Tài liệu Nghiên cứu sản xuất bột trà xanh từ lá cây trà phụ liệu bằng phương pháp hấp, sấy và nghiền bi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- ĐỖ XUÂN HƯNG NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT TRÀ XANH TỪ LÁ CÂY TRÀ PHỤ LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP, SẤY VÀ NGHIỀN BI Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm Mã số: 60540101 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2018 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa –ĐHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa: GS. TS. Đống Thị Anh Đào Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS. Phạm Văn Hùng Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS. TS. Phan Ngọc Hoà Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 12 tháng 01 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. TS. Trần Bích Lam 2. PGS. TS. Phạm Văn Hùng 3. PGS. TS. Lê Nguyễn Đoan Duy 4. PGS. TS. Phan Ngọc Hòa 5. TS. Trần Thị Thu Trà Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Đỗ Xuân Hưng MSHV : 1570426 Ngày, tháng, năm sinh: 14/01/1992 Nơi sinh: TP HCM Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số : 60540101 I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu sản xuất bột trà xanh từ lá cây trà phụ liệu bằng phương pháp hấp, sấy và nghiền bi. II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Khảo sát phương pháp xác định polyphenol tổng - Khảo sát thời gian hấp để thu được mẫu bột sản phẩm có hàm lượng chlorophyll và polyphenol tổng cao nhất ở kích thước hạt yêu cầu < 0.3 mm - Khảo sát các chế độ sấy với tần số sấy (đối với sấy vi sóng) và nhiệt độ sấy (đối với sấy đối lưu) để thu được mẫu bột sản phẩm có hàm lượng chlorophyll và polyphenol tổng cao nhất ở kích thước hạt yêu cầu < 0.3 mm - Khảo sát thời gian nghiền bi để thu được hàm lượng bột cao nhất kích thước hạt yêu cầu < 0.3 mm và tối ưu hóa quá trình sấy - Đánh giá cảm quan về sản phẩm bột trà xanh III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 10/07/2017 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2017 V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : GS. TS. Đống Thị Anh Đào Tp. HCM, ngày 02 tháng 01 năm 2018. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên và chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC (Họ tên và chữ ký) LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành công trình nghiên cứu này, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ban lãnh đạo Bộ môn Công nghệ thực phẩm, thuộc Khoa kỹ thuật hóa học, trường Đại học Bách Khoa TP.HCM và trường Đại học Công nghiệp thực phẩm HCM đã trang bị những cơ sở vật chất đầy đủ tạo điều kiện giúp tôi có thể hoàn thành đề tài đúng tiến độ. Bên cạnh đó, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô trong Bộ môn đã nhiệt tình giúp đỡ và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu giúp tôi tránh được nhiều sai sót trong quá trình thực hiện đề tài. Đặc biệt cảm ơn cô GS.TS Đống Thị Anh Đào luôn luôn tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tôi để tôi có thể giải quyết các khó khan một cách tốt nhất. Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình đã luôn luôn ủng hộ, cảm ơn cơ quan công tác đã tạo điều kiện cho tôi được tham gia làm đề tài và hoàn thành nghiên cứu của mình. Trân trọng! TP.HCM, ngày 30 tháng 11 năm 2017 Đỗ Xuân Hưng TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, nguyên liệu lá trà xanh (Camellia sinensis). Tận dụng từ những lá trà xanh phụ liệu này bằng quá trình hấp hơi nước ở 90oC trong các khoảng thời gian 1, 3 và 5 phút; sau đó được xử lý bằng hai phương pháp sấy (sấy đối lưu và sấy vi sóng) để tạo ra nguyên liệu có độ ẩm phù hợp cho quá trình nghiền bi để thu được lượng bột cao nhất với kích thước hạt có thể qua rây 0.3 mm đồng thời có màu sắc đẹp, độ ẩm thích hợp, hàm lượng cao các chất chống oxy hóa như polyphenol tổng, EGCG. Bên