1

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan những số liệu và kết quả thí nghiệm trong luận văn
là trung thực, đều có được trên cơ sở đo đạc thí nghiệm và chưa được sử
dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ trong luận văn đều được cảm ơn và
các thông tin được sử dụng đều có nguồn gốc và trích dẫn rõ ràng.

Tác giả

Đỗ Hồng Quang

Đỗ Hồng Quang

Lớp 11BKTHH


2

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

LỜI CẢM ƠN



Trang

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN……………………………………………

11

1.1. TỔNG QUAN VỀ CÂY CHÈ…………………………………………….

11

1.1.1. Giới thiệu về cây chè……………………………………………..

11

1.1.1.1. Tên gọi và nguồn gốc cây chè…………………………... 11
1.1.1.2. Phân loại giống chè……………………………………..

13

1.1.1.3. Các vùng chè ở Việt Nam……………………………….

15

1.1.1.4. Tình hình sản xuất chè ở nước ta………………………

17

1.2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CHÈ…………………………………



1.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới…………………………………….

26

1.4.2. Các nghiên cứu trong nƣớc……………………………………..

26

1.4.2.1. Viện Hóa học Việt Nam…………………………………

27

1.4.2.2. Trường ĐH Công nghệ Hồ Chí Minh………………….

27

Đỗ Hồng Quang

Lớp 11BKTHH


4

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

1.4.2.3. Viện Công nghiệp thực phẩm – Trường ĐH BK HCM..


31

1.5.2.1. Cơ sở phương pháp…………………………………….

31

1.5.2.2. Công thức tính………………………………………….

31

1.5.3. Xác định thành phần Catechin…………………………………

31

1.5.4. Xác định vết dung môi bằng SPME/GC……………………….

32

1.5.5. Xác định độc tính cấp……………………………………………

32

1.5.6. Xác định tác dụng ức chế sự phát triển tế bào ung thƣ in vitro

32

CHƢƠNG 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU…………………………………………………………………………….. 34
2.1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU………………………………………………


2.2.1.4. Chè cám…………………………………………………

37

2.2.2. Xác lập thí nghiệm……………………………………………….

38

2.2.2.1. Bố trí bộ dụng cụ thí nghiệm …………………………..

38

2.2.2.2. Các loại hóa chất………………………………………..

38

2.2.2.3. Đánh giá hàm lượng polyphenol tổng (TPC) trong
nguyên liệu……………………………………………………………………...

39

2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………………………………..

39

2.3.1. Quy trình trích ly polyphenol từ chè…………………………… 39
2.3.2. Phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình trích ly………..

41


Lớp 11BKTHH


6

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

3.1.4. Thực nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên
liệu………………………………………………………………………………. 44
3.2. KẾT QUẢ………………………………………………………………….

44

3.2.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn………….

45

3.2.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ……………………..

45

3.2.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian……………………. 46
3.2.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu
3.3.XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ TỐI ƢU…………………………..

46
46



55

4.3.1. Tính toán thiết bị gia nhiệt………………………………………

56

Đỗ Hồng Quang

Lớp 11BKTHH


7

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

4.3.2. Điều khiển bộ phận gia nhiệt…………………………………..
4.3.2.1. Phân loại các biến quá trình và nguyên lý điều khiển..

