Nghiên cứu cải thiện công nghệ sản xuất bột trà xanh hòa tan từ phụ liệu lá trà xanh (camellia sinensis)

Khảo sát quá trình trích ly với các thông số: nhiệt độ, thời gian, phần trăm ethanol, nước, enzyme cellulase kết hợp với pectinase. Tìm ra điều kiện tối ưu cho quá trình trích ly chất khô và hoạt chất.Khảo sát và tối ưu hóa các thông số của quá trình sấy phun: hàm lượng Maltodextrin; nhiệt độ sấy; lưu lượng sấy. Khảo sát ảnh hưởng của từng thông số đến hàm lượng polyphenol tổng và chlorophyll.Xác định hàm lượng polyphenol tổng số, EGCG và chlorophyll của bột lá trà sau quá trình sấy phun.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CÔNG TRÌNH Được HOÀN THÀNH TẠI

Cán bộ hướng dẫn khoa học: GS.TS Đống Thị Anh Đào

4 TS Lê Ngọc Liễu - Phản biện 2

5 PGS TS Lê Nguyễn Đoan Duy - ủy viên

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Hoàng Văn Thảnh Ngày, tháng, năm sinh:

12/01/1985 Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

I NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT TRÀ XANH HÒA TAN

TỪ PHỤ LIỆU LÁ TRÀ XANH (CAMELLIA SINENSIS)

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Khảo sát quá trình trích ly với các thông số: nhiệt độ, thời gian, phần trăm ethanol, nước,

enzyme cellulase kết hợp với pectinase Tìm ra điều kiện tối ưu cho quá trình trích ly chất khô và hoạt chất

- Khảo sát và tối ưu hóa các thông số của quá trình sấy phun: hàm lượng Maltodextrin; nhiệt độ

sấy; lưu lượng sấy Khảo sát ảnh hưởng của từng thông số đến hàm lượng polyphenol tổng và chlorophyll

- Xác định hàm lượng polyphenol tổng số, EGCG và chlorophyll của bột lá trà sau quá trình sấy

phun

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/08/2018

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/12/2018

V CÁN Bộ HƯỚNG DẪN: GS.TS Đống Thị Anh Đào.

LỜI CẢM ƠN

Khoảng thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Bách Khoa TP HCM đã manglại cho tôi nhiều kiến thức bổ ích Để có được điều đó, tôi xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy Côtại Trường Đại học Bách Khoa TP HCM nói chung và đặc biệt quý Thầy Cô ở bộ môn Công nghệThực phẩm - khoa Kỹ thuật Hóa học nói riêng

Đe hoàn thành được luận văn nghiên cứu này tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, quýThầy Cô tại Trung tâm Thí nghiệm thực hành; Trung tâm Công nghệ Việt Đức - Trường Đại họcCông nghiệp Thực phẩm TP HCM, đã tạo điều kiện giúp đỡ, động viên tôi trong thời gian qua.Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS.TS Đống Thị Anh Đào, người đã trực tiếp hướngdẫn tôi thực hiện luận văn này Cảm ơn Cô đã hết lòng quan tâm, tận tình chỉ bảo, động viên giúp

đỡ để em hoàn thành được luận văn và chương trình học tập tại trường

Qua đây tôi cũng gửi lời trân trọng biết ơn đến bố mẹ, anh chị em hai bên gia đình nộingoại, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn quan tâm, động viên tôi về vật chất và tinh thần trong suốtthời gian qua Tôi gửi lời cảm ơn vợ và con tôi đã cùng tôi vượt qua những khó khăn trong cuộcsống, đó là động lực và niềm an ủi to lớn giúp tôi hoàn thành chương trình học tập

Cuối cùng tôi xin gửi lời chúc sức khỏe đến quý Thầy Cô bộ môn Công nghệ Thực phẩm khoa Kỹ thuật Hóa học; quý Thầy Cô trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm nhiều sức khỏe,hạnh phúc, gặt hái được nhiều thành quả tốt đẹp trong giảng dạy và nghiên cứu

-Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 thảng 01 năm 2019.

Học viên

Hoàng Văn Thảnh

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài luận văn: “Nghiên cứu cải thiện công nghệ sản xuất bột trà xanh hòa tan từ phụ liệu

lá trà xanh (Camellia sinensis)”

Học viên thực hiện: Hoàng Văn Thảnh

Hướng dẫn khoa học: GS.TS Đống Thị Anh Đào

Nghiên cứu này nhằm xác định các điều kiện trích ly và sấy phun để thu nhận hàm lượng

polyphenol, chlorophyll và epigallocatechin gallate (EGCG) từ phụ liệu lá trà xanh (Camellia

sinensis) Quá trình trích ly được tiến hành bằng cách sử dụng hệ enzyme pectinase và cellulase kết

hợp; hệ dung môi ethanol - nước Quá trình trích ly được tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đápứng (Response Surface Methodology - RSM) với dung môi ethanol nhằm thu được hàm lượngpolyphenol cao nhất Các biến được khảo sát ở giai đoạn tối ưu này là tỷ lệ phần trăm ethanol bổsung so với nước, nhiệt độ, thời gian trích ly Sau quá trình trích ly tiến hành tối ưu hóa các điềukiện sấy phun để tạo ra sản phẩm bột trà xanh hòa tan Các thí nghiệm tại tâm được tiến hành khảosát ảnh hưởng của các yếu tố: nhiệt độ không khí sấy, lưu lượng nhập liệu và tỷ lệ bổ sungmaltodextrin vào dịch trước khi sấy so với chất khô của dịch trích ly Kết quả thu được: Khi trích lyvới nước kết hợp với hệ enzyme ở các điều kiện như sau: tỷ lệ nguyên liệu/nước: 1/7 (g/ml); tỷ lệenzyme pectinase/cellulase: 1/2 (v/v); nồng độ enzyme/chất khô nguyên liệu: 4%; thời gian trích ly:

60 phút; nhiệt độ trích ly 55°c Sau đó, bổ sung ethanol vào tiếp tục quá trình trích ly với các điềukiện đã tối ưu: tỷ lệ ethanol/nước 63% (v/v); nhiệt độ trích ly: 65°C; thời gian trích ly: 73 phút.Dịch sau quá trình trích ly có hàm lượng polyphenol 182,76 (mg GAE/g chất khô), hàm lượngEGCG tính theo phần trăm chất khô là 12,85% Điều kiện sấy phun bột trà xanh hòa tan với cácthông số tối ưu: nhiệt độ không khí đầu vào 150°C; tốc độ nhập liệu 7 rpm (6,5 ml/phút); tỷ lệmaltodextrin bổ sung vào dịch trước khi sấy phun so với hàm lượng chất khô của dịch 12,3% Ketquả thu được, hàm lượng polyphenol: 119,77 (mg GAE/g chất khô); hàm lượng chlorophyll: 0,629(mg/g chất khô) và EGCG: 11,4% so với chất khô

This study aimed to determine the extraction conditions and spray drying to obtain thecontent of polyphenol, chlorophyll and epigallocatechin gallate from green tea leaf extracts Theextraction process was carried out using a combination of pectinase and cellulase enzymes; solventsystem ethanol - water The extraction was optimized by the response surface methodology (RSM)with ethanol as a solvent for extraction to obtain the highest polyphenol content The variablesstudied at this optimal stage were the percentage of ethanol added to the water, the temperature,and the extraction time After extraction process, the optimization of spray drying conditions wereperformed to produce the soluble green tea powder In-center experiments were conducted toinvestigate the effect of drying aứ temperature, input flow, and the addition rate of maltodextrin onthe pre-drying fluid versus dry matter of the extracted juice The archived results when extract withwater combined with the enzyme system under the conditions as follows: the ratio of rawmaterials/water: 1/7 (g/ml); the percentage of enzyme pectinase/cellulase: 1/2 (v/v); the enzymeconcentration/dry basic content: 4%; the extraction time: 60 minutes; the extraction temperature:55°c Then ethanol was added to continue the extraction with optimum conditions: the ratio ofethanol/water: 63% (v/v); the extraction temperature: 65°C; the extraction time: 73 minutes Afterextraction process, totally 182.76 (mg GAE/g dry basic) of polyphenol was extracted The EGCGcontent was 12.85% The spraydrying conditions of green tea powder with optimum parameters:the input air temperature: 150°C; the input rate: 7 rpm (6.5 ml/min); the ratio of maltodextrin wasadded to the solution before spray drying versus the dry matter content: 12.3% Results obtained,polyphenol content: 119.77 (mg GAE/g dry basic); the chlorophyll content was 0.629 (mg/g drybasic) and the EGCG content was 11.4% relative to dry basic

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này được hướng dẫn bởi GS TS Đống Thị Anh Đào, bộ môn Công nghệ Thựcphẩm - Khoa Kỹ thuật Hóa học Trường Đại học Bách khoa TP HCM Đề tài do chính tôi thực hiệnnghiên cứu tại Trung tâm Thí nghiệm Thực hành - Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực chưa được công bố trongbất kỳ công trình khác Mọi trích dẫn trong luận văn được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên

Hoàng Văn Thảnh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT LUẬN VĂN ii

LỜI CAM ĐOAN iv

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH viii

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2 TÔNG QUAN 3

2.1 Tổng quan về cây trà 3

2.1.1 Phân loại khoa học 3

2.1.2 Sự phân bố của cây trà 3

2.1.3 Thành phần hóa học 4

2.1.4 Công dụng của trà xanh đối với sức khỏe 5

2.2 Tổng quan về polyphenol 7

2.2.1 Giới thiệu về polyphenol 7

2.2.2 Phân loại 9

2.2.3 Một số ứng dụng của polyphenol 15

2.2.4 Các phương pháp trích ly polyphenol 16

2.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly 18

2.3 Tổng quan về sấy phun 20

2.3.1 Cơ sở khoa học của quá trình sấy phun 20

2.3.2 Nguyên lý của phương pháp sấy phun 20

2.3.3 Ưu điểm và nhược điểm của quá trình sấy phun 21

2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun 22

2.3.5 Một số nghiên cứu về sấy phun trong sản xuất thực phẩm 23

2.4 Tổng quan về enzyme pectinase và cellulase 24

2.4.1 Pectinase 24

2.4.2 Cellulase 25

2.4.3 Một số nghiên cứu về enzyme trong công nghệ sản xuất thực phẩm 26

CHƯƠNG 3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

3.1 Đối tượng nghiên cứu 28

3.2 Hóa chất và trang thiết bị 28

3.2.1 Hóa chất 28

3.2.2 Maltodextrin 28

3.2.3 Enzyme 28

3.2.4 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 29

3.3 Phương pháp nghiên cứu 29

3.3.1 Sơ đồ nghiên cứu 29

3.3.2 Quy trình trích ly dịch trà xanh 31

3.3.3 Phương pháp thiết kế thí nghiệm 33

3.3.4 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun 38

3.3.5 Phương pháp phân tích 41

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45

4.1 Kết quả xác định một số thành phần trong nguyên liệu 45

4.2 Nghiên cứu quá trình trích ly polyphenol và chlorophyll 45

4.2.1 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly bằng enzyme 46

4.2.2 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly có enzyme và hệ dung môi nước - ethanol 59