cạnh đó, nghiên cứu còn khảo sát dung môi trích ly (nước, cồn 70o, cồn 98o), tỉ lệ bột:dung môi để thu được dịch trích từ bột trà xanh có hàm lượng polyphenol cao nhất để kết quả phân tích polyphenol trong sản phẩm được chính xác trong quá trình nghiên cứu. Loại bột trà xanh này có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng cho người tiêu dùng hiện nay với giá thành hợp lý và nguồn nguyên liệu rẻ. Kết quả phân tích phương sai ANOVA cho thấy các biến đều có ảnh hưởng đến hàm lượng polyphenol tổng và cholorophyll. Kết quả thu được cho thấy với quá trình hấp bằng hơi nước ở 90OC với thời gian 3 phút cho ra hàm lượng polyphenol cao nhất so với khoảng thời gian 1 phút và 5 phút. Với 2 chế độ sấy là sấy đối lưu và sấy vi sóng. ✓ Sấy đối lưu với các khoảng nhiệt độ (60OC, 70OC và 80oC): Với khoảng nhiệt độ sấy 70oC cho ra sản phẩm có màu sắc với hàm lượng cholorophyll thích hợp và hàm lượng polyphenol tổng cao nhất. ✓ Sấy vi song với các tần số (80 Wh/140g, 240 Wh/140g và 400 Wh/140g): Với tần số 240 Wh/140g cho ra sản phẩm có màu sắc với hàm lượng cholorophyll thích hợp và hàm lượng polyphenol tổng cao nhất. Với chế độ sấy gồm sấy đối lưu 70OC và sấy vi sóng 240 Wh sẽ cho ra các khoảng độ ẩm (5-6%, 8-9% và 12-13%) của nguyên liệu khô trước khi đem vào nghiền bi để thu lượng bột nhiều nhất, kết quả thu được cho thấy rằng. Với khối lượng trà sau sấy: 45-65 g ✓ Nguyên liệu khô 5-6% khi đi vào quá trình nghiền bi cho ra 10 g bột ✓ Nguyên liệu khô 8-9% khi đi vào quá trình nghiền bi cho ra 20-30 g bột ✓ Nguyên liệu khô 12-13% khi đi vào quá trình nghiền bi cho ra 3- 5 g bột Kết quả thu được bột trà xanh có chỉ tiêu tốt nhất trải qua các giai đoạn hấp 3 phút ở 90 C, sấy đối lưu 70OC/sấy vi sóng 240 Wh/140g cho ra nguyên liệu với độ ẩm là 9%. Với kết quả phân tích ANOVA thì hàm lượng polyphenol tổng lần lượt đạt 105.03 ± 0820 mgGAE/g chất khô và 112.22±0.960 mgGAE/g chất khô, hoạt tính chống oxy hóa DPPH đạt 0.27± 0.00722 g Trolox/g chất khô, EGCG đạt 5.79% O ABSTRACT In this research, the green tea leaf (Camellia sinensis) is material used for researching. Taking advantage of this material through steaming at 90oC in the different time (1, 3, 5 minutes). After that, It is processed by two drying method (convection and microwave) to create the pre-material which has moisture proper for balls grinding with the main purpose is not only taking maximum mass of powder (particle can go through pan-sifter 0.3 mm) but also gaining suitable color, adequate moisture, high content of antioxidants such as polyphenol, EGCG Besides, this research investigate solvent extraction (water, ethanol 70o, ethanol 90o), ratio powder:solvent to receive extraction which has the highest content of polyphenol in order to have polyphenol analyzing result exactly. The green tea powder in this research can meet the demand of consumer because of its cost price. All of variance ANOVA method result that illustrate factors effects on content of polyphenol and chlorophyll. The optimum result on research that the material need to be processed by steaming 90oC in 3 minutes compare with 1, 5 minutes ✓ The drying convection at 70oC creates the most suitable product with the highest contents of polyphenol and chlorophyll ✓ The drying microwave at 240 Wh/140g creates the most suitable product with the highest contents of polyphenol and chlorophyll With every upon drying method make materials before going through balls grinding to gain the most volume of powder ✓ The drying materials with 5-6% moisture go through balls grinding to make 10g powder ✓ The drying materials with 8-9% moisture go through balls grinding to make 20-30g powder ✓ The drying materials with 12-13% moisture go through balls grinding to make 3-5 g powder The optimum result include the steaming 90OC at 3 minutes, the drying method (The drying convection at 70oC; the drying microwave at 