BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

HOÀNG QUỐC TUẤN

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI THÀNH PHẦN MỘT SỐ CHẤT TẠO
MÙI TRONG CHẾ BIẾN CHÈ ĐEN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Hà Nội – 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

HOÀNG QUỐC TUẤN

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI THÀNH PHẦN MỘT SỐ CHẤT TẠO
MÙI TRONG CHẾ BIẾN CHÈ ĐEN
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã số: 62540101

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. NGUYỄN THỊ MINH TÚ
2. PGS.TS. NGUYỄN DUY THỊNH

Hà Nội – 2017


Hà Nội, tháng …...năm 2017

Hoàng Quốc Tuấn


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết....................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu.........................................................................................2
3. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................3
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ......................................................3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................6
1.1. Thành phần hóa học trong lá chè .....................................................................6
1.2. Công nghệ chế biến và sự tạo thành các hợp chất bay hơi ..............................8
1.2.1 Công đoạn làm héo ......................................................................................11
1.2.2 Công đoạn phá vỡ tế bào ............................................................................12
1.2.3 Công đoạn lên men ......................................................................................13
1.2.4 Công đoạn sấy ..............................................................................................14
1.3. Tình hình nghiên cứu liên quan đến chè đen tại Việt Nam ...........................16
1.4. Sự hình thành hợp chất bay hơi từ một số nhóm tiền chất có trong lá chè....18
1.4.1. Chất bay hơi có trong nguyên liệu lá chè ...................................................19
1.4.1.1 Chất bay hơi hình thành từ chất béo .................................................. 20
1.4.1.2 Chất bay hơi hình thành từ axít amin ................................................. 22
1.4.1.3. Chất bay hơi từ carotenoid ................................................................ 24
1.4.1.4. Chất bay hơi tồn tại trong liên kết glycoside .................................... 25
1.4.2. Chất bay hơi hình thành trong quá trình chế biến.......................................28
1.4.2.1 Sự hình thành chất bay hơi do phản ứng oxi hóa axít béo ................. 28
1.4.2.2 Sự hình thành chất bay hơi do phản ứng Maillard ............................. 34
1.4.2.3 Sự hình thành chất bay hơi do phản ứng phân giải carotenoid .......... 37
1.5. Sự kết hợp của phân tích cảm quan và phân tích bằng công cụ trong nghiên

hơi đƣợc thu nhận theo phƣơng pháp chiết nƣớc........................................... 68
3.2.1.2 Mô hình hồi quy xây dựng từ điểm cảm quan thị hiếu và cấu tử bay
hơi đƣợc thu nhận theo phƣơng pháp HP-SPME........................................... 71


3.2.2 Sự tƣơng quan giữa cảm quan thị hiếu về mùi của chè đen sản phẩm và
nhóm tiền chất có trong đọt chè nguyên liệu. .......................................................75
3.3 Nghiên cứu khảo sát nhóm tiền chất tạo mùi trong lá chè nguyên liệu giống
Trung du, PH11, Shan chất tiền. ...........................................................................80
3.3.1 Hoạt tính peptidase, lipoxygenase trong lá chè nguyên liệu .......................80
3.3.2 Thành phần nhóm tiền chất tạo mùi.............................................................82
3.3.2.1 Thành phần axít amin và một số chất thuộc nhóm carotenoid .......... 82
3.3.2.2 Thành phần axít béo ........................................................................... 87
3.4 Nghiên cứu sự thay đổi nhóm tiền chất tạo mùi và các cấu tử bay hơi trong
chế biến chè đen ....................................................................................................91
3.4.1 Sự biến đổi thành phần bay hơi ...................................................................92
3.4.2 Sự biến đổi hoạt tính của lypoxygenase và peptidase .............................. 100
3.4.3 Sự biến đổi thành phần axít amin ............................................................. 102
3.4.4 Sự biến đổi của carotenoid ........................................................................ 107
3.4.5 Sự biến đổi thành axít béo ........................................................................ 111
3.5 Nghiên cứu sự ảnh hƣởng của một số thông số công nghệ đến chất lƣợng mùi
thơm chè đen OTD ............................................................................................. 116
3.5.1 Nghiên cứu khảo sát ảnh hƣởng của thời gian héo đến thành phần bay
hơi................................................................................................................. 116
3.5.2 Nghiên cứu khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên men đến thành phần
bay hơi .......................................................................................................... 123
3.5.3 Nghiên cứu khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến thành phần bay
hơi................................................................................................................. 129
3.5.4 Nghiên cứu kiểm chứng ảnh hƣởng của một số thông số công nghệ
trong quá trình chế biến chè đen OTD đến chất lƣợng mùi sản phẩm. ....... 132

