần tạo màu, tạo mùi đặc trưng cho sản phẩm diễn ra dưới tác dụng của nhiệt độ: phản ứng maillard, phản ứng caramen

 Hàm lượng vitamin C tiếp tục giảm

f) Phân loại, đấu trộn và bảo quản

_ Phân loại: Sau khi sấy xong chè được phân loại để thành những sản phẩm có phẩm

chất tốt xấu khác nhau, chủ yếu là về kích thước, hình sáng Ngoài ra phân loại còn nhằm mục đích để loại trừ các tạp chất lẫn vào trong quá trình chế biến

_ Đấu trộn: Sau khi phân loại, người ta tiến hành đấu trộn những phần đã phân loại ra

theo một tỷ lệ nhất định theo yêu cầu của khách hàng hoặc theo tiêu chuẩn của nhà máy

Thường thì chỉ đấu trộn chè cánh hoặc chè mảnh, còn chè vụn thì đem sản xuất chè hòa tan Việc trộn chè được thực hiện trên những máy trộn kiểu thùng quay

_ Bảo quản: Nhằm bảo quản tốt trà thành phẩm, cần chú ý tới việc lựa chọn vật liệu làm

bao bì, cách thức đóng gói, làm kho chứa thích hợp

1.3 Sự hình thành chất thơm từ tiền chất tạo mùi trong quá trình sản xuất chè đen 1.3.1 Hương thơm trong chè đen

Hương được coi là một trong những nhân tố quan trọng nhất quyết định chất lượng của chè và hương chè đen được quyết định bởi các thành phần bay hơi: terpenoids, alcohols, các thành phần carbonyl Chia các hợp chất hương thơm trong chè thành 2 nhóm: Các hợp chất tạo hương nhóm I chủ yếu là do sự phân giải từ lipid, là các sản phẩm có mùi cây cỏ không mong muốn Các hợp chất tạo hương nhóm II tạo mùi thơm ngọt cho chè đen chủ yếu có nguồn gốc từ terpenoids, carotenoids và axit amin Hương

vị của chè phụ thuộc vào tỷ lệ giữa các hợp chất tạo mùi nhóm I và nhóm II (22)

Mặc dù những thành phần các hợp chất dễ bay hơi tạo hương cho chè chiếm tỉ

lệ rất nhỏ nhưng có tác động mạnh mẽ đến chất lượng của chè, là yếu tố cơ bản quyết định mùi chè đen Do đó, hợp chất dễ bay hơi trong chè được nghiên cứu từ những năm

1930 của thế kỉ XX Tuy nhiên, trước khi kĩ thuật sắc kí khí GC, quang phổ khối ra đời thì những báo cáo liên quan đến thành phần bay hơi tạo hương của chè còn hạn chế rất nhiều so với những báo cáo về các thành phần tạo vị: polyphenol, catechin, caffein

vì hàm lượng của các thành phần bay hơi rất nhỏ so với các thành phần tạo vị Sau sự

ra đời của các công cụ phân tích hiện đại, đặc biệt sắc kí khí-lỏng và quang phổ khối, số lượng các báo cáo đánh giá chất lượng chè ngày một tăng và cho biết rằng các thành phần bay hơi là một hỗn hợp gồm rất nhiều thành phần khác nhau Các loại hợp chất bay hơi được xác định trong chè đen được tóm tắt trong bảng 1.3 (19), trong đó, các hợp chất carbonyl chiếm hàm lượng lớn trong thành phần hương Nhiều thành phần hương được xác định trong chè đen nhưng không có trong lá chè xanh và khác nhau giữa các loại chè khác nhau Đến nay, hầu hết các thành phần hương thơm của trà đã được xác định

Bảng 1- 3: Tóm tắt một số hợp chất bay hơi trong chè đen (22)

1.3.2 Sự tạo thành hương thơm từ tiền chất tạo mùi

Hương thơm của chè biến đổi trong từng giai đoạn sản xuất Sự hình thành các hợp chất dễ bay hơi tạo hương thơm trong quá trình sản xuất chè đen do tiền chất tạo mùi

bị oxi hóa mạnh mẽ bởi enzym Góp phần hình thành cho hương thơm đặc trưng của chè phần lớn là: axit amin, carotenoids, các axit béo (18) và terpene glycosides (14)