58
59

4.3.2.2. Cấu trúc điều khiển phản hồi cho thiết bị gia nhiệt….. 59
4.4. CƠ CẤU LẮP ĐẶT THIẾT BỊ SIÊU ÂM………………………………

60

4.4.1. Vị trí lắp dặt thiết bị siêu âm……………………………………. 60

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

MỞ ĐẦU
Chè là loại thức uống truyền thống và là nét văn hóa riêng của một số quốc gia
châu Á như Việt Nam, Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ…Thậm chí việc thưởng thức
chè đã trở thành một nghệ thuật. Đến nay, chè là một loại đồ uống phổ biến và được ưu
thích trên toàn thế giới.
Việt Nam, với ưu thế về khí hậu, thổ nhưỡng là một trong năm nước có sản
lượng và kim ngạch xuất khẩu chè lớn nhất thế giới hiện nay. Trước đây, do khoa học
công nghệ còn thấp, nền kinh tế kém phát triển và chưa hội nhập quốc tế, việc trồng và
chế biến chè còn manh mún, sản phẩm từ cây chè chủ yếu là lá tươi và chè sao khô
(hay còn gọi là chè mạn). Ngày nay, trong bối cảnh hội nhập kinh tế quốc tế ngày càng
sâu rộng cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật - công nghệ, các sản phẩm từ cây
chè ngày càng phong phú hơn và việc xuất khẩu đã đóng vai trò quan trọng trong cơ
cấu các mặt hàng xuất khẩu của Việt Nam. Ngành chè đã và đang giải quyết việc làm
cho hàng triệu lao động với thu nhập ổn định đồng thời kéo theo hàng loạt các ngành
nghề khác cùng phát triển, đặc biệt là ngành công nghệ chế biến. Từ đó tạo ra động lực
quan trọng thúc đẩy nền kinh tế phát triển, thực hiện mục tiêu công nghiệp hóa - hiện
đại hóa đất nước.
Khoa học phát triển, nhiều nghiên cứu về cây chè cho thấy sản phẩm chè không
những có mùi vị thơm ngon, đặc trưng hấp dẫn người thưởng thức mà còn mang lại vô
số lợi ích cho sức khỏe con người. Gần đây, nhiều công trình nghiên cứu chỉ ra trong
chè chứa các chất có tác dụng giải nhiệt chống khát, lợi niệu giải độc, kích thích tiêu
hóa, giảm mỡ máu và chống béo phì, cải thiện trí nhớ, tăng cường chức năng miễn
dịch, chống lão hóa…. Vì thế nhu cầu sử dụng chè làm đồ uống ngày càng tăng lên
không ngừng. Tuy nhiên, nhịp sống công nghiệp gấp gáp, bận rộn khiến mọi người
không có đủ thời gian thưởng thức chè theo cách truyền thống. Nhiều người chuyển
sang lựa chọn các sản phẩm chè được chế biến sẵn, sử dụng nhanh và tiết kiệm thời

và tính toán, thiết kế thiết bị trích ly có sự hỗ trợ của sóng siêu âm với năng suất tối đa
10kg/giờ để tách polyphenol từ lá chè xanh thứ, phế phẩm”.
Mục đích nghiên cứu của đề tài: xác định điều kiện làm việc tối ưu cho quá trình
trích ly polyphenol từ lá chè xanh thứ, phế phẩm có sự hỗ trợ của sóng siêu âm quy mô
thí nghiệm; Trên cơ sở các thông số tối ưu thu được từ quá trình thực nghiệm, tiến
hành tính toán thiết kế thiết bị trích ly theo yêu cầu đầu bài giao; Chế tạo thiết bị trích
ly, tiến hành thực nghiệm khảo sát chuyển quy mô nhằm xác định điều kiện làm việc
của thiết bị.
Nội dung nghiên cứu của đề tài: tìm hiểu tổng quan lý thuyết về trích ly và thiết

Đỗ Hồng Quang

Lớp 11BKTHH


10

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

bị trích ly; Lựa chọn phương pháp trích ly và thiết bị phù hợp; tính toán thiết kế thiết bị
trích ly; chế tạo thiết bị và thực nghiệm xác định chế độ làm việc cho thiết bị.
Phương pháp nghiên cứu: nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm.

Đỗ Hồng Quang

Lớp 11BKTHH



vườn chè nguyên thuỷ. Hơn nữa, các cây chè hoang dại đều mọc nhiều trên bờ của các

Đỗ Hồng Quang

Lớp 11BKTHH


12

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

con sông lớn như Lan Thương, Kim Sa Giang (tên gọi sông Mê Kông ở cao nguyên
Tây Tạng), Phú Long Giang, Salouen, Irrawađi, Bramapoutrơ... Các con sông lớn này
đều bắt nguồn từ dãy núi phía Nam cao nguyên Tây Tạng, cho nên vùng nguyên sản
cây chè là vùng núi ở cao nguyên Tây Tạng. Kết luận của tác giả là: “...Vì thế nơi
nguyên sản của cây chè là tỉnh Vân Nam của nước Trung Hoa. Cây chè di thực về phía
Đông qua tỉnh Tứ Xuyên, bị ảnh hưởng của khí hậu, nên biến thành giống chè lá nhỏ;
di thực về phía Nam và Tây Nam là Ấn Độ, Myanmar, Annam (Việt Nam) biến thành
giống lá to ”.
Năm 1918, Cohen Stuart (Java), một nhà phân loại thực vật Hà Lan, đã khảo sát
và thu thập mẫu tiêu bản chè tại Vân Nam, Bắc Việt Nam và Bắc Myanmar. Kết quả đã
tìm thấy những cây chè thân gỗ lớn ở khu vực miền núi phía Nam và phía Tây Vân
Nam. Dựa vào những kết quả điều tra trên, Cohen Stuart đã đưa ra thuyết hai nguồn
gốc của cây chè (nhị nguyên thuyết): cây chè lá to (đại diệp chủng) có nguồn gốc ở
phía Đông cao nguyên Tây Tạng, cây chè lá nhỏ (tiểu diệp chủng) có nguồn gốc ở phía
Đông và Đông Nam Trung Quốc và 2 loài chè này thuộc 2 loại hình khác nhau.
Những công trình nghiên cứu của Dejmukhatze (1961-1976) về phức catechin
của lá chè từ các nguồn gốc khác nhau, so sánh về thành phần các chất catechin giữa

