i
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
PHẠM THỊ HẰNG
TẠO DÒNG VÀ PHÂN TÍCH TRÌNH TỰ GEN
MÃ HÓA LEUCOANTHOCYANIDIN REDUCTASE
Ở CÂY CHÈ
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: 8 42 02 01
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC ỨNG DỤNG
Thái Nguyên - 2018
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi trích dẫn trong luận văn đều ghi rõ
nguồn gốc. Mọi sự giúp đỡ của các cá nhân và tập thể đều được ghi nhận
trong lời cảm ơn.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về những gì đã cam đoan ở trên.
Tác giả
Phạm Thị Hằng
iii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Hoàng Thị Thu
Yến - Khoa Công nghệ Sinh học - Trường Đại học Khoa học - người đã tận
tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu để tôi
hoàn thành luận văn này.
Tôi xin cảm ơn các thầy cô và tập thể cán bộ Khoa Công nghệ Sinh
học, cảm ơn lãnh đạo Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên và
các cán bộ công tác tại Viện Nghiên cứu hệ gen - Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn TS. Huỳnh Thị Thu Huệ và Cử nhân
Phạm Thị Hằng - Phòng đa dạng sinh học hệ gen, Viện Nghiên cứu hệ gen,
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã tận tình chỉ dẫn và giúp
đỡ tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này.
Nhân dịp này tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Dương
Trung Dũng – Khoa Nông học – Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã
giúp đỡ tôi trong thời gian tôi thu thập vật liệu nghiên cứu làm đề tài.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè và
đồng nghiệp đã luôn cổ vũ, động viên tôi trong suốt thời gian qua.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!
Tác giả
Phạm Thị Hằng
iv
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ................................................................................ 1
2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI...................................................................................... 2
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ......................................................................... 2
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................ 3
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY CHÈ ...................................................... 3
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại của cây chè................................................. 3
1.1.2. Đặc điểm sinh học chung của cây chè .............................................. 4
1.1.3. Thành phần hóa học của chè ............................................................. 9
1.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CHÈ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM ...... 12
1.2.1. Tình hình sản xuất chè trên thế giới................................................ 12
1.2.2. Tình hình sản xuất chè ở Việt Nam ................................................ 13
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CHÈ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM . 14
1.3.1. Tình hình nghiên cứu chè trên thế giới ........................................... 14
1.3.2. Tình hình nghiên cứu chè ở Việt Nam............................................ 15
1.4. CATECHINS VÀ LEUCOANTHOCYANIDIN REDUCTASE Ở CHÈ.. 16
1.4.1. Catechins và công dụng của Catechins ........................................... 16
1.4.2. Cơ chế sinh tổng hợp catechins ở chè ............................................. 17
1.4.3. Leucoanthocyanidin reductase (LAR) ............................................ 19
CHƯƠNG II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................. 21
2.1. VẬT LIỆU................................................................................................ 21
2.1.1 Nguyên liệu ...................................................................................... 21
2.1.2. Hóa chất, thiết bị ............................................................................. 21
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................ 22
2.2.1. Phương pháp thu mẫu lá chè ........................................................... 22
2.2.2. Phương pháp tách chiết RNA tổng số từ lá chè .............................. 22
v
2.2.3. Điện di RNA tổng số....................................................................... 23
2.2.4. Tổng hợp cDNA .............................................................................. 24
2.2.5. Nhân gen CsLAR1 bằng kỹ thuật RT –PCR ................................... 24
2.2.6. Tách dòng gen CsLAR1 .................................................................. 25
2.2.7. Xác định và phân tích trình tự......................................................... 29
2.2.8. Tạo vector biểu hiện gen CsLAR1 .................................................. 30
2.2.9. Biểu hiện gen CsLAR1 .................................................................... 31
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................ 32
3.1. KHUẾCH ĐẠI GEN CsLAR1 TỪ MẪU CHÈ NGHIÊN CỨU ............. 32
3.2. TẠO DÒNG GEN, XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN TÍCH TRÌNH TỰ GEN MÃ
HÓA LEUCOANTHOCYANIDIN REDUCTASE ....................................... 33
3.2.1. Tạo dòng gen CsLAR1 .................................................................... 33
3.2.2. Xác định và phân tích trình tự gen CsLAR1 ................................... 34
3.3. BIỂU HIỆN GEN MÃ HÓA CsLAR1 TỪ CHÈ TRUNG DU XANH
TRONG VI KHUẨN E. COLI ........................................................................ 41
3.3.1. Tạo cấu trúc biểu hiện mang gen CsLAR1 vào vi khuẩn E. coli
DH10B ...................................................................................................... 41
3.3.2. Biểu hiện gen CsLAR1 .................................................................... 43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 45
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 46
vi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Nghĩa tiếng Việt
Từ viết tắt
C
Nghĩa tiếng Anh
Catechin
Catechin
cDNA
DNA bổ sung
Complementary DNA
CsLAR
Gen LAR của chè
Camellia sinensis LAR
DNA
Axit Deoxiribonucleic
Deoxyribonucleic Acid
dNTP
dNTP
Deoxynucleoside triphosphate
DMSO
Dimethyl sulfoxide
Dimethyl sulfoxide
Đồng tác giả
et al.