4.2.3 Tối ưu của quá trình trích ly polyphenol 67

4.2.4 Đánh giá khả năng chiết tách EGCG của hệ dung môi ethanol - nước và hệ enzyme 72

4.2.5 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun 73

4.2.6 Tối ưu hóa quá trình sấy phun 80

4.2.7 Đánh giá chất lượng sản phẩm bột trà hòa tan 86

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 92

5.1 Kết luận 92

5.2 Kiến nghị 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

PHỤ LỤC 103

DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần hóa học của lá trà tươi 4

Bảng 3.1 Bố trí thí nghiệm tối ưu trích ly polyphenol 37

Bảng 3.2 Bố trí thí nghiệm tối ưu 41

Bảng 4.1 Một số thành phần trong nguyên liệu lá trà xanh 45

Bảng 4.2 Các mức của yếu tố thí nghiệm tối ưu hóa quá trình trích ly polyphenol 67 Bảng 4.3 Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa quá trình trích ly polyohenol 68

Bảng 4.4 Phân tích phương sai cho mô hình hồi qui (ANOVA) 69

Bảng 4.5 Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của phương trình hồi qui 69

Bảng 4.6 Các mức yếu tố thí nghiệm tối ưu hóa quá trình sấy phun 80

Bảng 4.7 Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa quá trình sấy phun 81

Bảng 4.8 Phân tích phương sai cho mô hình hồi qui (ANOVA) 82

Bảng 4.9 Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của phương trình hồi qui 83

Bảng 4.10 Thành phần hóa lý của bột trà xanh hòa tan 87

Bảng 4.11 So sánh mẫu thực nghiệm và mẫu thị trường 89

Bảng 4.12 Kết quả kiểm tra vi sinh sản phầm bột trà hòa tan 91

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Các công thức cấu tạo của các catechin trong trà xanh 5

Hình 2.2 Một số hợp chất thuộc nhóm polyphenol 8

Hình 2.3 Một số phenolic đơn giản 10

Hình 2.4 Cấu trúc tổng quát của hợp chất flavonoid 10

Hình 2.5 Cấu trúc của hợp chất flavon 11

Hình 2.6 Cấu trúc của hợp chất Flavonol 12

Hình 2.7 Cấu trúc của hợp chất Flavanone 12

Hình 2.8 Cấu trúc của hợp chất dihydroflavol 13

Hình 2.9 Cấu trúc của hợp chất flavanol 13

Hình 2.10 Cấu trúc của hợp chất chalcone 14

Hình 2.11 Cấu trúc của hợp chất isoflavone 14

Hình 2.12 Cấu trúc của hợp chất anthocyanin 14

Hình 3.1 Sơ đồ nghiên cứu 30

Hình 3.2 Sơ đồ trích ly lá trà 31

Hình 3.3 Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của yếu tố sấy phun lên nguyên liệu 38

Hình 4.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu 46

Hình 4.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme pectinase và cellulase đến hàm lượng polyphenol 47

Hình 4.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme pectinase và cellulase đến hàm lượng chlorophyll 48

Hình 4.4 Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme đến hàm lượng polyphenol 50

Hình 4.5 Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme đến hàm lượng chlorophyll 51

Hình 4.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzyme (°C) lên quá trình hích ly polyphenol 52

Hình 4.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzyme (°C) lên quá trình hích ly chlorophyll 53

Hình 4.8 Ảnh hưởng của thời gian (phút) xử lý enzyme lên quá trình trích ly polyphenol 55

Hình 4.9 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme (°C) lên quá trình trích ly chlorophyll 56

Hình 4.10 Ảnh hưởng của của tỷ lệ nguyên liệu/nước đến hàm lượng polyphenol 57

Hình 4.11 Ảnh hưởng của của tỷ lệ nguyên liệu/nước đến hàm lượng chlorophyll 58 Hình 4.12 Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol/nước (%v/v) đến hàm lượng polyphenol 60

Hình 4.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly (°C) lên quá trình trích ly polyphenol 63

Hình 4.15 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly (°C) lên quá trình trích ly chlorophyll 64

Hình 4.17 Ảnh hưởng của thời gian trích ly (phút) lên quá trình trích ly chlorophyll 66

Hình 4.18 Bề mặt đáp ứng và hình chiếu 2D của sự ảnh hưởng giữa nhiệt độ trích ly và tỷ lệ ethanol/nước đến hàm lượng polyphenol tổng 70

71

Hình 4.19 Bề mặt đáp ứng và hình chiếu 2D của sự ảnh hưởng giữa nhiệt độ trích ly và thời gian đến hàm lượng polyphenol tổng 71

Hình 4.20 Bề mặt đáp ứng và hình chiếu 2D của sự ảnh hưởng giữa tỷ lệ ethanol/nước và thời gian đến hàm lượng polyphenol tổng 71

Hình 4.21 Sự ảnh hưởng của các điều kiện xử lý đến hàm lượng polyphenol tổng 72

Hình 4.22 sắc ký đồ chạy EGCG của dịch sau trích ly 73

Hình 4.23 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun đến hàm lượng polyphenol 74

Hình 4.24 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng chlorophyll 75

Hình 4.25 Ảnh hưởng của lưu lượng dòng đến hàm lượng polyphenol 76

Hình 4.26 Ảnh hưởng của lưu lượng dòng đến hàm lượng chlorophyll 77

Hình 4.27 Ảnh hưởng tỷ lệ maltodextrin bổ sung đến hàm lượng polyphenol 78

Hình 4.28 Ảnh hưởng tỷ lệ bổ sung maltodextrin đến chlorophyll 79

Hình 4.29 Bề mặt đáp ứng của lưu lượng nhập liệu và tỷ lệ bổ sung maltodextrin.84 Hình 4.30 Bề mặt đáp ứng giữa lưu lượng nhập liệu và nhiệt độ sấy phun 84

Hình 4.31 Bề mặt đáp ứng giữa nhiệt độ sấy phun và tỷ lệ bổ sung maltodextrin 84 Hình 4.32 Sự ảnh hưởng của các điều kiện sấy phun đến hàm lượng polyphenol tổng 85

Hình 4.33 sắc ký đồ EGCG của bột trà sau khi sấy phun 86

Hình 4.34 Sản phẩm bột trà xanh hòa tan 86

Hình 4.35 (a)(b) Ảnh hạt trà được chụp bằng SEM ở độ phóng đại 5.000 lần 10.000 lần, (c) kích thước hạt trà, 88

Hình 4.36 Sản phẩm bột trà xanh matcha Haru (a,c) và bột trà xanh thực nghiệm (b,d) ’ .90

Hình 5.1 Quy trình sản xuất bột trà xanh hòa tan 93

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẰU 1.1 Đặt vấn đề

Trà có chứa nhiều các hoạt chất sinh học, hợp chất chiết xuất từ lá trà có chứa nhiềupolyphenol, các hoạt tính chống oxy hóa, trong đó chủ yếu là các catechin; các thành phầnepigallocatechin-3-gallate và epicatechin-3-gallate thì có hoạt tính mạnh nhất Trà xanh có nhiều lạiích trong phòng và chữa bệnh như bệnh ung thư, bệnh tim mạch, bệnh cao huyết áp, bệnh tiểuđường và có tác dụng làm chậm quá trình lão hóa, tăng tuổi thọ,

Ở nước ta, cây trà là một trong những cây trồng mũi nhọn của các vùng Trung du, miền núi códiện tích chiếm tới 2/3 của cả nước Việt Nam có 34/63 tỉnh, thành phố có diện tích trồng trà, chủyếu tập trung ở trung du và miền núi với gần 130 ngàn ha Diện tích trà các tỉnh miền núi phía Bắchiện chiếm 74,8% diện tích trà toàn quốc với 91,600 ha Hiện cả nước có khoảng 650 nhà máy chếbiến trà (công suất từ 2 tấn nguyên liệu trà búp tươi/ngày trở lên) và hàng ngàn hộ dân lập xưởng

để chế biến trà tại gia đình Tổng sản lượng trà khô được sản xuất ra hàng năm từ 140,000-150,000ngàn tấn Lượng trà này đều được sản xuất ra từ nguyên liệu là đọt trà tươi thuộc phần non của câytrà Còn lại toàn bộ các lá già, bánh tẻ trên cây trà bị đốn bỏ sau mỗi lứa hái Theo số liệu thống kê

từ thực tế sản xuất, tổng thu hồi sản phẩm trung bình tại các cơ sở chế biến trà thường chỉ đạt 95% Như vậy hàng năm có khoảng 7,500- 12,000 tấn phế phẩm trà [1]

92-Việt Nam là nước sản xuất trà lớn thứ 7 và xuất khẩu trà lớn thứ 5 toàn cầu, với 124,000 hadiện tích trồng trà [2], Mặc dù là nước xuất khẩu trà đứng thứ 5 trên thế giới, nhưng đa phần tràViệt Nam còn ít về chủng loại (chủ yếu là trà đen, trà xanh và trà nguyên liệu); chất lượng, mẫu mãcòn hạn chế, chưa hấp dẫn, thiếu sức cạnh tranh trên thị trường

Công nghệ sản xuất bột trà xanh hòa tan từ lá trà tươi đã và đang được các nước phát triển ởChâu Á như Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, đầu tư phát triển Mặc dù vậy, ở Việt Nam, mộtnước đứng thứ 5 về xuất khẩu trà thì công nghệ này còn khá hạn chế Bột trà xanh hòa tan trên thịtrường Việt Nam chủ yếu nhập khẩu từ Nhật Bản, Trung Quốc, là chủ yếu

Với mục tiêu tạo ra sản phẩm bột trà hòa tan từ việc tận dụng những lá trà phế liệu để tạo ranhững sản phẩm có giá trị phục vụ cho cộng đồng, chúng tôi chọn thực hiện đề tài “Nghiên cứu cải

thiện công nghệ sản xuất bột trà xanh hòa tan từ phụ liệu lá trà xanh (Camellia sinensis)” Đây là

hướng nghiên cứu nhằm đa dạng hóa sản phẩm từ trà xanh, tiện dụng, nâng cao giá trị của lá trà vàkéo dài thời gian bảo quản

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột trà xanh hòa tan từ lá trà tươi, giàu polyphenol,EGCG, chlorophyll bằng phương pháp enzyme, trích ly bằng hệ dung môi ethanol - nước và kỹthuật sấy phun.