Vân Nam,Tứ Xuyên (Trung Quốc).

Hình 1.1. Giống chè Trung Quốc lá to
b. Chè Trung Quốc lá nhỏ ( Camellia sinensis var Bohea)
Đặc điểm: cây bụi thấp phân thành nhiều cành, lá nhỏ, màu xanh đậm, dài 3,5 6,5cm. Năng suất thấp phẩm chất bình thường. Khả năng chịu rét ở nhiệt độ -120C đến
-150C. Phân bố chủ yếu ở miền đông, đông nam Trung Quốc, Nhật Bản và một số
vùng khác.

Đỗ Hồng Quang

Lớp 11BKTHH


14

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

Hình 1.2. Giống chè Trung Quốc lá nhỏ
c. Chè Shan ( Camellia sinensis var Shan)
Đặc điểm: thân gỗ, cao từ 6-10m. Lá to và dài 15 -18cm màu xanh nhạt. Tôm
chè có nhiều lông tơ, trắng và mịn trông như tuyết. Có khả năng thích ứng trong điều
kiện ấm ẩm, ở địa hình cao, năng suất cao, phẩm chất thuộc loại tốt nhất. Nguyên sản ở
Vân Nam Trung Quốc.

Hình 1.3. Giống chè Shan

Đỗ Hồng Quang



Lớp 11BKTHH


16

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

không khí 80-850C, hàng năm cây chè cho búp tới 9 tháng. Đất trồng chè gồm 2 loại
phiến thạch sét và bazan màu mỡ phù hợp cây chè phát triển. Ở nước ta hầu hết các
tỉnh đều trồng chè với tổng diện tích trên 130.000 ha, nhưng sản xuất kinh doanh chè
chỉ có vị trí quan trọng tại 6 vùng chè tập trung dưới đây.
a. Vùng chè Tây Bắc: miền núi Tây Bắc bao gồm các tỉnh Lai Châu, Sơn La.
Đây là vùng chè cũ vốn có của Việt Nam, trước khi người Pháp chiếm Đông Dương.
Là vùng núi cao nguyên hiểm trở, phần lớn diện tích ở độ cao dưới 1000m. Giống chè
được trồng chủ yếu ở đây là chè Shan và giống chè Trung Du, trong đó chè Shan phù
hợp, phát triển tốt hơn cho chất lượng cao hơn, hiện nay đã trồng thêm một số giống
chè mới như LDP1, LDP2, TR777,...
b. Vùng chè Việt Bắc- Hoàng Liên Sơn: bao gồm các tỉnh Tuyên Quang, Hà
Giang, Lào Cai, Hòa Bình và phía tây Yên Bái, sản lượng búp chè tươi chiếm 31.15%
tổng sản lượng chè búp tươi cả nước. Giống chè chủ yếu là chè Shan và Trung du, hiện
nay đã có một số giống chè mới như: Bát Tiên, Đại Bạch trà, TR777,... đang được
trồng nhưng với diện tích nhỏ, nhằm khảo nghiệm để thay đổi cơ cấu giống chè cho
phù hợp với nhu cầu của người tiêu dùng.
c. Vùng chè Trung Du Bắc Bộ: vùng chè Trung Du Bắc Bộ, nằm tại ranh giới
giữa miền đồng bằng Bắc Bộ, bao gồm các tỉnh Phú Thọ, Bắc Cạn, Thái Nguyên, Phía
Nam Yên Bái, Hòa Bình và Hà Nội. Đây là vùng chè quan trọng về diện tích và sản
lượng. Sản lượng búp chè tươi chiếm khoảng 26,22% tổng sản lượng búp chè tươi cả