1.3.2.1 Sự tạo thành hương thơm từ axit béo (23)

Trong quá trình sản xuất chè đen có sự hình thành các hợp chất dễ bay hơi bao gồm: alcohols, andehyde và lactones có nguồn gốc từ các axit béo bão hòa và không bão hòa Các axit béo không bão hòa đa, trong các nghiên cứu trước đây, được xác định là tiền chất tạo ra các hợp chất carbonyl, C6 andehyde (n-hexanal, cis-3-hexanal, trans-2- hexanal), alcohols (n-hexanol, cis-3-hexanol) và các andehyde bão hòa như là hexanal,

heptanal, octanal, pentanal v.v

Sự hình thành các dẫn xuất bay hơi của axit béo là nhờ các phản ứng oxy hóa các axit b o trong các công đoạn sản xuất chè đen khác nhau (h o, vò, lên men và sấy) dưới

sự xúc tác của enzym: lipoxygenase (LOX), alcohol dehydrogenases (ADH) và hydroperoxide lyases (HPL), lipolytic acyl hydrolase, fatty acid hydroperoxide lyase và

sự đồng phân hóa (hình 1.12) Ví dụ, trans-2-hexenal được hình thành bởi sự đồng phân hóa từ cis-3-hexenal và cis-3-hexenol được hình thành bởi phản ứng oxy hóa nhờ enzym

alcohol dehydrogenase Trong đó, LOX là enzym quan trọng nhất trong sự hình thành các dẫn xuất axit béo dễ bay hơi trong chè

Một ví dụ của sự oxy hóa nhờ enzyme lipoxygenase là sự hình thành aldehyt và

rượu 6 cacbon từ axit α-linolenic và axit linoleic Trong bước đầu tiên, lipid bị oxy hóa

bởi lipoxygenase (LOX) để hình thành hydroperoxide và sau đó bị cắt bởi enzyme

hydroperoxidelyase (HPL) thành các chất thơm b o 6 cacbon, như (trans)-3-hexanal và

n-hexanal Tiếp đó, những aldehyde này có thể bị khử tiếp thành rượu tương ứng bằng

alcohol hydrogenase (ADH) hoặc bị isome hóa thành các đồng phân (E) và rồi bị khử

thành rượu LOX là enzyme chính trong cơ chế này, nằm trong lục lạp và hoạt động theo mùa LOX đạt mức cao nhất vào mùa hè và thấp nhất vào mùa đông (12)

Hoạt động của các eyzym cũng thay đổi theo mùa Một nghiên cứu về sự thay đổi của hoạt độ các enzym trong sự hình thành của các hợp chất dễ bay hơi C6-andehyde

và C6- alcohols như cis-3-hexenal, trans-2-hexenal và trans-3-hexenol trong lá chè theo

mùa là khác nhau Cụ thể, các hợp chất này được hình thành trong mùa hè nhiều hơn trong mùa đông, LOX hoạt động k m vào mùa đông và hoạt động mạnh nhất vào mùa

hè, ADH hoạt động đạt mức độ cao nhất trong suốt mùa đông, còn HPL thì thay đổi không đáng kể giữa các mùa

Hình 1- 11: Cơ chế hình thành các dẫn xuất bay hơi của axit béo (13)

Trong các hợp chất thơm được tạo thành trong quá trình oxy hóa các axit béo, C6andehyde bão hòa và không bão hòa, C9 andehyde và alcohols có đóng góp quan trọng để

tạo hương thơm ngọt dịu cho chè thành phẩm

Thêm vào đó, đã có báo cáo rằng 1-octen-3-one và 1-octen-3-ol được hình thành

từ axit linoleic và 1-penten-3-one, 1-penten-3-ol, penten-1-one, và penten-1-ol được hình thành từ axit α-linolenic Axit oleic và axit palmitoleic là tiền chất của n-nonanal, n-nonanol, n-heptanal, và n-heptanol Lượng 1-octen-3-one, geranial,

(trans)-3-hexanal, và các hợp chất cacbonyl liên quan khác trong là chè già thấp đáng kể bởi các catechin đã giữ lại các hợp chất cacbonyl Sự phân hủy lipid cũng sinh ra các chất thơm

dạng vòng, ví dụ như methyl jasmonate, (trans)-jasmone, và jasmine lactone Chúng là các chất thơm được phát hiện ban đầu từ hoa Jasminum grandiflorum, với nồng độ cao

trong chè ô long và một số chè xanh

Ngoài ra, metyl jasmonate được xác định cũng là một dẫn xuất quan trọng của axit b o có hương thơm của hoa nhài, là một trong những thành phần hương thơm quan trọng trong chè đen nhưng ở nồng độ thấp

