CHƯƠNG 1. Đặt vẫn đề Trà có chứa nhiều các hoạt chất sinh học, hợp chất chiết xuất từ lá trà có chứa nhiều polyphenol, các hoạt tính chỗng oxy hóa, trong đó chủ yếu là các catechin; các thành phân epigallocatechin-3-gallate và epicatechin-3-gallate thì có hoạt tính mạnh nhất. Trà xanh có nhiều lợi ích trong phòng và chữa bệnh như bệnh ung thư, bệnh tim mạch, bệnh cao huyết áp, bệnh tiéu đường và có tác dụng làm chậm quá trình lão hóa, tăng tuổi tho,. Ở nước ta, cây trà là một trong những cây trồng mũi nhọn của các vùng Trung du, miễn núi có diện tích chiếm tới 2/3 của cả nước.
Việt Nam có 34/63 tỉnh, thành phố có diện tích trồng trà, chủ yếu tập trung ở trung du và miễn núi với gần 130 ngàn ha. Diện tích trà các tỉnh miễn núi phía Bắc hiện chiếm 74.8% diện tích trà toàn quốc với 91,600 ha. Hiện cả nước có khoảng 650 nhà máy chế biến trà (công suất từ 2 tan nguyên liệu trà búp tươi/ngày trở lên) và hàng ngàn hộ dân lập xưởng dé chế biến trà tại gia đình. Tong sản lượng tra khô được sản xuất ra hàng năm từ 140,000-150,000 ngàn tan.
Luong tra nay đều được san xuất ra từ nguyên liệu là đọt trà tươi thuộc phan non của cây trà. Còn lại toàn bộ các lá già, bánh tẻ trên cây trà bi đốn bỏ sau mỗi lứa hái. Theo số liệu thông kê từ thực tế sản xuất, tổng thu hồi sản phẩm trung bình tại các cơ sở chế biến trà thường chỉ đạt 92-95%. Như vậy hàng năm có khoảng 7,500- 12,000 tan phế phẩm tra [1].
Việt Nam là nước sản xuất trà lớn thứ 7 và xuất khẩu trà lớn thứ 5 toàn câu, với 124.000 ha diện tích trồng trà [2]. Mặc dù là nước xuất khẩu trà đứng thứ 5 trên thế giới, nhưng đa phần trà Việt Nam còn ít về chủng loại (chủ yếu là trà đen, trà xanh và trà nguyên liệu); chất lượng, mẫu mã còn hạn chế, chưa hấp dẫn, thiếu sức cạnh tranh trên thị trường. Công nghệ sản xuất bột trà xanh hòa tan từ lá trà tươi đã và đang được các nước phát triển ở Châu A như Nhật Ban, Trung Quốc, An Độ. đầu tư phát triển.
Mặc dù vậy, ở Việt Nam, một nước đứng thứ 5 về xuất khẩu trà thì công nghệ này còn khá hạn chế. Bột trà xanh hòa tan trên thị trường Việt Nam chủ yếu nhập khẩu từ Nhật Bản, Trung Quốc,. là chủ yêu. Với mục tiêu tạo ra sản phẩm bột trà hòa tan từ việc tận dụng những lá trà phê liệu để tạo ra những sản phẩm có giá trị phục vụ cho cộng đồng, chúng tôi chọn thực hiện đề tài “Nghiên cứu cải thiện công nghệ sản xuất bột trà xanh hòa tan từ phụ liệu lá trà xanh (Camellia sinensis)”.
Đây là hướng nghiên cứu nhăm đa dạng hóa sản phẩm từ trà xanh, tiện dung, nâng cao giá tri của lá tra và kéo dai thời gian bảo quản. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột trà xanh hòa tan từ lá trà tươi, giàu polyphenol, EGCG, chlorophyll bằng phương pháp enzyme, trích ly băng hệ dung môi ethanol — nước và kỹ thuật say phun. Nội dung nghiên cứu - Xác định các thành phần của lá trà nguyên liệu. - Khảo sát quá trình trích ly với các thông số: nhiệt độ, thời gian, phan trăm ethanol, nước, enzyme cellulase kết hợp với pectinase.
Tìm ra điều kiện tối ưu cho quá trình trích ly chất khô và hoạt chat. - Khảo sát và tối ưu hóa các thông số của quá trình say phun: hàm lượng Maltodextrin; nhiệt độ say; lưu lượng say. Khảo sát ảnh hưởng của từng thông số đến hàm lượng polyphenol tổng và chlorophyll. - Xác định hàm lượng polyphenol tổng số, EGCG và chlorophyll của bột lá trà sau quá trình say phun.