240 Wh/140g), moisture of pregrinding material is 9% with ANOVA is that the total polyphenol content gains 105.03 ± 0820 mg GAE/g solid and 112.22±0.960 mg GAE/g solid respectively, DPPH is 0.27± 0.000722 g Trolox/g solid, EGCG is 5.79% LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong bài luận văn này là trung thực, không sao chép bất cứ từ nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các tài liệu liên quan đã được trích dẫn cụ thể và ghi nguồn rõ ràng theo đúng yêu cầu trích dẫn tài liệu tham khảo. Tác giả luận văn Đỗ Xuân Hưng MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................. 1 1.1 Tổng quan về trà xanh ............................................................................................. 1 1.1.1 Phân loại khoa học ............................................................................................. 1 1.1.2 Phân bố và đặc điểm lá trà [1] ........................................................................... 2 1.1.3 Đặc tính sinh học của trà [3].............................................................................. 7 1.1.4 Hoạt tính kháng khuẩn ...................................................................................... 9 1.1.5 Tác dụng dược lý của trà xanh ........................................................................ 10 1.1.6 Tình hình nghiên cứu về trà xanh ................................................................... 11 1.1.7 Các phương pháp diệt men trà ......................................................................... 12 1.1.8 Các phương pháp xử lý trong quá trình chế biến bột trà xanh ...................... 14 1.1.9 Các thành phần hóa học khác có trong trà ..................................................... 15 1.2 Tổng quan về phương pháp nghiền bi ................................................................. 19 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................... 20 2 Nguyên vật liệu .......................................................................................................... 20 2.1.1 Trà xanh ............................................................................................................ 20 2.1.2 Hóa chất ............................................................................................................ 21 2.2 Dụng cụ và thiết bị ................................................................................................. 21 2.2.1 Dụng cụ ............................................................................................................. 21 2.2.2 Thiết bị ............................................................................................................... 21 2.3 Phương pháp nghiên cứu....................................................................................... 23 2.3.1 Sơ đồ nghiên cứu .............................................................................................. 23 2.3.2 Quy trình sản xuất bột trà xanh bằng phương pháp hấp, sấy, nghiền bi ..... 24 2.3.3 Bố trí thí nghiệm ............................................................................................... 26 2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................ 30 2.3.5 Phương pháp phân tích .................................................................................... 30 2.3.5 Phương pháp đánh giá chất lượng và cảm quan sản phẩm ........................... 30 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN..................................................................... 32 3.1 Kết quả xác định một số thành phần trong nguyên liệu .................................... 32 3.2 Kết quả thí nghiệm 1: Xác định dung môi và tỉ lệ trích ly thích hợp ở kích thước hạt <0.3 mm ....................................................................................................... 