Tài liệu Nghiên cứu chế biến rượu trà từ vụn trà oolong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG …….oOo……. NGUYỄN THÀNH PHỐ NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN RƯỢU TRÀ TỪ VỤN TRÀ OOLONG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Mã ngành: 08 Cần Thơ, 2010 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG …….oOo……. NGUYỄN THÀNH PHỐ MSSV: 2060343 NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN RƯỢU TRÀ TỪ VỤN TRÀ OOLONG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Mã ngành: 08 Cán bộ hướng dẫn NGUYỄN THỊ THU THỦY Cần Thơ, 2010 Luận văn đính kèm theo đây, với tựa đề tài: “Nghiên cứu chế biến rượu trà từ vụn trà oolong” do Nguyễn Thành Phố thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua. Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Thị Thu Thủy Cần Thơ, ngày 02 tháng 6 năm 2010 Chủ tịch hội đồng Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn đến cô Nguyễn Thị Thu Thủy, người đã góp cho tôi một ý tưởng độc đáo và hướng dẫn tận tình tôi việc thực hiện đề tài hay này. Tôi xin cảm ơn đến các thầy cô bộ môn Công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện thuận lợi và truyền đạt những kiến thức quý báu để tôi có thể thực hiện tốt đề tài này. Cám ơn những người bạn thân, các anh chị trong bộ môn đã tạo cho tôi nguồn động lực lớn để thực hiện tốt đề tài này. Cần thơ, ngày 02 tháng 6 năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thành Phố Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng i Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ TÓM LƯỢC Đề tài này tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các loại nguyên liệu khác nhau đến khả năng trích ly catechin, giá trị cảm quan sản phẩm đồng thời khảo sát các yếu tố nhiệt độ, nồng độ dung môi, thời gian trích ly, tỉ lệ nguyên liệu : dung môi đến hiệu quả trích ly catechin, giá trị cảm quan sản phẩm từ nguyên liệu vụn trà oolong để nghiên cứu áp dụng vào việc chế biến rượu trà. Đề tài này thực hiện với hai thí nghiệm: - Thí nghiệm 1 được thực hiện bằng cách trích ly catechin ở nhiệt độ 60oC, 65oC, 70oC (tỉ lệ nguyên liệu : dung môi là 1:50) bằng phương pháp đun hoàn lưu có khuấy trộn với nồng độ dung môi là 20%V, 25%V, 30%V, trong thời gian 30 phút, 60 phút và 90 phút bởi hai dung môi trích là rượu gạo và cồn thực phẩm. - Thí nghiệm 2, thực hiện ngâm trích catechin với hai dung môi trích là rượu gạo và cồn thực phẩm. Tiến hành ngâm trích ở hai tỉ lệ nguyên liệu dung môi là 1:40 và 1:50, với các nồng độ dung môi 20%V, 25%V, 30%V, theo thời gian (7 ngày, 14 ngày, 21 ngày). Kết quả khảo sát cho thấy: - Bằng phương pháp đun hoàn lưu có khuấy trộn, khi trích ly ở nhiệt độ 65oC, nồng độ dung môi 25%V, thời gian trích ly 60 phút (dung môi trích là rượu gạo) cho sản phẩm có hàm lượng catechin tương đối cao và giá trị cảm quan là tốt nhất. - Bằng phương pháp ngâm trích ở nhiệt độ phòng, khi ngâm trích với tỉ lệ nguyên liệu : dung môi là 1:40, nồng độ dung môi 20%V, thời gian 14 ngày (cả hai dung môi trích: rượu gạo và cồn thực phẩm) cho sản phẩm có hàm lượng catechin cao và giá trị cảm quan tốt. Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng ii Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i TÓM LƯỢC .............................................................................................................. ii MỤC LỤC ................................................................................................................ iii DANH SÁCH HÌNH...................................................................................................v DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................vi CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ......................................................................................1 1.1 Tổng quan.....................................................................................................1 1.2 Mục tiêu đề tài ..............................................................................................1 CHƯƠNG 2 2.1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU..................................................................2 