Đtg
EDTA
Axit etylene diamin tetraaxetic Ethylene Diamine Tetraacetic
Acid
EtBr
Ethidium Bromide
Ethidium Bromide
EtOH
Etanol
Ethanol
EGCG
Epigallocatechin-3-O-gallate
Epigallocatechin-3-O-gallate
Epicatechin
Epicatechin
ECG
Epicatechin-3-O-gallate
Epicatechin-3-O-gallate
EGC
Epigallocatechin
Epigallocatechin
Gallocatechin
Gallocatechin
Chất cảm ứng biểu hiện gen
Isopropyl- -D-thiogalactoside
EC
GC
IPTG
IPTG
Kilô bazơ
Kilo base
Leucoanthocyanidin reductase
Leucoanthocyanidin reductase
LB
Môi trường LB
Luria Bertani
mRNA
ARN thông tin
Mesenger Axit Ribonucleic
Trung tâm Thông tin Công
National Center for
nghệ Sinh học Quốc gia
Biotechnology Information
Nicotinamid adenine
Nicotinamid adenine
Kb
LAR
NCBI
NAD
vii
dinucleotide
dinucleotide
Nicotinamid adenine
Nicotinamid adenine
dinucleotide phosphate
dinucleotide phosphate
Khung đọc mở
Open reading frame
Proanthocyanidin
Proanthocyanidin
Phản ứng chuỗi trùng hợp
Polymerase Chain Reaction
Primer R
Mồi ngược
Primer reverse
Primer F
Mồi xuôi
Primer forward
RNA
Axit Ribonucleic
Ribonucleic Acid
RNase
Enzyme phân hủy RNA
Ribonuclease
RT
Enzyme phiên mã ngược
Reverse Transciptase
SSR
Chất chỉ thị phân tử
Simple sequence repeats
TAE
TAE
Tris Acetate EDTA
Taq
Vi khuẩn chịu nhiệt
Thermus aquaticus
UTR
Vùng không dịch mã
Untranslated region
NADP
ORF
PA
PCR
viii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Các dạng tán chè .............................................................................. 5
Hình 1.2. Mầm chè cắt dọc .............................................................................. 5
Hình 1.3. Búp chè ............................................................................................. 6
Hình 1.4. Sơ đồ đợt sinh trưởng ....................................................................... 6
Hình 1.5. Các loại lá trên cành chè .................................................................. 7
Hình 1.6. Rễ chè ............................................................................................... 8
Hình 1.7. Sơ đồ tổng hợp catechins ở chè ..................................................... 18
Hình 2.1. Sơ đồ vector tách dòng pJET 1.2 .................................................... 26
Hình 2.2. Sơ đồ vector biểu hiện pET32a(+) .................................................. 30
Hình 2.3. Sơ đồ nghiên cứu............................................................................. 31
Hình 3.1. Hình ảnh điện di kết quả PCR khuếch đại gen CsLAR1 từ chè Trung
Du xanh ........................................................................................................... 32
Hình 3.2. Kết quả điện di sản phẩm tách dòng gen CsLAR1 từ mẫu chè Trung
du xanh trong vector pJET1.2 ......................................................................... 33
Hình 3.3. Hình ảnh điện di kiểm tra sự có mặt của sản phẩm PCR trong
plasmid pJET 1.2 ............................................................................................. 34
Hình 3.4. Kết quả so sánh trình tự gen CsLAR1 phân lập từ mẫu chè Trung du
xanh với một số trình tự trên Genbank ........................................................... 36
Hình 3.5. So sánh trình tự amino acid suy diễn của CsLAR1 từ giống chè
Trung Du xanh với các trình tự đã công bố .................................................... 38
Hình 3.6. Kết quả kiểm tra plasmid ................................................................ 41
