Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sản xuất bột hòa tan giàu polyphenol từ lá trà

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu công nghệ thực phẩm nghiên cứu sản xuất bột hòa tan giàu polyphenol từ lá trà, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu Hà
• Người hướng dẫn: TS. Lại Quốc Đạt
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và đồ uống
• Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột hòa tan giàu polyphenol từ lá trà
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TONG QUAN
• 1.1. Hợp chất phenolic trong trà
• 1.2. Các sản phẩm từ trà hiện nay
• 1.3. Nguồn phế phẩm trong công nghiệp sản xuất trà
• 1.4. Kỹ thuật phân riêng tham thấu ngược (Reverse osmosis — RO)
• 1.5. Cơ chế phân riêng màng thâm thấu ngược
• 1.6. Các mô hình vận hành kỹ thuật phân riêng bằng màng thâm thấu ngược
• 1.7. Ưu nhược điểm của kỹ thuật phân riêng RO
• 1.8. Một số mô hình vận hành thực tế
• 1.9. Ứng dụng của kỹ thuật phân riêng bằng màng thâm thấu ngược
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục đích của đề tài
• 2.2. Mục đích tổng quát
• 2.3. Mục đích cụ thể
• 2.4. Nội dung nghiên cứu
• 2.4.1. Quy trình sản xuất bột hòa tan dự kiến
• 2.4.2. Thiết bị sử dụng
• 2.4.3. Các phương pháp phân tích
• 2.4.4. Phương pháp xác định hàm lượng phenolic tổng
• 2.4.5. Xác định hàm lượng ẩm bằng phương pháp sấy khô đến khối lượng không đổi
• 2.4.6. Xác định hàm lượng khoáng
• 2.4.7. Xác định hoạt tính chống oxy hóa bằng phương pháp DPPH
• 2.4.8. Xác định hoạt độ enzyme polyphenol oxidase (PPO)
• 2.4.9. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Một số thành phần cơ bản trong trà nguyên liệu
• 3.2. Ảnh hưởng của thời gian hấp tới hiệu quả của quá trình diệt men
• 3.3. Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ tới quá trình trích ly
• 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi so với nguyên liệu
• 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly
• 3.6. Ảnh hưởng của áp suất tới quá trình cô đặc dịch trích trà bằng màng
• 3.7. Quá trình cô đặc dịch trích trà bằng màng thâm thấu ngược
• 3.8. Đánh giá hiệu quả của trình cô đặc bằng màng thâm thấu ngược
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nghiên cứu sản xuất bột hòa tan polyphenol từ lá trà

Nghiên cứu này tập trung vào việc sản xuất bột hòa tan giàu polyphenol từ lá trà, đặc biệt là từ lá trà già, một phế phẩm trong ngành công nghiệp trà truyền thống. Polyphenol là hợp chất có hoạt tính chống oxy hóa mạnh, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe. Việc tận dụng nguồn phế liệu này không chỉ giúp nâng cao giá trị kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Nghiên cứu sử dụng công nghệ chiết xuất thực vật và công nghệ thực phẩm hiện đại để tối ưu hóa quy trình sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là tạo ra bột hòa tan giàu polyphenol từ lá trà, đặc biệt là từ lá trà già. Nghiên cứu nhằm tối ưu hóa các thông số công nghệ như thời gian hấp, tỷ lệ dung môi, nhiệt độ chiết xuất và áp suất cô đặc để đạt hiệu suất cao nhất. Đồng thời, nghiên cứu cũng so sánh hiệu quả của phương pháp cô đặc bằng màng thẩm thấu ngược với phương pháp cô đặc chân không truyền thống.

1.2. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc tận dụng nguồn phế liệu từ ngành công nghiệp trà, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế. Sản phẩm bột hòa tan giàu polyphenol không chỉ mang lại lợi ích dinh dưỡng từ trà mà còn có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghệ thực phẩm và các sản phẩm chăm sóc sức khỏe.

II. Phương pháp nghiên cứu và quy trình sản xuất

Nghiên cứu sử dụng phương pháp chiết xuất thực vật để thu hồi polyphenol từ lá trà. Quy trình bao gồm các bước chính: hấp để vô hoạt enzyme, chiết xuất bằng dung môi, cô đặc dịch chiết bằng màng thẩm thấu ngược, và sấy phun để tạo bột hòa tan. Các thông số công nghệ như thời gian hấp, tỷ lệ dung môi, nhiệt độ chiết xuất và áp suất cô đặc được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao nhất.

2.1. Quy trình chiết xuất

Quy trình chiết xuất bắt đầu bằng việc hấp lá trà để vô hoạt enzyme polyphenoloxidase, ngăn chặn quá trình oxy hóa polyphenol. Sau đó, lá trà được chiết xuất bằng dung môi ở nhiệt độ và tỷ lệ dung môi tối ưu. Dịch chiết thu được được cô đặc bằng màng thẩm thấu ngược để giữ lại hàm lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa cao.

2.2. Công nghệ cô đặc

Nghiên cứu so sánh hiệu quả của phương pháp cô đặc bằng màng thẩm thấu ngược với phương pháp cô đặc chân không. Kết quả cho thấy, cô đặc bằng màng thẩm thấu ngược giúp duy trì hàm lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa cao hơn so với phương pháp truyền thống.