Giới thiệu......................................................................................................2 2.1.1 Nguồn gốc và tình hình phát triển trà trên thế giới .................................2 2.1.2 Lịch sử phát triển trà ở Việt Nam...........................................................3 2.2 Sơ lược về cây trà .........................................................................................4 2.2.1 Phân loại thực vật ..................................................................................4 2.2.2 Đặc điểm sinh trưởng.............................................................................4 2.2.3 Thành phần hóa học của trà ...................................................................5 2.3 Hợp chất catechin trong trà .........................................................................10 2.3.1 Cấu tạo catechin...................................................................................10 2.3.2 Tính chất hóa lý ...................................................................................10 2.3.3 Hoạt tính chống oxi hóa của nhóm catechin .........................................11 2.3.4 Tác dụng trị bệnh của epigallocatechin gallate (EGCG) .......................13 2.4 Trà oolong và quá trình sản xuất trà oolong ................................................14 2.4.1 Phương pháp trồng trọt, chăm sóc, thu hái trà oolong ..........................14 2.4.2 Quy trình công nghệ chế biến trà oolong..............................................15 2.4.3 Thuyết minh quy trình .........................................................................16 2.4.4 Những biến đổi của hợp chất catechin trong quá trình lên men sản xuất trà oolong ..........................................................................................................17 2.5 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan ..................................18 Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng iii Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ 2.5.1 Các nghiên cứu trong nước ..................................................................18 2.5.2 Các nghiên cứu nước ngoài..................................................................19 CHƯƠNG 3 3.1 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ................20 Phương tiện thí nghiệm ...............................................................................20 3.1.1 Thời gian, địa điểm ..............................................................................20 3.1.2 Nguyên liệu và dụng cụ thí nghiệm......................................................20 3.2 Phương pháp thí nghiệm .............................................................................20 3.2.1 Phương pháp đánh giá hiệu quả trích ly catechin .................................20 3.2.2 Phương pháp đánh giá cảm quan..........................................................21 3.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm .....................................................................22 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của dung môi trích đến hàm lượng catechin và giá trị cảm quan của sản phẩm rượu trà khi trích ly bằng phương pháp đun hoàn lưu có khuấy trộn.....................................................................................................22 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của dung môi trích đến hàm lượng catechin và giá trị cảm quan của sản phẩm rượu trà trong thời gian ngâm trích ở các tỉ lệ nguyên liệu : dung môi và các nồng độ dung môi khác nhau..........................................24 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................27 4.1 Ảnh hưởng của dung môi trích đến hàm lượng catechin và giá trị cảm quan của sản phẩm rượu trà khi trích ly bằng phương pháp đun hoàn lưu có khuấy trộn 27 4.2 Ảnh hưởng của dung môi trích đến hàm lượng catechin và giá trị cảm quan của sản phẩm rượu trà trong thời gian ngâm trích ở các tỉ lệ nguyên liệu : dung môi và các nồng độ dung môi khác nhau ......................................................................32 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .............................................................38 5.1 Kết luận ......................................................................................................38 5.2 Đề nghị .......................................................................................................38 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................39 PHỤ LỤC 1 TÍNH TOÁN.................................................................................. vii PHỤ LỤC 2 THỐNG KÊ .....................................................................................ix Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng iv Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Một số hình ảnh về cây trà..............................................................................4 Hình 2: Cấu tạo khung cơ bản của nhóm hợp chất catechin và cách đánh số cacbon .10 Hình 3: Công thức hóa học của nhóm catechin trong trà xanh ...................................11 Hình 4: Công thức cấu tạo quercetin .........................................................................12 Hình 5: Biến đổi hợp chất catechin trong quá trình vô hoạt các gốc tự do..................12 Hình 6: Sơ đồ quy trình chế biến trà oolong ..............................................................15 Hình 7: Sơ đồ oxi hóa ngưng tụ các chất catechin dưới tác dụng của polyphenol oxidase ......................................................................................................................18 Hình 8: Máy đo độ hấp thu (Spectrophotometer) .......................................................21 Hình 9: Sơ đồ bố trí hệ thống trích ly ........................................................................22 Hình 10: Đồ thị biểu diễn hàm lượng catechin tổng thu được theo các yếu tố thí nghiệm trong quá trình ngâm trích với nguyên liệu rượu gạo.....................................33 Hình 11: Đồ thị biểu diễn hàm lượng catechin tổng thu được theo các yếu tố thí nghiệm trong quá trình ngâm trích với nguyên liệu cồn thực phẩm ...........................35 Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng v Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Thành phần hóa học của lá trà tươi.................................................................5 Bảng 2: Tác dụng của một số thành phần trong trà đối với sức khỏe con người...........6 Bảng 3: Đánh giá cảm quan rượu trà theo phương pháp cho điểm .............................21 Bảng 4: Sự thay đổi hàm lượng catechin tổng trong 50ml dịch trích theo điều kiện thí nghiệm với dung môi trích rượu gạo .........................................................................27 Bảng 5: Giá trị cảm quan các mẫu trích ly với dung môi trích rượu gạo ....................28 Bảng 6: Sự thay đổi hàm lượng catechin tổng trong 50ml dịch trích theo điều kiện thí nghiệm với dung môi trích là cồn thực phẩm.............................................................29 Bảng 7: Giá trị cảm quan mẫu trích ly với dung môi trích là cồn thực phẩm..............30 Bảng 8: Hàm lượng catechin tổng hai mẫu tốt nhất của hai dung môi trích ly khác nhau ..........................................................................................................................31 Bảng 9: Giá trị cảm quan các mẫu tốt nhất của hai dung môi trích ly khác nhau ........31 Bảng 10: Sự thay đổi hàm lượng catechin tổng trong dịch trích theo điều kiện thí nghiệm với dung môi trích là rượu gạo......................................................................32 Bảng 11: Giá trị cảm quan mẫu ngâm trích với dung môi trích là rượu gạo ...............33 Bảng 12: Hàm lượng catechin tổng trong dịch trích theo điều kiện thí nghiệm với dung môi trích là cồn thực phẩm ...............................................................................34 Bảng 13: Giá trị cảm quan mẫu với dung môi ngâm trích là cồn thực phẩm ..............36 Bảng 14: Hàm lượng catechin tổng hai mẫu tốt nhất của hai dung môi ngâm trích ....37 Bảng 15: Giá