Hình 3.7. Kết quả điện di sản phẩm tách plasmid gắn gen CsLAR1 vào vector
pET32a(+) ....................................................................................................... 42
Hình 3.8. Kết quả cắt kiểm tra plasmid pET32a(+)_CsLAR1 bằng BamHI và
XhoI và PCR khuếch đại gen CsLAR1 từ plamid............................................ 43
Hình 3.9. Kết quả điện di sản phẩm protein tổng số từ chủng Rosetta tạo
CsLAR1 tái tổ hợp ........................................................................................... 44
ix
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của chè tươi .................................................... 9
Bảng 1.2. Thành phần độ ẩm thay đổi theo tháng trong năm ........................ 11
Bảng 1.3. Diễn biến diện tích, năng suất, sản lượng một số nước trồng chè
chính trên thế giới năm 2016........................................................................... 12
Bảng 1.4. Tình hình diện tích, năng suất, sản lượng chè ở Việt Nam trong
những năm gần đây ......................................................................................... 14
Bảng 2.1. Thiết bị và dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu ............................... 22
Bảng 2.2. Thành phần phản ứng tổng hợp cDNA .......................................... 24
Bảng 2.3. Chu trình nhiệt thực hiện phản ứng tổng hợp cDNA ..................... 24
Bảng 2.4. Trình tự các đoạn mồi sử dụng nhân gen CsLAR1 ......................... 25
Bảng 2.5. Thành phần phản ứng PCR nhân gen CsLAR1 ............................... 25
Bảng 2.6. Thành phần phản ứng tạo đầu bằng sản phẩm PCR ....................... 26
Bảng 2.7. Thành phần phản ứng ghép nối giữa đoạn gen CsLAR1 và vector
pJET 1.2 .......................................................................................................... 27
Bảng 2.8. Thành phần phản ứng cắt plasmid .................................................. 29
Bảng 3.1. Sự sai khác một số trình tự nucleotide gen CsLAR1 của chè Trung
du xanh với các trình tự đã công bố trên Genbank ......................................... 37
Bảng 3.2. Sự sai khác trình tự amino acid của gen mã hóa LAR ở giống chè
Trung du xanh với trình tự đã công bố trên Genbank. .................................... 39
1
MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Chè (Camellia sinensis (L) O. Kuntze) là loại cây công nghiệp lâu năm,
có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và Á nhiệt đới, là cây trồng xuất hiện từ lâu,
được trồng khá phổ biến trên thế giới.
Chè là nước uống thông dụng và được mọi người ưa thích không chỉ
bởi hương vị độc đáo của nó, mà còn do nước chè rất có lợi cho sức khỏe.
Nước chè có tác dụng giải khát, khắc phục được sự mệt mỏi của cơ bắp và hệ
thần kinh trung ương, kích thích vỏ đại não làm cho tinh thần minh mẫn sảng
khoái, hưng phấn trong những thời gian lao động căng thẳng cả về trí óc và
chân tay, ngăn chặn sự phát triển và tiến triển của bệnh Alzheimer [22]. Hơn
nữa, uống chè còn kích thích tiêu hoá mỡ, chống béo phì; chống viêm; chống
sâu răng, hôi miệng và ung thư vòm họng; phòng ngừa ung thư [18], [36];
phòng ngừa bệnh tăng huyết áp [41]; tiểu đường [20] và ngăn ngừa
cholesteron tăng cao [17]. Ngoài ra, chè còn có khả năng bảo vệ da khỏi tác
hại của tia cực tím [21]. Hầu hết các đặc tính có lợi cho sức khỏe được liệt kê
ở trên đã được chứng minh là do các hợp chất polyphenol có trong chè.