Tổng quan về cây trà 2. Phân loại khoa học Cây trà xanh có tên khoa học là Camellia sinensis, cây trà năm trong hệ thông phân loại thực vật như sau [3]: Ngành hạt kín Angiospermae Lớp song tử diệp Dicotyledonae Bộ chè Theales Họ chè Theaceae Chi chè Camellia (Thea) Loai Camellia (Thea) sinensis. Co sở của việc phân loại chè thường dựa vào: - Co quan dinh dưỡng: loại thân bụi hoặc thân gỗ, hình dạng của tán, hình dang và kích thước của các loại lá, số đôi gân lá,. - Cơ quan sinh thực: độ lớn của cánh hoa, SỐ lượng đài hoa, vi tri phân nhánh của đầu nhị cái.
- Đặc tính sinh hóa: chủ yếu dựa vào hàm lượng tanin. Mỗi giống chè đều có hàm lượng tanin biến động trong phạm vi nhất định. Sự phân bố của cây trà Cũng như nhiều loại cây trong khac, cay tra phan bố trên phạm vi khá rộng. Trong đó, vùng nhiệt đới trà sinh trưởng tốt nhất và có nhiều triển vọng cho sản lượng cao nhất.
Ở Việt Nam, cây trà có từ lâu đời trên các vùng núi cao phía Tây Bắc với những cây trà nguyên thủy ở Suối Giang (Yên Bái), Thông Nguyên, Cao Bỏ, Lũng Phin (Ha Giang), Chỗ Lông, Tả Xùa (Sơn La), Tam Đảo (Vĩnh Phúc). Cây trà được trồng với quy mô đồn điền đầu tiên ở Phú Thọ vào năm 1890. Sau đó, trà được phân bố trên phạm vi cả nước, trải dài trên 15 vĩ độ Bac, đã hình thành những vùng trà tập trung như: Vùng Tây Bắc ( gồm Sơn La, Lai Châu), Vùng Việt Bắc — Hoàng Liên Sơn (gồm Hà Giang, Tuyén Quang, yên Bái, Lào Cai), vùng Trung du Bắc Bộ (gồm Phú Thọ, Nam Tuyên Quang, Vĩnh Phúc, Bắc Cạn, 3 Bắc Giang, Thái Nguyên), vùng Bắc Trung Bộ (gồm Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh), vùng Tây Nguyên (gồm Gia Lai, Kontum, Lâm Đồng). Sự hình thành các vùng trà tập trung trên mang tinh tự nhiên, song còn han chế trong phân vùng phát triển, chưa khai thác tốt được các lợi thé về tự nhiên của từng vùng, trong đó vùng Trung du miễn núi phía Bắc chiếm tới 63% diện tích, vùng Tây Nguyên có 23% diện tích, còn lại là các vùng khác [4] [5].
Thành phần hóa học Bang 2. Thanh phan hóa học của lá trà tươi [6] Thành phần Hàm lượng (% chất khô) Polyphenol 22.2 Protein 17,2 Cafein 43 Xơ 27 Tinh bột 05 Duong khu 3,5 Pectin 6,5 Tro 5-6 Trong lá tra tươi có carotene, riboflavin, các axit nicotinic, pantothenic va ascorbic. Chat tannin trong tra xanh có rất nhiều hoạt chất sinh học như: epIcatechin, galocatechin, epigalocatechin. Một loại catechin có vị dang đặc biệt, đó là epigallocatechin gallate (EGCG).
Tinh dau trà xanh chủ yếu chứa jasmon, fufury alcol, œ - muurolen, geranial, methyl phenyl carbinol. Các hợp chất polyphenol trong trà bao gồm các hợp chất flavanols,flavandiols, flavonoids va phenolic. Trong đó, flavanols chiếm tỷ lệ cao nhất, với đại diện là catechin [7]. Catechin trong lá trà xanh bao gồm (-) epicatechin (EC), (-) epicatechin gallate (ECG), (-) epigallocatechin (EGC), va (-) epigallocatechin gallate (EGCG).
