Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè lên men từ chè Shan và ứng dụng để sản xuất nước giải khát

Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè lên men từ chè Shan và ứng dụng để sản xuất nước giải khát Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè lên men từ chè Shan và ứng dụng để sản xuất nước giải khát Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè lên men từ chè Shan và ứng dụng để sản xuất nước giải khát luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

NCS xin cảm ơn tập thể cán bộ Viện Đào tạo sau đại học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; các giảng viên Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt là các giảng viên Viện Công nghệ Sinh học - Thực Phẩm, Trường Cao đẳng Công nghiệp Thực phẩm Việt Trì đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho NCS hoàn thành bản luận án

Cuối cùng, NCS cũng gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên NCS hoàn thành công trình này

Hà Nội, ngày 25 tháng 8 năm 2012

Nghiên cứu sinh

Đào Thị Việt Hà

Đào Thị Việt Hà

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận án này là kết quả nghiên cứu do bản thân tôi thực hiện với sự cộng tác của các đồng nghiệp Những số liệu đưa ra là hoàn toàn trung thực và không vi phạm bản quyền của bất kỳ tác giả nào khác

Đào Thị Việt Hà

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

FAO Food and Agriculture Organization of theUnitedNations (Tổ chức lương thực

và Nông nghiệp liên hiệp quốc) FDA U.S Food and Drug Administration (Cục quản lý thuốc và thực phẩm mỹ)

HPLC High Performance Liquid Chromatography (Sắc ký lỏng cao áp)

ISP International Streptomyces Project

ITS Internal Transcribed Spacer regions

KCS Kiểm tra chất lượng sản phẩm

LC-MS Liquid chromatography - Mass spectrometry (LC-MS): Phương pháp sắc ký

lỏng khối phổ LSD Giá trị để so sánh sự khác nhau có nghĩa ở ngưỡng 5%

NA Nutrient agar : Môi trường thạch giàu dinh dưỡng

TB Teabrown ( Sắc tố nâu )

TCN Tiêu chuẩn ngành

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 5

1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ CHÈ LÊN MEN 5

1.1 Đặc tính và nguồn gốc của chè lên men 5

1.2 Nghiên cứu thành phần hóa học chè lên men 5

1.2.1 Nghiên cứu xác định thành phần hóa học chè lên men 6

1.2.2 Nghiên cứu sự biến đổi các thành phần hóa học chủ yếu trong quá trình lên men 8

1.2.3 Nghiên cứu các sắc tố trong chè lên men 9

1.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất chè lên men 14

1.4 Chè Shan Việt Nam - nguồn nguyên liệu thích hợp cho sản xuất chè lên men 17

1.4.1 Khảo sát hình thái chè Shan 19

1.4.2 Khảo sát về chất lượng công nghệ 20

2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA SỰ HÌNH THÀNH CHẤT LƯỢNG CHÈ LÊN MEN 20

2.1 Vai trò của nước trong quá trình lên men 21

2.2 Vai trò của nhiệt độ trong quá trình lên men 21

2.3 Vai trò của oxy trong quá trình lên men 22

2.4 Vai trò của vi sinh vật trong quá trình lên men 22

2.4.1 Aspergillus Niger 23

2.4.2 Penicillium 24

2.4.3 Rhizopus 25

2.4.4 Aspergillus glaucus 25

2.4.5 Saccharomyces 26

2.5 Bản chất của sự hình thành chất lượng trong chè lên men 27

3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHÈ LÊN MEN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 28

3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 28

3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè lên men tại Trung Quốc 28

3.3 Tình hình sản xuất và nghiên cứu về chè lên men ở Việt Nam 30

3.3.1 Tiềm năng phát triển sản xuất chè lên men ở Việt nam 30

3.3.2 Tình hình sản xuất chè lên men ở Việt Nam 30

4 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT TỪ CHÈ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 32

4.1 Tình hình sản xuất nước giải khát từ chè trên thế giới 32

4.2 Tình hình sản xuất nước giải khát từ chè ở Việt Nam 38

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

2.1 Nguyên vật liệu, hoá chất 40

2.1.1 Nguyên vật liệu 40

2.1.2 Thiết bị, máy móc 40

2.1.3 Hoá chất 40

2.2 Phưong pháp nghiên cứu 41

2.2.1 Phương pháp vi sinh vật học 41

2.2.3 Phương pháp phân tích hoá học 45

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48

3.1 Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè vàng 48

3.1.1 Lựa chọn nguồn chè cho nghiên cứu 48

3.1.2 Nguyên liệu dùng để sản xuất chè vàng 48

3.1.3 Sơ đồ công nghệ chế biến chè vàng theo phương pháp truyền thống 49

3.1.4 Nghiên cứu công nghệ héo lá chè 49

3.1.5 Công nghệ diệt men và vò chè 52

3.1.6 Nghiên cứu quá trình ủ chè vàng 53

3.1.7 Sự biến đổi hàm lượng các chất cơ bản trong quá trình sản xuất chè vàng 57

3.1.8 Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất chè vàng 59

3.2 Nghiên cứu công nghệ chè lên men 60

3.2.1 Đánh giá chất lượng chè vàng làm nguyên liệu sản xuất chè lên men 60

3.2.2 Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất chè lên men 60

3.2.3 Ép bánh chè lên men 73

3.2.4 Tính toán sơ bộ giá thành 77

3.2.5 Chất lượng sản phẩm 78

3.3 Nghiên cứu hệ vi sinh vật trong quá trình lên men chè 78

3.3.1 Động học quá trình sinh trưởng của các nhóm vi sinh vật trong chè lên men 78 3.3.2 Phân lập vi sinh vật trong quá trình ủ chè 81

3.3.3 Vai trò của vi sinh vật trong quá trình hình thành chất lượng chè lên men 89

3.3.4 Nghiên cứu vai trò của chủng nấm sợi Aspegillus niger trong lên men chè 101

3.4 Nghiên cứu công nghệ sản xuất nước giải khát từ chè lên men 106

3.4.1 Nghiên cứu xác định phương pháp trích ly chè lên men 106

3.4.2 Xác định tỷ lệ chè/nước thích hợp nhằm thu được hiệu suất trích ly và chất lượng dịch trích ly cao nhất 107

3.4.3 Xác định thời gian trích ly thích hợp nhằm thu được hiệu suất trích ly và chất lượng dịch trích ly cao nhất 109

3.4.4 Xác định nhiệt độ thích hợp nhằm thu được hiệu suất trích ly và chất lượng dịch trích ly cao nhất 110

3.4.5 Nghiên cứu xác định số lần trích ly thích hợp 112

3.5 Nghiên cứu xác định công thức phối chế 113

3.5.1 Nghiên cứu xác định tỷ lệ pha chế thích hợp 114

3.5.2 Nghiên cứu xác định công thức phối chế thích hợp 116

3.6 Nghiên cứu ổn định màu sắc cho sản phẩm trong thời gian bảo quản 118

3.7 Nghiên cứu xác định chế độ thanh trùng 121

3.8 Theo dõi sự biến đổi chất lượng của sản phẩm trong thời gian bảo quản tàng trữ 125

3.9 Thiết lập sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất 126

3.10 Hạch toán sơ bộ hiệu quả kinh tế 128

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 129 DANH MỤC CÁC CÔNG TRINH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 : Diện tích, năng suất, sản lượng chè Shan tại một số Tỉnh 18

Bảng 1.2 Một số đặc điểm hình thái sinh trưởng của chè Shan tại một số điểm 19

Bảng 1.3 Năng suất chất lượng của chè Shan tại một số điểm 20

Bảng 1.4 Tình hình sản xuất chè lên men trong vòng 70 năm qua ở Vân Nam - Trung Quốc 29

Bảng 1.5 Giá bán chè lên men qua một số năm 29

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của nguyên liệu chè Shan 49

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của thời gian héo đến sự biến đổi tính chất của lá chè 51

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của thời gian héo nhẹ đến chất lượng của chè vàng bán thành phẩm 52

Bảng 3.4 Sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm và trạng thái của chè trong thời gian ủ 53

Bảng 3.5 Thành phần hoá học của lá chè vàng phụ thuộc vào thời gian ủ 55

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của thời gian ủ đến chất lượng cảm quan của chè vàng 55

Bảng 3.7 Thành phần hoá học của chè vàng phụ thuộc các phương pháp làm khô 56

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của các phương pháp làm khô đến chất lượng chè vàng 57

Bảng 3.9 Sự biến đổi tanin và chất hoà tan trong quá trình sản xuất chè vàng 58

Bảng 3.10 Sự biến đổi đường, nitơ tổng số trong quá trình sản xuất chè vàng 58

Bảng 3.11 Thành phần hóa học của chè vàng Hà Giang 60

Bảng 3.12 Lượng nước cần bổ xung để chè có độ ẩm đã định 61

Bảng 3.13 Ảnh hưởng của độ ẩm và thời gian đến chất lượng cảm quan của chè lên men 62

Bảng 3.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến chất lượng sản phẩm chè lên men 64

Bảng 3.15 Ảnh hưởng của phương pháp làm khô đến thành phần hóa học của chè 71

Bảng 3.16 Ảnh hưởng của phương pháp làm khô đến chất lượng chè 72

Bảng 3.17 So sánh chất lượng của sản phẩm nghiên cứu và chè Trung Quốc 73

Bảng 3.18 Tính giá thành chế biến 1kg chè lên men 77

Bảng 3.19 Số lượng các chủng vi sinh vật phân lập trong quá trình lên men chè vàng tại Hà Giang 81

Bảng 3.20 Sơ bộ đặc tính kiểu hình và khả năng sinh enzyme của các chủng vi sinh vật 83

Bảng 3.21 Đánh giá chất lượng của chè thành phẩm khi bổ sung đơn chủng nấm sợi 90

Bảng 3.22 Thành phần hóa học của chè thành phẩm khi bổ sung chủng nấm sợi 91

Bảng 3.23 Đánh giá chất lượng của chè thành phẩm khi bổ sung đơn chủng nấm men 92

Bảng 3.24 Thành phần hóa học của chè thành phẩm khi bổ sung chủng nấm men 93

Bảng 3.25 Đánh giá chất lượng của chè thành phẩm khi bổ sung đơn chủng xạ khuẩn 94

Bảng 3.26 Đánh giá chất lượng của chè thành phẩm khi bổ sung đơn chủng vi khuẩn 95

Bảng 3.27 Đánh giá chất lượng của chè thành phẩm khi bổ sung chủng Aspergillus niger 7F1.với các tỷ lệ khác nhau 102

Bảng 3.28 Sự biến đổi màu sắc nước, hương ,vị trong quá trình lên men 105

Bảng 3.29 Ảnh hưởng của tỷ lệ chè /nước đến hiệu quả và chất lượng dịch trích ly Error!