Ngoài ra, cây chè còn mang lại nhiều lợi ích kinh tế xã hội như: giải
quyết công ăn việc làm, đem lại nguồn thu nhập ổn định cho người dân, cải
thiện đời sống nhân dân, thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa
nông thôn [11]. Theo đánh giá của Unal (2011) có khoảng 2,5 triệu tấn chè
khô được sản xuất mỗi năm, trong đó chè đen chiếm khoảng 78%, chè xanh
chiếm 20% và chè Olong chiếm 2% [26]. Thành phần hóa học, đặc biệt hàm
lượng polyphenol, chất hòa tan sẽ quyết định đến chất lượng sản phẩm chè
[3]. Trong đó, catechins chiếm khoảng 30% thành phần polyphenol ở chè.
Catechins được chia thành 2 nhóm: catechins được epimer hóa còn gọi là
epicatechin (EGCG, ECG, EGC và EC) và catechins không được epimer hóa
(GC và C) [27], [30]. Hiện nay, hoạt tính sinh học và cơ chế tổng hợp
2
polyphenol nói chung và catechins nói riêng ở mức độ phân tử được các nhà
khoa học tập trung nghiên cứu [16], [33], [35]. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng,
leucoanthocyanidin reductase (LAR) là một enzyme đóng một vai trò quan
trọng trong sinh tổng hợp C và GC ở cây chè [29].
Ở nước ta, nhìn chung việc nghiên cứu về thành phần sinh hóa chè,
hàm lượng polyphenol, thành phần catechins còn ít được quan tâm, cập nhật.
Trong khi các thành phần này thay đổi rất lớn theo giống và chất lượng
nguyên liệu. Bên cạnh đó, sự hiểu biết ở mức độ phân tử của các gen mã hóa
enzyme tham gia vào con đường sinh tổng hợp polyphenol nói riêng,
catechins nói chung hầu như chưa được nghiên cứu cấu trúc và chức năng.
Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Tạo dòng
và phân tích trình tự gen mã leucoanthocyanidin reductase ở cây chè”.
2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Nghiên cứu cấu trúc gen mã hóa leucoanthocyanidin reductase từ cây
chè trồng tại Thái Nguyên.
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
+ Khuếch đại gen CsLAR1 mã hóa leucoanthocyanidin reductase từ
cây chè.
+ Tạo dòng, xác định và phân tích trình tự gen CsLAR1 thu được.
+ Thiết kế vector biểu hiện và tạo leucoanthocyanidin reductase tái
tổ
hợp.
3
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY CHÈ
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại của cây chè
Cây chè có tên khoa học là Camellia sinensis (L) O. Kumtze và thuộc
hệ thống phân loại như sau:
Ngành: Hạt kín (Angiospermae)
Lớp: Song tử diệp (Dicotyledonae)
Bộ: Chè (Theaseae)
Họ: Chè (Theaceae)
Chi: Chè (Camelia hoặc Thea)
Loài: Camellia sinensis
Cây chè là một loại cây công nghiệp lâu năm, cho hiệu quả kinh tế cao,
được trồng ở hơn 58 quốc gia. Ngày nay, ở Việt Nam hầu hết các tỉnh có điều
kiện thuận lợi đều trồng chè, song ba vùng trồng nhiều nhất là [33]:
• Vùng chè thượng du (Hà Giang, Tuyên Quang, Lai Châu, Yên Bái)
chiếm khoảng 25% sản lượng chè miền Bắc.
• Vùng trung du (Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Bắc Cạn, Thái Nguyên). Đây là
vùng chè chủ yếu chiếm đến 75% sản lượng chè miền Bắc với nhiều nhà máy
sản xuất lớn.
• Vùng chè Tây Nguyên (Gia Lai, Kon Tum, Lâm Đồng, Đắc Lắc) chủ
yếu trồng giống chè Ấn Độ và chè shan, chè Ô long.