33 3.3 Kết quả thí nghiệm 2: Xác định nhiệt độ trích ly thích hợp ở kích thước hạt <0.3 mm ......................................................................................................................... 35 3.4 Kết quả thí nghiệm 3: Xác định độ ẩm nguyên liệu trà trước khi nghiền bi để thu hồi chất khô (H%) tốt nhất ở kích thước hạt <0.3 mm ..................................... 36 3.5 Kết quả thí nghiệm 4: Xác định thời gian hấp để sản phẩm ở kích thước hạt <0.3 mm có được hàm lượng polyphenol và chlorophyll thích hợp nhất ............... 38 3.6 Kết quả thí nghiệm 5: Xác định các chế độ sấy với tần số sấy (đối với sấy vi sóng) và nhiệt độ sấy (đối với sấy đối lưu) để cho ra mẫu bột có hàm lượng polyphenol cao nhất và cholorophyll thích hợp ở kích thước hạt <0.3 mm ........... 42 3.7 Kết quả thí nghiệm 6: Xác định ảnh hưởng thời gian nghiền bi đến việc thu bột sản phẩm ở kích thước hạt <0.3 mm.................................................................... 46 Hình 3.16: Ảnh hưởng thời gian nghiền bi đến việc thu bột sản phẩm ở kích thước hạt <0.3 mm .................................................................................................................. 46 3.8 Kết quả phân tích một số hợp chất chống oxy hóa cho sản phẩm bột cuối cùng sau khi trải qua hấp, sấy, nghiền bi. ........................................................................... 47 3.9 Kết quả ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến hàm lượng cholorophyll và hàm lượng polyphenol tổng ......................................................................................... 48 3.10 Kết quả đánh giá cảm quan so với mẫu thị trường .......................................... 50 3.11 Tối ưu hóa chế độ sấy........................................................................................... 53 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................. 61 4.1 Kết luận ............................................................................................................... 61 4.2 Kiến nghị ............................................................................................................. 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 63 PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 67 PHỤ LỤC A – CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ............................................... 67 1. Xác định độ ẩm ................................................................................................... 67 2. Xác định độ tro ................................................................................................... 67 3. Xác định protein ................................................................................................. 67 4. Xác định đường tổng.......................................................................................... 69 5. Xác định đường khử .......................................................................................... 70 6. Xác định pectin ................................................................................................... 72 7. Xác định hàm lượng cellulose ........................................................................... 72 8. Xác định polyphenol tổng .................................................................................. 73 9. Xác định hoạt tính chống oxi hóa theo DPPH ................................................. 75 10. Xác định EGCG ................................................................................................ 77 11. Xác định chlorophyll ........................................................................................ 80 12. Xác định độ hòa tan ........................................................................................ 80 PHỤ LỤC B – CÁC BẢNG THỐNG KÊ .................................................................. 81 Bảng phụ lục ảnh hưởng tỉ lệ dung môi nước đến hàm lượng polyphenol tổng .... 