Bookmark not defined

Bảng 3.30 Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu quả và chất lượng của dịch trích ly Error!

Bookmark not defined

Bảng 3.31 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hiệu quả và chất lượng của dịch trích ly Error!

Bookmark not defined

Bảng 3.32 Sự thay đổi khối lượng dịch trích ly và khối lượng polyphenol của dịch trích ly lần 2

theo thời gian và tỷ lệ dung môi 113 Bảng 3.33 Sự thay đổi hiệu suất trích ly và hàm lượng chất rắn hòa tan của dịch trích ly lần 2

theo thời gian và tỷ lệ dung môi 113 Bảng 3.34 Sự thay đổi các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm ở các tỷ lệ phối chế khác nhau 114 Bảng 3.35 Sự thay đổi các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm ở các tỷ lệ phối chế khác nhau 115 Bảng 3.36 Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch cỏ ngọt đến chất lượng cảm quan của nước chè giải khát

117 Bảng 3.37 Ảnh hưởng của hàm lượng axit ascorbic đến sự biến màu của nước chè giải khát 119 Bảng 3.38 Ảnh hưởng của hàm lượng axit ascorbic đến chất lượng cảm quan của nước giải khát

từ chè lên men 120 Bảng 3.39 Ảnh hưởng của chế độ thanh trùng tới hàm lượng Polyphenol có trong sản phẩm 122 Bảng 3.40 Ảnh hưởng của chế độ thanh trùng đến các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm nước chè

giải khát 122 Bảng 3.41 Ảnh hưởng của chế độ thanh trùng đến các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm nước chè

giải khát - Bảng ngang 123 Bảng 3.42 Sự biến đổi chất lượng của sản phẩm trong thời gian bảo quản 125 Bảng 3.43 Giá thành sản xuất 1 tấn sản phẩm nước chè giải khát đóng chai thuỷ tinh 250 ml 128

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc của lovastatin 7

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của Theanine 9

Hình 1.3 Sơ đồ quy trình công nghệ chè lên men ở Trung Quốc 15

Hình 1.4 Đồ thị sản lượng các dòng sản phẩm của ITO EN qua các năm 35

Hình 1.5 Đồ thị biểu thị tốc độ phát triển của các sản phẩn nước giải khát từ chè trên thị trường của ITO EN 36

Hình 1.6 Đồ thị thị phần của các hãng sản xuất nước giải khát lớn trên thị trường Mỹ 38

Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc gen mã hóa RNA ở vi nấm 44

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất chè vàng 59

Hình 3.2 Đồ thị thể hiện sự biến đổi nhiệt độ và độ ẩm của chè theo gian lên men 65

Hình 3.3 Đồ thị thể hiện sự biến đổi hàm lượng tanin và hàm lượng chất hòa tan theo thời gian lên men 67

Hình 3.4 Đồ thị thể hiện sự biến đổi hàm lượng đường khử và hàm lượng nitơ tổng số theo thời gian lên men 67

Hình 3.5 Đồ thị thể hiện sự biến đổi hàm lượng theaflavin và hàm lượng thearubigins theo thời gian lên men 67

Hình 3.6 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất chè lên men từ chè vàng 76

Hình 3.7 Động học quá trình sinh trưởng của các nhóm nấm sợi, nấm men và vi khuẩn hiếu khí trước, sau và trong quá trình lên men chè vàng Tham vè tại Hà Giang 80

Hình 3.8 Hình ảnh khuẩn lạc nấm mốc và nấm men mọc trên môi trường nuôi cấy YM (A) và vi khuẩn mọc trên môi trường nuôi cấy NA (B) từ chè sau 14 ngày lên men 85

Hình 3.9 Hình ảnh khuẩn lạc (A) và tế bào (B) của chủng nấm men 14M2 phân lập trên chè lên men sau 14 ngày ủ đống 85

Hình 3.10 Hình ảnh khuẩn lạc (A) và tế bào (B) của chủng nấm men 28M2 phân lập trên chè lên men sau 28 ngày ủ đống 86

Hình 3.11 Hình ảnh khuẩn lạc (A) và tế bào (B) của chủng nấm men 28M1 phân lập trên chè lên men sau 28 ngày ủ đống 86

Hình 3.12 Hình ảnh khuẩn lạc (A) và tế bào (B) của chủng nấm men 42M2 phân lập trên chè lên men sau 42 ngày ủ đống 87

Hình 3.13 Hình ảnh khuẩn lạc (A) và hình ảnh nhuộm Gram (B) của chủng vi khuẩn 7V1 sau 48 giờ nuôi cấy trên môi trường NA ở nhiệt độ 30o C 87

Hình 3.14 Hình ảnh khuẩn lạc (A) và hình ảnh nhuộm Gram (B) của chủng vi khuẩn 14V3 sau 48 giờ nuôi cấy trên môi trường NA ở nhiệt độ 30o C 87

Hình 3.15 Hình ảnh khuẩn lạc (A) và hình ảnh nhuộm Gram (B) của chủng vi khuẩn 28V5 sau 48 giờ nuôi cấy trên môi trường NA ở nhiệt độ 30o C 88

Hình 3.16 Hình ảnh khuẩn lạc (A) và hình ảnh nhuộm Gram (B) của chủng vi khuẩn TPV5 sau

48 giờ nuôi cấy trên môi trường NA ở nhiệt độ 30o

C 88 Hình 3.17 Hình ảnh khuẩn lạc, bọng bào tử và thể bình của chủng nấm sợi 7F1 trên môi trường

Czapek sau 10 ngày nuôi cấy ở 25o

C 98 Hình 3.18 Hình ảnh khuẩn lạc và cuống sinh bào tử và thể bình của chủng nấm sợi 7F2 trên môi

trường Czapek sau 10 ngày nuôi cấy ở 25o

C 99 Hình 3.19 Hình ảnh khuẩn lạc và cuống sinh bào tử và thể bình của chủng nấm sợi 14F1 trên

môi trường Czapek sau 10 ngày nuôi cấy ở 25o

C 99 Hình 3.20 Hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào của chủng nấm men 28 M2 trên môi trường

YM sau 2 ngày nuôi cấy ở 30o

C 100 Hình 3.21 Động học quá trình sinh trưởng của các nhóm nấm sợi và vi khuẩn hiếu khí trong quá

trình lên men chè khi ủ tự nhiên (A) và khi ủ có bổ sung với chủng Aspergillus niger 7F1 (B) 104

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Nằm trong vùng nguyên sản của cây chè thế giới, Việt Nam có điều kiện địa hình, đất đai, khí hậu phù hợp cho cây chè phát triển và cho năng suất chất lượng cao Hiện sản phẩm chè của Việt Nam đứng ở vị trí thứ 5 thế giới về sản lượng cũng như kim ngạch xuất khẩu và đã có mặt trên 110 quốc gia, trong đó thương hiệu “CheViet” đã được đăng

ký và bảo hộ tại 70 thị trường quốc gia và khu vực [112] Theo báo cáo tại “Hội nghị đánh giá thực trạng sản xuất, chế biến và tiêu thụ chè 2011” Đến năm 2010, diện tích chè cả nước đạt 129,4 ngàn ha, trong đó 117,3 ngàn ha cho thu hoạch với năng suất bình quân 7,3 tấn chè búp tươi/ha, tổng sản lượng chè khô 180.000 tấn, sản lượng chè xuất khẩu 137,515 tấn, tổng kim ngạch xuất khẩu 199,98 triệu USD Ngành chè đang đặt ra mục tiêu phát triển chung đến năm 2020 đạt 250.000 tấn trong đó xuất khẩu đạt 182.000 tấn, sẽ trồng mới và thay thế diện tích chè cũ đạt mức ổn định khoảng 150.000 ha, năng suất bình quân đạt 8-9 tấn búp/ha và đạt kim ngạch xuất khẩu 200 triệu USD

Mặc dù chè là nông sản có thế mạnh và đã được quan tâm đầu tư nhưng ngành chè Việt Nam vẫn đang đứng trước nhiều khó khăn, thách thức Chè truyền thống chủ yếu bao gồm ba loại chính: chè xanh, chè Ôlong và chè đen Chè xanh là loại chè không lên men, chè đen là loại chè được lên men hoàn toàn bởi các enzim oxy hóa, chè Ôlong là sản phẩm trung gian của hai loại chè trên, được lên men không hoàn toàn từ lá chè tươi Người Việt Nam có truyền thống uống chè từ lâu đời nhưng mức tiêu thụ không lớn, chủ yếu sử dụng chè xanh (chiếm 90% tổng nhu cầu về chè) Theo thống kê của FAO, mức tiêu thụ bình quân đầu người ở Việt Nam năm 2000 chỉ đạt 380gam/người, thấp hơn nhiều so với các nước Châu Á có tập quán uống chè khác như Hồng Công 1400gam /người, Đài Loan 1300 gam/ người, Nhật Bản 1050gam/ người [113] Trong khi đó, trên thị trường chè thế giới chỉ

có chè xanh và chè ướp hoa là những sản phẩm chè xuất khẩu chiếm ưu thế của Việt Nam

Do chất lượng chè không cao, sản phẩm không đa dạng, chè xuất khẩu chủ yếu chỉ dưới dạng thô hoặc mới qua sơ chế nên giá thành rẻ, sức cạnh tranh còn yếu Vì vậy, ngành chè cần có những giải pháp cụ thể nâng cao hiệu quả, chất lượng và khả năng cạnh tranh của chè Việt Nam trên trường quốc tế [42]

Bên cạnh đó cần đẩy mạnh việc nghiên cứu và tổ chức sản xuất các loại chè cao cấp, có sức cạnh tranh lớn như các loại chè ướp hương hoa quả, chè thảo mộc, các loại nước chè đóng hộp, chè thuốc….Đặc biệt nghiên cứu khai thác các đặc điểm hoạt chất sinh học quý giá của chè Từ đó xây dựng hướng sản xuất các sản phẩm thực phẩm có lợi cho sức khỏe nhằm đa dạng hóa sản phẩm Nâng cao giá trị các sản phẩm từ chè là việc làm cần thiết, có ý nghĩa về mặt khoa học, hiệu quả kinh tế cao và có lợi cho xã hội

