quá trình lên men chè đen

Trong quá trình tạo màu TRs, có thể xảy ra các phản ứng trùng ngưng không thích hợp các Catechin và các hợp chất phenol khác tạo nên các sản phẩm kém tan trong nước chè.. Trong chè đen,

II Các Biến Đổi Trong Quá Trình Lên Men và

yếu tố ảnh hướng

yếu tố ảnh hướng

Chè Đen

II.1.Các Biến Đổi

1.Biến Đổi Vật Lý

Nhiệt Độ: Quá trình lên men lá chè được bắt đầu từ ngay giai đoạn vò chè khi các tế bào của lá bị phá vỡ cho đến  khi xếp chè vào khay và đặt trong phòng lên men các quá trình oxy hóa trong chè mới xảy ra mãnh liệt Nhiệt độ của khối chè lên men tăng lên cho đến khi kết thúc quá trình lên men, sau

đó bắt đầu giảm xuống

Trong thời gian lên men tại phòng lên men nhiệt độ của khối chè tăng lên từ 2-5 0C,  phụ thuộc vào chất lượng chè ban đầu, độ dày của lớp chè trong khay lên men, mức độ vò đập, nhiệt độ không khí và các yếu tố khác Sự gia tăng nhiệt độ có liên quan chặt chẽ đến quá trình oxy hóa xảy ra trong

2.Biến Đổi Hoc Học

 Các biến đổi về chất màu:

Màu sắc của chè đen khi pha không phải là màu đen, mà có màu cam sáng, hơi đỏ hay đỏ nâu Các chất màu đặc trưng cho chè đen được hình thành chủ yếu trong quá trình lên men Chất màu của chè đen là tổng hợp của nhiều hợp chất tạo màu khác nhau gồm các loại chính sau:

 Theaflavins (TFs)

Thành phần TFs trong chè đen chiếm khoảng 0.2 – 0.3 % Trong chè đen có 4 loại TFs chính gồm Theaflavin,

Theaflavin 3– gallate, Theaflavin 3’– gallate, và Theaflavin – 3, 3’– gallate

Các Theaflavin này được tạo thành bởi sự oxi hóa các hợp chất quinon Dưới tác dụng của enzyme polyphenoloxidase chuyển hóa từ Epicatechin và Epigallocatechin thành các hợp chất trung gian là các hợp chất quinon, cụ thể nhóm Galloyl ester của catechin bị oxi hóa tạo thành benzotropolone Cuối cùng các hợp chất quinon này kết hợp lại với nhau tạo nên các loại Theaflavin khác nhau Chính chất này tạo màu cam cho nước chè khi pha Trong các loại Theaflavin, Theaflavin monogallate tạo màu sắc sáng hơn Theaflavin, Theaflavin digallate cho màu sáng hơn nhiều so với Theaflavin monogallate.

EGC          +          EC         –        Theaflavin

EGCG       +          EC         –        Theaflavin-3 monogallate

EGCG       +          ECG      –        Theaflavin–3’3’ digallate

EGC          +          ECG      –      Theaflavin–3’-monogallate

GC        +          EC         –        Isotheaflavin

GC        +          C       –        Neotheaflavin

 Thearubigins(TRs)

Trong chè đen Thearubigin chiếm khoảng 10 – 20 %, là hỗn hợp các chất màu phenol, có khối lượng phân tử từ 700 đến 40.000 Da Chúng được tạo thành do phản ứng trùng ngưng TRs được tạo thành do sự oxi hóa bất kỳ Catechin nào hoặc do sự kết hợp giữa chúng dưới sự xúc tác của enzyme Peroxidase Trong quá trình lên men, một lượng lớn TRs tăng lên tương ứng với lượng TFs giảm đi Điều đó chứng tỏ có sự chuyển hóa TFs thành TRs trong quá trình lên men Thearubigin tạo màu đỏ nâu cho chè đen

Cùng một lọai chè đen có nguồn gốc từ các vùng khác nhau sẽ có màu sắc khác nhau Chính mối quan hệ giữa