Trong 10 năm (1995-2005), diện tích trồng chè đã tăng gấp 2 lần. Hiện nay, Việt
Nam là nước đứng thứ 5 trên thế giới về xuất khẩu chè với diện tích 130.000 ha và xuất
khẩu sang 110 quốc gia và vùng lãnh thổ. Tuy nhiên khâu chế biến, tiêu thụ sản phẩm
của nước ta còn nhiều hạn chế nên nước ta vẫn xuất khẩu chè nguyên liệu thô là chủ
yếu, điều đó làm cho giá chè Việt Nam chỉ ở mức 60%-70% giá chè bình quân của thế
giới.
Vì thế mục tiêu đặt ra của Bộ NN&PTNT là trong vòng 5 năm tới, ngành chè
phải duy trì được tăng trưởng sản lượng đạt 6%/năm, kim ngạch xuất khẩu tăng ít nhất
2 lần so với hiện nay. Ngành chè cần căn cứ vào nhu cầu thị trường để nhanh chóng tái
cơ cấu và đa dạng hóa sản phẩm. Trong đó, tập trung đầu tư, nâng cấp các nhà máy chế
biến theo hướng hiện đại, sản xuất các sản phẩm có giá trị gia tăng cao.
Theo điều tra hiện trạng sản xuất chế biến chè và đề xuất các định hướng đến năm
2030 cho thấy: Tổng sản lượng chè hàng năm của nước tả khoảng 800 nghìn tấn chè
búp tươi. Trong đó khoảng 37% sản lượng dành cho sản xuất chè xanh, còn 63% dành
cho sản xuất chè đen. Qua các công đoạn trong quy trình sản xuất, lượng chè xanh khô

Đỗ Hồng Quang

Lớp 11BKTHH


18

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

thu được chiếm khoảng 7-8% tổng lượng chè nguyên liệu. Sản phẩm bao gồm: chè
cánh (65%), chè mảnh(23%), chè vụn (10%) và chè bụi (2%). Từ đó có thể ước tính
tổng lượng chè xanh vụn thu được hàng năm khoảng 8-10 nghìn tấn



19

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

gồm hai vòng 6 cacbon A và B được nối bởi 3 đơn vị cacbon ở vị trí 2, 3, 4,
hình thành một dị vòng C chứa một nguyên tử oxy. Cấu trúc catechin có chứa
hai cacbon bất đối ở vị trí 2 và 3, không chứa nối đôi ở vị trí 2, 3 và nhóm 4-oxo.

Hình 1.5. Công thức tổng quát của catechin
Trong đó: Gốc R1 có thể là: (- H) hoặc gốc galloil;
Gốc R2 có thể là (-H) hoặc (-OH)
Các hợp chất catechin trong chè có công thức như hình 1.6 dưới đây

Đỗ Hồng Quang

Lớp 11BKTHH


20

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

Hình 1.6. Công thức cấu tạo các hợp chất catechin trong chè
Trong các hợp chất catechin được tìm thấy trong chè, thành phần gallat chiếm

- Nếu R1 = R2= R3 = (-OH): ta có chất myricetin.
Các hợp chất anthoxanthin có trong thực vật thường tồn tại ở cả hai trạng
thái tự do và kết hợp (hợp chất glycosid). Trong phân tử anthoxanthin, các nhóm –
OH ở vị trí 3 và 7 có khả năng glycosid hóa, tức là có khả năng kết hợp với các gốc
đường khác nhau (như glucoza, galactoza, ramnoza).
Các anthoxanthin trong lá chè tươi cũng tồn tại ở cả hai dạng tự do và kết
hợp, hơn nữa các glycosid của chúng thường đính gốc đường tại vị trí thứ 3.
c. Hợp chất anthocyanin.
Hợp chất anthocyanin thuộc nhóm flavonoit dẫn xuất croman. Trong thực vật,
hầu như các hợp chất anthocyanin đều tồn tại ở trạng thái kết hợp với các gốc đường
(glycosid).
Tất cả các anthocyanin đều có chứa trong vòng pyran oxy hóa trị tự do . Ở
trạng thái tự do, anthocyanin gồm 3 aglycon chủ yếu là pelargonidin, cyanidin và
delphinidin.
d. Hợp chất leucoanthocyanin
Hợp chất leucoanthocyanin là sự kết hợp của các gốc aglycon với gốc đường

Đỗ Hồng Quang

Lớp 11BKTHH


22

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

(glucosid). Các aglycon chính của leucoanthocyanin thường gặp nhất trong chè – hợp
chất leucoanthocyanidin như: leucocyanidin, leucodelphinidin... Ngoài trạng thái tự