Curling

OP

Chè cấp loại OP

Orange Pekoe

P

Chè cấp loại P

Pekoe

BPS

Chè cấp loại BPS

Brokon Pekoe
Shouchong

F

Chè cấp loại F

Faning

D

Chè cấp loại D

PLSR

Hồi quy bình phƣơng tối thiểu riêng

Partial Least Squares

phần

Regression

SH

Shan Chất Tiền

TD

Trung du

PH

PH11

DCM

Dichloromethane

BHT

Butylhydroxytoluene



Odor threshold value


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Thành phần hóa học trong lá chè .......................................................... 6
Bảng 1.2. Thành phần hóa học một số giống chè Việt Nam .................................. 8
Bảng 1.3. Bảng số lƣợng các cấu tử bay hơi đƣợc tìm thấy trong lá chè ............ 18
Bảng 1.3. Bảng số lƣợng các cấu tử bay hơi đƣợc tìm thấy trong lá chè (tiếp tục)
............................................................................................................................... 19
Bảng 1.4. Các chất bay hơi hình thành do quá trình tự oxi hóa các axít không no
............................................................................................................................... 32
Bảng 1.5 Một số Strecker aldehyde hình thành trong phản ứng Maillard từ tiền
chất axít amin ....................................................................................................... 37
Bảng 2.1 Mẫu chè đen sử dụng để nghiên cứu thành phần bay hơi…………….45
Bảng 2.2 Chƣơng trình gradient…………………………………………………51
Bảng 3.1. Thành phần hợp chất bay hơi của các loại chè đen OTD ..................... 63
Bảng 3.1. Thành phần hợp chất bay hơi của các loại chè đen OTD (tiếp tục) ..... 64
Bảng 3.2. Bảng hệ trọng lƣợng w* của thành phần bay hơi theo phƣơng pháp
chiết nƣớc .............................................................................................................. 69
Bảng 3.3. Các chất bay hơi chính dùng để xây dựng mô hình dự báo chất lƣợng
sản phẩm ............................................................................................................... 70
Bảng 3.4. Ma trận các thành phần đặc trƣng (ma trận thuộc tính w*) của thành
phần bay hơi theo phƣơng pháp chiết HP-SPME ................................................. 72
Bảng 3.5. Các chất bay hơi chính dùng để xây dựng mô hình dự báo chất lƣợng
sản phẩm ............................................................................................................... 73
Bảng 3.6. Thành phần -carotene và zeaxanthin trong 03 giống chè................... 76
Bảng 3.7. Thành phần axít amin trong 03 giống chè ............................................ 77
Bảng 3.9. Thành phần axít béo trong 03 giống chè .............................................. 78

............................................................................................................................. 130
Bảng 3.23. Thành phần bay hơi thuộc nhóm I và II của mẫu chè đen làm từ 3
giống chè ............................................................................................................. 133