1.3 Nội dung nghiên cứu

- Xác định các thành phần của lá trà nguyên liệu.

- Khảo sát quá trình trích ly với các thông số: nhiệt độ, thời gian, phần trăm ethanol, nước,

enzyme cellulase kết hợp với pectinase Tìm ra điều kiện tối ưu cho quá trình trích ly chất khô vàhoạt chất

- Khảo sát và tối ưu hóa các thông số của quá trình sấy phun: hàm lượng Maltodextrin; nhiệt độ

sấy; lưu lượng sấy Khảo sát ảnh hưởng của từng thông số đến hàm lượng polyphenol tổng vàchlorophyll

- Xác định hàm lượng polyphenol tổng số, EGCG và chlorophyll của bột lá trà sau quá trình sấy

phun

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN

2.1. Tổng quan về cây trà

2.1.1 Phân loại khoa học

Cây trà xanh có tên khoa học là Camellia sinensis, cây trà nằm trong hệ thống phân loại thực

Chi chè Camellia (Thea)

Loài Camellia (Thea) sinensis.

Cơ sở của việc phân loại chè thường dựa vào:

- Cơ quan dinh dưỡng: loại thân bụi hoặc thân gỗ, hình dạng của tán, hình dạng và kích

thước của các loại lá, số đôi gân lá,

- Cơ quan sinh thực: độ lớn của cánh hoa, số lượng đài hoa, vị trí phân nhánh của đầu nhị

cái

- Đặc tính sinh hóa: chủ yếu dựa vào hàm lượng tanin Mỗi giống chè đều có hàm lượng

tanin biến động trong phạm vi nhất định

2.1.2 Sự phân bố của cây trà

Cũng như nhiều loại cây ưồng khác, cây ưà phân bố ưên phạm vi khá rộng Trong đó, vùngnhiệt đới ưà sinh trưởng tốt nhất và có nhiều triển vọng cho sản lượng cao nhất Ổ Việt Nam, cây

ưà có từ lâu đời ưên các vùng núi cao phía Tây Bắc với những cây ưà nguyên thủy ở Suối Giàng(Yên Bái), Thông Nguyên, Cao Bồ, Lũng Phin (Hà Giang), Chồ Lồng, Tả Xùa (Sơn La), Tam Đảo(Vĩnh Phúc) Cây ưà được ưồng với quy mô đồn điền đầu tiên ở Phú Thọ vào năm 1890 Sau đó, ttàđược phân bố ưên phạm vi cả nước, ưải dài ưên 15 vĩ độ Bắc, đã hình thành những vùng ưà tậptrung như: Vùng Tây Bắc ( gồm Sơn La, Lai Châu), Vùng Việt Bắc - Hoàng Liên Sơn (gồm HàGiang, Tuyên Quang, yên Bái, Lào Cai), vùng Trung du Bắc Bộ (gồm Phú Thọ, Nam TuyênQuang, vĩnh Phúc, Bắc Cạn, Bắc Giang, Thái Nguyên), vùng Bắc Trung Bộ (gồm Thanh Hóa,Nghệ An, Hà Tĩnh), vùng Tây Nguyên (gồm Gia Lai, Kontum, Lâm Đồng) Sự hình thành các

vùng trà tập trung trên mang tính tự nhiên, song còn hạn chế trong phân vùng phát triển, chưa khaithác tốt được các lợi thế về tự nhiên của từng vùng, trong đó vùng Trung du miền núi phía Bắcchiếm tới 63% diện tích, vùng Tây Nguyên có 23% diện tích, còn lại là các vùng khác [4] [5],

Các hợp chat polyphenol trong trà bao gồm các hợp chat flavanols, flavandiols, flavonoids

và phenolic Trong đó, flavanols chiếm tỷ lệ cao nhất, với đại diện là catechin [7] Catechin trong látrà xanh bao gồm (-) epicatechin (EC), (-) epicatechin gallate (ECG), (-) epigallocatechin (EGC),

và (-) epigallocatechin gallate (EGCG) EGCG là một polyphenol chứa rất nhiều trong trà xanhđược biết đến là chất có nhiều tác dụng có lợi với sức khỏe con người, EGCG có thể chiếm đến hơn50% tổng khối lượng các hợp chat catechin và khoảng 10% tổng khối lượng khô của trà

Hình 2,1, Các công thức cấu tạo của các catechin trong trà xanh [8],

Catechin được đặc trưng bồi các nhốm hydroxyl khác nhau trên vòng A và vòng B Epicatechin (EC) có một nhóm ortho-dihydroxyl trên vòng B, ở vị trí carbon 3’ và 4’, và một nhóm hydroxyl trên vòng c, tại vị trí carbon 3 Epigallocatechin (EGC) khác với epicatechin

ở vị trí các nhốm hydroxyl, epỉgallocatechin có 3 nhóm hydroxyl trên vòng B tại các vị trí carbon 3’, 4’, 5’ Epicatechin gallate (ECG) khác epicatechin là nhóm gallate trong phân tử liên kết với carbon 3 ở vòng c [8].

2.1.4 Công dụng của trà xanh đấỉ với sức khỏe

Từ xưa, trà xanh được người Trung Hoa phát hiện như là thứ thần dược quý giá Đây

là một trong những bí quyết trường sinh, giữ được sự trẻ trung cho cơ thể và tinh thần của các bậc vua chúa Sau đó, trà xanh được du nhập qua Nhật Bản, Hàn Quốc, các quốc gia khác ở châu Ắ, và nhanh chóng cố mặt tại các nước châu Âu và châu Mỹ

Trong trà xanh cố chứa hàm lượng chất chổng oxỵ hóa như EGCG, catechins, polyphenols có rất nhiều trong trà xanh, những chất này không chỉ có tác dụng tăng cường sức đề kháng mà còn giúp cơ thể luôn khỏe mạnh, giảm stress và tạo tỉnh thần phấn chấn, sáng tạo Ngoài ra, nhiều công trình khoa học khác cũng chứng minh tính chất trà xanh cố tác dụng ngăn ngừa nhiều loại bệnh, trong đỗ cỗ bệnh ung thư [6].

alloxan Nhóm chuột dùng trà 10g/kg thể trọng, lượng đường huyết không tăng, nhóm đối chứngkhông dùng trà, lượng đường huyết tăng.

- Tác dụng tăng sử dụng thiamin (vitamin Bl): dùng trà làm tăng chuyển thiamin thành thiamin

pyrophosphate Ket quả làm giảm lượng thiamin trong cơ thể, vì vậy khi dùng nhiều trà sẽ gâythiếu thiamin trầm trọng, cần phải bổ sung thêm

- Tác dụng làm tăng tiêu hao năng lượng, kể cả năng lượng rút ra từ lớp mỡ dư ở người: khi uống

viên thuốc chiết từ trà xanh, mức sử dụng năng lượng cơ thể tăng lên rõ rệt

- Tác dụng chống oxy hóa: tác dụng này nhờ vào các hoạt chất trong polyphenol Chúng có khả

năng chuyển electron trong chuỗi hô hấp, bình thường chúng tồn tại trong ti thể Chúng có khảnăng này là do chúng có thể tạo phức bền với các kim loại nặng, do đó làm mất hoạt tính xúc táccủa chúng, đồng thời chúng có khả năng nhận các gốc tự do tức là có khả năng dập tắt các quá trìnhtạo ra các gốc tự do

- Cafein, theophylin, theobromin trong trà có tác dụng kích thích thần kinh, tăng cường sức làm

việc của trí óc và cơ, tăng hô hấp, tăng điều hòa nhịp tim, lợi tiểu và kích thích ăn ngon

- Hàm lượng fluor khá cao trong trà xanh tốt cho răng, chống sâu răng.

• Một số tác dụng khác của trà xanh [6]

- Trà xanh giúp cho xương rắn chắc: các nhà nghiên cứu tại bệnh viện Đại học quốc gia Cheng

Kung (Đài Loan) đã cho thấy những người uống trà xanh, đen hay trà ô long trung bình 2 chén tràtrong ngày, trong vòng ít nhất 6 năm thường có bộ xương khỏe hơn

- Trà xanh trị viêm họng: trà xanh chứa 20% tannin có khả năng sát khuẩn mạnh, dùng để chữa

viêm họng mạn tính Đặc biệt, thành phần này còn có tác dụng như vitamin p, rất hiệu quả trongđiều trị các bệnh herpes gây viêm loét họng và miệng Ngoài tác dụng sát khuẩn, trà xanh còn chứacafein, vitamin B, B2, c có tác dụng làm săn da, chống lão hóa, đặc biệt tăng cường sức đề khángcủa cơ thể

- Trà xanh có tính năng phòng ngừa tật điếc: các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học Michigan,

Mỹ, cho biết trà xanh có thể phòng ngừa tật điếc do tuổi già, tiếng ồn và một số thuốc kháng sinh

Họ giải thích rằng các tế bào lông ở tai trong có thể bị hỏng khi tiếp xúc với một số tác nhân hóahọc Những chất chống oxy hóa có mặt trong trà xanh ngăn chặn những tác động này, làm giảm75% nguy cơ hỏng tế bào lông ở tai trong, giúp bảo vệ tai của những người cao tuổi

- Các mỹ phẩm và sản phẩm làm từ trà xanh: khoa học đã chứng minh uống trà là một thói quen

còn được sử dụng như một bí quyết làm đẹp Chính vì vậy, có rất nhiều mỹ phẩm sử dụng chiếtxuất trà xanh, cả trong các sản phẩm dưỡng da, nước hoa, kem tan mỡ và giảm béo, đặc biệt làtrong các sản phẩm tiêu dùng như: nước rửa chén trà xanh, kem đánh răng trà xanh, thức uốngđóng chai,