Thị trường thế giới ngày càng đòi hỏi những sản phẩm có chất lượng cao, các sản phẩm phải có lợi cho sức khỏe con người Hiện nay các nhà khoa học Trung Quốc đã đầu

tư nghiên cứu sâu về chè lên men hay chính là chè Phổ Nhĩ Tác dụng của chè lên men với

cơ thể con người như điều hòa chức năng sinh lý, bảo vệ sức khỏe Ngành y học Trung quốc đã chứng minh rằng uống chè lên men có tác dụng làm giảm mỡ trong máu, giảm cholesteron có hại trong cơ thể con người [43],[44] Chính vì vậy nhu cầu chè lên men ngày càng tăng, chủ yếu tiêu thụ ở Vân Nam, Tú Xuyên, Quảng Đông, Tây Tạng, Hồng Công, Ma cao, Đài Loan Trong những năm gần đây chè lên men được xuất sang Singapore, Malayxia, Nhật Bản, Đức, Mỹ [29] Chúng ta cần đa dạng các sản phẩm chè Việt Nam, tạo ra sản phẩm chè lên men có lợi cho sức khỏe con người, chất lượng tương đương với chè Phổ nhĩ của Trung quốc để tiêu dùng và xuất khẩu

Lên men là khâu mấu chốt quan trọng trong việc hình thành chất lượng chè Trong quá trình lên men đã xảy ra hàng loạt các biến đổi hóa học vị chát giảm, tính hòa tan của đường và các chất hòa tan tăng, mùi vị nồng chuyển hóa thành hương vị đậm đà của sản phẩm chè lên men

Uống chè lên men có tác dụng giảm mỡ máu Cholesteron, chống oxi hóa, chống ung thư, giảm béo, kháng khuẩn, trợ tiêu hóa nhuận dạ dày, giải độc.v.v Bởi vì trong chè

có chứa các hợp chất polyphenol- catechin, cafein, axit amin.v.v Trong quá trình chế biến chè lên men các hợp chất này biến đổi về lượng và chất, tạo thành các hợp chất mới có giá trị dinh dưỡng cao

Khi mức sống của nhân dân ngày càng cao, quan niệm của người tiêu dùng cũng biến đổi, đồ uống trở thành nhu cầu cần thiết cho cuộc sống Hiện nay, thị trường đồ uống được quan tâm thuộc về “Đồ uống chè “ Đặc điểm của đồ uống chè có thể kết luận là ba thấp : thấp năng lượng, thấp mỡ, thấp đường, [44] Đồ uống chè vừa có giá trị dinh dưỡng vừa có giá trị bảo vệ sức khỏe cùng với vai trò giải khát Xuất phát từ những vấn đề trên

chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài ”Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè lên men từ

chè Shan và ứng dụng để sản xuất nước giải khát ‘’

2 Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài tiến hành nhằm mục tiêu :

- Xây dựng công nghệ sản xuất chè vàng để làm nguyên liệu sản xuất chè lên men

- Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè lên men từ chè vàng

- Sử dụng chè lên men để sản xuất nước giải khát

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè vàng

- Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè lên men

- Nghiên cứu công nghệ sản xuất nước giải khát từ chè lên men

4.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

4.1 Ý nghĩa khoa học

- Đã sơ bộ đánh giá được vai trò của VSV, đặc biệt là ba loại nấm sợi là Aspergillus niger, Aspergillus fumigatus và Penicilium chrysogenum , và nấm men là Saccharomyces cerevisiae trong việc hình thành và ổn định các cấu tử tạo hương thơm cho chè lên men

- Đã chứng minh được sự chuyển hóa các chất trong chè vàng dưới tác dụng của VSV ở giai đoạn lên men

- Gợi ý một cách tiếp cận mới trong việc đa dạng hóa chủng loại sản phẩm chè, góp phần nâng cao chất lượng chè lên men nhờ khả năng tham gia của VSV trong quá trình lên men chè

- Là tài liệu tham khảo cho các nhà công nghệ ngành chè, khi nghiên cứu cải tạo và chế biến chè thành các sản phẩm phục vụ đời sống cộng đồng

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Nghiên cứu một cách có hệ thống các yếu tố công nghệ nhằm xây dựng quy trình sản xuất chè vàng và chè lên men có chất lượng cao Làm đa dạng hóa các sản phẩm chè Việt Nam

- Tìm kiếm và nhận dạng các loài VSV có vai trò hình thành chất lượng của chè lên men

- Nghiên cứu tổng thể về quy trình công nghệ sản xuất nước giải khát từ chè Loại nước giải khát có nguồn gốc từ các hợp chất tự nhiên, vừa giàu dinh dưỡng vừa có tác dụng bảo vệ sức khỏe

- Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn và có tính khả thi cao

5 Những điểm mới của luận án

- Luận án là công trình nghiên cứu đầy đủ về quy trình công nghệ sản xuất chè vàng từ nguyên liệu giống chè Shan của Hà giang Trên cơ sở đó xây dựng công nghệ sản xuất chè lên men có chất lượng cao ổn định

- Xác định được tên các loài VSV có vai trò trong quá trình sản xuất chè lên men

- Bước đầu nghiên cứu vai trò bổ sung chủng Aspergillus niger 7F1 trong quá trình

sản xuất chè lên men nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và rút ngắn thời gian lên men

- Từ sản phẩm chè lên men, xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất nước giải khát

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ CHÈ LÊN MEN

1.1 Đặc tính và nguồn gốc của chè lên men

Chè lên men là một loại chè được sản xuất theo phương thức ủ lên men từ nguyên liệu là chè vàng Dưới tác dụng của VSV tạo nên phẩm chất độc đáo ngọt đậm, giữ được hương vị đặc trưng và bảo quản được lâu dài [29] Hoạt động của VSV và sản phẩm trao đổi chất của chúng là nhân tố quan trọng tạo nên phẩm chất chè lên men Chè lên men là loại chè đặc sản truyền thống của Vân Nam (Trung Quốc) Từ xa xưa các dân tộc thiểu số Vân Nam đã biết chế biến loại chè này, công nghệ chế biến thô sơ chỉ sao xào trong chảo

và phơi nắng Ngày nay các nhà khoa học Trung quốc đã đầu tư nghiên cứu sâu về chè lên men và tác dụng của nó đối với sức khỏe con người [45], [46]

Chè lên men có ngoại hình màu nâu sáng, nước pha có vị chát dịu, hậu ngọt, mầu nước

đỏ nâu, sáng, hương vị nồng hậu thơm dịu mát, có phảng phất mùi gỗ thông và mùi của mộc nhĩ xào, mùi thơm dịu mát của chè,và được bảo quản tốt trong thời gian dài [48]

1.2 Nghiên cứu thành phần hóa học chè lên men

Nhờ thành tựu của khoa học kỹ thuật, người ta đã xác định được các thành phần hóa học có trong lá chè và một số đặc tính sinh học của lá chè Thành phần chính tạo nên

vị chát của nước pha chè là các hợp chất polyphenol có trong dịch tế bào lá Các thành phần này dễ bị oxy hóa bởi oxy có trong không khí, dưới tác dụng xúc tác của các enzim oxy hóa khử, là các chất có hoạt tính sinh học tiềm tàng ngay trong cấu trúc tế bào lá chè tạo ra các chất màu vàng (theaflavin) và màu đỏ (thearubigin) [1], [32]

Cho đến nay, các kết quả nghiên cứu về thành phần hóa học chè lên men trong và ngoài nước còn rất ít Zhou ZhiHong đã nhận dạng và phân biệt ra 12 hợp chất chất hóa học trong chè lên men ở huyện Yun (huyện Vân, tỉnh Vân Nam), trong đó có 4 hợp chất có tính đặc trưng của Flavonoids, có hai hợp chất hóa học mới đặt tên là nguyên tố A và B [62],[106],[110]

Lin Zhi đã nhận dạng và phân biệt ra 11 hợp chất hóa học từ chè lên men ở huyện ShuangJiang (huyện Song Giang tỉnh Vân Nam), chủ yếu là Catechin đơn giản, phenol đơn giản, hợp chất Flavonoids và dạng glycosides flavonoid [70]

Zhou Zhi Hong phân tích quang phổ giám định được trong nguyên liệu chè lên men phơi khô ở vùng Lâm Thương Vân nam có 21 hợp chất gồm :

( - ) Epicatechin; ( - ) Epigallocate-chin; ( - ) Epigallocatechin - 3 - 0 – gallate; ( - ) Epicatechin - 3 - 0 – gallate ; ( - ) Epiafzelechin - 3 - 0 – gallate; ( + ) Catechin; ( ± ) Gallocatechin; Quercetin; Queroetin -3-0-β-D- glucopyra-noside; Rutin; Kaempferol; Kaempferol -3-0-β-D- glucopyranoside ; Kaempferol - 3 - 0 – rutinoside; Strictinin; 1, 6 - 0

- digalloyl -β- D - gluco – pyranose; TheogaUin; Chlorogenic acid; 3α, 5α - dihy-droxy -

4 - α - cafeoyl - quinic acid Coniferin; Gallic acid; Cafein [62]

Tóm lại, thành phần hóa học của chè lên men phụ thuộc vào tính chất ban đầu của nguyên liệu nơi sản xuất, quy trình công nghệ và các nhân tố ảnh hưởng đến quy trình công nghệ, dẫn đến sự khác biệt tương đối lớn của sản phẩm chè lên men

1.2.1 Nghiên cứu xác định thành phần hóa học chè lên men

Hiện nay, về phương diện nghiên cứu, phân tích xác định thành phần hóa học của chè lên men có thể được tóm tắt ở 4 điểm sau:

1.2.1 1 Hợp chất Catechin đơn giản và Flavonoids

Qua nghiên cứu đã chứng tỏ hàm lượng catechin và tổng lượng tanin trong chè lên men thấp hơn rất nhiều so với chè xanh và chè Ôlong sự khác biệt rất rõ rệt Trong chè lên men không có hợp chất catechin bị methyl hóa, có sự hiện diện của myricetin ngang bằng với Flavonoids [68],[70],[72]

Thành phần Catechin trong nước chè trích ly chủ yếu là Epicatechin và các catechin khác, EGCG hàm lượng rất thấp thậm chí không thể định lượng được bằng phương pháp HPLC.Tuy nhiên không ít các nghiên cứu đã nhận thấy hàm lượng axit gallic tương đối cao [75],[77]

Liang MingZhong qua phân tích 7 mẫu chè lên men cho thấy, tổng lượng Catechin trung bình chỉ có 8.41 mg /g [73]

Zhu Qi đã sử dụng phương pháp LC– MS phát hiện ra một số hợp chất đơn thể của catechin và hợp chất theaflavins, đồng thời bước đầu phân định ra 20 loại hợp chất [71]

Shao WanFang qua nghiên cứu cho thấy dùng phương pháp HPLC phân tích thấy thành phần của chè lên men có những đặc điểm khác với chè đen [72]