Theaflavin và Thearubigin quyết định cho màu sắc của nước chè khi pha Nếu hàm lượng TFs cao thì nước chè có màu sáng hơn, ngược lại nếu hàm lượng TRs quá cao sẽ làm cho nước chè có màu nâu tối

Trong quá trình tạo màu TRs, có thể xảy ra các phản ứng trùng ngưng không thích hợp các Catechin và các hợp chất phenol khác tạo nên các sản phẩm kém tan trong nước chè Đây chính là nguyên nhân làm cho nước chè bị đục

từ 1.97% xuống 1.64 %, disaccharide giảm từ 1.25% xuống 0.5%. 

Như vậy catechin có ảnh hưởng quan trọng hình thành các chất màu đặc trưng cho chè đen

Mức độ oxy hoá các polyphenol phụ thuộc vào điện thế oxy hoá khử Trong chè, mức độ oxy hoá xếp theo thứ tự: chlorogenic acid > catechins >gallocatechins Trong một hỗn hợp cơ chất, chất có thế oxy hoá khử thấp nhất sẽ bị oxy hoá đầu tiên Acid gallic, theogallin, flavone glycosides chỉ bị oxy hoá khi có mặt các chất mang thích hợp ( Roberts và Rusell, 1957) Trong chè đen, nếu EGC và các ester galloyl của chúng không bị oxy hoá hoàn toàn trong quá trình lên men thì các catechin và acid chlorogenic không bị biến đổi hoàn toàn ( Roberts và cộng sự, 1957).Do đó, trong chè đen, các sản phẩm của quá trình oxy hoá có thể có nguồn gốc từ EGC và các gallate của chúng

Có sự khác nhau về tốc độ và mức độ oxy hoá EGCG và ECG trong quá trình lên men EGC và các gallate của chúng được hình thành với tốc độ nhanh hơn so với ECG Cả hai flavonoid này đều bị epimer hoá tại vị trí C2

Flavandiols là một monomer phức tạp giữa flavanol ở trạng thái không bền và các sản phẩm oxy hoá của chúng Flavandiol bị oxy hoá một cách từ từ, trong khi đó, flavanol thì không bị ảnh hưởng ( Millin, 1987) Trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, thearubigin hình thành rất chậm nhưng sau đó tăng lên khi mà theaflavins đạt đến mức cực đại.

 Các biến đổi về mùi:

Chè đen có mùi thơm nhẹ, dễ chịu, giống như mùi táo chín, mùi hoa hồng Mùi của nước chè khi pha là tổng hợp của nhiều hợp chất tạo mùi khác nhau Có thể chia các hợp chất tạo mùi thành 2 nhóm:

 Các chất tạo mùi có sẵn trong nguyên liệu

Trong lá chè tươi có nhiều hợp chất tạo mùi khác nhau Trong đó, một số hợp chất dễ bị bay hơi trong quá trình làm héo, đặc biệt trong quá trình sấy khô, như b, g– hexenol, n-hexanol, a, b– hexenal Trong chè đen còn một số tinh dầu bền nhiệt như benzylic, benzyl methylic, benzaldehyde, geraniol, linool và các ester của chúng với acid caproic, cùng một số aldehyde khác

Owour phân chia các hợp chất dễ bay hơi ( volatile flavour compounds: VFC) thành 2 nhóm: VFC I và VFC II VFC I tạo hương vị “ grass-type”, còn VFC II tạo hương vị “ flowery- type” cho chè Do đó, tỷ lệ giữa VFC II và VFC I được xem là chí số đánh giá hương vị của chè Chỉ số này lớn, hương vị chè càng đậm