trị cảm quan các mẫu tốt nhất của hai dung môi ngâm trích .................37 Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng vi Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 CHƯƠNG 1 1.1 Trường Đại học Cần Thơ GIỚI THIỆU Tổng quan Từ xa xưa, con người không chỉ biết đến trà như một loại thức uống mà còn dùng để phòng và trị nhiều bệnh khác nhau, đặc biệt là các bệnh liên quan đến tim mạch và ung thư. Đáng quan tâm nhất là khả năng chống oxi hóa của hợp chất polyphenol, chúng được xem như là thực phẩm chức năng giúp con người chống lại bệnh tật. Vì thế việc trích ly các hợp chất polyphenol trong trà sẽ giúp nâng cao giá trị của trà đặc biệt là đối với các nước có diện tích trồng trà lớn như Trung Quốc, Ấn Độ, Srilanka, Việt Nam,… đồng thời góp phần không nhỏ vào việc bảo vệ sức khỏe con người. Việt Nam là nước có diện tích trồng trà lớn và sản lượng trà trên thị trường thế giới tương đối cao. Tuy vậy, các sản phẩm trà của nước ta hiện nay đa phần là ở dạng truyền thống như trà xanh, trà oolong, trà đen, trà hương và các sản phẩm trà túi lọc,… còn các sản phẩm trích ly thì hầu như rất hiếm. Việc tìm ra phương pháp trích ly mới hay đi sâu vào nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly từ một phương pháp cụ thể góp phần nâng cao khả năng và hiệu quả trích ly các hợp chất polyphenol trong trà để tạo ra sản phẩm mới, có giá trị cảm quan cao, có lợi cho sức khỏe, đa dạng và hợp khẩu vị của người tiêu dùng. Trong phạm vi đề tài, khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly polyphenol trong trà, và giá trị cảm quan sản phẩm để ứng dụng chế biến sản phẩm rượu trà. 1.2 Mục tiêu đề tài - Khảo sát ảnh hưởng của dung môi trích đến hàm lượng catechin và giá trị cảm quan của sản phẩm rượu trà trong thời gian trích ở các mức nhiệt độ và nồng độ dung môi khác nhau bằng phương pháp đun hồi lưu có khuấy trộn. - Khảo sát ảnh hưởng của dung môi trích đến hàm lượng catechin và giá trị cảm quan của sản phẩm rượu trà trong thời gian ngâm trích ở các tỉ lệ nguyên liệu : dung môi và các nồng độ dung môi khác nhau. Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng 1 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 CHƯƠNG 2 2.1 Trường Đại học Cần Thơ LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU Giới thiệu 2.1.1 Nguồn gốc và tình hình phát triển trà trên thế giới Cây trà nguyên thủy được phát hiện từ 4000 – 5000 năm trước đây, và đã được nhân lên, đem trồng trên khắp thế giới. Theo Lucien Guyot (1964) các nơi mọc tự nhiên của cây trà là ở các vùng miền núi tây nam Trung Quốc và ở bán đảo Đông Dương (Việt Nam, Lào, Thái Lan và bắc Miến Điện). (Vũ Bội Tuyền, 1981) Trà được dùng rất sớm ở Trung Quốc nhưng mãi tận đến những năm 805 sau công nguyên, các nhà sư Nhật Bản tu hành tại chùa Quốc Thanh (Chiết Giang, Trung Quốc), khi về nước mang theo hạt giống trà về trồng tại Hạ Huyền (Shiga Ken, Nhật Bản). Đến năm 828 sau công nguyên, Triều Tiên bắt đầu có trà. Tuy vậy so với Trung Quốc, trà trồng ở Triều Tiên vẫn muộn hơn nhiều. Năm 1883, Sa Hoàng nước Nga đã nhập cây trà con từ Trung Quốc về trồng tại Crum trên bờ biển Đen, rồi từ đó phát triển sang Gruzia, Azecbaizan, Krasnodar. Ở Malaysia, Hoa kiều nhập giống trà Trung Quốc và trồng tại công viên Kuala Lumpua năm 1914. Những năm 1920, người Anh đầu tư trồng trà tại Châu Phi: ở Malavi, Kenya, Uganda, Tanzania. Việt Nam, Lào, Mianma đã trồng và chế biến trà từ xa xưa. Ở Việt Nam, sự phát triển trà quy mô lớn chỉ bắt đầu phát triển từ năm 1918 khi thành lập trạm nghiên cứu nông lâm Phú Thọ. Mianma mãi đến năm 1919 mới có cơ sở chế biến trà đen. Các nước khác cũng phát triển nghề trồng trà, như Srilanka (1942), Hungary (1946). Sau thế kỷ XVII, trà được truyền bá nhanh chóng qua “con đường trà” trên đất liền và trên biển. Người Đức nhập trà năm 1965, trồng tại Java và Sumatra (Indonesia). Ở Ấn Độ, phát triển ngành trồng trà từ năm 1934. Những năm 1950, Trung Quốc viện trợ cho các nước Mali, Ghine, Pakistan trồng và chế biến trà. Trà ở Nam Mỹ do Nhật Bản trồng đầu tiên vào khoảng cuối thế kỷ XIX tại vùng Corrientes, Tucuman (Argentina). Châu Úc, nhập giống trà Trung Quốc năm 1914, do Nhật Bản trồng thử ở Quynxlen, đảo Tasmania (Austraylia) và Nelson (New Zealand). Ngày nay đã có 58 nước trồng trà ở cả năm châu lục. Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng 2 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ 2.1.2 Lịch sử phát triển trà ở Việt Nam Đầu thế kỷ XIX, Việt Nam đã có hai vùng sản xuất trà tập trung: vùng trà tươi và vùng trà rừng cho tiêu thụ nội địa là chủ yếu. Sau khi thực dân pháp chiếm đóng Đông Dương, nước ta đã có thêm vùng trà công nghiệp tập trung, hiện đại để xuất khẩu (1923 – 1925). Đến năm 2000, đã có 3 loại vườn trà tại 3 vùng địa lí (đồng bằng, trung du, miền núi), tương ứng 3 thời kì lịch sử: phong kiến, thuộc địa và độc lập. a. Thời kì phong kiến Theo các tài liệu Hán Nôm về Nông nghiệp Việt Nam và Vân Đoài loại ngữ của Lê Quý Đôn (1773), từ thời kì các vua Hùng dựng nước, các dân tộc Việt Nam trải qua nhiều thế hệ phát triển Nông nghiệp, đã để lại cho ngày nay 2 vùng trà lớn: - Vùng trà tươi của các hộ gia đình người Kinh ven châu thổ các con sông, cung cấp trà tươi, trà bạng và trà huế. - Vùng trà rừng của đồng bào dân tộc miền núi phía Bắc, cung cấp trà mạn, trà chi. b. Thời kì Pháp thuộc (1882 – 1945) Ngay sau khi chiếm đóng Đông Dương, người Pháp đã pháp triển trà, một sản phẩm quý hiếm của Viễn Đông, thành mặt hàng xuất khẩu sang Châu Âu. Năm 1890, công ty thương mại Chaffanjon đã có đồn điền sản xuất trà đầu tiên ở Tinh Cương – Phú Thọ. Năm 1918, trạm nghiên cứu nông lâm Phú Thọ được thành lập, chuyên nghiên cứu về phát triển trà. Trạm có nhà máy trà 3 tầng làm héo trà tự nhiên, cối vò, máy sấy của Anh và máy phát điện, nồi hơi… Trạm này cũng ứng dụng kĩ thuật nông nghiệp và chế biến tiên tiến của Indonesia và Srilanka. c. Thời kì độc lập Sau khi chiến tranh kết thúc, các vườn trà đều bị phá hoại nặng nề. Tuy vấn đề phát triển lương thực thực phẩm là chính nhưng nhà nước Việt Nam vẫn quan tâm phát triển cây trà ở cả 5 thành phần. Thị trường xuất khẩu trà của nước ta ngày càng có mặt trên thị trường nhiều nước trên thế giới, và cả những thị trường khó tính như Mỹ, Úc, Nga, Nhật Bản, Trung Đông, Pakistan. Theo số liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, năm 2009, diện tích trồng trà của Việt Nam đạt 131.500 ha, tăng 1.900 ha so với diện tích năm 2007. Hiện nay theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, xuất khẩu trà tháng 3/2010 đạt 7.000 tấn, kim ngạch 9 triệu USD, đưa lượng trà xuất khẩu cả quý 1 lên 24.000 tấn, kim ngạch 33 triệu USD. Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng 3 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 2.2 Trường Đại học Cần Thơ Sơ lược về cây trà 2.2.1 Phân loại thực vật Nhà thực vật học người Thụy Điển – Carl Von Linne – đã đặt tên khoa học cho cây trà là Camellia Sinensis (L.) O. Kuntze và được xếp vào hệ thống phân loại thực vật như sau: - Ngành hạt kín Angiospermae - Lớp song tử diệp Dicotyledonae - Bộ trà Theales - Họ trà Theaceae - Chi trà Camellia (Thea) - Loài Camellia (Thea) sinensis Một số hình ảnh về cây trà (hình 1) Hình 1: Một số hình ảnh về cây trà 2.2.2 Đặc điểm sinh trưởng Cây trà sinh trưởng trong điều kiện tự nhiên chỉ có một thân chính được chia làm 3 loại: cây bụi, cây gỗ nhỏ, cây gỗ vừa. Cành trà được mọc từ chồi dinh dưỡng trên thân chính, cành gồm nhiều đốt, đốt dài hay ngắn tùy theo giống tuổi và mức độ dinh dưỡng của cây. Đốt dài, lá to là biểu hiện của trà cho năng suất cao. Búp trà là giai đoạn còn non của cành trà được hình thành từ các chồi dinh dưỡng, là đối tượng thu hoạch của người sản xuất gồm 1 tôm, 2 – 3 lá non. Trà là loài cây lâu năm, có chu kỳ sống rất lâu có thể đạt 60 – 100 năm, tuổi thọ kinh tế của trà có thể đạt tới 50 – 60 năm tùy theo điều kiện và phương pháp trồng trọt. Cây trà sau 2 – 3 năm tuổi bắt đầu nở hoa và được thu hái lá. Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng 4 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ Trà cho năng suất cao vào mùa mưa nhưng chất lượng lại thấp, cứ 10 – 15 ngày thì thu hoạch một lần. (Đỗ Ngọc Quý, 2003) 2.2.3 Thành phần hóa học của trà Những thành phần cấu thành và quyết định số lượng nguyên liệu trà như tanin, caffeine, vitamin,… tạo nên màu sắc, hương vị của các loại trà thành phẩm. Thành phần hóa học của trà biến động rất phức tạp phụ thuộc vào giống, tuổi trà, điều kiện đất đai, địa hình, kĩ thuật canh tác, mùa thu hoạch,… Những thành phần của trà được thể hiện khá đầy đủ trong bảng 1, và tác dụng của chúng đã được nghiên cứu và công bố rộng rãi được liệt kê trong bảng 2. Bảng 1: Thành phần hóa học của lá trà tươi Thành phần Catechin (-)-Epigallocatechin gallate (EGCG) (-)-Epicatechin gallate (ECG) (-)-Epigallocatechin (EGC) (-)-Epicatechin (EC) (+)-Catechin (C) (+)-Gallocatechin (GC) Flavonol và Flavonol glucoside Polyphenolic acid và dẫn xuất Leucoanthocyanin Chlorophyl và các chất màu khác Khoáng Caffeine Theobromine Theophylline Amino acid Acid hữu cơ Monosaccharide Polysaccharide Cellulose và hemicellulose Pectin Lignin Protein Lipid Các hợp chất dễ bay hơi % khối lượng chất khô 25 – 30 8 – 12 3–6 3–6 1–3 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 (Nguyễn Hải Hà, 2006) Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng 5 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ Bảng 2: Tác dụng của một số thành phần trong trà đối với sức khỏe con người STT Thành phần 1 Catechin 2 Caffeine 3 Vitamin C 4 5 6 Tổ hợp vitamin B Gama-amino butyric acid Flavonoid 7 8 9 Polysaccharide Fluoride Vitamin E 10 11 Mangan Theophylin 12 Gallotanin 13 Polyphenol Tác dụng Giảm nguy cơ ung thư Ngăn chặn khối u phát triển Giảm cholesterol xấu trong máu Chống huyết áp cao Diệt vi khuẩn Chống virus cảm cúm Chống sâu răng Chống hôi miệng Làm giảm mệt mỏi và căng thẳng Lợi tiểu Giảm căng thẳng Tăng sức đề kháng, chống cảm mạo Thúc đẩy chuyển hóa năng lượng Làm hạ huyết áp Tăng cường độ bền của thành mạch máu. Ngăn cản xơ hóa và lắng đọng cholesterol, giúp chống tai biến mạch máu não và nhồi máu cơ tim Chống hôi miệng Ngăn huyết áp cao Chống sâu răng Chống oxi hóa Giúp chống lão hóa Chống loãng xương Làm nở rộng khí quản trong phổi giúp những người mắc bệnh hen suyễn, các bệnh về đường hô hấp thở dễ dàng hơn Có tác dụng rất tốt với não bộ, ngăn chặn thối hóa và kích thích phục hồi các tế bào thần kinh Chống viêm khớp (http://www.caudat.com.vn) i. Nước Nước là thành phần chủ yếu trong búp trà. Nước chiếm khoảng 75 – 80%. Nước là môi trường xảy ra tương tác giữa các chất có trong nguyên liệu trà khi chế biến. Hàm lượng nước trong trà nhiều hay ít có quan hệ mật thiết với quá trình chế biến trà. Nếu nguyên liệu bị mất nước nhanh thì những biến đổi sinh hóa trong nó diễn ra rất nhanh nhưng không triệt để. Vì thế trong quá trình chế biến cần khống chế quá trình bay hơi nước một cách chặt chẽ. Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng 6 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ ii. Polyphenols Các hợp chất polyphenols là những hợp chất có khả năng hòa tan mạnh trong các dung môi phân cực như nước, methanol, ethanol, aceton và ether. Một số polyphenol chứa gốc pyrocatechin hoặc pyrogalic nên chúng có thể tham gia phản ứng oxi hóa – khử, phản ứng cộng và phản ứng ngưng tụ. Hợp chất phenol giữ vai trò chủ yếu trong quá trình tạo màu sắc và hương vị của trà. Tanin có đặc tính dễ bị oxi hóa dưới tác dụng của enzyme khi có đủ oxi. Vì vậy, trà nguyên liệu chứa nhiều hàm lượng tanin hòa tan thì sản phẩm trà có chất lượng cao. Những hợp chất polyphenols trong trà có thể chiếm tới 35% trọng lượng khô của trà. Thành phần chính của các polyphenols trong trà là các flavanols, như (-)-epicatechin gallate (ECG), (-)-epigallocatechin (EGC), (-)-epigallocatechin gallate (EGCG), (-)epicatechin (EC), (+)-gallocatechin (GC), (+)-catechin (C) và các dẫn xuất, flavonols (quercetin, myricetin, kampferol và các dẫn xuất của glycoside), flavones (vitexin, isovitesin), phenolic acid và các dẫn xuất (gallic acid, chlorogenic acid, theogallin). Các dạng hợp chất như theaflavin, thearubigin chiếm tỉ lệ rất thấp trong búp trà và lá trà non nhưng tăng dần trong các lá trà già hơn. iii. Caffeine Alkaloid chủ yếu trong trà là caffeine. Caffeine là dẫn xuất của purine có tên gọi theo cấu tạo là 1, 3, 