1 2.1.2 Nguyên tố vi lượng

Carmen C, tiến hành nghiên cứu các nguyên tố vi lượng (Cr, Mn, Se, Zn) trong chè lên men, kết quả xác định cho thấy hàm lượng Cr trong chè lên men cao hơn so với các loại chè khác, còn hàm lượng Mn, Se, Zn không có sự khác biệt nhiều [83]

Kết quả nghiên cứu của J.Cao cho thấy, trong chè lên men hàm lượng Flo hòa tan

là 77 mg /kg, hàm lượng Flo sẽ giảm khi chè được bảo quản trên 25 năm [82]

1.2.1.3 Lovastatin

Hwang L.S là người đầu tiên phát hiện sự tồn tại của lovastatin trong chè lên men [89] Deng J.Y, qua nghiên cứu chỉ ra rằng, lovastatin là hợp chất duy nhất phát hiện trong chè lên men, nó là chất trích ly trong nước chè, cùng tồn tại cả 2 hình thức: Cấu trúc vòng lactone và cấu trúc của hydroxy acid Khi dùng chất trích ly ethyl acetate thì chỉ có cấu trúc lactone tồn tại Chất này có khả năng ức chế với men HMG-CoA khử từ đó làm giảm tốc độ hợp thành enol trong gan và làm giảm chất béo trong máu [85],[86] [91]

trimethoxybenzaldehyde Rất nhiều khối chè có mùi hương mốc điển hình, như 1,2 - dimethoxy - 4 - methyl-benzene, v.v, khả năng là do sự hình thành hợp chất tương ứng thông qua tác dụng của nấm mốc, cả hai cùng xảy ra phản ứng metyl hóa [62]

Trong quá trình chế biến chè lên men từ nguyên liệu đến thành phẩm có sự giảm thiểu các chất có điểm sôi thấp như aldehydes, ketones [60], [78]

Li Zhi qua nghiên cứu tại phòng thí nghiệm đã xác định rằng trong 17 chất dễ bay hơi trong đó β - ionone và linalool oxide II là 2 thành phần có hàm lượng lớn nhất [70]

1.2.2 Nghiên cứu sự biến đổi các thành phần hóa học chủ yếu trong quá trình lên men

Liang MingZhi, Xia LiFei sử dụng chè vàng (đã qua sao, vò, phơi nắng) ở huyện Menghai, vùng Xishuangbanna tỉnh Vân Nam như một nguồn nguyên liệu cho chè lên men Nghiên cứu sự biến đổi các tính chất lý hóa trong quá trình lên men, kết quả cho thấy: Hàm lượng nước của chè bán thành phẩm giảm và tỷ lệ nghịch với số lần đảo đống khối chè, hàm lượng catechins, thearubigins, đường tan, acid amine, poliphenol, protopectin và các chất hòa tan giảm [73]

Tuy nhiên, teabrown, pectin hòa tan, theaflavins và caffeine tăng lên, bề mặt khối chè chuyển hóa nhanh, bên dưới đống chè tốc độ chuyển hóa chậm hơn [101], [102]

Luo LongXin đã nghiên sự biến đổi các tính chất lý hóa trong quá trình lên men kết quả nghiên cứu cho thấy: Hàm lượng polyphenol, catechins, theaflavins, thearubigins, acid amine, đường tan giảm mạnh, teabrown và polyphenol không có khả năng hòa tan tăng, hàm lượng các chất hòa tan giảm xuống không rõ ràng [74]

Nhiều nghiên cứu quá trình lên men chè Vân Nam với việc có bổ sung thêm các chủng khuẩn hữu hiệu từ bên ngoài vào cho thấy: Trong quá trình lên men, sự biến đổi hàm lượng polyphenol, catechins, thearubigins, TB, oligosaccharides và polysaccharides là

rõ rệt, sau 40 ngày lên men, hàm lượng polyphenol giảm 60%, catechin giảm 80%, flavonoids giảm 55%, thearubigins giảm 90%, oligosaccharides giảm 65%, chất hòa tan giảm 25% Nhưng sự biến đổi theaflavins, đường tổng số và hàm lượng chất tro không nhiều, ngược lại hàm lượng TB tăng gấp 4.5 lần, polysaccharide hòa tan cũng tăng 5,7lần [75],[90],[91]

Zhe GaiMei đã tiến hành phân tích hàm lượng acid gallic và acid amine từ nguyên liệu chè vàng (lá chè xanh, loại to được trồng ở Vân Nam qua sao, vò và phơi nắng tự nhiên) và sản phẩm Kết quả cho thấy, ở chè sản phẩm hàm lượng acid gallic tăng cao rõ

rệt, hàm lượng theanine giảm Chất lượng và nguồn gốc nguyên liệu với hàm lượng

theanine và, acid gallic đều có quan hệ sau quá trình lên men [76]

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của Theanine (C ông thức phân tử: C7H14N2O3; Khối lượng: 174.19766)

Các kết quả nghiên cứu trong quá trình lên men, về quan hệ giữa sự biến đổi sắc tố chè với acid gallic rất rõ ràng Do đó, việc nghiên cứu quy luật biến đổi giữa sắc tố chè với acid gallic, xác định chế độ lên men có ý nghĩa quan trọng trong việc hình thành chất lượng chè lên men [76],[79],[105],[106]

1.2.3 Nghiên cứu các sắc tố trong chè lên men

1.2.3.1 Sự hình thành các sắc tố trong quá trình lên men

Trong quá trình lên men, dưới sự tham gia của các enzyme do vi sinh vật tiết ra cùng với tác dụng nhiệt và ẩm độ, polyphenol chè bị oxy hóa tạo sản phẩm là orthoquinone Orthoquinone không ổn định, chúng dễ dàng trở về dạng Flavonols, rồi tiếp tục bị oxy hóa lần 2 để tạo thành sản phẩm theaflavins (TF) Tùy theo mức độ lên men, các

chất này có thể tiến hành oxy hóa – ngưng tụ để tạo thành thearubigins (TR)[19], [21], [29], [33], [63],[87],[96],[97],[104],[108], [109]

Thearubigin (chất màu đỏ) không phải là sản phẩm trực tiếp của sự oxi hoá bởi men với hai catechin nói trên, mà là sản phẩm oxi hoá thứ sinh (oxi hoá bước 2) của Theaflavin (màu vàng) và nhóm chất Bisflavanol (không màu)

Các chất catechin còn lại (Trừ 2 chất Catechin chủ yếu đã nêu ở trên) chưa bị oxi hoá chỉ làm nhiệm vụ của chất chuyển hidro (H2) trong quá trình hình thành chất thearubigin

Màu đỏ

OC OH

OHOH

* Sơ đồ phản ứng tạo thành các chất màu

* Phản ứng ngưng tụ tạo thành Diphenolquinon (dimer trung gian)

Ngưng tụ

2 octoquinon

- Nếu X=Y=gốc galoyl  Chất Digaloyl diphenolquinon

- Nếu X=H, Y=galoyl  chất Galoyl diphenolquinon

- Nếu Y=H, X=galoyl  chất Galoyl diphenolquinon

- Nếu X=Y=H  chất Diphenolquinon

OO

O

OHOH

OH

OXH

O

OH

OYH

OO

* Phản ứng khử các dimer trung gian thành bisflavanol

Diphenolquinon Bisflavanol

- Nếu X=Y= gốc galoyl  Chất A: Digaloyl Bis Epigalocatesin

- Nếu X=H, Y= galoyl  Chất B: Galoyl Bis Epigalocatesin

- Nếu X= galoyl, Y=H  Chất B: Galoyl Bis Epigalocatesin

- Nếu X=Y=H  Chất C: Bis Epigalocatesin

* Phản ứng oxi hoá các dimer trung gian tạo thành chất màu vàng Teaflavin (TF)

Quá trình oxi hoá các dimer trung gian cần phải có các điều kiện tối thiểu là trong phân tử

của nó phải chứa gốc galoyl (gốc của axit galic trong phân tử chất L-Epigalocatesingalat)

và có sự sắp xếp lại phân tử để oxi hoá tạo ra Theaflavin có màu vàng

O2

OH

O

OHOH

OH

OXH

OO

OH

OXH

OHOH

OH

OOH

OH

OH

OH

OH

O

OHOH

OH

OXH

OOHOH

OHO

OO

- Chất Theaflavingalat được tạo thành từ hai phân tử ban đầu là L-EGCG

- Nếu xét theo hàm lượng các chất catesin có trong lá chè thì hàm lượng của L-EGC chiếm khoảng 3% chất khô trong khi đó hàm lượng của chất L-EGCG chiếm > 10% chất khô vì vậy hàm lượng Theaflavingalat cao hơn nhiều so với Theaflavin nhưng để thuận tiện gọi chung hai chất màu vàng này là nhóm chất Theaflavin

* Phản ứng oxi hoá tạo thành chất màu đỏ Tearubigin

Theo Robert, Thearubigin là sản phẩm oxi hoá tiếp tục của sự chuyển hoá các chất Bisflavanol (Bis) và nhóm chất Teaflavin (TF) gọi là phản ứng oxy hoá bước II (thứ sinh) nên Thearubigin không phải là một đơn chất mà là một hỗn hợp các chất màu đỏ, hơn nữa trong phân tử của Thearubigin có chứa 2 nhóm cacboxyl (-COOH) nên khi gặp các chất bazơ chúng có thể kết hợp với nhau tạo thành các muối và làm thay đổi màu sắc của TR [104] Vì vậy nhóm chất Thearubigin tồn tại ở cả hai trạng thái: dạng axit có màu hồng nhạt dạng muối với Na+ có màu đỏ tối, dạng muối với Ca+, K+ có màu đỏ tươi (đỏ sáng)

Để tạo thành Thearubigin cần phải có các điều kiện sau:

- Các chất catechin chưa bị oxi hoá ngưng tụ làm nhiệm vụ của chất chuyển hydrro (-H2)

- TR có tính axit nhờ sự tạo thành nhóm cacboxyl (-COOH) khi mở vòng Pyrogalic trong gốc benzotropolon của Theaflavin

Do đó phản ứng xảy ra như sau:



+CO2

OHO

H

O

OHOH

OH

OXH

OOHOH

OHOOH

OH

OXH

OOHOH

OHOOH

1.2.3.2 B ản chất cấu tạo của Theaflavins

Năm 1957, Roberts công bố kết quả nghiên cứu về ứng dụng sắc ký giấy 2 chiều và

đã phát hiện vật chất có màu X và vật chất có màu Y Các học giả Nhật Bản đã ứng dụng các chế phẩm L-Epicatechin (L-EC) và L-Epigallocatechin (L-EGC), L – Epicatechingallate (L-ECG) và L - Epigallocatechingallate (L-EGCG) thu được từ quá trình phân tách các hợp chất trong lá chè và sử dụng như một nguồn cơ chất cho chuỗi các phản ứng oxy hóa để hình thành theaflavins, theaflavin gallate và theaflavin degallate Đến nay người ta đã phát hiện ra 18 loại theaflavins, dung dịch theaflavins có màu da cam, sau khi tinh chế kết tinh thu được dạng bột màu vàng óng, dễ tan trong nước nóng, ethyl acetate, acetic ether, n-Butanol, không tan trong chloroform và benzene [104]