1.3.2.2 Sự tạo thành hương thơm từ nhóm carotenoids (13)(16)

Trong quá trình sản xuất có sự phân giải carotenoids để chuyển hóa thành các hợp chất dễ bay hơi là các dẫn xuất từ carotenoids tạo mùi thơm mong muốn cho sản

chất có hương vị mạnh nhất, quyết định đáng kể đến chất lượng chè Nhờ đó chỉ số hương thơm trong chè thành phẩm tăng lên gấp đôi Các hợp chất thơm tạo ra từ carotenoids bao gồm các hợp chất như: ionone, linalool và oxit của nó Trong đó, các

thành phần hương thơm chính được hình thành từ β-carotene bao gồm β-cyclocitral,

ionone, 5,6-epoxy-ionone (EPBI) và dihydroactinidiolide (DHA) Bên cạnh đó,

β-ionone, α-β-ionone, 3-hydroxy-5,6-epoxyβ-ionone,3,5-dihydroxy-4,5-dihydro-6,7-didehydro-

α-ionone, linalool và các terpenoid, andehyde khác, xeton là sản phẩm chính của sự

phân giải các carotene khác Ngoài ra, các hợp chất damascenone, α-damascone, damascone, 3-oxo-β-ionone, 1,2-epoxy-10,20-dihydro-β-ionone cũng góp phần tạo mùi

β-thơm trong chè Các hợp chất β-thơm từ carotenoids là các tinh dầu hương β-thơm có sự giống với mùi của các loại quả, hoa và gỗ Trong chè nguyên liệu, hàm lượng carotenoids càng cao thì sản phẩm chè đen càng thơm (16,19)

Hình 1- 12: Các thành phần hợp chất ay hơi ch nh hi phân giải β-carotene

( Theo Cao Hoàng Lan và cộng sự, 2010)

Sự phân giải carotenoids chủ yếu xảy ra bởi một phản ứng oxi hóa bởi enzym diễn ra trong quá trình héo và lên men và phản ứng nhiệt phân trong quá trình sấy (19) Ngoài ra còn xảy ra phản ứng tự oxi hóa Tuy nhiên mức độ oxi hóa trong chè không nhiều so với sự oxy hóa carotenoids thông thường do trong lá chè có sự có mặt của chất chống oxy hóa như polyphenol và catechin (16) Các nghiên cứu trước đây chỉ

ra rằng 70 - 80% carotenoids tổng số bị phân hủy trong quá trình chế biến chè đen

Các thành phần bay hơi được tạo ra bởi β-carotene khá nhạy cảm ở nhiệt độ cao và

trong điều kiện có oxy Các phân tử oxy hoạt động (Reactive Oxygen Specises – ROS) tạo phản ứng oxi hóa và sự phân cắt nhờ enzym thường diễn ra tại liên kết C9-10 (13)

Phản ứng oxy hóa nhờ enzym này được chứng minh khi các nhà khoa học làm thử nghiệm bất hoạt enzym trong chè trước khi phản ứng phân giải carotenoids diễn ra trong điều kiện cung cấp đủ oxi không khí Kết quả cho thấy không có sự thay đổi đáng kể nào

về hàm lượng carotenoids trong quá trình sản xuất chè đen

CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

2.1 Nguyên liệu nghiên cứu

Nguyên liệu nghiên cứu là giống chè PH11 được trồng ở Viện Khoa Học Kỹ Thuật Nông Lâm Miền Núi Phía Bắc, Phú Hộ, Phú Thọ

Hình 2- 1: Nguyên liệu giống chè PH11

 Các búp chè 1 tôm, 2 - 3 lá non được thu hái vào buổi sáng sớm từ 6 - 9 giờ, vào vụ thu tháng 12 năm 2015 Đặc điểm hình thái búp: giống PH11 có búp mập, màu xanh vàng sáng, ít lông tuyết Giống PH11 có khối lượng búp tôm 3 lá lớn đạt 1,56g, dài 8,53cm

 Mẫu được vận chuyển từ Phú Thọ về Hà Nội trong vòng 2 giờ và được tiến hành chế biến ngay tại phòng thí nghiệm Đại học Bách KHoa Hà Nội

 Trong mỗi giai đoạn sản xuất đều lưu lại mẫu và bảo quản lạnh đông

 Bể ổn nhiệt

 Tủ lạnh

 Thiết bị GC-MS

 Hóa chất:

 H2SO4 đặc 98%, H3BO3 4%, NaOH 40%, CuSO4:K2SO4 tỷ lệ 1:2, chỉ thị taxiro

 n-hexane, aceton, ethanol 96%, BHA, benzene, β – carotene chuẩn

 Dung dịch casein 1%, ninhydrin, đệm sodium citrate 0.2M (pH 5.0), TCA 20%,

n-propanol, axit amin leucine

2.3 Phương pháp chuẩn bị mẫu

Hình 2- 2: Quy trình sản xuất chè đen ằng phương pháp Orthodox

quy mô phòng thí nghi ệm

Làm héo

Vò chè lần 1 Sàng chè vò

Vò chè lần 2

Vò chè lần 3 Lên men Sấy Nguyên liệu chè

Chè đen