TRẦN THỊ BÍCH DIỄM NGHIÊN CỨU TRÍCH LY POLYPHENOL
TỪ CHÈ ĐEN PHỤ PHẨM
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Nha Trang, ngày tháng năm 2013
GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên) ii
LỜI CẢM ƠN
Đề tài tốt nghiệp này đƣợc thực hiện tại phòng thí nghiệm Trƣờng Đại học
Nha Trang dƣới sự hƣớng dẫn của ThS. Nguyễn Văn Tặng Khoa Công nghệ Thực
phẩm Trƣờng Đại học Nha Trang.
Để hoàn thành đề tài bên cạnh sự cố gắng nổ lực của bản thân em đã nhận
đƣợc nhiều sự động viên rất lớn từ nhiều cá nhân và tập thể.
Em xin trân trọng cảm ơn Bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã cho phép em
thực hiện đề tài này.
Em xin trân trọng cảm ơn thầy Nguyễn Văn Tặng đã giành nhiều thời gian,
công sức tận tình hƣớng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô trong Khoa Công nghệ Thực phẩm nói
chung và thầy cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm nói riêng đã trang bị cho em kiến
thức bổ ích về chuyên ngành trong những năm học qua giúp em có nền tảng để thực
hiện tốt đề tài.
Em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô quản lý phòng thí nghiệm, các bạn,
anh chị cùng làm đề tài đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong quá trình thực
hiện nghiên cứu.
Cuối cùng em muốn giành lời cảm ơn sâu sắc nhất tới những ngƣời thân
1.1.4.2. Polyphenol - tanin chè 8
1.1.4.3. Protein và chất chứa nitơ 9
1.1.4.4. Hợp chất ankaloid 10
1.1.4.5. Hợp chất pectin 10
1.1.4.6. Nhóm chất thơm 11
1.1.4.7. Các hợp chất glucid 11
1.1.4.8. Các chất tro 12
1.1.4.9. Chất béo và các sắc tố 12
1.1.4.10. Vitamin 12
1.1.4.11. Các acid hữu cơ và nhựa. 13
1.1.4.12. Enzyme 13
1.1.5. Khái quát về chè đen 13
1.2. TỔNG QUAN VỀ POLYPHENOL 16
1.2.1. Giới thiệu về polyphenol 16
1.2.1.1. Giới thiệu về hợp chất polyphenol thực vật 16
1.2.1.2. Hoạt tính sinh học của các hợp chất polyphenol 16
1.2.2. Polyphenol trong chè 17
1.2.2.1. Bản chất của polyphenol trong chè 17
1.2.2.2. Hoạt tính chống oxy hóa 18
1.2.2.3. Tiềm năng ứng dụng của polyphenol trong chè 18
CHƢƠNG II. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20
2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 20
2.1.1. Vật liệu nghiên cứu 20
2.1.2. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất 20
2.1.2.1. Dụng cụ 20
iv
2.1.2.2. Thiết bị 20
2.1.2.3. Hóa chất 20
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 21
PHỤ LỤC
v
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
EC : (-) - epicatechin
ECG : (-) - epicatechin gallate
EGC : (-) - epigallocatechin
EGCG : (-) - epigallocatechin gallate
GC : (+) - gallocatechin
C : (+) - catechin
vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình
Nội dung
Trang
1.1
Đồi trồng chè ở Việt Nam
3
1.2
Cây chè và búp chè
4
1.3
Sản phẩm chè đen
6
3.1.1
Ảnh hƣởng của nồng độ etanol (%V) đến hiệu quả trích ly polyphenol của
mẫu 1 (cuộng chè)
31
3.1.2
Ảnh hƣởng của nồng độ etanol (%V) đến hiệu quả trích ly polyphenol của
mẫu 2 (râu chè)
31
3.2.1
Ảnh hƣởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu quả trích ly của mẫu 1
32
3.2.2
Ảnh hƣởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu quả trích ly của mẫu 2
33
3.3.1
Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu quả trích ly polyphenol của mẫu 1
34
3.3.2
Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu quả trích ly polyphenol của mẫu 2
34
3.4.1
Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả trích ly polyphenol của mẫu 1
35
3.4.2
Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả trích ly polyphenol của mẫu 2
36
3.5.1
Ảnh hƣởng của số lần trích ly đến hiệu suất trích ly polyphenol của mẫu 1
37
3.5.2
Do đó đƣợc sự đồng ý của Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Công nghệ
Thực phẩm và dƣới sự hƣớng dẫn của ThS. Nguyễn Văn Tặng em đã thực hiện đề
tài: “Nghiên cứu trích ly polyphenol từ chè đen phụ phẩm”
Nội dung của đề tài bao gồm:
Tìm hiểu chung về nguyên liệu chè và thành phần polyphenol
trong chè.