Đỗ Hồng Quang

Lớp 11BKTHH


23

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phùng Lan Hương

và làm tăng tốc độ quá trình lão hóa cơ thể con người. Một trong những cơ sở sinh
hóa quan trọng nhất để flavonoit thể hiện được hoạt tính sinh học của chúng là khả
năng kìm hãm các quá trình oxy hóa dây chuyền sinh ra bởi các gốc tự do hoạt động.
Quá trình này diễn ra theo cơ chế gốc tự do. Tuy nhiên, hoạt tính này thể hiện mạnh
hay yếu phụ thuộc vào đặc điểm, cấu tạo hóa học của từng chất flavonoit cụ thể.
- Tác dụng đối với enzym: Các flavonoit có khả năng tác động đến hoạt động
của nhiều hệ enzym động vật trong các điều kiện in vitro và in vivo. Khả năng tương
tác với protein là một trong những tính chất quan trọng nhất của các hợp chất phenol,
quyết định hoạt tính sinh học của chúng. Phản ứng xảy ra giữa nhóm oxyphenolyc và
oxycacbonyl của các nhóm peptit để tạo thành liên kết hydro. Tính bền vững của liên
kết phụ thuộc vào số lượng và vị trí các nhóm -OH và kích thước phân tử của hợp
chất phenol. Các chất phenol nói chung khi ở dạng oxy hóa (quinon) có khả năng liên
kết với nhóm sunfuhydryl (SH) và nhóm (-NH) của lysin hoặc axit asparaginic trong
phân tử protein enzym.
- Tác dụng kháng sinh, chống viêm nhiễm: Tác dụng chống viêm nhiễm, kháng
khuẩn của flavonoit đã được nhiều công trình nghiên cứu chứng minh. Về tác dụng
kháng sinh, một số hợp chất anthocyanin, leucoanthocyanin và axit phenolyc có
ảnh hưởng lên vi khuẩn Salmonella và thấy có tác dụng kìm hãm rõ rệt.

Ngày nay, xu hướng bổ sung hợp chất này vào các sản phẩm thực phẩm chức
năng đang rất được quan tâm. Một số ứng dụng của các polyphenol chè xanh trong
thực phẩm nhằm bảo vệ và tăng cường đối với các chức năng cụ thể, đặc biệt là
dành cho các đối tượng dựa theo tình trạng sức khỏe như:
 Thực phẩm điều hòa, tăng cường hệ thống miễn dịch.
 Thực phẩm điều hòa lypit trong máu.
 Thực phẩm điều hòa hàm lượng đường trong máu.
 Thực phẩm chống lão hóa…

1.3.2. Ứng dụng polyphenol trong Y - dƣợc
Đã từ lâu chè được sử dụng như là một phương thuốc trong y học phương
Đông. Bắt đầu từ khoảng thập niên 70 của thế kỷ XX, việc nghiên cứu chi tiết về chè
đã chỉ ra rằng những tác dụng về mặt dược lý của chè là do sự có mặt của nhóm hợp
chất flavonoit có rất nhiều trong chè xanh. Trong y học lâm sàng, tác dụng của
flavonoit rất đa dạng, sau đây là một số hướng ứng dụng chính:


Đ i ề u trị bệnh nhiễm trùng: chống viêm da, loét dạ dày, viêm mật
cấp và mãn tính, viêm gan, viêm thận mãn tính, thương hàn, lỵ,
kháng nhiều loại vi khuẩn, chống nấm, ngứa, ban đỏ, mề đay…



Đỗ Hồng Quang

Về phương diện miễn dịch học, có nhiều bioflavonoit có khả năng

Lớp 11BKTHH



1.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới
Hiện nay trên thế giới việc trích ly polyphenol chè xanh đã sử dụng nhiều kỹ
thuật trích lý mới : phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng [65], [68], [69], [71]
cho hiệu suất trích ly cao, rút ngắn thời gian và giảm chi phí năng lượng. Phương pháp
trích ly có sự hỗ trợ sóng siêu âm [46], [59], cũng được áp dụng.
Phương pháp trích ly bằng CO2 siêu tới hạn được ứng dụng nhiều ở Đức [74],
Nhật [57], Trung Quốc [56] khắc phục được dư lượng dung môi trong sản phẩm, dung
môi sử dụng không độc hại, thực hiện ở nhiệt độ thấp (400C), hoạt tính polyphenol cao,
tuy nhiên hiệu suất không cao và chi phí cao, thực hiện ở áp suất cao (200-400 bar) nên

Đỗ Hồng Quang

Lớp 11BKTHH