Ngoài ra, nước trà xanh có tác dụng làm mát và thư giản, dùng ngâm chân sẽ xóa tan cảmgiác mệt mỏi và khử mùi hôi chân do ngăn chặn sự phát triển của vi nấm Đối với các vết thươngnhỏ hoặc vết xước, dùng một miếng bông thấm nước trà xanh và bôi vào vết thương để mau lành

và liền sẹo

2.2. Tổng quan về polyphenol

2.2.1 Giói thiệu về polyphenol

Polyphenol là hợp chất có hai hay nhiều nhóm OH gắn trực tiếp trên vòng benzen nhưngcũng có phân tử với một vòng phenol, chẳng hạn như acid phenolic và rượu phenol [9] Cácpolyphenol là các chất rắn Các polyphenol là những chất chống oxy hóa mạnh nên dễ oxy hóa ở

pH cao [10], ở pH thấp có thể ức chế quá trình oxy hóa các hợp chat polyphenol và hàm lượng thuđược cao hơn Polyphenol phân cực tan tốt trong dung môi phân cực [11] Ngoài ra, pH thấp mộtmặt làm bền các hợp chất tan thocyanin, mặt khác kìm hãm sự hoạt động của enzyme polyphenoloxidase [12], Polyphenol tự do không ton tại trong thiên nhiên Chúng chỉ tồn tại ở dạng ether hoặceter, có thể chưng cat polyphenol Chúng dễ thăng hoa và tan trong nước, alcol, không tan tronghydrocarbon, dễ tan trong dung môi như kiềm loãng, cồn loãng, tan trong con, aceton, ethylacetate, không tan trong dung môi kém phân cực như n- hexan, ether dầu hỏa, benzen, dietyl ether[13]

Hình 2.2 Một sổ hợp chất thuộc nhổm polyphenol.

Polyphenol là thành phần phổ biến của các loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật, có nhiều nhất trong chế độ ăn uống và phổ biến trong các loại trái cây, rau, ngũ cốc, dầu ô lỉu, các loại đậu khô, sô cô la và đồ uống như trà, cà phê và rượu vang Đối với cây trà trong giai đoạn đầu polyphenol tổng hợp sinh hốa của các đọt trà đâm chồi là các polyphenol đơn giản.

Nó gồm gallic acid, theogallin, chlorogenic, p-coumary- quinine acids theogallin (khoảng 1%), ellagic acid, corilagin, chebulagìc acid và một số ít hợp chất acid chưa xác định có trong các chồi non [14].

Đặc tính của polyphenol là: không màu và có đặc tính se thắt khứu giác Nó không cho mùi vị, nhưng nó lại là chất chổng sự oxy hóa cục mạnh và mang rất nhiều lợi ích cho sức khỏe Chỉ có một số polyphenol tan trong nước nống, bởi vì các đồng phân của polyphenol thường không tan được Hàm lượng của polyphenol tan trong nước tùy vào nhiệt độ của nước pha trà, thời gian trà ngâm trong nước sôi trong bình và hàm lượng của trà có trong ấm trà Nhiệt độ nước pha càng nống, thì màu nước càng nâu đen Nhiệt độ nước pha thấp, màu càng xanh hơn Hàm lượng polyphenol có trong trà sấy khô tính theo (%) phần trăm như sau: về polyphenol đơn giản chiếm khoảng 3-4% Còn về flavanols gồm có (-) epi- gallocatechingallate có từ 8 tới 12%, (-) Epicatechin gallate có từ 3 đến 6%, (-) epigallo catechin có từ 3 tới 6%, (+) ơallocatechin có từ 3 tới 4%, (+) catechin có từ 1 tới 2% và (-) epicatechincó từ 1 tới 3% Còn flavanols và flavanol glycosides có từ 3 tới 4%, flavones và những glycosides có những vết nhỏ, tanin cũng chỉ hiện diện bằng những vết nhỏ Theo Hara,

(2005), hàm lượng EGCG chiếm tối đa trong những chất kể trên, chiếm tới 50%, trong khi EGC chỉ

có 20%, EC là 13%, và EC 6% [15] Tác dụng sinh học của các polyphenol trà hay của dịch chiết lá

Catechal(t c = 104°)

1.2-Kbydroxybeawn

OHJtesoicinoLit^ = 114°)1.3 r^hydroxvbeiuffn Hydroqumon'-t,- 1.4-Dihvdroxybeuzeii= 169°ỉ

O H

Pyre ?alolitc= 132°)

1,23 -InhydiDJcybenzeD

rhlorogSuciiLoI (tc =21 s°l13,5 -Inbydwxybenzez HydrozybydroQuinon It

c=140°)1.2,4 -TohydHKybejiztn

OH

trà xanh được giải thích là do chúng có tác dụng khử các gốc tự do, giống như tác dụng của cácchất chống oxy hóa Các gốc tự do được sinh ra và tích luỹ trong quá trình sống, chính là nguyênnhân dẫn đến bệnh tật và làm tăng tốc độ quá trình lão hoá cơ thể con người Ngày nay, đã tìm thấytác dụng của polyphenol trà ở mức độ khác nhau đối với bệnh ung thư, bệnh tim mạch, bệnh caohuyết áp, bệnh đường ruột, bệnh răng và có tác dụng làm chậm quá trình lão hoá, tăng tuổi thọ.Polyphenol trà còn được sử dụng có hiệu quả và an toàn trong công nghiệp thực phẩm để thay thếcác chất chống oxy hóa tổng hợp, dễ gây tác dụng phụ có hại [15] Polyphenol có thể bảo vệ cácthành phần tế bào chống oxy hoá nên hạn chế nguy cơ bệnh thoái hóa khác nhau [9] Các nghiêncứu (hóa học, dược lý học, lâm sàng) đã phần nào lý giải được mối liên quan giữa sức khỏe conngười và việc tiêu thụ các sản phẩm thực phẩm giàu các hoạt chất phenolic thiên nhiên Các hợpchất phenolic chiếm một vị trí đáng kể trong số các nhóm hợp chất thiên nhiên có tác dụng dựphòng ung thư [16]

2.2.2 Phân loại

Dựa vào đặc trưng của cấu tạo hóa học người ta chia ra các hợp chất phenolic thành banhóm chính [17]

2.2.2.I Nhóm hợp chất phenol Cg-Cj

Chỉ có một số ít hợp chat phenolic đơn giản (hợp chất chỉ chứa 1 vòng benzen) tồn tại trong

tự nhiên Chẳng hạn, resorcinol (l,3-dihydroxybenzen) và phloroglucinol (1,3,5-trihydroxybenzen)

là những hợp chất được hình thành từ nhựa cây và vỏ cây ăn trái Đại diện thường gặp:

- Galic acid: có nhiều ở thực vật ở cả dạng tự do và liên kết

- Gentizic acid: Có nhiều trong cacao.

2.2.2.2 Nhóm hợp chắt phenol Cg-C3

Gồm các hợp chất có vòng benzene kết hợp với mạch bên có 3 nguyên tử cacbon, đó là dẫnxuất phenyl propan Chúng rất phổ biến trong nhiều loại thực vật, có mùi thơm Đại diện thường

gặp: Cynnamic acid; Cafeic acid; Cumaric acid

Aldehyd vanillin Acid p-coumaricAcid caffeic Acid ferulic Acid 5-hydroxyferulic Acid sinapic Umbelliferone

Hình 2.3 Một số phenolic đơn giản.

2.2.2.3 Nhóm hợp chất phenol C6-C3-C6 (flavonoids)

Flavonoid là những hợp chất có màu của hoa, quả và đôi khi là của lá Flavon có màu vàng,anthocyanin có màu tím (ở môi trường trung tính) hoặc màu đỏ (ở môi trường acid) hoặc màu xanh(ở môi trường kiềm) [17]

Các flavonoid là các dẫn chất phenolic (có nhiều nhóm chức phenol) có trong nhiều loại thực vật, đa phần có màu vàng, một số có màu đỏ, xanh, tím hay không có màu về cấu trúc hóa học, các flavonoid có khung chung là C6-C3-C6 gồm 2 vòng benzen A,B và vòng pyran c

3’

Hình 2.4 Cẩu trúc tổng quát của hợp chất flavonoid.

Tùy thuộc vào cấu tạo của phần mạch C3 trong bộ khung C6-C3-C6, flavonoids phân thànhcác nhóm: isoflavonoid, neoflavonoid, flavon, flavonol, antocyanin, anthocyanidin, isoflavon,isoflavanon, Trong thực vật hợp chất trên thường tồn tại dưới dạng hỗn hợp của các dẫn xuất, vớiAcid shikimic Acid chorismic Acid clnamic Resorcinol Phloroglucinol Acid gallic Acid vanillic

tỷ lệ khác nhau, tùy thuộc nguồn gốc thực vật Do từng phân nhóm của flavonoid có cấu tạo riêng,chúng vừa có tính chất chung vừa có những khác biệt về tính chất vật lý và hóa học [18]

Dựa vào bản chất của cấu trúc cơ bản, flavonoid được phân chia thành nhiều phân lớp khácnhau, ví dụ: (i) vòng dị tố (đóng và mở), (ii) sự có hoặc không có liên kết đôi C2=C3 và nhómcarbonyl ở C4 và (iii) vị trí của vòng B (ở vị trí C2 hoặc C3) Hầu hết các flavonoid đều có nhómthế OH ở vị trí C5 và C7 còn vòng B thường có nhóm thế ở vị trí C3’ và C4’

Trong cây cỏ, các flavonoid tồn tại dưới dạng các aglycon và dạng glycoside, tức là các phầnaglycon gắn với các phần đường Khi thủy phân các glycoside bằng các dung dịch acid loãng haybằng các enzyme thì sẽ giải phóng ra các aglycon tương ứng và các phần đường Ví dụ: khi thủy

phân rurin có trong Hoa hòe (Sophara japonica) thì sẽ nhận được aglycon, quercetin, các đường

glucose và rhamnose Tùy theo các nhóm thế chứa oxy ở vòng c và dây nối đôi có hay không có ở

vị trí của vòng c mà người ta chia các flavonoid thành các nhóm nhỏ như sau [13]:

- Flavon: Đặc điểm của flavone là có nhóm keton ở C4 và một liên kết đôi ở C2, C3 (ví dụ:apigenin và luteolin (Hình 2.5) Vòng A là thành phần quan trọng của flavone xuất phát từphloroglucinol và vòng B có thể có các nhóm thế ở các vị trí C3’, C45và c5’

- Flavonol: Hợp chất flavonol là những hợp chất flavone có một nhóm OH ở C3 Flavonol có rất

nhiều trong các loài thực vật và phổ biến là: quercetin, kaempferol và myricetin (Hình 2.6)

- Flavanone: Đặc điểm của flavanone là có một nhóm keton ở C4 và không có liên kết đôi ở C2,

C3 (2-phenyl-2,3-dihydropyran-4-one) Flavanone là đồng phân của chalcone và chúng được tổnghợp bằng phản ứng nhân tạo và phản ứng sinh hóa Flavanone có một trung tâm bất đối ở C2 tạonên hai đồng phân quang học rất quan trọng có một số hoạt tính sinh học Một số flavanone phổbiến là naringenin, eriodictyol và hespertin (Hình 2.7)

Hình 2.7 Cấu trúc của hợp chất Flavanone.