Xác định các chỉ tiêu hóa học của nguyên liệu
2
Nghiên cứu xác định các thông số kỷ thuật của quy trình trích
ly polyphenol từ chè đen phụ phẩm
Mục tiêu của đề tài:
Xác định các thông số kỷ thuật thích hợp cho mỗi công đoạn để hoàn
thành quy trình trích ly polyphenol từ chè đen phụ phẩm.
Ý nghĩa khoa học:
Tạo thêm tài liệu tham khảo về trích ly polyphenol.
Ý nghĩa thực tiễn:
Tạo ra một sản phẩm mang lại giá trị cao và khả năng ứng dụng rộng
rãi cho nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm.
Nâng cao giá trị sử dụng của cây chè giúp ngƣời nông dân có thêm thu
nhập và cải thiện cuộc sống.
Do thời gian tiến hành có hạn và bƣớc đầu làm quen với công tác nghiên cứu
khoa học nên không thể tránh khỏi nhƣng sai sót và hạn chế, em kính mong nhận
đƣợc sự chỉ dạy và đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn.
Nha Trang, Ngày 27 tháng 6 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Trần Thị Bích Diễm
3
khoảng 17m, phân cành thƣa, chịu đƣợc khí hậu nóng và ẩm, chịu đƣợc lạnh nhƣng
chịu hạn kém, cho năng suất cao và chất lƣợng tốt. Chè Ấn Độ có hàm lƣợng tannin
cao thích hợp cho sản xuất chè đen.
1.1.2.3. Giống chè Việt Nam: Camelia (Thea) sinensis-L var. shan
Đặc điểm: Lá chè màu xanh nhạt, kích thƣớc trung bình, mỏng và mềm, cây
dộc thân, cao khoảng 6 - 10 m, phân cành cao, chịu đƣợc khí hậu lạnh, lá có răng
cƣa, nhỏ và dầy, búp to có nhiều long tơ trắng mịn, cho năng suất cao và chất lƣợng
tốt. Chè Việt Nam thích hợp cho cả sản xuất chè xanh và chè đen. Các giống chè ở
Việt Nam bao gồm:
5
Giống Trung du: Có nguồn gốc từ Trung Quốc di nhập vào Việt Nam. Đặc
điểm của giống chè này là lá nhỏ, cứng, chịu đƣợc lạnh, chịu đƣợc môi trƣờng
nghèo dinh dƣỡng.
Giống PH1: Là giống biến chủng của giống Trung du, có đặc điểm là cho
năng suất cao, chịu đƣợc sâu bệnh tốt nhƣng thời gian sinh trƣởng dài và chất lƣợng
sản phẩm tốt.
Giống 1A: Cho năng suất tƣơng đối cao, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt,
chất lƣợng cao.
Giống 777: Là giống biến chủng của giống Trung Du. Cho năng suất cao hơn
và chất lƣợng tốt hơn.
Giống chè thuần hóa và giống chè Shan: Cho năng suất cao, chất lƣợng tốt,
chịu lạnh tốt.
Giống chè nhập nội nhƣ Đại Bạch Hà, Kỳ Môn, Bát Tiên, LDP1, LDP2: cho
năng suất không cao nhƣng chất lƣợng rất tốt.
1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè
1.1.3.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới
Tình hình sản xuất chè trên thế giới:
Ngày nay trên thế giới có khoảng 40 nƣớc trồng chè. Chè đƣợc trồng tập
trung nhiều nhất ở châu Á, sau đó đến châu Phi.
Hình 1.3: Sản phẩm chè đen
Giá chè thế giới năm 2009 đã tăng gấp đôi so với năm 2008 lập kỷ lục cao
của nhiều năm nay do hạn hán ở Ấn Độ, Sri Lanka và Kenya, trong khi nhu cầu chè
thế giới tăng mạnh. Từ mức giá trung bình 2,38 USD/kg năm 2008, giá chè hảo
hạng BP1s của Kenya đã tăng lên 2,74 USD/kg vào đầu năm 2009, tiếp tục tăng lên
3,18 USD/kg vào tháng 9/2009 và kết thúc năm 2009 ở mức 5,45 USD/kg.