81 Bảng phụ lục ảnh hưởng tỉ lệ dung môi cồn 70o đến hàm lượng polyphenol tổng 82 Bảng phụ lục ảnh hưởng tỉ lệ dung môi cồn 90o đến hàm lượng polyphenol tổng 84 Bảng phụ lục ảnh hưởng nhiệt độ trích ly đến hàm lượng polyphenol tổng .......... 86 Bảng phụ lục ảnh hưởng hàm ẩm đển quá trình thu bột sản phẩm ....................... 88 Bảng phụ lục ảnh hưởng thời gian hấp đến hàm lượng polyphenol tổng .............. 90 Bảng phụ lục ảnh hưởng thời gian hấp đến hàm lượng chlorophyll ...................... 91 Bảng phụ lục ảnh hưởng thời gian hấp đến hàm lượng polyphenol tổng của sấy đối lưu ............................................................................................................................ 92 Bảng phụ lục ảnh hưởng thời gian hấp đến hàm lượng polyphenol tổng của sấy vi sóng ................................................................................................................................ 94 Bảng phụ lục ảnh hưởng chế độ sấy đôi lưu đến hàm lượng polyphenol tổng ...... 95 Bảng phụ lục ảnh hưởng chế độ sấy đôi lưu đến hàm lượng chlorophyll .............. 97 Bảng phụ lục ảnh hưởng chế độ sấy vi sóng đến hàm lượng polyphenol tổng ....... 98 Bảng phụ lục ảnh hưởng chế độ sấy vi sóng đến hàm lượng chlorophyll............... 99 Bảng phụ lục ảnh hưởng thời gian nghiền đến khối lượng bột thu được ............. 101 MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1: Công thức cấu tạo của một số loại catechin .......................................... 5 Hình 1.2: Công thức cấu tạo của các Anthocyanidins .......................................... 6 Hình 1.3: Công thức cấu tạo của các acid phenolic ............................................... 7 Hình 1.4: Các nhóm có chức năng chống oxy hóa của polyphenol ...................... 7 Hình 2.1: Lá trà nguyên liệu .................................................................................... 20 Hình 2.2: Máy nghiền bi........................................................................................... 22 Hình 2.3: Nồi hấp trà ................................................................................................ 22 Hình 2.4: Khay sấy trà ............................................................................................. 22 Hình 3.1: Ảnh hưởng tỉ lệ bột:dung môi nước đến hàm lượng polyphenol tổng .................................................................................................................................... 34 Hình 3.2: Ảnh hưởng tỉ lệ bột:dung môi cồn 70o đến hàm lượng polyphenol tổng .................................................................................................................................... 34 Hình 3.3: Ảnh hưởng tỉ lệ bột:dung môi cồn 98o đến hàm lượng polyphenol tổng .................................................................................................................................... 35 Hình 3.4: Ảnh hưởng nhiệt độ trích ly đến hàm lượng polyphenol tổng ............ 36 Hình 3.5: Ảnh hưởng độ ẩm đến hiệu suất thu hồi bột trà với kích thước hạt <0.3 mm sau nghiền bi (%) ...................................................................................................... 37 Hình 3.6: Độ ẩm thấp làm quá trình thu nhận bột không cao ............................. 38 Hình 3.7: Độ ẩm 12-13% không đáng ứng cho quá trình nghiền bi.................... 38 Hình 3.8: Ảnh hưởng thời gian hấp đến hàm lượng cholorophyll (Chế độ sấy đối lưu) .................................................................................................................................... 39 Hình 3.9: Ảnh hưởng thời gian hấp đến hàm lượng cholorophyll (Chế độ sấy vi sóng) .................................................................................................................................... 