- Dihydroflavonol'. Hợp chất dihydroflavonol là flavanone được gắn nhóm thế OH ở C3 phenyl-3-hydroxy-2,3-dihydropyran-4-ones) Chúng có hai carbon bất đối C2 và C3 nên tạo ra haicặp đôi đồng phân quang học Những hợp chat dihydroflavonol phổ biến nhất là: aromanderin,taxifolin và ampelopsin (Hình 2.8)

(2-3'

Aromanderin Taxifolin Ampelopsin

3'

Flavanone

Hình 2.8 Cấu trúc của hợp chất dihydroflavoL

- Flavanol: Đặc điểm của hợp chất flavanol là không có nhóm keton ở C4 và liên kết đôi ở C2, C3(Hình 2.9) Chứng được chia làm hai dạng: (z) flavan-3,4-diols và (zz) flavan- 3-ol Catechin vàepicatechin là những hợp chất flavan-3-ol được phân bố rất rộng rãi và có trong thành phần của tràxanh Chúng có thể kết hợp với acid gallic để tạo ra epigallocatechin gallate hoặc epicatechingallate

Hình 2.9 Cẩu trúc của hợp chất flavanol.

- Chalcone và dihydrochalcone: Chalcone (l,3-diaryl-2-propen-l-one) là những hợp chatflavonoid mạch hở trong đó có hai vòng thơm được liên kết với nhau bằng nhóm carbonyl và liênkết đôi Ca=Cp Và cần lưu ý rằng, cách đánh số thứ tự trong chalcone bị đảo ngược so với cáchđánh số thứ tự trong flavonoid (ví dụ: vòng A có số thứ tự 1 ’-6’, vòng B có số thứ tự 1-6 (Hình2.10) Sự có mặt của liên kết chưa bão hòa a, p và không có vòng c trung tâm là hai đặc điểm khácbiệt của chalcone, nên nó tạo ra những hợp chất có tính chất hóa học khác nhau từ hợp chatflavonoid Chalcone được tổng hợp nhờ vào xúc tác enzym chalcone Đây là hợp chất trung gian rấtquan trọng có trong thực vật, vì nó là tiền chất để tạo ra hầu hết các hợp chất flavonoid Quá trìnhchuyển hóa từ chalcone thành flavone là nhờ vào chất xúc tác là enzym đồng phân của chalcone

Hình 2.10 Cấu trúc của hợp chất chalcone.

- Isoflavone: Trong isoflavone thì vòng B được thế vào C3 thay vì C2 như trong hợp chấtflavonoid (ví dụ: genistein và daidzein (Hình 2.11))

- Anthocyanidin: Anthocyanidin có bộ khung hóa học dựa trên ion pyrylium Đặc điểm nổi bậtcủa hợp chất này là một ion mang điện tích dương Hầu hết các hợp chất của anthocyanidin là nhân

tố chủ yếu tạo ra những màu sắc khác nhau ở thực vật và hoa Hai hợp chất anthocyanidin phổ biến

là cyanidin, pelargonidin được trình bày ở Hình 2.12

ứng dụng chính của các chiết xuất phenolic từ trà xanh là làm chất phụ gia có tác dụngchống oxy hóa cho dầu ăn và các sản phẩm thực phẩm có liên quan (mĩ ăn liền, bánh quy ) [19].Các hợp chất phenolic làm tăng cường hiệu quả đối với vitamin E, vitamin c, acid citric cải thiện

sự ổn định của vitamin A, B2, và caroten Vì thế catechin trà xanh được sử dụng rộng rãi trongnhiều loại thực phẩm có hàm lượng nước cao hoặc các sản phẩm được nấu chín với vai trò như làmột chất chống oxy hóa tự nhiên, thay thế cho các chất chống oxy hóa tổng hợp khác (BHA, BHT,Vitamin E ), nhờ tính tan trong nước và chống được sự biến đổi tính chất bởi nhiệt Theo nghiêncứu của Pilar Almajano và cộng sự [20] đã cho thấy hầu hết các phenolic đều có khả năng chốngkhuẩn Trên cơ sở đó, một hướng ứng dụng mới của các phenolic trong công nghiệp thực phẩmđang được quan tâm nghiên cứu là để có thể sử dụng các hợp chất này làm chất chất bảo quản tựnhiên an toàn cho thực phẩm Nghiên cứu của K V Kumudavally và các cộng sự [21] đã cho thấyhợp chất phenolic có ảnh hưởng lớn đến hệ vi sinh vật làm hư hỏng thịt bao gồm cả các loài mangmầm bệnh Nó có tác dụng ức chế sự hình thành các sản phẩm của sự phân giải lipid và protein -những tác nhân gây suy giảm tính chất cảm quan Ngoài ra, các hợp chất phenolic còn được sửdụng trong các sản phẩm thực phẩm chăm sóc sức khỏe với chức năng khử mùi hôi miệng, chốngsâu răng, kháng viêm

- Bố sung vào thực phắm chức năng

Một số ứng dụng của các phenolic (cụ thể từ trà xanh) trong thực phẩm bảo vệ và tăngcường sức khỏe đối với các chức năng cụ thể, đặc biệt là dành cho các đối tượng dựa theo các tìnhtrạng sức khỏe như: thực phẩm điều hòa tăng cường hệ thống miễn dịch; thực phẩm điều hòa lipidtrong máu; thực phẩm điều hòa hàm lượng đường trong máu; thực phẩm chống lão hóa; thực phẩmphòng ngừa nhiễm độc do phóng xạ; thực phẩm giảm cân

Với hoạt tính chống oxy hóa mạnh, các hợp chat phenolic ngày càng được sử dụng rộng rãihơn Các công trình nghiên cứu trên thế giới và trong nước với mục đích sức khỏe đã được thựchiện và ứng dụng vào thực tế ngày càng nhiều Các sản phẩm chức năng có bổ sung phenolic đãsớm ra đời và phát triển tại các nước Nhật Bản, Trung Quốc, với các sản phẩm thân thiện vớingười tiêu dùng như bánh kẹo, kem, thạch, bánh mì, bánh quy, bánh sandwich, mì ăn liền, snack,nước ngọt, Ở Việt Nam, ngoài các loại nước ngọt có bổ sung chiết xuất phenolic từ trà xanh thìbánh trung thu cũng là một trong những sản phẩm phổ biến cho mục đích sản xuất thực phẩm dinhdưỡng phù hợp với nhiều lứa tuổi khác nhau, các tình trạng sức khỏe khác nhau Để khắc phục vàbảo đảm hạn dùng của bánh, các nhà sản xuất bắt đầu tính đến việc bổ sung hoạt chất chống oxyhóa vào bánh Trung Thu, và EGCG là hoạt chất được lựa chọn ưu tiên hàng đầu bởi “tính an toàn

và nguồn gốc thảo mộc tự nhiên” của nó.

2.23.2 ứng dụng trong công nghiệp dược phẩm

Trong rau, hoa quả, các thực vật ăn được có chứa nhiều các nguồn dinh dưỡng, nhưvitamin, khoáng, chất xơ, và cũng có rất nhiều các thành phần hoạt tính có lợi cho sức khỏe nhưphytosterols, polyphenols Polyphenol, đặc biệt là nhóm flavonoids có mặt ở nhiều ở các cây cỏthực vật, có nhiều trong trà xanh, cà phê, các quả có màu sẫm, chát Các nghiên cứu dịch tễ học chothấy việc tiêu thụ thực phẩm và nước uống chứa nhiều polyphenol liên quan đến giảm nguy cơ mắcbệnh mạn tính không lây Polyphenol trong thực vật được xem là thành phần có lợi cho sức khỏegiúp phòng chống bệnh tật với nhiều hoạt tính sinh học, như chống oxy hóa, chống viêm, chống dịứng, chống nhiễm khuẩn

Một số thành phần polyphenol trong một số cây thực vật đã được các nhà khoa học nghiềncứu có khả năng ức chế tạm thời hoạt động của men tiêu hóa đường, giúp hạn chế tăng glucosemáu sau ăn Ngoài ra, một so polyphenols lại có tác dụng cải thiện hoạt động và bài tiết của insulin.Một số khác lại thể hiện khả năng chống oxy hóa rất mạnh thông qua khả năng tiêu diệt gốc tự do.Một so polyphenol lại có khả năng hỗ trợ giảm mỡ máu, giúp cho việc phòng trị bệnh béo phì vàcác bệnh liên quan đến béo phì [22], [23], [24],

2.2.4 Các phương pháp trích ly polyphenol

Trích ly là quá trình tách các chất tan trong chất lỏng hay trong chất rắn bằng một dung môinhờ sự khuếch tán phân tử và khuếch tán đối lưu Động lực của quá trình trích ly là sự chênh lệchnồng độ chất tan trong dung môi và vật liệu trích ly Nếu quá trình tách chất hòa tan trong chất lỏngkhác thì gọi là trích ly lỏng - lỏng Nếu quá trình tách chất hòa tan trong chất rắn bằng chất lỏng thìgọi là trích ly rắn - lỏng [25]