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến chè đen .......................................... 9
Hình 1.2. Biến đổi sinh hóa tạo thành chất bay hơi trong lá chè .......................... 20
Hình 1.3. Quá trình sinh tổng hợp của axít linolenic với xúc tác bởi lipoxygenase
(LOX) .................................................................................................................... 21
Hình 1.4. Sự hình thành các aldehyde từ các axít linoleic và axít linolenic theo cơ
chế phân giải heterolytic ....................................................................................... 22
Hình 1.5. Quá trình sinh tổng hợp các aldehyde, alcohol từ axít amin. (A): oxidation; (B): Quá trình Acyl-ACP; (C): quá trình tạo isoamyl acetate từ Lleucine .................................................................................................................. 23
Hình 1.6. Sự hình thành phenylpropanoid và bezenoid ....................................... 24
Hình 1.7. Sinh tổng hợp của 2-phenylethanol từ phenylalanine thông qua
phenethylamine và 2-phenylacetaldehyde ............................................................ 24
Hình 1.8. Sự hình thành các chất bay hơi từ -carotene, -carotene, lutein, và
zeaxanthin do bị cắt ở vị trí 9-10 hoặc 9’-10’ bởi enzyme CCD1 ........................ 25
Hình 1.9. Cấu trúc và sự xuất hiện của chất bay hơi alcoholic nằm trong liên kết
glycoside ở trong lá chè ....................................................................................... 26
Hình 1.10. Cơ chế tạo thành chất bay hơi từ tiền chất -primeveroside bởi primeverosidase .................................................................................................... 26
Hình 1.11. Chất bay hơi nằm trong liên kết glycoside của benzaldehyde (A),
coumarin (B), và damascenone (C) ...................................................................... 27
Hình 1.12. Quá trình oxi hóa axít oleic................................................................. 29
Hình 1.13. Quá trình oxi hóa axít linoleic. ........................................................... 30
Hình 1.14. Trạng thái hoạt động và vô hoạt của chất nhạy ánh sáng ................... 30
Hình 1.15. Các cơ chế phản ứng oxi hóa quang hóa của axít béo tạo thành các
hydroperoxides ...................................................................................................... 31
Hình 1.16. -Scission của monohydroperoxide.................................................... 33
Hình 1.17. Sự hình thành các aldehyde từ 9-hydroperoxide của axít linoleic...... 33

Hình 3.13 Sự phân bố của các giống chè trong mặt phẳng chính thứ nhất .......... 86


Hình 3.14. Sự tƣơng quan của các thành phần carotenoid và axít amin trong các
giống chè ............................................................................................................... 86
Hình 3.15 Sự phân bố của các giống chè trong mặt phẳng chính thứ nhất .......... 90
Hình 3.16 Sự tƣơng quan của các thành phần axít béo trong các giống chè ........ 90
Hình 3.17. Sự thay đổi của cấu tử bay hơi thuộc nhóm sản phẩm phân giải từ linolenic axít ở giai đoạn héo ................................................................................ 94
Hình 3.18. Sự thay đổi của cấu tử bay hơi thuộc nhóm sản phẩm phân giải từ linolenic axít ở giai đoạn lên men và sấy.............................................................. 95
Hình 3.19. Sự thay đổi của cấu tử bay hơi thuộc nhóm sản phẩm phân giải từ
linoleic axít ở giai đoạn héo .................................................................................. 95
Hình 3.20. Sự thay đổi của cấu tử bay hơi thuộc nhóm sản phẩm phân giải từ
linoleic axít ở giai đoạn lên men và sấy................................................................ 96
Hình 3.21. Sự thay đổi của cấu tử bay hơi thuộc nhóm sản phẩm phân giải từ
carotenoid ở giai đoạn héo .................................................................................... 97
Hình 3.22. Sự thay đổi của cấu tử bay hơi thuộc nhóm sản phẩm phân giải từ
carotenoid ở giai đoạn lên men và sấy .................................................................. 97
Hình 3.23. Sự thay đổi của cấu tử bay hơi thuộc nhóm sản phẩm phân giải từ
nhóm chất có liên kết glycoside ở giai đoạn héo .................................................. 98
Hình 3.24. Sự thay đổi của cấu tử bay hơi thuộc nhóm sản phẩm phân giải từ
nhóm chất có liên kết glycoside ở giai đoạn lên men ........................................... 99
Hình 3.25. Sự thay đổi thành phần axít amin có ảnh hƣởng đến cảm quan về mùi
của chè đen trong quá trình héo .......................................................................... 103
Hình 3.26. Sự thay đổi thành phần axít amin có ảnh hƣởng đến cảm quan về mùi
của chè đen trong quá trình lên men ................................................................... 105
Hình 3.27. Đồ thị Tƣơng quan chính tắc giữa axít amin và cấu tử bay hơi ....... 105
Hình 3.28. Sự thay đổi hàm lƣợng carotenoid tổng số và của β-carotene,
zeaxanthine trong giai đoạn héo ......................................................................... 108
Hình 3.29. Sự thay đổi hàm lƣợng carotenoid tổng số và của β-carotene,
zeaxanthine trong giai đoạn lên men .................................................................. 109



MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Việt Nam là nƣớc có sản lƣợng chè lớn và đƣợc xuất khẩu đi nhiều nƣớc trên
thế giới. Tuy nhiên, hiện nay thị trƣờng xuất khẩu chủ yếu tập trung vào các nƣớc
thuộc khu vực Trung Đông và Châu Á nhƣ Pakistan và Đài Loan v.v. Trong khi
đó lƣợng chè xuất khẩu đến các nƣớc Châu Âu vẫn còn rất thấp do không đáp
ứng yêu cầu về tiêu chuẩn chất lƣợng và an toàn [11]. Do nhu cầu phát triển thị
trƣờng và nâng cao lợi nhuận cho ngành chè, nhà nƣớc và doanh nghiệp đã đầu tƣ
kinh phí cho rất nhiều đề tài và dự án để phát triển nhiều loại giống chè, nghiên
cứu công nghệ và chế tạo cải tiến trang thiết bị v.v nhằm sản xuất và chế biến
đƣợc sản phẩm chè chất lƣợng. Các nghiên cứu và dự án chủ yếu đƣợc chia thành
ba hƣớng nhƣ sau:
- Nông nghiệp: Nghiên cứu phát triển giống chè chất lƣợng cao, trong đó bao
gồm nghiên cứu đánh giá thành phần hóa học của các giống chè đã và đang sử
dụng, nghiên cứu sự ảnh hƣởng của điều kiện canh tác đến chất lƣợng lá chè
[7, 22].
- Chế biến : Nghiên cứu cải tiến công nghệ và thiết bị [1, 4, 12, 13].
- Thị trƣờng và phát triển sản phẩm: Nghiên cứu phát triển các sản phẩm có
giá trị từ cây chè, áp dụng hệ thống quản lý chất lƣợng và xây dựng thƣơng
hiệu chè, v.v.[6, 23].
Kết quả nghiên cứu về phát triển giống chè trong những năm qua đã đem lại
cho nƣớc ta một lƣợng giống chè rất đa dạng với hơn 173 loại giống cho chất
lƣợng và năng suất cao với hƣơng vị đặc biệt đƣợc các thị trƣờng thế giới ƣa
chuộng nhƣ: Shan, PH11, LDP1, LDP2, PT14 và các giống chè nhập nội nhƣ:
PT95, Bát tiên, Ngọc Thúy, Kim Tuyên, Ô Long Thanh tâm, v.v để thay thế dần
các giống chè Trung du có năng suất thấp và chất lƣợng sản phẩm không cao.
Sảm phẩm chè Việt Nam chủ yếu là chè đen chiếm tỉ lệ 63% (trong đó có khoảng
60% là chè đen Orthodox và 3% là chè CTC), còn lại 37% là chè xanh và hƣơng.

khoa học về sự biến đổi các thành phần tiền chất và thành phần bay hơi có ảnh
hƣởng đến giá trị điểm cảm quan về mùi của sản phẩm góp phần vào định hƣớng
phát triển giống chè, xây dựng chế độ công nghệ phù hợp nhằm nâng cao chất
lƣợng chè đen OTD. Từ đó nâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm chè đen Việt
Nam, tăng khả năng tiêu thụ và giá trị sản phẩm.
2.

Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá đƣợc vai trò ảnh hƣởng của các cấu tử bay hơi trong chè đen OTD
2


đối với điểm cảm quan thị hiếu về mùi của chè đen sản phẩm; xác định đƣợc
mối tƣơng quan giữa tiền chất tạo cấu tử bay hơi đối với điểm cảm quan thị
hiếu về mùi của chè đen sản phẩm.
- Xây dựng đƣợc cơ sở dữ liệu thành phần các tiền chất tạo cấu tử bay hơi
(carotenoid, axít amin, axít béo) trong lá chè (Camellia sinensis) nguyên liệu
thuộc các giống Trung du, PH11, Shan chất tiền nhằm xác định sự biến đổi
của các thành phần này trong quá trình chế biến chè đen OTD.
3. Nội dung nghiên cứu
Để nghiên cứu sự biến đổi một số thành phần tiền chất tạo mùi trong quá trình
chế biến chè đen, đề tài đã nghiên cứu trực tiếp các vấn đề có liên quan với nội
dung chính nhƣ sau:
- Nghiên cứu một số thành phần hợp chất bay hơi của chè đen.
- Nghiên cứu mối tƣơng quan giữa các cấu tử bay hơi trong sản phẩm và thành
phần tiền chất trong lá chè đối với điểm cảm quan thị hiếu về mùi sản phẩm chè
đen OTD.
- Nghiên cứu khảo sát nhóm tiền chất tạo cấu tử bay hơi trong lá chè nguyên liệu
giống Trung du, PH11, Shan chất tiền.
- Nghiên cứu sự biến đổi một số thành phần tiền chất và cấu tử bay hơi trong quá

về mùi của chè đen sản phẩm đối với mẫu đƣợc chế biến ở quy mô phòng thí
nghiệm, và có khả năng góp phần đƣa ra dự báo về xu hƣớng thay đổi của
thông số công nghệ đối với 03 giống chè sử dụng trong nghiên cứu.
4.2 Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả phân tích thành phần tiền chất trong một số giống chè và mô hình hồi
quy tƣơng quan giữa các thành phần tiền chất trong đọt chè với điểm cảm
quan thị hiếu về mùi của chè đen sản phẩm là cơ sở khoa học góp phần cho
việc định hƣớng phát triển và chọn giống chè nhằm tạo ra chè đen đáp ứng thị
hiếu Kết quả nghiên cứu về sự biến đổi của nhóm tiền chất và các cấu tử bay
hơi trong quá trình chế biến chế biến chè đen, và sự ảnh hƣởng của một số
thông số công nghệ góp phần định hƣớngđƣa ra dự báo về sự thay đổi thông
số công nghệ cho phù hợp với từng giống chè nhằm nâng cao và ổn định chất
lƣợng cảm quan về mùi của chè đen.
- Các kết quả nghiên cứu của đề tài là tài liệu tham khảo khoa học có giá trị về
sự hình thành và biến đổi của các cấu tử bay hơi trong quá trình chế biến chế
biến chè đen phục vụ cho đào tạo và nghiên cứu liên quan đến ngành chè.
4.3 Những điểm mới của luận án
4