EGCG là một polyphenol chứa rất nhiều trong tra xanh được biết đến là chất có nhiều tác dụng có lợi với sức khỏe con người, EGCG có thể chiếm đến hơn 50% tổng khối lượng các hợp chất catechin và khoảng 10% tổng khối lượng khô của trà. OH OH a a OS HO `Z^ © TC as SS OH | HO. bá _ Y Lh As ` OH OH OH | im OH OH oO OH Epicatechin (EC) Epicatechin-3-gallate (ECG) OH OH OH a Wf 1 OH HO số | Ác HO `. Iq NAN OW `“ OH OH Ĩ OH OH O OH OH Epigallocatechin (EGC) Epigallocatechin-3-gallate (EGCG) Hình 2.
Các công thức cấu tao của các catechin trong tra xanh [8]. Catechin được đặc trưng bởi các nhóm hydroxyl khác nhau trên vòng A và vòng B. Epicatechin (EC) có một nhóm ortho-dihydroxyl trên vòng B, ở vi trí carbon 3' và 4’, và một nhóm hydroxyl trên vòng C, tại vi tri carbon 3. Epigallocatechin (EGC) khác với epicatechin ở vi trí các nhóm hydroxyl, epigallocatechin có 3 nhóm hydroxyl trên vòng B tại các vi tri carbon 3’, 4’, 5ˆ.
Công dung của trà xanh đối với sức khỏe Từ xưa, trà xanh được người Trung Hoa phát hiện như là thứ thần dược quý giá. Đây là một trong những bí quyết trường sinh, giữ được sự trẻ trung cho cơ thể và tinh thần của các bậc vua chúa. Sau đó, trà xanh được du nhập qua Nhật Bản, Hàn Quốc, các quốc gia khác ở châu Á, và nhanh chóng có mặt tại các nước châu Âu và châu Mỹ. Trong trà xanh có chứa hàm lượng chất chống oxy hóa như EGCG, catechins, polyphenols có rất nhiều trong trà xanh, những chất này không chỉ có tác dụng tăng cường sức đề kháng mà còn giúp cơ thể luôn khỏe mạnh, giảm stress và tạo tinh thần phan chan, sáng tạo.
Ngoài ra, nhiều công trình khoa học khác cũng chứng minh tính chất trà xanh có tác dụng ngăn ngừa nhiều loại bệnh, trong đó có bệnh ung thu [6]. ® Tác dụng dược lý [6]: - Tác dung chống đái thảo đường: thí nghiệm trên chuột gây đái tháo đường nhân tao bang alloxan. Nhóm chuột dùng trà 10g/kg thé trong, lượng đường huyết không tăng, nhóm đối chứng không dùng trà, lượng đường huyết tăng. - Tác dung tăng sử dung thiamin (vitamin Bì): dùng tra làm tăng chuyển thiamin thành thiamin pyrophosphate.
Kết quả làm giảm lượng thiamin trong cơ thể, vì vậy khi dùng nhiều trà sẽ gây thiếu thiamin trầm trong, cần phải bo sung thêm. - Tác dụng làm tăng tiêu hao năng lượng, ké cả năng lượng rut ra từ lớp mỡ dư ở người: khi uống viên thuốc chiết từ trà xanh, mức sử dụng năng lượng cơ thể tăng lên ro rỆt. - Tác dụng chống oxy hóa: tác dụng này nhờ vào các hoạt chất trong polyphenol. Chúng có khả năng chuyền electron trong chuỗi hô hấp, bình thường chúng tôn tại trong ti thé.
Chúng có khả năng này là do chúng có thé tạo phức bền với các kim loại nặng, do đó làm mat hoạt tính xúc tác của chúng, đồng thời chúng có khả năng nhận các gốc tự do tức là có khả năng dập tắt các quá trình tạo ra các gốc tự do. - Cafein, theophylin, theobromin trong trà có tác dụng kích thích thần kinh, tăng cường sức làm việc của trí óc và cơ, tăng hô hấp, tăng điều hòa nhịp tim, lợi tiểu và kích thích ăn ngon. - Hàm lượng fluor khá cao trong trà xanh tốt cho răng, chỗng sâu răng. ® Một số tác dụng khác của trà xanh [6] - Trà xanh giúp cho xương răn chắc: các nhà nghiên cứu tại bệnh viện Đại học quốc gia Cheng Kung (Đài Loan) đã cho thay những người uống trà xanh, đen hay tra 6 long trung bình 2 chén trà trong ngày, trong vòng ít nhất 6 năm thường có bộ xương khỏe hơn.
- Trà xanh tri viêm hong: trà xanh chứa 20% tannin có khả năng sát khuẩn mạnh, dùng để chữa viêm họng mạn tính.