2.2.4.1 Trích ly bằng dung môi

Trích ly gián đoạn: Theo phương pháp này ta ngâm nguyên liệu vào dung môi Sau mộtthời gian nhất định, khi giữa dung môi và nguyên liệu đạt nồng độ chất cần thiết ở mức độ cânbằng, tiến hành đổ dung môi cũ ra, thay dung môi mới vào Cứ như thế cho đến khi trích ly hết chấtcần trích ly Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện, không tốn máy móc, thiết bịcũng như chi phí năng lượng Nhược điểm là tốn công, tốn thời gian cũng như tốn dung môi trích

ly nên không kinh tế, không phù hợp với quy mô sản xuất lớn

Trích ly bán liên tục: Nguyên lý của phương pháp này là dùng nhiều thiết bị trích ly giánđoạn bố trí thành một hệ thống liên hợp tuần hoàn, nhằm mục đích giảm thời gian trích ly, ít tốn

công hơn, tiết kiệm được nhiều dung môi hơn Đối với phương pháp này, quá trình trích ly thựchiện theo nguyên tắc dung môi đi từ nơi có nồng độ chất trích ly cao đến nồng độ chất trích ly thấp

Trích ly liên tục: Nguyên lý là ngâm dung môi trong dòng chuyển động cùng chiều hayngược chiều của dung môi Ưu điểm của phương pháp này là cho hiệu quả kinh tế cao, thích hợpcho sản xuất công suất lớn, áp dụng cho quy mô công nghiệp Tuy nhiên, nhược điểm là thiết bịkhá phức tạp, chi phí đầu tư lớn [26]

2.2.4.2 Trích ly nhờ siêu âm (UAE: Ultrasound-assisted extraction)

Nguyên liệu được trộn với dung môi thích hợp rồi trích ly bằng siêu âm Nhiều nghiên cứucho thấy rằng siêu âm có khả năng phá vỡ màng tế bào của nguyên liệu, từ đó giúp dung môi xâmnhập vào bên trong tế bào dễ dàng hơn Ngoài ra, siêu âm còn có tác dụng khuấy trộn mạnh dungmôi, gia tăng sự tiếp xúc của dung môi với chất cần trích ly và cải thiện đáng kể hiệu suất trích ly[26] [27]

2.2.4.3 Trích ly dung môi tăng tốc (ASE: Accelerated Solvent Extraction) hay trích ly dưới áp suất cao (PFE: Pressurized Fluid Extraction)

Đây cũng là một phương pháp trích ly mới, cho phép trích ly rất nhanh, tự động hóa, hiệuquả và tiết kiệm dung môi Nguyên tắc của nó tương tự như phương pháp trích ly Soxhlet cổ điển,ngoại trừ việc quá trình trích ly được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất cao (nhưng vẫn dưới điểm tớihạn của dung môi sử dụng) Trong phương pháp ASE, nguyên liệu cần trích ly được xay nhỏ, làmkhô (thường là đông khô), rồi nhồi vào một ống trích ly (extraction cell) Ống trích ly này được đặttrong lò duy trì ở nhiệt độ thích hợp (có thể điều chỉnh từ 40 - 200°C) Dung môi được bơm vàoống trích ly và giữ ở áp suất 10-20 MPa trong vài phút (static time), sau đó dịch trích ly được đẩyvào một bình hứng [28]

2.2.4.4 Trích ly siêu tới hạn (SFE: Supercritical Fluid Extraction)

Đây là phương pháp trích ly được quan tâm nhiều nhất hiện nay trong lĩnh vực trích ly cáchợp chất có hoạt tính sinh học từ nguyên liệu tự nhiên, nhằm ứng dụng trong công nghiệp dượcphẩm và thực phẩm Phương pháp này cho phép tự động hóa quá trình trích ly và hạn chế việc sửdụng các dung môi hữu cơ độc hại Dung môi trích ly là một chất lỏng ở trạng thái siêu tới hạn Ởtrạng thái này, chất lỏng có những tính chất đặc biệt như có tính chịu nén cao, khuếch tán nhanh, độnhớt và sức căng bề mặt thấp Do đó, nó có khả năng khuếch tán mạnh vào nền nguyên liệu tốthơn nhiều so với các dung môi thông thường, vì thế làm tăng hiệu suất trích ly lên nhiều lần Trongphương pháp này, thường dùng CƠ2 trạng thái siêu tới hạn làm dung môi trích ly (đôi khi trộn với

vài % dung môi phân cực nào đó như etanol, metanol, 2- propanol để làm tăng khả năng hòa tancarotenoid của CO2) Do đó, nó cho phép trích ly nhanh, chọn lọc, không làm oxy hóa carotenoid

và an toàn trong vận hành [29]

Trong nghiên cứu này chúng tôi lựa chọn phương pháp trích ly polyphenol bằng dung môi

2.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly

Thực chất của quá trình trích ly là quá trình khuếch tán, vì vậy sự chênh lệch nồng độ giữahai pha (gradient nồng độ chính là động lực của quá trình Khi chênh lệch nồng độ lớn, lượng chấttrích ly tăng: thời gian trích ly giảm thực hiện bằng cách tăng tỷ lệ dung môi so với nguyên liệu)

2.2.5.1 Kich thước và hình dạng nguyên liệu

Kích thước nguyên liệu ảnh hưởng đến tốc độ chuyển động của dung môi qua lớp nguyênliệu Kích thước nguyên liệu càng nhỏ thì diện tích bề mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi

sẽ càng lớn Với nguyên liệu rắn cần tăng diện tích tiếp xúc giữa chúng và dung môi, điều này thựchiện bằng cách nghiền nhỏ, thái nhỏ, băm nhỏ vật liệu Nó còn làm phá vỡ cấu trúc tế bào, thúc đẩyquá trình tiếp xúc giữa dung môi và vật liệu Do đó, việc trích ly các cấu tử từ nguyên liệu vàodung môi sẽ trở nên dễ dàng hơn Tuy nhiên, kích thước và hình dạng của vật liệu sau khi làm nhỏcũng có giới hạn vì nếu chúng quá mịn sẽ bị lắng đọng lên lớp nguyên liệu, tắc các ống mao dẫnlàm cho dung dịch có nhiều cặn Mặt khác, nếu kích thước của nguyên liệu quá nhỏ thì chi phí choquá trình nghiền xé nguyên liệu sẽ gia tăng Ngoài ra, việc phân riêng pha lỏng và pha rắn khi kếtthúc quá trình trích ly sẽ trở nên khó khăn hơn [30, 31]

2.2.5.2 Tỷ lệ khối lượng giữa nguyên liệu và dung môi

Với cùng một loại nguyên liệu, nếu ta tăng lượng dung môi sử dụng thì hiệu suất trích ly sẽtăng theo Đó là do sự chênh lệch nồng độ của cấu tử cần trích ly trong nguyên liệu và trong dungmôi sẽ càng lớn Tuy nhiên, nếu lượng dung môi sử dụng quá lớn thì sẽ làm loãng dịch trích, tăngchi phí về kinh tế Khi đó, các nhà sản xuất phải thực hiện quá trình cô đặc hoặc xử lý dịch tríchbằng phương pháp khác để tách bớt dung môi Như vậy, cần xác định tỷ lệ phù hợp giữa khốilượng nguyên liệu và dung môi [30, 31]

2.2.5.3 Nhiệt độ trích ly

Khi tăng nhiệt độ, các cấu tử sẽ chuyển động nhanh hơn, do đó sự hòa tan và khuếch táncủa cấu tử từ nguyên liệu vào dung môi sẽ được tăng cường Ngoài ra, khi nhiệt độ tăng, độ nhớtcủa dung môi sẽ giảm, dung môi dễ dàng xuyên qua lớp nguyên liệu và làm cho diện tích tiếp xúc

bề mặt giữa nguyên liệu và dung môi sẽ càng lớn Tuy nhiên, việc tăng nhiệt độ trích ly sẽ làm tăngchi phí năng lượng cho quá trình, đông thời có thể xảy ra một số phản ứng hóa học không mongmuốn trong dịch trích

và sự tổn thất các cấu tử hương sẽ gia tăng Do dó, tùy theo từng trường hợp cụ thể mà chọn nhiệt

độ trích ly phù hợp [30, 31]

2.2.5.4 Thời gian trích ly

Thời gian tiếp xúc của nguyên liệu và dung môi càng dài thì khả năng trích ly càng cao vìkhi đó nồng độ chất tan đạt trạng thái cân bằng Tuy nhiên, nếu thời gian trích ly quá dài sẽ hòa tancác sản phẩm không mong muốn vào dung môi trích ly, sản phẩm thu được không tinh khiết

Khi tăng thời gian trích ly thì hiệu suất thu hồi chất chiết sẽ gia tăng Tuy nhiên, nếu thờigian trích ly quá dài thì hiệu suất thu hồi chất chiết sẽ không tăng thêm đáng kể Khi đã đạt đượcmức độ trích ly cao nhất nếu kéo dài thời gian sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế [30, 31]

2.3 Tổng quan về sấy phun

Hiện nay, phương pháp sấy phun rất phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm và đượcứng dụng để sấy sữa bột, bột rau quả, trà hòa tan, cà phê hòa tan, bột trứng và nhiều loại sản phẩmkhác

2.3.1 Cơ sở khoa học của quá trình sấy phun

Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu dưới tác dụng của nhiệt Trong quá trìnhsấy, nước tách ra khỏi vật liệu nhờ sự khuếch tán do [25]:

- Chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và bên trong vật liệu

- Chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền và bảo quản sảnphẩm được lâu hơn

2.3.2 Nguyên lý của phương pháp sấy phun

Quá trình sấy phun là quá trình chuyển đổi dòng nhập liệu dạng lỏng thành sản phẩm dạngbột Dòng nhập liệu được phân tán thành những hạt nhỏ li ti nhờ cơ cấu phun sương Cơ cấu phunsương thường có dạng đĩa quay hay vòi phun áp lực Những hạt lỏng phun ra dưới dạng sương mùngay lập tức tiếp xúc với dòng khí nóng, kết quả là hơi nước được bốc đi nhanh chóng nhưng nhiệt

độ của vật liệu vẫn được duy trì ở mức thấp Nhờ vậy mà vật liệu được sấy khô mà không làm thayđổi đáng kể tính chất của sản phẩm Thời gian sấy khô các hạt lỏng dạng sương trong sấy phun

nhanh hơn nhiều so với các quá trình sấy khác.