39 Hình 3.10: Ảnh hưởng thời gian hấp đến hàm lượng polyphenol tổng (Chế độ sấy đối lưu) ............................................................................................................................. 41 Hình 3.11: Ảnh hưởng thời gian hấp đến hàm lượng polyphenol tổng (Chế độ sấy vi sóng) ........................................................................................................................... 41 Hình 3.12: Ảnh hưởng nhiệt độ sấy (sấy đối lưu) đến hàm lượng polyphenol tổng .................................................................................................................................... 43 Hình 3.13: Ảnh hưởng nhiệt độ sấy (sấy đối lưu) đến hàm lượng cholorophyll .................................................................................................................................... 44 Hình 3.14: Ảnh hưởng tần số sấy (sấy vi sóng) đến hàm lượng polyphenol tổng .................................................................................................................................... 45 Hình 3.15: Ảnh hưởng tần số sấy (sấy vi sóng) đến hàm lượng chlorophyll .................................................................................................................................... 46 Hình 3.16: Ảnh hưởng thời gian nghiền bi đến việc thu bột sản phẩm ở kích thước hạt <0.3 mm .................................................................................................................................... 47 Hình 3.17: Hoạt tính chống oxy hóa của các mẫu qua các chế độ sấy ............... 48 Hình 3.18: Hàm lượng EGCG của các mẫu qua các chế độ sấy và mẫu tươi .... 48 Hình 3.19: Ảnh hưởng thời gian bảo quản đến hàm lượng cholorophyll ........... 49 Hình 3.20: Sự khác biệt về màu sắc của 2 mẫu bột sau 3 tháng bảo quản ......... 49 Hình 3.21: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến hàm lượng polyphenol tổng .................................................................................................................................... 49 Hin ̀ h 3.22: So sánh 3 mẫu cảm quan....................................................................... 50 Hình 3.23: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy và thời gian sấy đến hiệu suất thu nhận polyphenol tổng và chlorophyll ............................................................................... 56 Hình 3.24: Ảnh hưởng của tần số sấy và thời gian sấy đến hiệu suất thu nhận polyphenol tổng và chlorophyll ............................................................................... 60 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1: Bảng phân loại khoa học trà xanh [1] .................................................. 1 Bảng 1.2: Thành phần hóa học của lá trà tươi [1] ................................................. 2 Bảng 1.3: Thành phần các hợp chất polyphenol trong lá trà xanh [2] ................ 3 Bảng 1.4: Thành phần catechin trong lá trà [2] .................................................... 4 Bảng 1.5: Hàm lượng các acid amin trong lá trà tươi [36] ................................... 16 Bảng 1.6: Thông số máy nghiền bi ......................................................................... 19 Bảng 3.1: Thành phần trong lá cây trà phụ liệu.................................................... 32 Bảng 3.2: Kết quả cho điểm cảm quan (trên thang điểm 7) ................................. 50 Bảng 3.3: So sánh mẫu thí nghiệm và mẫu thị trường.......................................... 51 Bảng 0.4: Các mức yếu tố thí nghiệm tối ưu hóa trong bài toán tối ưu hóa các yếu tố nhiệt độ sấy và thời gian sấy đến hàm lượng polyphenol tổng và chlorophyll .........53 Bảng 0.5: Kết quả hàm lượng polyphenol tổng và chlorophyll theo các yếu tố nhiệt độ sấy, thời gian sấy khi tiến hành thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm. ..........53 Bảng 3.6 Hệ số phương trình hồi quy và ảnh hưởng của các biến đến hàm lượng polyphenol tổng (mg GAE/g chất khô) ................................................................... 