5-trimethylxanthine. Caffeine chiếm 3 – 5% trọng lượng trà. Lượng caffeine trong trà nhiều gấp 4 lần trong cà phê. Caffeine có tác dụng kích thích cơ thể con người, trước hết là kích thích thần kinh trung ương, tạo cảm giác hưng phấn, dễ chịu, nâng cao năng lự làm việc của xương, cơ, giúp thông tiểu. Lượng caffeine trong trà biến đổi phụ thuộc hoàn cảnh bên ngoài, kĩ thuật bảo quản, giống trà, thời gian hái, vị trí địa lý. Caffeine tự do tồn tại trong lá trà tươi nhiều hơn trà thành phẩm. Trong quá trình sản xuất, một số caffeine kết hợp với một số chất khác làm giảm lượng caffeine tự do. Do tính chất thăng hoa ở nhiệt độ 100 – 110oC, caffeine bị tổn thất 10% khi sấy trà. Caffeine trong sản xuất do quá trình lên men phản ứng với các sản phẩm oxi hoá của catechin tạo ra caffeine-oxi teonat gọi tắt là tanat-caffeine (chủ yếu ở trà đen). Sản phẩm này có thể bị kết tủa ở nhiệt độ thấp, tạo thành lớp váng trên nước trà ở nhiệt độ thường, hòa tan khi nhiệt độ lên đến 60oC. Tanat-caffeine làm cho trà có đặc tính riêng về mùi, vị, màu sắc, nâng cao chất lượng trà thành phẩm. iv. Protein và acid amin Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng 7 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ Protein là hợp chất hữu cơ phức tạp có chứa nitơ và phân bố không đều trong búp trà, chiếm khoảng 15% tổng lượng chất khô của lá trà tươi và thay đổi phụ thuộc nhiều điều kiện như thời kì hái, lá non hay già, điều kiện ngoại cảnh. Protein có thể kết hợp trực tiếp với tanin, polyphenol tạo ra những hợp chất không tan làm đục nước trà đen. Nhưng trong chế biến trà xanh, protein kết hợp với một phần tanin làm cho vị đắng, chát giảm đi, vì thế trong một giới hạn nào đó protein có lợi cho phẩm chất trà xanh. Ngày nay, người ta đã tìm thấy 17 acid amin có trong trà. Trong đó có 10 acid amin cơ bản là: phenylalanine, leucine, isoleucine, valine, tyrosine, glutamine, serine, glutamic, aspartic và theanine. Các acid amin này có thể kết hợp với đường, tanin tạo ra các hợp chất aldehyde, alcol có mùi thơm cho trà đen, và chúng cũng góp phần điều vị cho trà xanh. Khoảng 50% acid amin trong lá trà tồn tại ở dạng tự do, trong đó theanine chiếm hàm lượng cao nhất (50 – 60% tổng hàm lượng acid amin tự do), tiếp đến là aspartic acid và arginine. Theanine là hoạt chất thiên nhiên hầu như chỉ được tìm thấy trong trà. Đây là một hợp chất acid amin rất tốt đối với sức khỏe mà nhiều người còn chưa biết đến. Các kết quả nghiên cứu do các nhà khoa học thuộc trường đại học Oxford tiến hành cho thấy theanine kích hoạt các bước sóng alpha trong não, đó là các xung lực điện do não phát ra khi ở trạng thái thư giãn nhưng vẫn tỉnh táo. Nghiên cứu cho thấy với 50mg theanine (có trong 2 – 3 tách trà), hoạt động của sóng alpha trong não gia tăng ở mức cao. (http://www.orientlife.com.vn/index.php?module=com_content&task=view&id=86&Itemid=206) v. Carbohydrate Trong thành phần của trà carbohydrate bao gồm hợp chất cellulose, hemicellulose và đường tự do (glucose, fructose, succrose,…). Đáng quan tâm nhất là thành phần đường tự do vì đó chính là nguồn nguyên liệu tổng hợp catechin trong lá trà. Dưới tác dụng của nhiệt và các yếu tố khác, các loại đường sẽ biến đổi tạo nên hương vị đặc trưng cho trà thành phẩm. Ngoài ra, các loại đường còn tác dụng với protein, acid amin tạo ra hương thơm cho trà. vi. Các chất màu Các chất màu trong trà gồm có: anthocyanidine (cyanidine, delphynidine), carotenoids, chlorophyll. Các hợp chất màu có vai trò quan trọng trong việc tạo màu cho thành phẩm. vii. Vitamin và khoáng Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng 8 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ Trong búp trà chứa hầu hết các loại vitamin như vitamin C, B1, B2, PP. Đáng chú ý nhất là vitamin C có rất nhiều trong trà, cao gấp 3 – 4 lần so với cam, chanh. Trong quá trình chế biến trà đen hàm lượng vitamin C giảm nhiều, còn trong trà xanh thì giảm không đáng kể. Hàm lượng vitamin trong trà xanh thường cao gấp 10 lần trong trà đen. Trong trà thành phần khoáng chủ yếu là Kali, chiếm gần 50% tổng lượng khoáng. viii. Enzyme Enzyme là nhân tố quan trọng trong quá trình sinh