 Các chất tạo mùi hình thành trong quá trình chế biến

Người ta đã xác định được hơn 600 hợp chất có ảnh hưởng đến mùi của chè thành phẩm, trong đó các rượu monoterpene (như linalool, gernariol), các rượu thơm (rượu benzylic, 2– phenylethanol) là những thành phần chính tạo nên mùi thơm cho chè Người ta cho rằng những chất mùi

có chức rượu này có mặt trong lá chè dưới dạng các glycoside, trong quá trình lên men sẽ được giải phóng bởi enzyme nội bào glycosidase Các glycoside tiền thân cho những chất tạo mùi trong chè này đã được phân lập, chủ yếu là các diglycoside, gồm các thành phần như sau: b–

primeveroside (6–o–b–D– xylopyranosyl–b–D– glucopyranoside), b– acuminoside (6–o–b–D– apifuranosyl–b–D– glucopyranoside), và b–D– glucopyranoside Trong đó, b– primeveroside là glycoside được tìm thấy nhiều nhất Bên cạnh đó, người ta cũng đã phân lập được 1 enzyme có khối lượng phân tử là 61 kDa, làm nhiệm vụ thủy phân các glycoside tiền thân này trong chè tươi để tạo các hợp chất mùi cho chè đen, và đặt tên là β – glycosidase

Các sản phẩm của quá trình thủy phân bởi β – glycosidase

Hương thơm của chè thành phẩm cũng được góp phần bởi sự tương tác giữa đường và acid amin, giữa acid amin và tanin Hiện vẫn còn rất nhiều giả thiết về cơ chế tạo hương thơm trong quá trình lên men chè đen, song các hợp chất tạo hương thơm có thể thống nhất theo bảng sau:

Catechin có ảnh hưởng đến sự tạo thành mùi thơm cho chè Các đồ thị dưới đây cho thấy khi hàm lượng catechin giảm sẽ làm cho tổng hàm lượng các chất thơm tăng, đặc biệt là các rượu monoterpene, đây là chất rất quan trọng đối với hương chè đen thành phẩm Bên cạnh đó, Takeo và đồng nghiệp (1985) đã chứng minh rằng, nếu như loại bỏ được hoàn toàn catechin thì sự tạo thành các hợp chất thơm như geraniol và linalool sẽ tăng lên đáng kể.

Sự thay đổi của tổng hàm lượng các chất mùi và hàm lượng catechin trong các giai đoạn sản xuất

 Các biến đổi về vị

Vị của chè được tạo nên do sự cân bằng giữa các vị cơ bản như: đắng, chát, ngọt, umami Mặc dù vị đắng, chát gây cảm giác khó chịu nhưng đối với sản phẩm chè hai vị  này là tính chất quan trọng tạo nên chất lượng cho nước chè pha

• Vị đắng, chát trong chè là do Catechin ECG, EGCG tạo vị đắng và chát, trong khi EGC, EC, tạo nên vị đắng và hậu vị ngọt Cường

độ vị đắng, chát có thể xếp theo thứ tự sau ECG>EGCG>GCG>EC>EGC = GC>C Từ đó cho thấy Gallated catechin có vị đắng và chát hơn các non-gallated Catechin Bên cạnh các Catechin có sẵn trong nguyên liệu, các Theaflavin được tạo thành trong quá trình lên men cũng góp phần tạo vị cho chè Trong đó, Theaflavin digallate có vị đắng và chát hơn hẳn so với Theaflavin monogallate

Caffein trong chè chiếm khoảng 2.5 – 4 %, tạo vị đắng gắt cho chè Trong quá trình lên men có sự tạo phức giữa caffein và hợp chất phenol làm giảm hàm lượng

• Caffein giúp điều vị cho nước chè pha Sản phẩm của quá trình này là Caffein Tannate, tan trong nước nóng không tan trong nước lạnh.

• Các Flavonoid có trong chè thường có vị đắng nhiều hơn chát và khi các Flavonoid có kích thước hay khối lượng phân tử càng tăng thì có vị chát nhiều hơn đắng Trong quá trình lên men, các Polymer Flavonoid bị thủy phân tạo các mạch nhỏ hơn làm cho chè đen có vị đắng nhiều hơn Vị đắng này dịu, dễ chịu hơn vị đắng của Caffein.