Sấy phun gồm 3 quá trình cơ bản [31]:

Giai đoạn 1: Chuyển nguyên liệu cần sấy sang dạng sương mù (các hạt lỏng phân tán trong

không khí) nhờ cơ cấu phun sương trong thiết bị sấy phun Hiện nay có 3 cơ cấu phun sương: đầuphun ly tâm, đầu phun 1 dòng, đầu phun 2 dòng Kích thước các giọt nhỏ sau giai đoạn phun sươngdao động trong khoảng 10 -ỉ- 20 pm

Giai đoạn 2: Hòa trộn sương mù với dòng tác nhân sấy trong buồng sấy Đây chính là giai

đoạn tách ẩm ra khỏi nguyên liệu Do nguyên liệu được phun sương nên diện tích tiếp xúc giữa cácgiọt lỏng và tác nhân sấy là rất lớn Do đó, ẩm trong nguyên liệu được bay hơi nhanh chóng Thờigian diễn ra tách ẩm từ vài giây đến vài chục giây

Giai đoạn 3: Tách sản phẩm ra khỏi dòng tác nhân sấy Người ta có thể sử dụng cyclone, túi

lọc hoặc phương pháp kết tủa trong trường tĩnh điện, phổ biến nhất là sử dụng cyclone Hiệu suấtthu hồi sản phẩm trong thiết bị sấy phun dao động trong khoảng 90 -ỉ- 98%

2.3.3 Ưu điểm và nhược điểm của quá trình sấy phun

ưu điểm

Tính chất và chất lượng của sản phẩm đạt điểm tốt hơn Sản phẩm sau khi sấy có dạng bộtmịn đồng nhất, xốp, dễ hòa tan, không cần phải qua giai đoạn nghiền, chất lượng ít bị biến đổi sovới nguyên liệu ban đầu, tiện lợi cho sử dụng và chế biến

Có thể sấy được những nguyên liệu có tính chất nhạy cảm với nhiệt độ do nhiệt độ sấy thấp,thời gian sấy nhanh và khí nén thường dùng là không khí hoặc khí trơ

Nhược điểm

Không thể sử dụng cho những mẫu nguyên liệu có độ nhớt quá cao, hàm lượng chất khô thấphoặc sản phẩm thu được yêu cầu có tỉ trọng cao vốn đầu tư cao hơn các loại thiết bị sấy khác, tiêutốn năng lượng nhiều

2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun Nhưng quan trọng nhất là các yếu tố sau:

2.3.4.1 Nhiệt độ tác nhân sẩy

Nhiệt độ tác nhân sấy là yếu tố ảnh hưởng đến một số đặc tính của quá trình sấy phun như:

độ ẩm, kích thước hạt, thời gian sấy, của sản phẩm sau khi sấy phun Khi cố định thời gian sấy,

độ ẩm của sản phẩm bột thu được sẽ giảm khi tăng nhiệt độ tác nhân sấy, vì khi tăng nhiệt độ thì

tốc độ bốc hơi nước tăng theo Tuy nhiên, nếu nhiệt độ tác nhân sấy tăng quá cao nó sẽ ảnh hườngđến chất lượng sản phẩm Do đó, tùy thuộc vào từng sản phẩm mà lựa chọn thông số nhiệt độ thíchhợp Thông thường sẽ tiến hành khảo sát ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ lên các chất có trongsản phẩm từ đó chọn ra nhiệt độ tối ưu [32, 33]

2.3.4.2 Nồng độ chắt khô của nguyên liệu

Trong quá trình sấy phun, nếu nồng độ chất khô của nguyên liệu càng cao thì hiệu suất thuhồi càng lớn Tuy nhiên, nếu nồng độ chất khô quá cao sẽ làm tăng độ nhớt của nguyên liệu, gâykhó khăn cho quá trình tạo sương mù trong buồng sấy, cơ cấu phun dễ bị tắc nghẽn hoặc tạo hạt vớihình dạng và kích thước không như mong muốn Ngoài ra, độ nhớt quá cao làm hiệu suất thu hồisản phẩm sẽ giảm, nguyên nhân là do độ nhớt cao làm cho sản phẩm dính vào thành thiết bị nhiệt,đặc biệt là trong buồng sấy Trong sấy phun thực phẩm để tăng hàm lượng chất khô người tathường sử dụng chất mang (ví dụ: maltodextrin; cyclodextrin; ) để hỗ trợ quá trình sấy [32, 33],

2.3.4.3 Lưu lượng nhập liệu

Lưu lượng nhập liệu hay tốc độ bơm nhập liệu nó có nhiệm vụ vận chuyển dòng nguyên liệulỏng vào trong cơ cấu phun sương Lưu lượng nhập liệu quyết định thời gian sấy của sản phẩm.Lưu lượng nhập liệu càng cao thì thời gian sấy càng ngắn, tuy nhiên, lưu lượng nhập liệu ảnhhưởng đến kích thước hạt, độ ẩm của sản phẩm Nếu lưu lượng nhập liệu càng cao thì dòng phunsương vào buồng sấy cao nó làm gia tăng mật độ của dòng sương trong buồng say Neu như nhiệt

độ không đủ lớn để làm bay hơi nước, một phần nguyên liệu sẽ dính vào thành buồng sấy, làmgiảm hiệu suất thu hồi, làm tăng độ ẩm của sản phẩm Do đó, để khắc phục được điều này phải cânbằng giữa nhiệt độ, nồng độ chất khô và lưu lượng cho thích hợp

2.3.5 Một số nghiên cứu về sấy phun trong sản xuất thực phẩm

Theo nghiên cứu của Poonam Mishra và cộng sự (2013) về việc khảo sát quá trình sấy phun

dịch quả quýt (Emblỉca officinalis) với các thông số là: áp lực 1,2 bar, tốc độ nạp liệu là 13 - 15

ml/phút, hàm lượng maltodextrin bổ sung vào khoảng 5 - 9%, và nhiệt độ sấy khoảng 125 - 200°C

sẽ có ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất của sản phẩm như độ ẩm, màu sắc, phenolic tổng vàDPPH (l,l-diphenyl-2- picrylhydrazyl) Với điều kiện sấy 125°c, hàm lượng maltodextrin 5% thìkhả năng giữ phenolic tổng và DPPH tốt hơn, tuy nhiên bột sấy phun dễ bị dính Ở điều kiện sấy175°c, hàm lượng maltodextrin 7% sẽ khắc phục được hiện tượng bột dính, màu sắc sáng hơn vàhàm lượng phenolic tổng giảm nhưng ở mức độ chấp nhận [34]

Nghiên cứu của Milton Cano-Chauca và cộng sự (2005), về các chất mang khác nhau hỗ trựcho quá trình sấy phun dịch xoài cũng đã kết luận rằng sử dụng 12% maltodextrin (DE20) bổ sungvào dịch xoài (12°Brix) với nhiệt độ sấy 160°C, tốc độ nhập liệu 10 ml/phút thì sản phẩm sấy phun

có chất lượng tốt hơn, độ hòa tan cao (trên 90%) so với khi kết hợp maltodextrin với crystallinecellulose 3%, 6%, 9% [35]

Cristhiane Caroline Ferrari và cộng sự (2012), đã nghiên cứu những ảnh hưởng của điều kiệnsấy phun lên tính chất hóa lý của bột việt quất như độ ẩm, tính hút ẩm, anthocyanin, màu sắc, hạngthái bột với nhiệt độ sấy 140 - 180°C và nồng độ maltodextrin 5-25% Nghiên cứu thấy rằng nhiệt

độ không khí đầu vào cao làm tăng đáng kể tính hút ẩm của bột, giảm độ ẩm của bột và dẫn đến sựhình thành của các hạt lớn hơn với bề mặt nhẵn Bột được sản xuất với nồng độ maltodextrin caohơn ít hút ẩm, màu sáng hơn, ít màu đỏ, và có độ ẩm thấp Khả năng lưu giữu anthocyanin chủ yếu

bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ do tính nhạy cảm nhiệt của các sắc tố Các điều kiện tối ưu là nhiệt độkhông khí đầu vào từ 140 - 150°C và nồng độ maltodextrin 5 -7% Nhìn chung, những kết quả nàycho rằng chất lượng bột tốt, có thể thu được bằng cách sấy phun và có tiềm năng được ứng dụngnhiều trong ngành công nghiệp thực phẩm [36]

Kết quả nghiên cứu của F.D.B Abadio và cộng sự (2004), cho rằng việc bổ sungmaltodextrin nồng độ 10% vào dịch khóm ép với điều kiện sấy ở 190°C, tốc độ nhập liệu 0,18kg/phút, tốc độ đĩa quay 25,000 rpm, sản phẩm sau khi sấy có màu sắc sáng, hạt mịn, dễ hòa tan[37]

Nghiên cứu của T.c Kha và cộng sự (2010) cũng chỉ ra rằng, nhiệt độ sấy và hàm lượngmaltodextrin có ảnh hưởng rất lớn đến độ ẩm, carotenoid tổng, hoạt tính oxy hóa của sản phẩm Sửdụng thiết bị sấy phun SD-05 spray dryer, ở điều kiện sấy 120°C, áp lực 0,6 bar, tốc độ nạp liệu 12

- 14 ml/phút, bổ sung 10% maltodextrin thì sản phẩm bột gấc thu được sau khi sấy có màu sắc sánghơn, tổng hoạt tính chống oxy hóa cao hơn so với sấy ở nhiệt độ 200°C (0,14 so với 0,08 pmolTEAC/g) [38]

2.4 Tổng quan về enzyme pectinase và cellulase

Thành tế bào thực vật được cấu tạo chủ yếu từ cellulase, các tế bào thực vật kết dính vớinhau nhờ pectin Trong công nghệ sản xuất nước quả, việc sử dụng các chế phẩm cellulase vàpectinase để xử lý trái cây nhằm hỗ trợ sự phá hủy thành tế bào và lớp kết dính giữa các tế bàotrong cấu trúc mô thực vật, nhờ đó sẽ thu được nhiều dịch bào và chất chiết hơn

2.4.1 Pectinase

Cơ chất của pectinase là các hợp chất pectin với các thành phần như [31]:

- Protopectin là phức của pectin với các hợp chất hóa học khác, có nhiều trong trái cây chưachín