1.2.3.3 Bản chất cấu tạo của Thearubigins

Các nghiên cứu cho rằng thearubigins là một loại dễ tan trong nước ấm, n – Butanol

Nó bao gồm các sản phẩm của phản ứng oxy hóa – trùng hợp, oxy hóa – ngưng tụ hợp chất catechin, sản phẩm oxy hóa catechin với polysaccharose, protein và nucleic acid, v.v Sản phẩm phản ứng không có enzyme xúc tác là một hợp chất phức tạp, không giống nhau, có màu hơi đỏ đến nâu Sử dụng Sephadex LH-20 có thể phân tách thearubigins thành 3 bộ phận, TR-1 (phân tử lượng lớn), TR-2 (phân tử lượng trung bình), TR-3 (phân tử lượng nhỏ) Trong phân tử thearubigins có 2 nhóm cacboxyl, do đó nó thể hiện tính acid Ngoài ra, nếu

thearubigins tồn tại ở dạng anion, nó làm cho màu sắc nước chè biến thành màu đậm (sẫm), nguyên nhân là pH nước chè tăng cao, dẫn đến màu sắc đậm dần [74],[77]

1.2.3.4 Bản chất cấu tạo của Teabrown

Các nghiên cứu hiện nay cho rằng, TB chỉ một nhóm sắc tố màu nâu có khả năng hòa tan trong nước mà không có khả năng hòa tan trong ethyl acetate và n-Butanol, đó là nhóm hợp chất rất phức tạp, ngoài sản phẩm tạo ra từ phản ứng oxy hóa – trùng hợp polyphenol còn có các chất kết hợp như acid amine, cacbonhydrate, cấu trúc và thành phần hóa học còn phải tiếp tục tìm hiểu TB sau khi hình thành, một bộ phận có thể kết hợp với protein tạo kết tủa không tan trong nước [79], [80]

1.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất chè lên men

Quy trình công nghệ chế biến chè lên men truyền thống không chỉ được bảo lưu qua các triều đại Trung Quốc, mà đến nay đã có một số cải tiến tích cực về mặt công nghệ

Năm 1973, dựa trên nền tảng cơ bản của phương pháp chế biến chè lên men truyền thống, nhà máy chè Côn Minh, Công ty xuất nhập khẩu chè Vân Nam đã áp dụng quy trình công nghệ chế biến chè lên men theo phương pháp hiện đại, gọi là phương pháp lên men

độ nhất định, chè lên men ở dạng ép thành viên (Hình 1.3) Hiện nay, việc chế biến chè lên men theo phương pháp ép thành viên cũng được thực hiện trong sản xuất chè đen [30],[45], [46],[49],[50]

Có thể nói, quy trình công nghệ chế biến chè lên men hiện nay là sự kết hợp giữa quy trình sản xuất cổ đại và quy trình sản xuất hiện đại (phương pháp lên men đống) Từ đây hình thành hương vị đặc biệt của chè lên men

↓ 8- Làm khô

↓ 9.1- Đóng gói 9- Sàng và phân loại

Sơ đồ công nghệ ở Trung Quốc (Hình 1.3) cho thấy sản xuất chè lên men gồm 2 giai đoạn chính:

- Giai đoạn 1: Từ lá chè tươi sản xuất ra chè vàng (từ công đoạn 1 đến công đoạn 5)

Kết thúc các công đoạn, người ta thu được chè vàng dùng làm nguyên liệu để sản xuất chè

lên men hoặc chuyển sang làm chè vàng ép bánh

- Giai đoạn 2: Từ chè vàng sản xuất chè lên men (từ công đoạn 5 đến công đoạn 11) Sản phẩm thu được là chè lên men ở dạng bánh hoặc dạng viên, tuy nhiên người ta cũng có

thể sản xuất chè lên men ở dạng rời

Như vây, theo quy trình công nghệ đã trình bày ở (hình 1.3) tại Trung Quốc, từ lá chè (giống Shan Vân nam) người ta có thể thu nhận được 4 sản phẩm:

- Chè vàng dạng rời

- Chè vàng dạng bánh

- Chè lên men dạng rời

- Chè lên men dạng bánh (hoặc dạng viên)

Trước đây người Trung Quốc chưa biết sản xuất chè lên men theo một quy trình mang tính công nghiệp như bây giờ, người dân chỉ dùng ở mức độ làm ra chè vàng (dạng rời và dạng bánh) sau đó đem đi tiêu thụ Chè Vân Nam thường được đưa sang bán ở vùng Trung Đông, Bắc Phi, Nội Mông hoặc đưa về các tỉnh vùng biển phía đông Trung Quốc (Triết Giang, Quảng Đông v.v ) Khoảng cách vận chuyển thường xa hàng ngàn cây số, trên đường mang đi bán, chè được bảo quản trong các thùng chứa đặt trên lưng ngựa, lạc

đà hoặc gồng gánh Thời gian vận chuyển trên đường rất dài, có khi tới nửa năm Các thương gia nhận thấy rằng, chè của họ đã biến đổi và hình thành những tính chất mới (mùi,

vị, mầu sắc) theo chiều hướng làm người tiêu dùng ưa chuộng hơn Người ta đặt cho sản phẩm này tên gọi chung là chè lên men hay còn gọi là chè Phổ Nhĩ là tên địa phương sản xuất ra loại chè này Thời gian vận chuyển chè ảnh hưởng nhiều đến chất lượng chè lên men có thể giải thích do: Trong quá trình vận chuyển, chè bị hút ẩm và bị nhiễm một lượng

vi sinh vật nhất định, dưới sự ảnh hưởng của nhiệt độ trên đường vận chuyển, chè đã bị lên men do vi sinh vật làm cho thành phần hóa học của chè bị biến đổi và tạo ra những tính chất mới cho chè.Vì thời gian vận chuyển chè đến nơi bán rất khác nhau, những điều kiện

về nhiệt độ, độ ẩm ở các địa phương trên đường vận chuyển cũng rất khác nhau, nên chất lượng của chè lên men cuối cùng đến người tiêu dùng tuy có tốt hơn so với chất lượng chè

quá nhiều tạp khuẩn Dựa trên những kinh nghiệm có được trên con đường buôn bán chè, các thương gia đã cùng các nhà trồng chè và sản xuất chè ở Vân Nam xây dựng ra quy trình sản xuất chè lên men như đã nêu ở (hình 1.3) Với quy trình này, người ta đã chủ động lên men chè và sản xuất ra sản phẩm ngay tại nơi trồng chè Điều này làm cho chè lên men có chất lượng ổn định ngay từ đầu và khắc phục tình trạng tự lên men trên đường vận chuyển như trước kia Sản phẩm chè lên men không bị phụ thuộc vào những điều kiện về

thời gian, nhiệt độ, độ ẩm v.v trên đường vận chuyển đến nơi tiêu thụ như trước

1.4 Chè Shan Việt Nam – nguồn nguyên liệu thích hợp cho sản xuất chè lên men

Chè Shan (Camellia Sinensis var Shan) Chè Shan có đặc điểm là thân gỗ, phân cành thưa, trong điều kiện tự nhiên có thể cao từ 6-10m, lá to dài có nhiều răng cưa sâu đều, đầu lá nhọn, búp to, có nhiều lông tơ trắng mịn, trông như tuyết nên chè Shan còn được gọi là chè Tuyết Chè Shan có thể cho năng suất cao, chất lượng tốt thích hợp cho cả chế biến chè xanh, chè vàng, chè Phổ Nhĩ và chè đen Chè Shan ít hoa, quả hơn chè Trung

Quốc lá to, phân bố ở địa hình núi cao, ẩm, mát [15], [17]

Nguyên sản của chè Shan là Vân Nam (Trung Quốc), Mianma Ở Việt Nam, chè Shan

có nhiều ở vùng núi phía Bắc, ở cao nguyên Lâm Đồng víi nhiều tên gọi khác nhau như chè Shan Mộc Châu, Shan Tham Vè, Shan Trấn Ninh, Shan Suối Giàng, Shan Lũng Phìn…

Ở những độ cao khác nhau cũng có sự khác biệt giữa các giống và khác biệt về chất lượng chè Các nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam đều khẳng định những giống chè sinh trưởng tốt ở nơi có độ cao lớn so với mực nước biển, có chất lượng chè nguyên liệu và chè thành phẩm tốt hơn những giống chè được trồng ở vùng thấp

Những vùng chè nổi tiếng trên thế giới như Hoàng Sơn (An Huy-Trung Quốc), Sư

tử phong (Chiết Giang-Trung Quốc), Dacilinh (Ấn Độ) đều nằm ở độ cao lớn so với mực nước biển Ở Việt Nam, sự phân bố các giống chè ở những độ cao khác nhau rất rõ: ở vùng núi cao trên 500m so với mực nước biển, có điều kiện khí hậu phù hợp với yêu cầu sinh thái của giồng chè Shan, một giống chè có chất lượng tốt đặc biệt biệt là khi chế biến chè xanh Ở những vùng núi cao, do có biên độ nhiệt độ ngày đêm lớn, ánh sáng yếu, thời gian chiếu sáng trong ngày thường ngắn, khí hậu ẩm và có nhiều mây mù nên đã tạo ra trong chè hàm lượng chất thơm cao hơn ở vùng thấp, do vậy chúng đã ảnh hưởng tích cực đến chất lượng chè nguyên liệu và chè thành phẩm

Ở Việt Nam có những vùng chè nổi tiếng như: Hoàng Su Phì, Vị Xuyên, Lũng Phìn (Hà Giang), Tà Xùa (Sơn La), Suối Giàng (Yên Bái), Mộc Châu (Sơn La), Tủa Chùa (Lai Châu), Bằng Phúc (Bắc Kạn), Bảo Lộc (Lâm Đồng), Mẫu Sơn (Lạng Sơn) đều nằm ở độ cao lớn so với mực nước biển

Các tỉnh trung du như Thái Nguyên, Tuyên Quang Nam Yên Bái, Phú Thọ, Nghệ

An nơi có độ cao so với mực nước biển dưới 500m, là nơi tập trung của các giống thuộc chè Trung Quốc lá to, chè Atxam (Ấn Độ) và các giống chè khác