54 Bảng 3.7 hệ số phương trình hồi quy và ảnh hưởng của các biến đến hàm lượng chlorophyll (mg/g chất khô) ..................................................................................... 55 Bảng 0.8: Các mức yếu tố thí nghiệm tối ưu hóa trong bài toán tối ưu hóa các yếu tố nhiệt độ sấy và tần số sấy đến hàm lượng polyphenol tổng và chlorophyll ..............57 Bảng 0.9: Kết quả hàm lượng polyphenol tổng và chlorophyll theo các yếu tố nhiệt độ sấy, tần số sấy khi tiến hành thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm. ...............57 Bảng 3.10 hệ số phương trình hồi quy và ảnh hưởng của các biến đến hàm lượng polyphenol tổng (mg GAE/g chất khô) ................................................................... 58 Bảng 3.11 Hệ số phương trình hồi quy và ảnh hưởng của các biến đến hàm lượng chlorophyll (mg/g chất khô) ..................................................................................... 59 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT EG: Epicatechin EGCG: Epigallocatechin-3-gallate EGC: Epigallocatechin EC: Epicatechin EGCG: Epigalocatechin-3-gallate EGC: Epigallocatechin ECG: Epicatechingallate GC: Gallocatechin C: Catechin CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về trà xanh 1.1.1 Phân loại khoa học Cây trà có tên khoa học là Camellia sinensis thuộc họ Theaceae, đã được nhận biết về tính ưu việt và tính đa chức năng của loại cây này. Nhiều tác giả đã nghiên cứu về các đặc tính của cây trà và chỉ ra hai đặc tính sinh học tiêu biểu của trà là đặc tính chống oxy hóa và khả năng kháng khuẩn. [1] Theo Trịnh Xuân Ngọ (2009) cây trà có nguồn gốc từ Đông Nam Châu Á. Đây là một loại cây công nghiệp lâu năm, cho hiệu quả kinh tế cao, được trồng ở hơn 30 quốc gia. Trà có nhiều giống khác nhau, các giống trà phổ biến hiện nay là: Thea Jiunnanica, Thea Assamica, Thea Ainensis, có nguồn gốc từ Trung Quốc và miền Bắc nước ta.[1] Về phân loại khoa học cây trà được thể hiện trong bảng sau: Bảng 5.1: Bảng phân loại khoa học trà xanh [1] Phân loại khoa học Giới Plantee Ngành Magnoliopsida Bộ Ericale Họ Theaceae Chi Camellia Loài C.Sinensis (Nguồn: Trịnh Xuân Ngọ, 2009) 1 1.1.2 Phân bố và đặc điểm lá trà [1] Ngày nay, ở hầu hết các tỉnh có đều kiện thuận lợi đều trồng trà, song ba vùng trồng trà lớn nhất hiện nay là: ✓ Vùng trà thượng du (Hà Giang, Tuyên Quang, Lai Châu, Yên Bái) chiếm khoảng 25% sản lượng trà miền Bắc. ✓ Vùng trà trung du (Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Bắc Cạn, Thái Nguyên). Đây là vùng trà chủ yếu chiếm đến 75% sản lượng trà miền Bắc với nhiều nhà máy sản xuất lớn. ✓ Vùng trà Tây Nguyên (Gia Lai, Kon Tum, Lâm Đồng, Đắc Lắc) chủ yếu trồng giống trà Ấn Độ và trà shan, chè Ô Long. Lá trà tươi có hàm ẩm chiếm 75-82%, ảnh hưởng quan trọng đến quá trình biến đổi sinh hóa trong búp trà và sự hoạt động của các men. Bên cạnh đó hàm lượng các chất hòa tan trong trà là một trong những mối quan tâm hàng đầu. Trong đó nhóm chất tanin chiểm tỉ lệ cáo nhất, khoảng 27 – 34% chất khô trong chè. Bảng 1.6: Thành phần hóa học của lá trà tươi [1] Thành phần Hàm lượng(%) chất khô Polyphenol 36 Methylxanthines 3.5 Aminoacids 4 Acid hữu cơ 1.5 Carotennoids < 0.1 Volatiles < 0.1 Carbonhydrate 25 Protein 15 2 Thành phần Hàm lượng(%) chất khô Lignin 6.5 Lipids 2 Chlorophyll 0.5 Tro 5 Theo Chi-Tang Ho (2008) trong lá trà chứa hàm lượng polyphenol tương đối cao, thành phần chính của polyphenol trong lá trà được trình bày trong bảng sau: Bảng 1.7: Thành phần các hợp chất polyphenol trong lá trà xanh [2] Thành phần Hàm lượng (%) Tổng số 18-36% Flavan-3-ols(catechin) 12-24% Flavonol và glycosides 3-4% Anthocyanins, Leucoanthocyanidin Phenolic 2-3% ~5% Tỷ lệ các chất trong thành phần hỗn hợp của tanin không giống nhau và tùy theo từng giống trà mà thay đổi. Tuy nhiên, người