Nhu cầu chè cao ngay cả trong giai đoạn kinh tế suy thoái, nhất là với các
loại chè chế biến. Giá chè tăng đã không ảnh hƣởng nhiều tới tiêu thụ ở các nƣớc
7
phát triển bởi sức cạnh tranh của mặt hàng này rất cao trên thị trƣờng đồ uống nói
chung.
1.1.3.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trong nước
Tình hình sản xuất chè trong nước [14]:
Việt Nam có lịch sử trồng chè từ lâu đời, nhƣng cây chè chỉ mới đƣợc trồng
và phát triển với quy mô lớn từ khoảng 100 năm nay, tập trung ở vùng Trung du
miền núi phía Bắc và Tây nguyên nhƣ: Thái Nguyên, Sơn La, Bắc Thái, Hà Tuyên,
Lâm Đồng, Gia Lai,… Theo số liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn,
năm 2009, diện tích trồng chè của Việt Nam đạt 131,5 nghìn ha, tăng 1.900 ha so
với năm 2007. Năng suất trồng chè năm 2009 dự kiến đạt 6,5 tấn búp tƣơi/ha, tăng
so với mức 5,9 tấn/ha của năm 2007. Mặc dù tốc độ tăng diện tích chè rất cao trong
vòng 10 năm qua (1996 - 2005), lên tới gần 150%, nhƣng sản lƣợng chè nguyên liệu
vẫn thiếu hụt do không chạy theo nổi số lƣợng nhà máy, cơ sở chế biến đƣợc thành
lập mới và do năng suất chè không cao. Trên 70% diện tích chè hiện sử dụng là các
giống chè chất lƣợng trung bình.
Tình hình tiêu thụ chè trong nước [15]:
Theo Hiệp hội Chè Việt Nam (VITAS), thời gian gần đây, tình hình tiêu thụ
chè trong nƣớc có xu hƣớng tăng. Hiện nhu cầu dùng chè của dân trong nƣớc chiếm
khoảng 30% tổng sản lƣợng chè của cả nƣớc, với mức tăng trung bình từ 3 - 5%.
3-6
3-6
1-3
1-2
3-4
Cafein
3-4
Acid hữu cơ (citric, malic, oxalic,…)
0.5-0.6
Đƣờng (glucose, fructose, saccharose,
rafinose, stachyose)
4-5
Xơ (cellulose, hemicellylose, lignin)
4-7
Protein và acid amid
14-17
Lipid
3-5
Khoáng
5-6
Chất màu (carotenoid, chlorophyll)
0,5-0,6
Emzyme
1.1.4.1. Nước
Nƣớc là thành phần lớn nhất ở búp chè, có vai trò quan trọng trong quá trình
sinh trƣởng của cây chè cũng nhƣ trong quá trình chế biến. Hàm lƣợng nƣớc trong
các đọt chè tƣơi thƣờng chiếm khoảng 75-82%, và phụ thuộc vào: Độ non già của
nguyên liệu, niên vụ, chế độ canh tác và phụ thuộc vào chất kích thích sinh trƣởng.
1.1.4.2. Polyphenol - tanin chè
hợp trực tiếp với tanin, polyphenol tạo ra những hợp chất không tan làm đục nƣớc
chè đen, nhƣng trong chế biến chè xanh protein kết hợp với một phần Tanin làm cho
vị đắng và chát giảm đi, vì thế ở chừng mực nào đó protein có lợi cho phẩm chất của
chè xanh.
Hàm lƣợng acid amin cũng khá cao trong nguyên liệu chè. Ngày nay ngƣời ta
đã tìm thấy 17 acid amin trong lá chè tƣơi, trong đó có 10 acid amin cơ bản là:
Theanine, phenylalanine, leucine, isoleucine, valine, tryrosine, glutamine, senine,
10
glutamic, aspartic. Các acid amin trong lá chè đóng vai trò quan trọng trong quá
trình tạo hƣơng thơm mới cho chè sản phẩm khi chế biến nhiệt
O
2
, men
Acid amin + Tanin aldehyde mùi thơm hoa quả.
t
0
Acid amin + Đƣờng khử aldehyde mùi thơm hoa quả, còn đƣờng khử
tạo mùi cốm, mùi mật ong.