Cây chè Shan tuyết phân bố chủ yếu tại các tỉnh miền núi phía Bắc như: Hà Giang, Yên Bái, Sơn La, Lai Châu, Theo đánh giá của các nhà khoa học có nhiều cây chè cổ thụ

đã sống được hàng trăm năm Búp chè Shan chứa nhiều chất có hoạt tính sinh học cao, có tác dụng tốt đối với sức khoẻ con người Phần lớn cây chè Shan tuyết đều mọc hoang dã ở vùng núi cao, chè Shan lá to, búp và lá non có nhiều lông trắng như tuyết, sinh trưởng khoẻ, chịu ẩm, chịu lạnh, năng suất cao và chất lượng tốt

Chè Shan tuyết cổ thụ còn được coi là chè sạch tự nhiên vì cây chè mọc hoang dã, không chịu tác động của phân bón hoá học hoặc hóa chất bảo vệ thực vật, vùng đất không

bị ô nhiễm chất độc hại của môi trường do chất thải công nghiệp và chất thải sinh hoạt Bản thân cây chè mọc thành rừng sức sống rất khoẻ, rễ cây ăn sâu xuống lòng đất và tự cung cấp thức ăn cho cây từ lòng đất

Về diện tích, năng suất, sản lượng chè Shan : Theo số liệu hội nghị đánh giá thực trạng, sản xuất, chế biến và tiêu thụ chè 12/1/2012 cho biết đến năm 2011:

Bảng 1.1 : Diện tích, năng suất, sản lượng chè Shan tại một số tỉnh

Các tỉnh Năm 2010 Ước năm Diện tích (ha) Năng suất ( Tấn/ha ) Sản lượng (Tấn )

2011 Năm 2010 Ước năm 2011 2010 Năm Ước năm 2011

1.4.1 Kh ảo sỏt hỡnh thỏi chố Shan

Theo số liệu khảo sỏt về điều tra tuyển chọn chố Shan vựng cao tại một số địa điểm Yên Bái, Hà Giang, Lạng Sơn, Điện Biên có chè Shan tuyết mọc hoang dại Các vùng này

đều có địa hình cao so mặt nước biển từ 500 – 1500 m

Kết quả điều tra về hình thái sinh trưởng của các cây chè Shan tại các địa điểm khác nhau được trình bày ở bảng 1.1 [28]

Bảng 1.2 Một số đặc điểm hỡnh thỏi sinh trưởng của chố Shan tại một số điểm

(Cỏc số liệu được tớnh theo giỏ trị trung bỡnh)

Địa điểm điều tra

Chiều cao của cõy (cm)

Bề rộng tỏn (cm)

Chu

vi thõn (cm )

Chiều dài lỏ (cm )

Bề rộng

lỏ (cm)

Khối lượng trung bỡnh bỳp (g)

Mức

độ lụng tuyết

Suối Giàng, Yờn bỏi 360,0 634,0 130,9 17,6 6,4 1,17 Nhiều Lũng phỡn, Hà Giang 412,0 362,0 116,2 11,3 4,5 0,50 Nhiều

Tủa Chựa, Điện Biờn 338,1 276,7 79,9 15,2 5,9 0,88 Nhiều

Nhận xột: Chiều cao cõy chố khỏc nhau rất rừ, chố Shan Suối Giàng, Lũng Phỡn, Vị Xuyờn, Tủa Chựa cú chiều cao cõy tương đương nhau (338,1- 412) vựng Mẫu Sơn cú chiều cao cõy lớn nhất 966,7cm

Chiều rộng tỏn chố cao nhất là suối Giàng 634 cm, đa số cỏc vựng cú chiều rộng tỏn 276,7 - 378,3 cm

Chu vi thõn bỡnh quõn cao nhất là chố Shan Suối giàng 130,9 cm

Kớch thước lỏ và bỳp cỏc vựng tương đương nhau, nhưng ở chố Shan Lũng Phỡn lại nhỏ hơn cả, cú thể chia ra hai dạng chố: Shan lỏ to, bỳp to gồm chố Suối Giàng, Tủa Chựa, Mẫu Sơn, Vị Xuyờn và Shan lỏ nhỏ, bỳp nhỏ Lũng Phỡn Bỳp và lỏ chố Shan cỏc vựng đều

cú tuyết nhung ở mức độ khỏc nhau tuỳ thuộc vào mỗi cõy, mỗi vựng

1.4.2 Khảo sỏt về chất lượng cụng nghệ

Đặc điểm năng suất chất lượng của các cây chè Shan ở một số điểm được trình bày trong bảng 1.2 [28]

Bảng 1.3 Năng suất chất lượng của chố Shan tại một số điểm

Điểm điều tra

Cõy theo dừi

Số lứa hỏi

Năng suất

1 lứa hỏi (g/cõy)

Năng suất (tấn/ha

Tanin (%)

Chất hũa tan ( % )

Axitamin (mg/100g)

Những chỉ tiờu này cho thấy chố Shan cú thể trở thành nguyờn liệu để sản xuất chố rất tốt, đặc biệt khi dựng làm nguyờn liệu để sản xuất chố vàng để sản xuất chố lờn men

2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA SỰ HèNH THÀNH CHẤT LƯỢNG CHẩ LấN MEN

Lờn men là khõu mấu chốt quan trọng trong việc hỡnh thành chất lượng chố lờn men Trong quỏ trỡnh lờn men đó xảy ra hàng loạt cỏc biến đổi húa học vị chỏt giảm, tớnh hũa tan của đường và cỏc chất hũa tan trong nguyờn liệu tăng, mựi vị nồng của nguyờn liệu chuyển húa thành hương vị đậm đà của sản phẩm [50],[51]

Trong quá trình lên men, hợp chất TB hình thành, khiến cho màu sắc nước chè từ màu vàng biến đổi thành màu nâu đỏ Đồng thời trong quá trình ủ đống hình thành một số lượng lớn các chất đặc biệt, làm cho chè lên men có hương vị đậm đà Một loạt các biến đổi hóa học trong quá trình ủ chè là kết quả giữa nhiệt độ khối chè và sự hoạt động của vi sinh vật Trong giai đoạn lên men vài ngày đầu tiên, phần lớn các vi sinh vật bắt đầu phát triển, đồng thời nhiệt độ khối chè cũng dần dần tăng lên, thông thường ở ngày thứ 3 có thể đạt được hơn 50oC Lật đảo đống chè với mục đích điều tiết nhiệt độ khối chè, đồng thời tạo sự đồng đều về ẩm độ giúp cho vi sinh vật hoạt động tốt giữa các lớp bên trong và bề mặt bên ngoài khối chè Quá trình đảo trộn nhiều lần đã hình thành nên chất lượng riêng của chè lên men

Trong quá trình sản xuất chè lên men lượng nước, nhiệt độ, oxygen, và hệ VSV có vai trò quyết định [52], [53] ,[54],[67]

2.1 Vai trò của nước trong quá trình lên men

Thứ nhất, nước là môi trường thiết yếu cho các phản ứng hóa học, sinh học và cũng

là chất tham gia phản ứng trực tiếp trong quá trình lên men Sự hình thành tất cả các sắc tố trong chè lên men đều đòi hỏi nước là môi trường chuyển hóa vật chất Hơn nữa, phân tử nước khi phân giải thành ion H+

và OH-, trực tiếp tham gia vào cấu tạo phân tử theaflavins, thearubigins, …

Thứ hai, nước trong đống chè có tác dụng hòa tan oxy Hàm lượng nước trong khối chè ở thời kỳ đầu của quá trình lên men thông thường khoảng trên 20%, có tác dụng hòa tan một lượng oxy nhất định, vì vậy mà các phản ứng oxy hóa trong quá trình lên men mới

có điều kiện xảy ra [53]

Ngoài ra, nước cũng là vật chất không thể thiếu được đối với sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật Một đặc điểm rất quan trọng trong quá trình sản xuất chè lên men là

có sự hoạt động và tác dụng của vi sinh vật Trong quá trình lên men, vi sinh vật phát triển rất nhanh, đặc biệt là vi nấm, trong hoạt động sống của chúng ngoài nhu cầu các hợp chất chứa carbon, nitơ, oxy còn có vai trò tham gia quan trọng của nước [47]

2.2 Vai trò của nhiệt độ trong quá trình lên men

Thứ nhất, nhiệt sản sinh trong khối chè là động lực thúc đẩy quá trình chuyển hóa các thành phần hóa học trong quá trình lên men

Thứ hai, nhiệt độ thích hợp có tác dụng làm tăng hoạt tính xúc tác của enzyme, từ

đó thúc đẩy một loạt các biến đổi sinh hóa trong quá trình lên men Các loại vi nấm trong

khối chè như Aspergillus niger, Saccharomyces cerevisiae v.v, có khả năng sinh tổng hợp

các enzyme polyphenol oxydase, proteinase, cellulase, pectinase, glucoamylase, và các enzyme nội bào khác (enzyme oxydation, hydrolase), là động lực hóa học và sinh học trong chuyển hóa vật chất bên trong đống chè [51]

Ngoài ra, nhiệt độ khối chè còn có khả năng ức chế sự phát triển của các loại vi nấm, vi khuẩn có hại trong quá trình lên men [52]

2.3 Vai trò của oxy trong quá trình lên men

Thứ nhất, sự chuyển hóa các chất trong quá trình lên men chủ yếu là quá trình oxy hóa khử sinh học, đặc biệt là quá trình oxy hóa hợp chất polyphenol trong chè cần một lượng lớn oxy, do đó oxy là điều kiện để quá trình lên men xảy ra

Thứ hai, hoạt động sống của vi sinh vật cũng cần sự có mặt của oxy Trên thực tế, cường độ hô hấp của các loại tế bào vi sinh vật cao hơn rất nhiều so với cường độ hô hấp của tế bào động thực vật bậc cao, chính vì vậy mà trong quá trình lên men đòi hỏi sự có mặt của oxy trong môi trường [53]

2.4 Vai trò của vi sinh vật trong quá trình lên men

Sự biến đổi mạnh mẽ các thành phần hóa học ngoài tác dụng của nhiệt và ẩm thì sự tham gia của vi sinh vật là tác nhân quan trọng trong quá trình lên men Hiện nay, các nghiên cứu về vi sinh vật trong chè lên men ngày càng nhiều và theo hướng chuyên sâu, đã từng bước hiểu rõ vai trò của VSV trong quá trình lên men Trong quá trình lên men có sự tham gia của hệ VSV như nấm men, nấm mốc, vi khuẩn, xạ khuẩn