- Kết quả nghiên cứu của luận án đã góp phần cung cấp thêm thông tin về cấu
tử bay hơi trong mẫu chè đen, và bƣớc đầu đã xác định vai trò của một số cấu
tử bay hơi đối với điểm cảm quan thị hiếu về mùi của chè đen sản phẩm đƣợc
chế biến tại Việt Nam dựa trên phƣơng pháp xây dựng mô hình tƣơng quan.
- Luận án bƣớc đầu đã xác định đƣợc vai trò của các tiền chất bằng cách
xâydựng mô hình tƣơng quan giữa tiền chất tạo cấu tử bay hơi gồm axít béo,
axít amin và carotenoid có trong đọt chè nguyên liệu với điểm cảm quan thị
hiếu về mùi của chè đen sản phẩm.
- Kết quả phân tích về thành phần tiền chất tạo cấu tử bay hơi trong 03 giống
chè gồm Trung du, PH11, Shan chất tiền ở các thời điểm thu hái khác nhau

15
Carbohydrate
10-12
Lipid
1-4
Axít amin tự do
1,6-5,6
Caffeine
3-5
Carotenoid
1-2
Khoáng
0,5
Thành phần bay hơi

7


TT

1
2
3
4
5
6

Bảng 1.2. Thành phần hóa học một số giống chè Việt Nam [12, 16]
Tên giống
Tanin
Đƣờng
Axít amin Catechin
Chất
chè
(%)
(%)
(%)
(mg/gck) hòa tan
(%)
Bát Tiên
33,12
1,4
1,44
145,0
44,68


* Tính theo % chất khô; K: không có kết quả
* PH11: Phú hộ 11; TDTN: Trung du Thái Nguyên; TDPT: Trung du Phú Thọ

Thành phần hóa học một số giống chè Việt Nam đƣợc mô tả ở bảng 1.2.
Trong phạm vi tìm hiểu các nguồn tài liệu có đƣợc cho thấy hiện nay việc nghiên
cứu thành phần hóa học lá chè nguyên liệu Việt Nam vẫn còn đơn giản, chủ yếu
tập trung vào xác định hàm lƣợng tổng số một số nhóm hoạt chất chính nhƣ tanin,
đƣờng, axít amin và catechin. Trong khi đó có ít các nghiên cứu chi tiết các thành
phần hóa học lá chè ví dụ chỉ có nghiên cứu của tác giả Ngô Xuân Cƣờng và cộng
sự (2010) đã có đề cập đến thành phần axít amin trong lá chè và sự biến đổi của
thành phần này trong quá trình chế biến chè xanh [12]. Hoặc nghiên cứu của
Giang Trung Khoa và cộng sự (2013) về thành phần nhóm chất catechin thuộc
nhóm polyphenol có trong lá chè nguyên liệu thuộc giống trung du [8] v.v. Các
thông tin về thành phần hóa học cũng chỉ mới đề cập đến nhóm thành phần ảnh
hƣởng đến chất lƣợng màu và vị của sản phẩm chè xanh. Trong khi đó, nhóm cấu
tử nhƣ lipid, axít béo, carotenoid và thành phần bay hơi trong lá chè nguyên liệu
chƣa đƣợc nghiên cứu.
Tài liệu tổng quan được cho thấy, thông tin về thành phần hóa học của các
giống chè Việt Nam còn ít. Do đó, việc tiến hành nghiên cứu sâu hơn về thành
phần hóa học lá chè trên một số giống chè của Việt Nam là cần thiết để bổ sung
vào cơ sở dữ liệu hóa sinh chè phục vụ cho công tác phát triển giống, nghiên cứu
ảnh hưởng của công nghệ v.v. để góp phần tạo ra sản phẩm chè có chất lượng
cao.
1.2. Công nghệ chế biến và sự tạo thành các hợp chất bay hơi
Công nghệ chế biến chè đen hiện nay chủ yếu theo hai phƣơng pháp: Công
nghệ chế biến chè đen Orthodox (OTD) hay còn gọi là công nghệ chế biến chè
đen truyền thống; và công nghệ chế biến chè đen CTC (Crushing, Tearing, and
8