Hàm lƣợng protein trong lá chè luôn luôn thay đổi và phụ thuộc vào nhiều
yếu tố nhƣ mùa vụ, chế độ chăm sóc, độ non già của nguyên liệu
1.1.4.3. Hợp chất ankaloid
Nhóm hợp chất alcaloit trong chè có nhiều nhƣng về hàm lƣợng thì chỉ có
caffein đƣợc chú ý đến nhất sau đó là theobromin và theofelin, xantin, adenin,
cholin, tetrametyluric…
Caffein là chất kích thích thần kinh, gây nghiện tạo cảm giác hƣng phấn cho
ngƣời uống, có khả năng tồn tại khá lâu trong máu, caffein bị thăng hoa ở nhiệt độ
180
0
những chất có tính hấp phụ và giữ hƣơng, ảnh hƣởng của nhiệt độ cao. Theo kết quả
nghiên cứu các chất bay hơi của chè bằng phƣơng pháp sắc ký khí của Khariphava
đã tìm thấy trong chè tƣơi có tới 69 cấu tử khác nhau. Tuy nhiên không phải các cấu
tử bay hơi kể trên đều tham gia vào sự hình thành hƣơng thơm đặc trƣng cho các
loại chè.
1.1.4.7. Các hợp chất glucid
Trong lá chè tƣơi chứa hầu hết các loại glucid khác nhau nhƣng cần chú ý 2
điểm sau: Tổng lƣợng glucid không cao, nó chiếm 20% chất khô trong chè non.
Chứa rất ít glucid hòa tan, trong đó đƣờng monoza (glucoza, fructoza) chiếm 1 - 2%
chất khô và sacharoza chiếm khoảng 0,5 – 2,5% chất khô. Nếu tổng lƣợng glucid
cao có nghĩa là phần glucid không tan (nhƣ xelluloza, licnhin, hemixelluloza) tăng
lên làm chất lƣợng của chè giảm xuống. Khi lá chè càng già thì hàm lƣợng glucid
càng cao, ngƣời ta đánh giá chất lƣợng của chè dựa vào hệ số K. Hàm lƣợng glucid
hòa tan ít nhƣng nó có ý nghĩa rất lớn cho việc điều hòa vị nƣớc chè. Các đƣờng
12
khử tham gia vào việc tạo màu, tạo mùi cho sản phẩm dƣới tác động của nhiệt độ
cao.
Phản ứng Melanoidin:
Glucoza + Phenyl alamin Sản phẩm có mùi thơm hoa hồng.
Phản ứng Caramen:
Đƣờng khử tạo sản phẩm có mùi cốm.
Phản ứng của đƣờng khử với Tanin:
Đƣờng khử + catechin Tạo sản phẩm có màu nƣớc vàng sáng.
1.1.4.8. Các chất tro
Chất tro là thành phần vật chất còn lại sau khi nung đốt sản phẩm chè ở nhiệt
độ cao khoảng 500÷600
o
C trong một thời gian nhất định. Hàm lƣợng chất tro trong
chè luôn thay đổi và phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó phụ thuộc rất lớn vào độ
trong chất béo nhƣ clorofin (có màu xanh), caroten (có màu vàng), xantofin (có màu
da cam), antoxianidin (có màu đỏ hồng) chiếm khoảng 0.3% chất khô. Hàm lƣợng
chất béo trong chè luôn thay đổi và phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: giống chè, thời
vụ thu hái, vị trí của lá trên cây. Chất béo có ảnh hƣởng đến chất lƣợng chè, nó tham
gia vào thành phần hình thành hƣơng thơm do trong thành phần chất béo cũng có
một số cấu tử có mùi thơm hoặc dƣới tác dụng của nhiệt sẽ chuyển thành chất thơm.
Clorofin và các chất màu kèm theo hòa tan trong chất béo của chè là những
chất có vai trò khác nhau đối với cây chè và chế biến các loại chè. Trong cây chè,
13
clorofin giữ vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp. Clorofin tạo màu xanh
tƣơi và xanh vàng tự nhiên cho nƣớc chè.
1.1.4.10. Vitamin
Trong chè có chứa nhiều loại vitamin, bao gồm các loại vitamin A, B1, B2,
C, PP… giá trị của chè ở một mức độ nhất định phụ thuộc vào thành phần và hàm
lƣợng của các vitamin đó. Trong lá chè tƣơi có chứa một lƣợng lớn vitamin C, hàm
lƣợng lớn gấp 2 - 3 lần trong nƣớc cam, chanh. Trong quá trình sản xuất hàm lƣợng
vitamin C giảm nhiều hay ít phụ thuộc vào phƣơng pháp công nghệ. Trong sản xuất
chè xanh không có quá trình lên men nên giữ đƣợc lƣợng vitamin C trong sản phẩm
gấp khoảng 10 lần trong chè đen.