- Acid pectic là acid polygalaturonic Đây là polymer của các phân tử acid galacturonic, liênkết với nhau bởi a-1,4- glycoside

- Acid pectinic là acid polygalacturonic, trong đó một so gốc -COOH trong phân tử đã bịester hóa bởi methanol

- Pectin là acid polygalacturonic, trong đó hầu hết các gốc -COOH bị ester hóa

- Pectate và pectinate là muối của acid pectic và acid pectinic Trừ protopectin, các hợp chấtcòn lại đều tan được trong nước

Hệ enzyme pectinase gồm 4 nhóm sau:

- Pectinesterase (EC.3.1.1.11): xúc tác phản ứng thủy phân ester trong phân tử pectin làmgiảm độ nhớt, làm giảm mức độ ester hóa Enzyme nằm được dùng để tách pectin ra nướckhỏi trái cây làm tăng độ trong của sản phẩm

- Nhóm enzyme thủy phân liên kết a-1,4- glycoside trong các hợp chất pectin gồm có:

• Polygalacturonase (PG) gồm có 3 enzyme: Endo PG (EC.3.2.1.15) thủy phân liên kết tại vịtrí giữa mạch của acid pectic hay pectinic Exo PG (EC.3.2.1.67) thủy phân liên kết từ đầukhông khử của phân tử acid pectic hay pectinic tạo ra D-galacturonate Exo PG(EC.3.2.1.82) thủy phân liên kết từ đầu không khử của phân tử acid pectic hay pectinic tạo

ra digalacturonate

• Polymethylgalacturonase (PMG) gồm 2 enyzme: Endo PMG thủy phân liên kết tại những vịtrí giữa mạch của phân tử pectin Exo PMG thủy phân liên kết từ đầu không khử của pectintạo ra galacturonic

Nhóm pectin transeliminase: tương tự như nhóm enzyme thủy phân liên kết a- glycoside trong các hợp chất pectin nhung không có sự tham gia của nước Nhóm enzyme

1,4-thủy phân hoặc phân hủy liên kết a-1,4- glycoside trong các oligo-D-galacturonate.

2.4.2 Cellulase

Cơ chất của enzyme cellulase là cellulose Cellulose là polymer mạch thẳng các các phân tửđường glucose liên kết với nhau bằng liên kết |3-l,4-glycoside Mỗi phân tử cellulose chứa khoảng6000-12000 gốc glucose Trong tự nhiên, cellulose tồn tại ở dạng những bó sợi khi đó sẽ xuất hiệnliên kết hydro giữa các phân tử cellulose với nhau Neu như các phân tử cellulose được sắp xếpsong song với nhau, số liên kết hydro tăng cao làm cấu trúc bó sợi rất chặt, gọi là cấu trúc tinh thể.Ngược lại, sự sắp xếp không theo trật tự sẽ làm giảm liên kết hydro, cấu trúc bó sợi kém chặt, gọi

là cấu trúc vô định hình và cấu trúc này sẽ dễ bị thủy phân bởi cellulose [39]

Hệ enzyme cellulase gồm các enzyme cơ bản:

- Endo 1,4-0-D glucan-4-glucanohydrolase (EC.3.2.1.4) thủy phân liên kết 0- 1,4-glycoside ở

vị trí giữa mạch của phân tử cellulose

- Exo 1,4-0-D glucanglucohydrolase (EC.3.2.1.74) thủy phân liên kết 0-1,4- glycoside trongphân tử cellulose và 0-1,4-glucan từ đầu không khử tạo ra sản phẩm là glucose

- Exo 1,4-0-D glucancellobiohydrolase (EC.3.2.1.91) thủy phân liên kết 0-1,4- glycosidetrong phân tử cellulose từ đầu không khử tạo ra cellobiose

- -0-D glucosidase hay cellobiase Enzyme này có thể thủy phân những đoạn oligomer củacellulose và cellobiose Đối với các oligomer, nó sẽ xúc tác thủy phân liên kết 0-1,4-glycoside

từ đầu không khử và tạo ra glucose

Quá trình thủy phân thường bắt đầu bời sự tác động của Endo 1,0-D glucan- glucanohydrolase tạo ra các cellooligosaccharide Sau đó, các enzyme sẽ tiếp xúc với các cơ chấtnày để tạo ra sản phẩm là glucose, cellobiose và một số oligomer mạch ngắn khác

4-Chế phẩm cellulase được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thực phẩm như nước trái cây,rượu vang, bia Ngoài ra, cellulase còn được dùng để thủy phân sơ bộ cellulose làm thức ăn dễ tiêuhóa và hấp thu hơn trong sản xuất thức ăn cho gia súc

2.4.3 Một số nghiên cứu về enzyme trong công nghệ sản xuất thực phẩm

Trên thế giới đã nghiên cứu ứng dụng enzyme vào trong quy trình sản xuất trà và những kếtquả thu được cho thấy việc sử dụng enzyme là có hiệu quả Nghiền cứu của Chee-Hway và cộng sự(1987) đã cho thấy, khi sử dụng một hoặc nhiều enzyme trên trà đen như: cellulase, pectinase,papain, hoặc hemicellulose cho kết quả hàm lượng chất hòa tan trong trà tăng cao hơn so với việckhông sử dụng enzyme [40] Một nghiên cứu Bent R Petersen (1984) đã sử dụng enzyme trong sản

xuất trà uống liền cho thấy cao chiết của trà có xử lý enzyme tăng 2,25 lần so với trà không xử lýenzyme, đồng thời giảm độ đục trong dịch chiết cao trà [41 ]

Trong nghiên cứu ứng dụng enzyme trong sản xuất trà Oolong của Huỳnh Thị Nhã và cộng

sự (2016) đã cho thấy khi sử dụng enzyme thì hàm lượng chất hòa tan, hàm lượng màu tổng trongmẫu trà tăng khi nồng độ enzyme tăng Nghiên cứu này cũng chỉ ra việc bo sung enzyme vào trongquy trình sản xuất trà Oolong làm cho màu nước trà thành phẩm trong, sáng hơn và rút ngắn đượcthời gian so với phương pháp sản xuất truyền thống [42]

Để tăng hiệu suất thu hồi nước dứa, theo nghiên cứu của Hassan K Sreenath và cộng sự(1994) [39], khi bổ sung cellulase, pectinase hoặc hỗn hợp hai enzyme này với nồng độ 0,025%,

pH 4,8, nhiệt độ 27-30°C, thời gian 30 phút, tỷ lệ pha loãng thịt quả với nước là 1:1,2 thì hiệu suấtthu hồi dịch quả đạt lần lượt 83%, 81% và 86% so với mẫu không dùng enzyme

CHƯƠNG 3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cưu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Lá trà phụ liệu được sử dụng trong nghiên cứu được thu hái từ vườn chè cầu Đất, ở xãXuân Tường, Đà Lạt, Lâm Đồng Lá trà sau khi mua về được bảo quản trong bao PE(20x40cm) có đục lỗ (kích thước 1 cm/lỗ, 10 lỗ/túi) đựng trong thùng xốp, đặt trong phòngmát (nhiệt độ 15°C) và được sử dụng trong 1 tuần

3.2 Hóa chất và trang thiết bị

3.2.1. Hóa chất

- Ethanol 99,5% (Trung Quốc)

- Thuốc thử Folin - Ciocalteu (Merck - Đức)

- Natri carbonate - Na2CƠ3 (Merck - Đức)

- Acid gallic (Merck - Đức)

- Chuẩn EGCG (Sigma - Mỹ)

3.2.2 Maltodextrin

Maltodextrin là polysaccharide không ngọt, và có công thức hóa học là(CóHio05)n.H20 Là sản phẩm của quá trình thủy phân không hoàn toàn của tinh bột bangenzyme hoặc bang acid

Maltodextrin là phụ gia thường được sử dụng nhất trong các ngành công nghiệp thựcphẩm Maltodextrin có độ hòa tan cao trong nước, có độ nhớt thấp, mùi vị nhạt và tạo dungdịch không màu [43] [44], Chúng cũng được báo cáo để có thể bảo vệ thành phần thực phẩmnhạy cảm như hưomg vị, màu sắc và hợp chất hoạt tính sinh học chống lại điều kiện bất lợi vềmôi trường [36]

3.2.3 Enzyme

Cellulase (thu nhận từ nấm mốc Trichoderma reesei, hãng Novozyme của Đan Mạch),

trạng thái lỏng, màu nâu, hoạt độ riêng 4973 u/ml pH hoạt động 34-7,nhiệt độ hoạt động 55°C

404-Pectinase (thu nhận từ nấm mốc Aspergillus aculeatus, hãng Novozyme của Đan

Mạch), trạng thái lỏng, màu nâu, hoạt độ riêng 4656 u/ml pH hoạt động 34-5, nhiệt độ hoạt

động 40-ỉ-55oc

Enzyme cellulase và pectinase được mua tại công ty Brenntag Việt Nam

3.2.4. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm

- Máy đo quang phổ uv - VIS (WTW 6600 - Đức)

- Máy sấy phun (Labplant SD06 - Anh)

- Cân điện tử (Satorius - Đức)

- Bể ổn nhiệt (Julabo - Pháp)

- Máy ly tâm lạnh (Hermle - Đức)

- Máy votex (Velp - Italia)

- Máy khuấy từ (Velp - Italia)

- Cân sấy ẩm (Ohaus - Mỹ)

- Máy đo pH (WTW - Đức)

- Máy ghép mí chân không (Fuji - Nhật)

- Máy đồng hóa tốc độ cao (IKA - Đức)

- Atago Master (thang đo 0 - 50°Brix; Nhật Bản)

- Một số dụng cụ: cuvette thủy tinh; micropipette, erlen, bercher, bình định mức, rây lọc, ốngnghiệm, tất cả các dụng cụ trước khi làm thí nghiệm được rửa sạch, tráng bằng nước cất vàđược sấy khô trong tủ sấy

3.3 Phuong pháp nghiên cứu

3.3.1 Sư đồ nghiên cứu

Độ ẩmMàu sắc Polyphenol tổng Chlorophyll EGCG

^Kích thuớc hạt y

Hình 3.1 Sơ đồ nghiên cứu.

(NL: nguyên liệu; CKNL: chất khô nguyên liệu)

Trà xanh

Độ amProteinCellulose X_

Pectin Polyphenol Chlorophyll

"X

EGCGĐuờng tổngĐuờng khử