Mùi vị chè lên men là do hợp chất Flavonoids và sản phẩm oxy hóa của nó Chất lượng chè lên men được thể hiện qua các tính chất: mùi thơm, độ thuần khiết, tính chấp nhận không thể tách rời các chủng nấm đặc trưng trong quá trình lên men [100],[101],[103].Trong quá trình lên men, vi sinh vật sinh tổng hợp enzyme, trong đó có các enzyme ngoại bào (polyphenol oxydase, ascorbic oxydase,…) với vai trò là những chất xúc tác thúc đẩy quá trình oxy hóa, ngưng tụ các hợp chất polyphenol chè, phân giải protein, xúc tác hàng loạt các phản ứng phân giải carbohydrate và phản ứng trùng hợp các sản phẩm trung gian của nó Trong quá trình lên men, đại phân tử carbohydrate bị phân giải để tạo thành các sản phẩm khác nhau, trong đó có đường - là chất quan trọng tạo độ sánh và hương trong chè, đồng thời cũng được thể hiện qua đánh giá cảm quan [55],[56]

Từ 1980 đến nay, Liu QinJin, Ji WenMing, Zhou ZhiHong, đã tiến hành nghiên

thấy, thành phần chủ yếu tạo mùi thơm của chè lên men là do các terpenoids, alcohol thơm, aldehydes và ketones, phenol, heterocyclic,este, polysaccharide, terpenoids và các sắc tố,

sự hình hành của chúng có quan hệ mật thiết với quá trình trao đổi chất của vi sinh vật [59],[60],[61]

Liu ZhongHua qua nghiên cứu đã chứng tỏ rằng trong quá trình lên men, vi sinh vật thông qua quá trình trao đổi chất giải phóng các enzyme ngoại bào, rất có thể các enzyme ngoại bào này có vai trò thúc đẩy, khiến các terpene đơn bị phân giải, xúc tiến quá trình alcohol hóa hình thành hợp chất thơm [64],[66]

Han Jun đã nghiên cứu sự biến đổi hệ enzyme và vi sinh vật đối với quá trình lên

men, phát hiện thấy các chủng vi sinh vật như Aspergillus niger, Penicillium, Rhizopus, Aspergillus (loại xám + xanh lá cây) /Aspergillus glaucus, tồn tại ở tất cả các công đoạn trong quá trình chế biến Aspergillus niger được tìm thấy nhiều nhất ở giai đoạn đầu của

quá trình lên men, nó chiếm 80% tổng lượng vi sinh vật, hoạt động trao đổi chất của nó có

sự sinh tổng hợp enzyme thủy phân quá trình sinh tổng hợp này có xu hướng tăng ở giai

đoạn giữa và giai đoạn cuối của quá trình lên men Khi nhiệt độ thấp, Aspergillus glaucus

bắt đầu phát triển Hàm lượng nước trong đống chè thích hợp sẽ thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của nấm men điều này có vai trò quan trọng trong việc hình thành hương vị đậm

đà của chè lên men [57]

Zhao LongFei qua nghiên cứu đã chứng tỏ rằng, lượng Aspergillus niger > Saccharomycete > Penicillium > Rhizopus > Aspergillus glaucus > Bacterium; Aspergillus niger tăng nhanh tính từ khi bắt đầu quá trình lên men đến lần đảo lật thứ nhất Đạt tỷ lệ cao nhất ở sau lần đảo lật thứ 2 và sau đó giảm dần Ở thời kỳ kết thúc lần lật đảo

thứ ba số lượng nấm men, Rhizopus là ưu thế Trong toàn bộ quá trình lên men, Aspergillus niger luôn chiếm vị trí ưu thế [58]

Zhou HongJie qua nghiên cứu vi sinh vật trong quá trình lên men chè Vân Nam

cũng đã chứng tỏ rằng: Vi sinh vật chủ yếu trong quá trình lên men là Aspergillus niger, Penicillium, Rhizopus genera, Aspergillus glaucus, Saccharomyces, trong đó Aspergillus niger chiếm tỷ lệ nhiều nhất [59]

2.4.1 Aspergillus Niger

Aspergillus niger là một loài nấm mốc thuộc giới eukaryotes Theo cơ quan an toàn

thực phẩm và dược phẩm Mỹ (FDA), Aspergillus niger và các sản phẩm sinh ra từ

Aspergillus niger được công nhận là thực phẩm an toàn Aspergillus niger đóng một vai trò

quan trọng trong sản xuất công nghiệp và nghiên cứu khoa học [12],[13],[14],[36],[107]

Aspergillus niger được tìm thấy trong các công đoạn của quá trình lên men Nấm được nuôi cấy trên môi trường thạch khoai tây (PDA) cơ bản, sinh trưởng rất tốt trong khoảng nhiệt độ 28 - 30oC Sau 3 ngày nuôi cấy, khuẩn lạc Aspergillus niger có thể phát triển đến đường kính khoảng 47 - 63 mm Đa số các chủng nấm Aspergillus niger sinh

trưởng khá nhanh, bề mặt khuẩn lạc bằng phẳng hoặc ở trung tâm khuẩn lạc hơi lồi lên Khuẩn lạc có thể xuất hiện các rãnh khía hoặc có thể không theo một quy luật nhất định Sợi nấm khi còn non có hình dạng nhung tơ, khi nuôi cấy lâu thì đại đa số các sợi nấm có bào tử xuất hiện, tạo cho bề mặt khuẩn lạc có màu nâu sẫm đến màu đen, thấm hoặc không thấm nước Mặt sau khuẩn lạc có thể không màu, màu vàng, vàng nâu hoặc hơi xanh vàng

Trong sản xuất, Aspergillus niger có ý nghĩa kinh tế quan trọng, có thể được sử dụng

trong công nghiệp sản xuất các enzyme thủy phân, acid citric và các acid hữu cơ khác

Trong quá trình sản xuất chè lên men, từ đầu đến cuối số lượng Aspergillus niger luôn chiếm vị trí ưu thế Aspergillus niger có khả năng sinh tổng hợp các enzyme nội bào

và enzyme ngoại bào, bao gồm các glucoamylase, cellulase và pectinase…vv Các enzyme

này có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ như polysaccharide, lipids, protein, cellulose, pectin và hợp chất không tan khác để tạo thành sản phẩm thủy phân mà trong đó một lượng lớn là đường đơn, acid amine, sản phẩm thủy phân pectin và các hợp chất carbon thủy phân khác…đây là những chất rất dễ dàng thấm qua và khuếch tán ra ngoài, là tiền đề để tạo ra mùi vị của nước chè, là vật chất cơ bản trong sự hình thành độ ngọt, độ sánh, hương vị đậm đà, thuần khiết của chè lên men

2.4.2 Penicillium

Đại đa số các chủng Penicillium trong hoạt động sống chỉ có giai đoạn vô tính,

thuộc Denteromycotina, có khả năng sinh bào tử, chỉ một lượng nhỏ vốn có giai đoạn hữu

tính [65] Trong quá trình lên men thường gặp chủ yếu là các loài Penicillium có màu

xanh đen, đôi lúc có màu nhạt, phần sinh bao tử hình cầu và hình bán cầu, cuống phân sinh bao tử từ sợi nấm vuông góc sinh ra, bào tử có hình cầu hoặc hình trứng, màu xanh sẫm, đằng sau có màu nâu - da cam hoặc màu đen lục, cuống sinh bào tử nhỏ 7,0 - 9,0 x 3,0 - 3,5 µm Phần sinh bao tử nhẵn bóng có đường kính khoảng 2,3 - 3,1 µm

Trong quá trình lên men chè, Penicillium có khả năng sinh tổng hợp rất nhiều loại enzyme và acid hữu cơ, hơn nữa bản thân sợi nấm chứa một lượng protein phong phú, vật chất khoáng và các vitamine nhóm B

Penicillium là nấm sợi có khả năng sinh kháng sinh thuộc nhóm penicillin Vì vậy,

sự sinh trưởng của Penicillium trong đống ủ sẽ có tác dụng ức chế sự sinh trưởng và phát triển của các loại tạp khuẩn, các vi khuẩn gây thối rữa Điều đó cho thấy, Penicillium có

một vai trò nhất định trong việc hình thành chất lượng chè lên men

2.4.3 Rhizopus

Rhizopus thuộc nhóm Eygomycotina, nhánh Mucor Rhizopus là các loài nấm sợi,

có khả năng lên men acid L- lactic Trong quá trình lên men, sau khi phân lập và nuôi cấy trong môi trường nuôi cấy cơ bản, khuẩn lạc hiện lên có màu trắng, có lông tơ, cong ngắt quãng hình quả nho; trong môi trường nuôi cấy cơ bản, bề ngoài mọc lên các rễ giả phát triển và phân nhánh rất nhiều, khoảng cách giữa 2 gióng khoảng l ~ 2 µm, nang bao tử hình cầu hoặc hình elip màu nâu hoặc đen, trục nang hình cầu hoặc ovan đường kính khoảng 55

µm, cao khoảng 70 µm Sự sinh sôi của Rhizopus trong đống chè có thể tạo ra nhũn mềm

lá chè, thậm chí thối rữa Do vậy, trong mỗi công đoạn của quá trình lên men cần phải

khống chế tốt nhiệt độ và ẩm độ của môi trường giữa khối chè, chú ý tỷ lệ Rhizopus để có

lợi cho việc hình thành chất lượng

Trong đống chè, Rhizopus hoạt động thích hợp ở nhiệt độ 32 - 40 o

C và pH 4,5- 6,0

Rhizopus có khả năng sản sinh amylase, pectinase, protease…vv Các enzyme này và sản phẩm của nó tạo ra trong quá trình trao đổi chất rất có lợi cho sự hình thành phẩm chất chè

lên men Hoạt lực amylase của Rhizopus rất cao Rhizopus có khả năng sản sinh các acid

hữu cơ, các ester thơm, và là vi sinh vật quan trọng có khả năng chuyển hóa các chất thuộc nhóm sterol [66]

Trong quá trình lên men Rhizopus có lợi cho việc hình thành hương vị ngọt của

chè Ngoài ra, Rhizopus có khả năng sản sinh enzym pectinase khá cao xúc tiến quá trình làm mềm lá chè, tuy nhiên cần phải khống chế số lượng nếu không sẽ dẫn đến hiện tượng

lá chè bị thối rữa [58]

2.4.4 Aspergillus glaucus

Aspergillus glaucus thuộc nhóm Denteromycotina, nhánh Aspergillus [67], phân

lập và quan sát thấy chúng có màu xám xanh hoặc xanh vàng, sợi nấm dinh dưỡng có màu