1.1.4.11. Các acid hữu cơ và nhựa.
Trong thành phần hóa học của chè có chứa các acid hữu cơ nhƣ: acid
malic, acid limonic, acid xucxinic, acid fumaric. Cho đến nay viện nghiên cứu thành
phần và hàm lƣợng của các acid hữu cơ trong chè chƣa nhiều và cũng chƣa xác định
đƣợc vai trò và ý nghĩa của chúng đối với chất lƣợng chè và công nghệ chế biến.
Chất nhựa với nhóm chất tinh dầu và các hợp chất có trong chè giữ vai trò
quan trọng trong quá trình tạo hƣơng thơm đặc trƣng cho chè. Về cấu tạo hóa học
chất nhựa gần giống nhƣ nhóm chất tinh dầu, nghĩa là nó là một hỗn hợp phức tạp
của nhiều cấu tử thuộc hợp chất hữu cơ nhƣng có tính tạo keo dính và đƣợc phân
thành các nhóm nhƣ sau: acid nhựa, rƣợu, rezenol, phenol có tính thuộc da, rezen
độ ẩm còn lại là W = 63 - 65%.
15
Phá vỡ tế bào và định hình: Mục của công đoạn này là tăng cƣờng sự tiếp
xúc giữa enzym và cơ chất, đồng thời tăng cƣờng sự xâm nhập của oxy trong không
khí tạo thuận lợi cho công đoạn lên men cho công đoạn sau này.
Có ba phƣơng pháp vò chè đƣợc áp dụng phổ biến hiện nay. Thứ nhất là
phƣơng pháp OTD (phƣơng pháp truyền thống) có 3 máy vò, sau mỗi lần vò đƣợc
đƣa qua sàng tơi, phần lọc qua sàng đƣợc đi lên men trƣớc còn phần trên sàng đƣợc
đƣa qua máy vò tiếp theo. Thứ hai là phƣơng pháp CTC (phƣơng pháp cắt, xén,
nghiền) chè đƣợc đƣa qua lần lƣợt 3 máy cắt, sau mỗi lần cắt chè đƣợc đƣa qua
băng tải để tải nhiệt cho khối chè. Thứ ba là phƣơng pháp kết hợp giữa hai phƣơng
pháp OTD và CTC, gồm 2 máy vò và 1 máy cắt CTC.
Lên men: Mục đích của công đoạn này là lên men bổ sung để hoàn thiện chất
lƣợng của chè. Thông số của quá trình lên men bao gồm nhiệt độ 20 – 24
o
C,
= 95
- 98%. Trong quá trình lên men, tanin bị biến đổi tạo ra Teaflavin (màu vàng) và
Tearubigin (cho nƣớc trà màu đỏ), xảy ra các phản ứng melanoidin, caramen,
quinonamin. Tất cả sự biến đổi này góp phần tạo nên sự khác biệt giữa các loại chè,
tùy vào yêu cầu của chè thành phẩm mà chè có mức độ lên men khác nhau hoặc
không lên men.
Sấy khô: Mục đích của công đoạn này là diệt men, giảm độ ẩm trong chè, dễ
bảo quản W = 3 - 5%, đồng thời hoàn thiện thêm chất lƣợng của chè bằng các phản
ứng xảy ra dƣới tác dụng của nhiệt độ và độ ẩm. Nhiệt độ không khí sấy thích hợp
là 100 - 105
o
C, φ = 30%, τ = 25 - 30 phút.
trung bình
BOP
Broken orange pekoe
Dạng chè nhỏ
BP
Broken pekoe
Dạng chè nhỏ
BPS
Broken pekoe
shoushong
Dạng chè nhỏ
F
Faning
Dạng chè tấm (những mảnh
gãy nhỏ)
Chất lƣợng
thấp
D
Dust
Dạng chè bột (sử dụng để
sản xuất chè nhúng)
1.2. TỔNG QUAN VỀ POLYPHENOL
1.2.1. Giới thiệu về polyphenol
1.2.1.1. Giới thiệu về hợp chất polyphenol thực vật [3,6]
Hợp chất polyphenol là một trong các hợp chất của hợp chất phenolic là các
hợp chất có một hoặc nhiều vòng thơm với một hoặc nhiều nhóm hydroxy. Chúng
đƣợc phân bố rộng rãi trong giới thực vật và là các sản phẩm trao đổi chất phong
phú của thực vật. Polyphenol thực vật có tác dụng chống lại bức xạ tia cực tím hoặc
ngăn chặn các tác nhân gây bệnh, ký sinh trùng và động vật ăn thịt, cũng nhƣ làm
epigallocatechin gallat (EGCG).
Chính các polyphenol trên là thành phần chính trong phức tannin của chè.
Copyright: Tài liệu đại học ©