Những công trình nghiên cứu của Đjêmukhatze (1961 - 1976) về phức
catechins của lá chè từ các nguồn gốc khác nhau, so sánh về thành phần các
chất catechins giữa các loại chè được trồng và chè mọc hoang dại đã nêu lên
luận điểm về sự tiến hóa sinh hóa của cây chè và trên cơ sở đó xác minh
nguồn gốc cây chè. Đjêmukhatze kết luận rằng: những cây chè mọc hoang
4
dại, tổng hợp chủ yếu là (-) - epicatechin và (-) - epicatechin galat, ở chúng
phát triển chậm khả năng tổng hợp (-) epigalo catechin và các galat của nó để
tạo thành (+) galocatechin. Nghiên cứu các cây chè dại ở Việt Nam cho thấy
chúng cũng tổng hợp chủ yếu là (-) - epicatechin và (-) - epicatechin galat
(chiếm 70% tổng số các loại catechins. Điều này có nghĩa là sự trao đổi chất ở
đây hướng về phía tăng cường quá trình hiđroxin hóa và galin hóa. Từ những
biến đổi sinh hóa này của lá các cây chè mọc hoang dại và cây chè được trồng
trọt chăm sóc, cho phép đi tới một kết luận mới “Nguồn gốc của cây chè
chính là ở Việt Nam” [45].
Hiện nay chè được phân bố khá rộng trong những điều kiện tự nhiên rất
khác nhau từ 30 độ vĩ nam (Natan - Nam Phi) đến 45 độ vĩ bắc (Gruzia - Liên
Xô) là những nơi có điều kiện tự nhiên khác rất xa vùng nguyên sản.
1.1.2. Đặc điểm sinh học chung của cây chè
Cây chè có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội 2n = 30, thuộc loại thân gỗ hoặc
thân bụi và được trồng để thu lá làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến và
mang một số đặc điểm sinh học sau đây [10]:
Hình thái
Thân và cành: Cây chè sinh trưởng trong điều kiện tự nhiên là đơn trục,
nghĩa là chỉ có một thân chính, thân thẳng và tròn, phân nhánh liên tục thành
một hệ thống cành và chồi. Sự phân cành của thân bụi khác nhau nên tạo cho
cây chè có các dạng tán: tán đứng thẳng, tán trung gian và tán ngang [42].
5
Hình 1.1. Các dạng tán chè [45]
1. Đứng thẳng 2. Trung gian 3. Nằm ngang
Cành chè do mầm dinh dưỡng phát triển thành, trên cành chia làm
nhiều đốt. Từ thân chính, cành chè được phân ra nhiều cấp: cành cấp 1, cấp 2,
cấp 3...
Chồi: Mọc ra từ nách lá, chia theo sự biệt hóa của chồi có chồi dinh
dưỡng mọc ra lá và chồi sinh thực mọc ra nụ, hoa, quả.
Mầm dinh dưỡng gồm có: Mầm đỉnh, mầm nách, mầm ngủ, mầm bất
định (mầm ở cổ rễ).
Hình 1.2. Mầm chè cắt dọc [46]
Phía trái: (1. Lá vẩy ốc, 2. Mầm lá cá, 3. Mầm lá thật,4. Mầm nách, 5. Điểm
sinh trưởng); Phía phải: (1. Lá vẩy ốc, 2. Mầm lá cá, 3. Mầm lá thật, 4. Mầm
nách thứ 4, 5. Mầm nách thứ 5, 6. Điểm sinh trưởng)
Búp chè: Búp chè là đoạn non của một cành chè. Búp được hình thành
từ các mầm dinh dưỡng, gồm có tôm (phần lá non ở trên đỉnh của cành chưa
xòe ra) và hai hoặc ba lá non.
6
Hình 1.3. Búp chè [45]
a. Búp bình thường
b. Búp mù
Búp chè gồm có hai loại: búp bình thường và búp mù. Có thể tóm tắt
hoạt động sinh trưởng búp theo tuần tự như sau:
Hình 1.4. Sơ đồ đợt sinh trưởng [45]
Lá: Lá chè là loại lá hình đơn nguyên, mọc cách trên cành, mỗi đốt có
một lá. Lá chè có gân rất rõ, những gân chính của lá chè thường không phát
triển ra đến tận rìa lá. Trên một cành chè thường có các loại lá như sau:
7
Hình 1.5. Các loại lá trên cành chè [45]
Hoa: Cây chè 2, 3 tuổi đã có thể ra hoa, kết quả lần đầu, hoa chè mọc
ra từ mầm sinh thực ở nách lá chè. Hoa chè là hoa lưỡng tính, trong đó có 5-8
cánh màu trắng, có khi phớt hồng.