ta đã xác định được trong trà, tanin gồm có 3 nhóm chủ yếu là catechin, flavonol và glycoside, anthocyanidin và leucoanthocyanidin. Tanin là một trong những thành phần chủ yếu quyết định đến phẩm chất trà. Tanin còn gọi chung là hợp chất phenol thực vật bao gồm các polyphenol đơn giản và các polyphenol đa phân tử, bên cạnh đó chúng còn kèm theo các hợp chất phenol thực vật phi tanin có màu và vị rất đắng. Tanin trong trà là một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất 3 polyphenol thực vật, bao gồm các polyhydroxylphenol đơn giản chủ yếu là catechin, và các chất polyphenol đa phân tử gọi là tanin đặc biệt. ✓ Catechin [2] Là một nhóm nhỏ thuộc tannin, chúng là hợp chất không màu, tan trong nước, có vị đắng chát ở mức độ khác nhau và có khả năng chống oxi hóa. Catechin chiếm khoảng 8590% tổng lượng tannin trong trà. Chúng dễ dàng bị oxy hóa và tạo hợp chất phức tạp với nhiều với nhiều chất khác nhau như methylxanthine. Trong lá trà có 6 loại catechin chính đó là epicatechin (EG), epigallocatechin-3gallate (EGCG), epigallocatechin (EGC), epicatechin (EC),epigalocatechin-3-gallate (EGCG), epigallocatechin (EGC), epicatechingallate (ECG), gallocatechin (GC), và catechin (C). Trong đó EGCG là thành phần polyphenol chủ yếu trong trà chiếm khoảng 12% khối lượng chất khô trong trà kế đến là EGC, ECG và EG. Tỉ lệ các thành phần được thể hiện trong bảng sau. Bảng 1.8: Thành phần catechin trong lá trà [2] Thành phần Hàm lượng Epicatechin (EC) 1-3% Epigallocatechin (EGC) 3-6% Epicatechin gallate (ECG) 3-6% Epigallocatechin gallate (EGCG) 8-12% Catechin (C) 1-2% Gallocatechin (GC) 3-4% 4 Hình 5.1: Công thức cấu tạo của một số loại catechin [2] ✓ Flavonol và glycoside [2] Chiếm khoảng 1-2% chất khô và bao gồm các thành phần chính quercetin (0,270,48%), kaempferol (0,14-0,32), myricitin (0,07 -0,2%). Các glucoside của flavonol là dạng liên kết của Flavonol với monosacchaside (như glucose, rhamnose, galactose, arabinose) hoặc disaccharide (như rutinose). Những flavonol glucoside cơ bản trong trà bao gồm: rutin (0,05-0,1%), quercerin glycoside (0,2 – 0,5%) và kaempferol glycoside (0,16 -0,35%). Các flavonol và glucoside thường có màu vàng sáng. Có ít nhất 14 chất đã được tìm thấy. Các flavonol ít bị biến đổi trong quá trình lên men. Chúng là các thành phần có lợi cho sức khỏe trong chè mà không có độc tính. Sau khi vào cơ thể chúng xuất hiện trong máu, thể hiện hoạt tính mà không tích lũy lại. ✓ Anthocyanidin và Leucoanthocyanidin [2] Anthocyanidin là một hợp chất không màu, nhưng khi tác dụng với dung dịch acid vô cơ thì có màu đỏ, dễ bị oxi hóa và trùng hợp. Anthocyanidin thường tồn tại dưới dạng glycoside, còn gọi là anthocyanin. 5 Anthocyanidins bao gồm pelargonidin, cyanidin, delphinidin, and tricetinidin, chúng chiếm khoảng 0.01% khối lượng lá trà khô. Hình Hình1.6: 1.7:Công Côngthức thứccấu cấutạo tạocủa củacác cácAnthocyanidins Anthocyanidins[2] Bên cạnh các chất Anthocyanidin, trong lá trà còn thấy có Leucoanthocyanidin (Flavadiol – 3,4) và các dẫn xuất glucoside của chúng. Leucoanthocyanidin hợp chất không màu, dễ dàng bị oxy hóa và ngưng tụ hình thành sắc tố trong quá trình lên men trà. Chúng là tiền tố của nhóm chất màu quan trọng là anthocyanidin và anthocyanin (Anthocyanidin glucoside). Ngoài các nhóm flavonoid nêu trên, chè còn chứa các chất có giá trị khác như tinh dầu, các carotenoid, vitamin, các chất khoáng vi lượng, và caffein. Tùy theo từng chủng loại, chè có 1,5 – 5% caffein. Trong y học, caffein được dùng rộng rãi với paracetamol làm thuốc hạ sốt. ✓ Acid phenolic [2] Acid phenolic là một nhóm chất bao gồm các acid chính sau: acid gallic (0.5-1.4%), acid chlorogenic (0.3%), và theogallin (1-2%). Trong trà xanh, acid phenolic là tiền tố của catechin gallate. Ngoài các hợp chất polyphenol, trà còn có nhiều hợp chất khác, bao gồm alkaloid, amino acid, protein, glucid, volatile và kim loại dạng vết. 6