trưởng và chế biến trà, đặc biệt trong chế biến trà đen. Enzyme có vai trò quyết định chiều hướng biến đổi các phản ứng sinh hóa trong giai đoạn làm héo, vò, lên men. Trong búp trà có hai nhóm enzyme chủ yếu: - Nhóm enzyme thủy phân: amylase, protease, glucosidase,… - Nhóm enzyme oxi hóa – khử: catalase, peroxidase, polyphenoloxidase,… Enzyme peroxidase, polyphenoloxidase đóng vai trò quan trọng nhất và có tác dụng khác nhau trong quá trình lên men trà đen. Các enzyme này đều hoạt động mạnh ở 45oC, đến 70oC thì hoạt động yếu hẳn và nếu nhiệt độ cao hơn sẽ bị vô hoạt hoàn toàn. Trong chế biến trà xanh không cần tạo nên những biến đổi sinh hóa cho tanin, nên enzyme không có ích trong quá trình chế biến. Vì vậy ngay từ giai đoạn đầu của chế biến trà xanh người ta đã dùng nhiệt độ cao để vô hoạt enzyme. ix. Các nhóm hợp chất khác Chất béo và các acid béo tự do: các hợp chất lipid, phospholipid và các acid béo chiếm khoảng 5 – 6% trong lá trà. Hàm lượng này biến đổi khá nhiều tùy theo từng giống trà khác nhau. Các acid béo tự do tìm thấy trong lá trà có linolenic, oleic, palmitic,… Các hợp chất carotenoids: -carotene, lutein, violaxanthine và neoxanthine. Acid hữu cơ: các acid như citric, tartaric, malic, oxalic, fumaric, caffeic, quinic, gallic, succinic, chlorogenic, neo-chlorogenic, p-coumarylquinic, ellagic acid,… Kim loại: các chất vô cơ chiếm khoảng 5 – 6% khối lượng khô của trà, nhiều nhất là nhôm, mangan, magie,… hàm lượng các chất vô cơ trong trà biến đổi khá nhiều tùy theo thổ nhưỡng. Một điều đáng lưu ý là, một phần các kim loại, đặc biệt là nhôm, tìm thấy trong trà dưới dạng phức chelate với các catechin. Tinh dầu trà: thành phần này chiếm tỉ lệ rất thấp trong tổng khối lượng của lá trà. Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng 9 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 2.3 Trường Đại học Cần Thơ Hợp chất catechin trong trà 2.3.1 Cấu tạo catechin Catechin (hình 2) là hợp chất thuộc họ flavonoid, là tên gọi chung cho các phenol có dạng flavan-3-ol. Trong phân tử có 15 cacbon, bao gồm hai vòng 6 cacbon A và B, được nối với nhau bởi 3 đơn vị cacbon ở vị trí 2, 3, 4 hình thành một dị vòng C chứa một nguyên tử O. Catechin là hợp chất flavanol, đặc trưng bởi cấu trúc C6-C3-C6, tương ứng với sự thay thế 2-phenyl bằng benzopyran và pyron. Trong công thức có chứa 2 cacbon bất đối ở vị trí 2 và 3, không chứa nối đôi ở vị trí 2, 3 và 4-oxo. Hình 2: Cấu tạo khung cơ bản của nhóm hợp chất catechin và cách đánh số cacbon (Maurice R. Mashall, và cộng sự, 2000) 2.3.2 Tính chất hóa lý Hợp chất catechin có 6 catechin chính (hình 3) hiện diện trong trà và được chia thành 2 nhóm: nhóm catechin tự do gồm (+)-Catechin (C), (-)-Epicatechin (EC), (+)Gallocatechin (GC), (-)-Epigallocatechin (EGC) (vị trí cacbon số 3 có chứa nhóm hydroxyl), và nhóm đã bị ester hóa hay nhóm galloyl catechin bao gồm (-)Epigallocatechin gallate (EGCG), (-)-Epicatechin gallate (ECG) (nhóm hydroxyl ở vị trí thứ 3 được thay bằng một nhóm gallate). Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng 10 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ Hình 3: Công thức hóa học của nhóm catechin trong trà xanh Catechin là hợp chất không màu, tan trong nước, có vị đắng, chát. Catechin không những có trong trà mà còn được tìm thấy trong những thực phẩm khác như rượu vang đỏ, táo, nho và chocolate nhưng trà là thực phẩm duy nhất có chứa GC, EGC, ECG, EGCG. Các catechin đều dễ tan trong nước nóng, alcol, acetone, ethyl acetate tạo dung dịch không màu, không tan trong các dung môi không phân cực hoặc ít phân cực như benzen, chloroform. 2.3.3 Hoạt tính chống oxi hóa của nhóm catechin Khi khảo sát sự chống oxi hóa trên các gốc tự do tổng hợp như DPPH (1,1-dephenyl2-picrylhydracyl), các catechin thể hiện hoạt tính vượt trội hơn so với vitamin C, vitamin E từ 3 – 6 lần. Hoạt tính chống oxi hóa của nhóm catechin thể hiện một sự khác biệt về mối tương quan cấu trúc so với các hợp chất thuộc họ flavonoid. Khi so sánh với hợp chất có hoạt tính vô hoạt gốc tự do mạnh nhất trong môi trường phân cực Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng 11