đỏ đến da cam, nang tử bề ngoài có màu vàng đến da cam, nhánh nhỏ đơn lớp, phân sinh

bao tử có hình oval đến nửa tròn Khi nuôi cấy ở 28 ~ 30oC trong 3 đến 4 ngày khuẩn lạc

có thể phát triển đến 1,2 - 1,7 cm Khuẩn lạc có màu trắng sữa, vàng nâu hoặc cam nâu

Aspergillus glaucus cũng là một trong những tác nhân làm cho thực phẩm thối rữa, biến chất Do vậy, trong quá trình lên men cần phải khống chế nhiệt độ đống chè cải thiện vệ sinh môi trường chế biến, giảm thiểu sự sinh trưởng và phát triển của chúng, từ đây có thể bảo đảm chất lượng chè lên men

2.4.5 Saccharomyces

Saccharomyces là những vi sinh vật đơn bào.Tế bào dinh dưỡng của nó có hình ovan hoặc hình trứng Bề mặt khuẩn lạc dẹt, trơn bóng dễ dàng nhận biết trên môi trường nuôi cấy Nấm men sinh sản theo phương thức nảy chồi, protein của nấm men rất phong phú, có đủ 8 acid amine không thay thế đối với cơ thể con người, các vitamine nhóm B, vitamine D2, lipid nguyên, cellulose, carbohydrates, vật chất khoáng và nguyên tố vi

lượng Hơn nữa, Saccharomyces còn chứa một hệ thống enzyme ngoại bào phong phú và

có khả năng tiết ra các chất có hoạt tính sinh học Vì vậy, Saccharomyces có thể sử dụng

rất nhiều loại đường trong hoạt động trao đổi chất để tạo ra các sản phẩm như vitamine B1, B2, vitamine C Trong quá trình lên men chè, nhiệt độ và ẩm độ đã tạo ra môi trường thích

hợp cho sự hoạt động và quá trình trao đổi chất của Sacchromyces đồng thời cung cấp

nguồn nhiệt cho quá trình chuyển hóa thành phần hóa học của lá chè, xúc tiến hoạt lực hệ

enzyme Saccharomyces lại có khả năng sử dụng cellulose, pectin, polysaccharide thủy phân làm nguồn carbon để tiến hành chuyển hóa đường Khi được cung cấp đầy đủ dinh dưỡng chúng sẽ phát triển nhanh chóng Do đó, sự hình thành các đặc điểm chất lượng chè

có quan hệ trực tiếp đến lượng số lượng Saccharomyces tăng hay giảm

Trong quá trình lên men nếu khống chế lượng Saccharomyces thích hợp có thể làm

tăng hiệu quả các chất dinh dưỡng trong chè cùng các vật chất có tác dụng bảo vệ sức khỏe con người, đồng thời có lợi cho việc hình thành chất lượng sản phẩm (ngọt, tinh khiết và thơm) Tuy nhiên, nếu khống chế không thích hợp sẽ hình thành các chất không có lợi như

vị cay nồng, tê tê, chua…vv, ảnh hưởng và giảm thấp chất lượng chè chế biến

Tóm lại, trong quá trình sản xuất chè lên men, sự biến đổi các chủng vi sinh vật là cực kỳ phức tạp, một vài chủng vi sinh vật xuất hiện từ đầu đến cuối của quy trình có vai trò trong sự hình thành chất lượng Một vài chủng chỉ có mặt hiện diện ở một vài giai đoạn nào đó lại có vai trò trong sự hình thành hương vị độc đáo

Mặt khác sự hiện diện một số chủng vi sinh lại là bất lợi cho sự hình thành chất lượng Vì vậy, việc nghiên cứu mối quan hệ giữa vi sinh vật và sự hình thành chất lượng chè lên men là rất quan trọng[65],[69]

2.5 Vai trò chất lượng của nguyên liệu với chè lên men

Chất lượng sản phẩm chè luôn phụ thuộc vào đặc tính nguyên liệu của từng giống chè Muốn sản phẩm chè có chất lượng tốt không thể bỏ qua đặc tính chất lượng nguyên liệu của từng giống chè.Các giống chè khác nhau có đặc tính nguyên liệu khác nhau, theo các chuyên gia Trung quốc chè vàng Hà giang được đưa sang Trung quốc chế biến chè Phổ Nhĩ hay chính là chè lên men cho chất lượng không thua kém chè Phổ Nhĩ Trung Quốc Chính vì vậy hiện nay để sản xuất chè lên men tốt người ta đi từ chè vàng được chế biến từ giống chè Shan của Hà Giang Nghiên cứu đặc tính nguyên liệu để quyết định phương hướng chế biến sản phẩm chè Bởi quá trình chế biến chè thực chất là quá trình biến đổi các hợp chất trong búp chè Búp chè non, già khác nhau, to nhỏ khác nhau ảnh hưởng rất lớn đến quá trình chế biến các loại sản phẩm Búp chè có nội chất khác nhau thì mục tiêu sản phẩm chế biến nên khác nhau Khi định hướng chế biến sản phẩm nào thì chọn giống có đặc tính chất lượng nguyên liệu thích hợp cho sản phẩm ấy Chính vì vậy theo các chuyên gia Trung quốc thì nguyên liệu có hàm lượng tanin cao 32-35% thường dùng chế biến chè Phổ nhĩ hay chính là chè lên men [20]

Quá trình lên men chè các thành phần cơ bản bên trong lá chè dưới sự xúc tác của các enzyme ngoại bào do vi sinh vật tiết ra, nhiệt sinh ra trong quá trình hô hấp của vi sinh vật và hơi nóng ẩm của lá chè Đã xảy ra hàng loạt các chuyển hóa phức tạp của các hợp chất polyphenol trong chè để tạo thành hương vị và màu sắc đặc trưng của chè lên men [54],[94],[95]

Ngoài ra, sự hình thành chất lượng của chè lên men còn liên quan chặt chẽ tới giai đoạn ủ đống chè, giai đoạn hong khô cũng có ý nghĩa quan trọng

Do vậy, bản chất của sự hình thành hương vị chè lên men là sự đồng kết hợp của các enzyme vi sinh vật và tác dụng của nhiệt và ẩm (nguồn nhiệt trong quá trình hong khô

và nhiệt thải ra của vi sinh vật trong quá trình lên men), làm các thành phần bên trong lá chè thực hiện một loạt các phản ứng sinh học phức tạp: oxydate, polymerization, condensation, decompose để hình thành các sản phẩm tương ứng có lợi cho chất lượng chè lên men , làm cho màu xanh, vị nồng của lá chè chuyển hóa thành màu đỏ nâu, vị đậm đà

và hương thơm đặc trưng của khối chè được lên men [55]

3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHÈ LÊN MEN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới hiện nay mới chỉ có Trung quốc là nước có công nghệ chế biến chè bằng phương pháp lên men bởi vi sinh vật Đó chính là loại chè nổi tiếng của Trung Quốc

có tên gọi là chè Phổ Nhĩ

Chè lên men có nguồn gốc từ tỉnh Vân Nam, Trung Quốc, nó chủ yếu được sản xuất ở Xishuangbanna, Kunming, Simao, Lincang Chè lên men Vân Nam được coi là chè chính thống và là sản phẩm có chất lượng tốt nhất Có thể tóm tắt việc sản xuất chè lên men như sau: Chè lên men được sản xuất qua 2 giai đoạn :

- Giai đoạn 1: Từ chè Shan tuyết, sản xuất ra chè vàng Người ta hái nguyên liệu trên

các cây chè Shan Vân Nam lá to, có mức độ trưởng thành nhất định, nguyên liệu được đưa

đi hong héo đến độ ẩm thích hợp thì đem diệt men, vò nhẹ và ủ Sau khi ủ, chè được sấy khô và thu được chè vàng Chè vàng sản phẩm được bán ra thị trường tiêu dùng trực tiếp hoặc được dùng làm nguyên liệu để sản xuất chè lên men

- Giai đoạn 2: Từ chè vàng sản xuất chè lên men do vi sinh vật Chè vàng được làm ẩm

và đưa đi ủ trong thời gian khá dài (có thể từ 2 đến 3 tháng) Trong quá trình ủ, chè được giữ ở nhiệt độ, độ ẩm khá ổn định, được đảo trộn theo chu kỳ và kiểm tra tính chất của sản phẩm cho đến khi đạt được những tính chất đặc trưng của chè lên men Trong quá trình ủ (thực chất là quá trình lên men do vi sinh vật) vi sinh vật phát triển làm thay đổi mạnh mẽ những tính chất của chè vàng ban đầu và hình thành những tính chất đặc trưng của chè lên men Kết thúc quá trình lên men, chè được làm khô Sản phẩm cuối cùng có thể được ép bánh hoặc ở dạng rời [46],[55]

Chè lên men bảo quản càng lâu càng giá trị cao Năm 2005, tại thị trường đấu giá Trung Quốc, một bánh chè lên men 64 năm, nặng 0,5 kg đã bán thành công ở mức 132.556 USD Các số liệu thống kê hàng năm cho thấy, trong vòng hơn hai thập kỷ gần đây chè lên men là một trong những sản phẩm chè có doanh thu không ngừng tăng theo thời gian Người tiêu dùng Hồng Kông, Đài Loan và nhiều các quốc gia trên thế giới đã quen dùng chè lên men

3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè lên men tại Trung Quốc

Do nhu cầu tiêu dùng trong nước cũng như trên thế giới về chè lên men ngày càng tăng, vì thế tại Trung Quốc, nhiều nhà sản xuất đã đầu tư vào lĩnh vực này Chỉ tính riêng

năm 2006, đã đầu tư thêm 1000 triệu NDT vào sản xuất chè lên men và đã nâng số xưởng sản xuất chè lên men lên con số 1000 xưởng, so với năm 2005 tăng 400 xưởng Năng lực sản xuất đạt 6 vạn tấn, trong đó có 86 xưởng đạt trên 200 tấn chè lên men mỗi năm

Thống kê tình hình sản xuất và xuất khẩu chè lên men ở Trung quốc đến năm 2008 cho số liệu bảng dưới đây

Bảng 1.4 Tình hình sản xuất chè lên men trong vòng 70 năm qua

ở Vân Nam - Trung Quốc [30]

* Thị Trường chè lên men hiện nay

Bảng 1.5 Giá bán chè lên men qua một số năm

(NDT/kg ) Ghi chú

Qua bảng số liệu trên cho thấy chỉ có loại chè lên men bình thường sản xuất 2003

có giá thấp 340 NDT / kg (918 000 VNĐ), còn lại hầu hết là loại chè lên men có giá cao

và bán giá cao nhất thuộc về loại chè lên men “Ban thiền đà trà hạ quan “sản xuất năm

1998 giá 15.200 tệ / kg (40.000.000 VNĐ /kg) [30],[44]