3.Biến đổi hóa lý

Sự thay đổi hàm lượng rượu methylic

Theo Goghia trong thời gian vò và lên men có sự biến đổi hàm lượng rượu methylic về tổng số cũng như về dạng tự do như sau: 

Theo bảng trên ta thấy, từ lúc phá vỡ các tế bào của lá chè và có sự tiếp xúc của dịch ép với không khí đã xảy ra sự bay hơi của rượu methylic nhờ tính dễ bay hơi của nó Đồng thời methylic tham gia vào việc tạo thành ester giúp tạo hương của chè trong khi vò và lên men chè

4.Biến Đổi Hóa Sinh

 Sự biến đổi của tannin trong quá trình lên men chè

Trong thời gian lên men chè lượng tannin giảm đi rất lớn, thường chiếm khoảng 50% hàm lượng ban đầu của nó trong nguyên liệu Bên cạnh sự tổn thất về hàm lượng, trong quá trình lên men tannin còn biến đổi sâu sắc về thành phần các cấu tử Hiện tượng này thấy rất rõ ở 2 giờ đầu tiên, sau đó cường độ tổn thất của chúng giảm dần

Trong quá trình lên men nhóm chất Catechin trong hỗn hợp tannin chè giảm xuống do

+ 1 phần tannin chuyển hóa thành tannin đặc biệt, chính là các sản phẩm oxy hóa của chúng khi lên men

+ 1 phần sau khi ngưng tụ thành hợp chất lớn hơn đã kết hợp với protein tạo thành những chất không tan

Nhờ sự oxy hóa nhóm chất Catechin và làm tăng hàm lượng nhóm chất tannin đặc biệt nên vị chát đắng của chè mất đi

và thay vào đó là vị chát dịu dễ chịu của chè đen

 Sự biến đổi của các saccharide

Trong thời gian lên men, lượng monosacaride, disacaride giảm xuống do tham gia vào quá trình tạo thành các phức chất

để tạo các cấu tử hương và màu

Theo Khorobava:

+ Lượng monosaccharide  giảm từ 1.97% xuống 1.64%

+ Lượng disaccharide giảm từ 1.25% xuống 0.5% (theo chất khô)

 Sự biến đổi của protein

Trong quá trình lên men, dưới tác dụng của enzyme Protease các protein bị thủy phân thành các acid amin, chúng cùng các acid amin tự do khác góp phần điều vị cho nước chè đồng thời tạo hậu vị tốt sau khi uống

Ở một số nơi trên thế giới, người ta thường uống chè đen với sữa, đường để vị của chè ít chát, ít đắng hơn vì TFs, TRs,

và Catechin trong chè đen kết hợp với Casein của sữa tạo phức, làm cho vị chè dịu đi Ngày nay với sự phát triển của khoa học

kỹ thuật, ta có thể sản xuất ra các lọai chè đen đã tách Caffein, nhằm đáp ứng cho những người không thích vị đắng của chè. 

5.Biến Đổi Cảm Quan

 Sự biến đổi màu sắc

• Trong thời gian lên men lá chè vò có màu đồng đỏ ngày càng rõ rệt, đó là do sự oxy hóa tanin

• Nét đặc trưng của sự biến đổi tanin trong chè khi lên men là các Catechin và các polyphenol ngưng tụ thành các hợp chất hòa tan trong nước Sau đó các chất này kết hợp với các protein không tan có sẵn trong lá chè để tạo thành các hợp chất không tan nằm lại trong bã chè Catechin là nhóm chất chủ yếu và quyết định đến màu sắc đặc trưng của chè

• Màu sắc của nước chè phụ thuộc vào hàm lượng tuyệt đối của theaflavin (màu vàng) và thearubigin (màu đỏ) đồng thời phụ thuộc vào tỉ lệ hàm lượng của 2 nhóm màu này Theo Robe, thearubigin có màu đỏ là sản phẩm của sự chuyển hóa các dicatechin và theaflavin

•   Muốn nước chè có màu mạnh thì phải kéo dài sự lên men nhưng việc tăng cường màu sắc của nước pha sẽ làm giảm hương

vị của chè do sự tạo thành hương thơm chỉ đạt tới giới hạn cực đại vào giờ lên men thứ  3 Vì vậy tăng cường thời gian lên men để có màu nước mạnh thì việc bảo vệ hương thơm có thể nói là không thể thực hiện được Màu sắc của nước chè chỉ tăng trong một thời gian nhất định khi lên men sau đó màu lại giảm xuống. 