Quả: Quả chè là một loại quả nang có từ 1-4 hạt. Quả chè có dạng hình
tròn, tam giác, vuông tùy theo số hạt. Khi còn non quả chè có màu xanh, khi
chín chuyển sang màu xanh đậm hoặc nâu. Khi vỏ chín vỏ quả nứt ra.
Hạt: Hình cầu, bán cầu, tam giác tùy giống chè; vỏ sành thường màu nâu,
cứng, bên trong là lớp vỏ mỏng. Kích thước hạt chè to nhỏ phụ thuộc vào kỹ
thuật chăm sóc. Hạt chè có khối lượng từ 0,6-2 gam, thường là từ 1-1,6 gam.
Hệ rễ: Hệ rễ chè gồm có: rễ cọc (trụ), rễ dẫn (hay rễ nhánh, rễ bên) màu
nâu hay nâu đỏ và rễ hút hay rễ hấp thụ màu vàng ngà.
8
Hình 1.6. Rễ chè [45]
Sự phân bố của rễ chè trong đất phụ thuộc vào giống, tuổi của cây, điều
kiện đất đai và chế độ canh tác. Lượng dinh dưỡng trong đất có ảnh hưởng
lớn đến sự phát triển của bộ rễ, nhất là lượng đạm.
Đặc tính sinh lý, sinh thái của cây chè
Chè là một cây mọc trong những điều kiện ẩm ướt, râm mát của vùng
khí hậu cận nhiệt đới gió mùa Đông Nam Á. Về nhu cầu ánh sáng, cây chè là
cây trung tính trong giai đoạn cây con, lớn lên ưa sáng hoàn toàn. Dưới bóng
râm, là chè xanh đậm, lóng dài, búp non lâu, hàm lượng nước cao nhưng búp
thưa, sản lượng thấp vì quang hợp yếu. Nhiệt độ không khí thuận lợi cho sự
sinh trưởng và phát triển của chè là 22-28oC, búp chè sinh trưởng chậm ở 1518oC, dưới 10oC mọc rất chậm. Trên 30oC chè mọc chậm, trên 40oC chè bị
khô xém nắng lá non. Độ ẩm không khí tương đối thích hợp là 80-85% [46].
Sinh trưởng và phát triển của cây chè
Thời vụ của cây chè:
9
– Vụ Xuân (tháng 3-4): Hái chừa 2 lá và lá cá, tạo tán bằng những búp
cao hơn mặt tán thì hái sát lá cá.
– Vụ Hè Thu (tháng 5-10): Hái chừa 1 lá và lá cá, tạo tán bằng những
búp cao hơn mặt tán thì hái sát lá cá.
– Vụ Thu Đông (Tháng 11): hái chừa lá cá, tháng 12 hái cả lá cá.
Với các giống chè có dạng thân bụi, sinh trưởng đỉnh đều có thể hái
kéo hay hái bằng máy để nâng cao năng suất lao động.
Chu kỳ sinh trưởng và phát triển:
Chu kỳ của một cây chè bao gồm ba giai đoạn và phát triển lặp lại
nhiều lần trong một năm: Giai đoạn đầu tiên là giai đoạn cây non hay giai
đoạn thiết kế cơ bản. Sau đó là giai đoạn cây lớn là giai đoạn chè lớn kéo dài
20-30 năm, tuỳ giống, điều kiện đất đai, dinh dưỡng và khai thác. Đây là giai
đoạn chè cho năng suất cao nhất. Giai đoạn chè già cỗi, cây chè suy yếu dần,
lá nhỏ, búp ít, chóng mù xoè, hoa quả nhiều, cành tăm hương nhiều, chồi gốc
mọc nhiều.
1.1.3. Thành phần hóa học của chè
Chất lượng sản phẩm chè được đánh giá chủ yếu dựa trên cơ sở nghiên
cứu thành phần hóa học có trong chè [2]. Thành phần hóa học của chè được
xác định thường phụ thuộc loại chè và cách pha chế. Trong đó, các polyphenol
có vai trò rất quan trọng, quyết định đến màu sắc và hượng vị của chè [42].
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của chè tươi [2]
Thành phần
Catechins
(-)-Epigallocatechin gallate
(-)-Epicatechin gallate
(-)-Epigallo catechin
(-)-Epicatechin
% khối lượng chất khô
25 – 30
8 – 12
3–6
3–6
1–3
10
(+)-Catechin
(+)-Gallocatechin
Flavonol và flavonol glucoside
Poliphenolic acid và dẫn xuất
Leucoanthocyamin
Chlorophyll và các chất màu khác
Khoáng
Cafeine
Theobromine
Theophylline
Amino acid
Acid hữu cơ
Monosaccharide
Polysaccharide
Cellulose và hemicellulose
Pectin
Lignin
Protein
Lipid
Các hợp chất dê bay hơi
1–2
3–4
3–4
3–4
2–3
0,5 – 0,6
5–6
3–4
0,2
0,5
4–5
0,5 – 0,6
4–5
14 – 22
4–7
5–6
5–6
14 – 17
3–5
0,01 – 0,02
Nước là thành phần quan trọng và chủ yếu trong búp chè, chiếm 7582% khối lượng lá chè [45], hàm lượng nước phụ thuộc vào giống chè, thời
vụ và độ non già của lá chè. Lượng mưa trung bình năm thích hợp cho sinh
trưởng cây chè trên thế giới là 1.500-2.000mm. Độ ẩm tương đối không khí từ
80-85% có lợi cho sinh trưởng của chè. Loại đất thích hợp cho trồng chè dày
60-100cm; mực nước ngầm dưới 100cm; độ chua pH: 4,5-5,5; tỷ lệ mùn 34%. Xét thành phần khối lượng, nước là thành phần chủ yếu của lá chè. Theo
số liệu của Phòng nghiên cứu chè và các cây trồng á nhiệt đới Liên bang về
hàm lượng nước trong búp chè gồm một tôm ba lá trong các tháng bằng %
được thể hiện ở bảng 1.2:
11
Bảng 1.2. Thành phần độ ẩm thay đổi theo tháng trong năm [44]
Tháng
Độ âm
(%)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3,6
3,6
2,9
7,3
7,5
7,5
8,5
7,8
7,2
5.6
3,5
0,3
Hiện nay, xác định được độ ẩm của chè tăng lên trong thời gian bảo
quản là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến làm giảm chất lượng của chè. Như vậy
muốn giữ được chất lượng chè khô ít biến đổi trong thời gian bảo quản phải
quan tâm đến độ ẩm của chè lúc bao gói, đóng thùng [47].
Chất khô: Chiếm 25-30% khối lượng lá chè, gồm có các polyphenol,
pectin, chất xơ (xenlulo), protein, amino acid, các alcoloit (cafein, theofilin,
theobromin), các enzyme (enzyme oxi hóa và enzyme thủy phân) và chất tro.
Hợp chất polyphenol (tannin): Thành phần hóa học chính trong chất rắn
chiết xuất từ chè xanh là polyphenol, thường chiếm 20-30% chất khô trong chè.
Tanin của cây chè là một phức hợp của nhiều hợp chất hữu cơ tự nhiên có bản
chất phenol. Hợp chất phenol giữ vai trò chủ yếu trong quá trình tạo màu sắc,
hương vị của chè đặc biệt là chè đen. Tanin có đặc tính dễ bị oxi hóa dưới tác
dụng của enzym và được cung cấp oxi đầy đủ. Flavanoids là thành phần quan
trọng của tanin, trong đó catechins và flavanoids chiếm tỷ lệ lớn.
Hợp chất Caffeine: Ankaloid chính của chè là caffeine. Caffeine là dẫn
xuất của purine có tên gọi theo cấu tạo là 1,3,5- trimethylxanthine, chiếm
khoảng 3-4% tổng lượng chất khô trong lá chè tươi. Và điều đặc biệt là hàm
lượng caffeine trong lá chè cao hơn trong cà phê từ 2-3 lần. Caffeine có khả
năng liên kết với tanin và các sản phẩm oxy hóa của tanin để tạo nên các muối
tanat caffeine. Các muối này tan trong nước nóng, không tan trong nước lạnh
và tạo nên hương thơm và sắc nước chè xanh và nâng cao chất lượng chè
thành phẩm.
- Xem thêm -