 Sự tạo thành hương thơm khi lên men

• Hương thơm đặc biệt của chè là một trong những chỉ tiêu chất lượng của nó Sự tạo thành các chất làm cho chè có hương thơm đặc biệt đến nay vẫn chưa được sáng tỏ hoàn toàn

• Hương thơm của chè thành phẩm được tạo thành có thể là do những hợp chất có trong thành phần tinh dầu của chè tươi không bị biến đổi trong thời gian chế biến, những chất thu được trong quá trình biến đổi của tinh dầu trong thời gian chế biến và do các hợp chất thu được trong quá trình chế biến từ các hợp chất không bay hơi

• Các nghiên cứu gần đây cho thấy aldehyd giữ vai trò rất quan trọng trong sự tạo thành hương thơm cho chè Chúng

có thể được tạo t  hành nhờ sự tương tác của các acid amin và các đường, giữa các acid amin và tanin …

• Khi vò và khi lên men chè có hương thơm rất mạnh Theo tài liệu của một số nhà nghiên cứu, thì trong quá trình này xuất hiện các aldehyd đơn giản như : Izovalerianic,  izobutilic và butilic Những hợp chất rất dễ bay hơi này có tthể mất đi một phần trong khi vò và lên men chè.

• Hương thơm của chè thành phẩm khác xa hương thơm của chè tươi và của bán thành phẩm ở các giai đoạn chế biến Nó đạt tới cực đại vào thời gian vò và lên men chè nhưng sau đó qua thời gian sấy hương thơm giảm đi nhiều vì ở nhiệt độ cao các cấu tử dễ bay hơi bị mất

đi

• Theo Mano, hương thơm của chè được hình thành nhờ sự oxy hóa tanin bởi enzym oxydase hay enzym peroxydase.

• Potanop đã thừa nhận sự tạo thành hương thơm của chè, chủ yếu là do các acid amin nào đó xuất hiện trong khi chế biến chè nhờ sự phân giải protein ở giai đoạn làm héo

II.2.Các Yếu Tố Ảnh Hưởng

1.Thời gian lên men

 Trong cùng điều kiện lên men, tùy theo mức độ non già, mức độ héo, mức độ vò của chè nguyên liệu mà khống chế thời gian lên men khác nhau Với chè đem lên men non, đã qua làm héo được vò đúng mức thì thời gian lên men ngắn và ngược lại Tốt nhất cần phân loại chè trong quá trình chế biến để dễ dàng điều khiển thời gian lên men Thông thường thời gian lên men từ 3 đến 4 giờ.

 Thời gian lên men ngắn sẽ cho chè đen có màu sáng hơn, mùi thơm hơn, nhưng sản phẩm có hàm lượng theaflavin và thearubigin thấp hơn Hàm lượng tổng theflavin đạt mức tối đa sau 90 phút lên men, tuy nhiên, khi thời gian lên men kéo dài, hàm lượng ungalloylated theaflavin lại giảm, còn theaflavin-3-gallate and theaflavin-3, 3’-digallate lại tăng.

 Tổng lượng các chất hòa tan giảm xuống trong thời gian lên men Đó là do sự tác dụng của tanin và protein và sự ngưng tụ của tanin dẫn đến sự chuyển một số các chất tan sang trạng thái không tan.

 Các chất tan trong chè như : tanin, caffein, protein hòa tan, acid amin, các vitamin, tinh dầu, pectin hòa tan … quyết định giá trị sinh học của chè Trong sản xuất chè đen cần phải chú ý tạo điều kiện nâng cao và bảo vệ các chất tan, đồng thời khống chế các yếu tố làm giảm chất hòa tan trong chè