III. Kết quả và đánh giá

Kết quả nghiên cứu cho thấy, quy trình sản xuất bột hòa tan giàu polyphenol từ lá trà đạt hiệu suất cao với các thông số tối ưu: thời gian hấp 2 phút cho trà búp và 4 phút cho trà già, tỷ lệ dung môi 30:1 ở 50°C cho trà búp và 40:1 ở 60°C cho trà già. Hiệu suất thu hồi polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa đạt trên 80% khi sử dụng màng thẩm thấu ngược.

3.1. Hiệu suất thu hồi polyphenol

Hiệu suất thu hồi polyphenol từ lá trà đạt 46,95 mg gallic acid/g trà đối với trà búp và 32,95 mg gallic acid/g trà đối với trà già. Phương pháp cô đặc bằng màng thẩm thấu ngược giúp duy trì hàm lượng polyphenol cao hơn so với phương pháp cô đặc chân không.

3.2. Hoạt tính chống oxy hóa

Hoạt tính chống oxy hóa của sản phẩm đạt 554,39 mg trolox/g trà đối với trà búp và 417,63 mg trolox/g trà đối với trà già. Điều này cho thấy, bột hòa tan giàu polyphenol từ lá trà có tiềm năng ứng dụng cao trong các sản phẩm chăm sóc sức khỏe.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã thành công trong việc sản xuất bột hòa tan giàu polyphenol từ lá trà, đặc biệt là từ lá trà già. Sản phẩm có hàm lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa cao, phù hợp để ứng dụng trong ngành công nghệ thực phẩm và các sản phẩm chăm sóc sức khỏe. Nghiên cứu cũng đề xuất việc mở rộng quy mô sản xuất và tiếp tục tối ưu hóa các thông số công nghệ để nâng cao hiệu quả kinh tế.

4.1. Kết luận

Nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi của việc sản xuất bột hòa tan giàu polyphenol từ lá trà, đặc biệt là từ lá trà già. Sản phẩm có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghệ thực phẩm và các sản phẩm chăm sóc sức khỏe.

4.2. Kiến nghị

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất và mở rộng quy mô sản xuất. Đồng thời, cần đánh giá thêm về tính an toàn và hiệu quả của sản phẩm trong các ứng dụng thực tế.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trà xanh là thức uống phổ biến thứ hai trên thế giới sau nước lọc, nổi bật với hàm lượng polyphenol cao, đặc biệt là các hợp chất catechin có hoạt tính chống oxy hóa mạnh mẽ. Theo báo cáo của ngành, sản lượng trà Việt Nam năm 2012 đạt khoảng 148 nghìn tấn, với giá trị xuất khẩu 226 triệu USD, tăng 10% so với năm trước. Tuy nhiên, trong quá trình chế biến trà truyền thống, một lượng lớn phế liệu như lá trà già và thân cây bị loại bỏ, chiếm khoảng 30% tổng nguyên liệu thu hái, gây lãng phí nguồn nguyên liệu giàu polyphenol.

Mục tiêu nghiên cứu là phát triển quy trình sản xuất bột trà hòa tan giàu polyphenol từ nguyên liệu trà búp và phế liệu trà già, tận dụng nguồn phế phẩm trong công nghiệp trà nhằm nâng cao giá trị kinh tế ngành. Nghiên cứu tập trung khảo sát ảnh hưởng của các thông số công nghệ như thời gian hấp diệt men, tỷ lệ dung môi, nhiệt độ trích ly và áp suất cô đặc bằng màng thẩm thấu ngược (RO) đến hiệu suất thu hồi polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa. Phạm vi nghiên cứu thực hiện tại TP. Hồ Chí Minh trong năm 2013, sử dụng nguyên liệu trà tươi từ Bảo Lộc, Lâm Đồng.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc ứng dụng công nghệ cô đặc màng RO thay thế phương pháp cô đặc nhiệt truyền thống, giúp giảm tổn thất polyphenol do nhiệt, tiết kiệm năng lượng và nâng cao chất lượng sản phẩm. Kết quả nghiên cứu góp phần đa dạng hóa sản phẩm trà hòa tan, tận dụng phế liệu trà già, đồng thời hỗ trợ phát triển bền vững ngành công nghệ thực phẩm và đồ uống tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết về hợp chất polyphenol trong trà: Polyphenol, đặc biệt là catechin (C, EC, EGC, ECG, EGCG), chiếm 20-30% hàm lượng chất khô trong lá trà, đóng vai trò chính trong hoạt tính chống oxy hóa và đặc tính dược lý của trà. Enzyme polyphenoloxidase (PPO) xúc tác quá trình oxy hóa polyphenol, làm giảm chất lượng sản phẩm nếu không được vô hoạt kịp thời.

• Mô hình kỹ thuật phân riêng bằng màng thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis - RO): RO sử dụng màng có kích thước lỗ nhỏ hơn 1 nm, tách các phân tử nhỏ như ion muối và hợp chất hữu cơ dưới áp suất cao (15-70 bar). Mô hình vận hành cross-flow giúp giảm hiện tượng tắc màng và tăng hiệu quả cô đặc. Các thông số đánh giá gồm lưu lượng dòng permeate, độ phân riêng (rejection), tỷ lệ cô đặc thể tích (CF) và hiệu suất thu hồi (yield).

• Lý thuyết về ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian hấp diệt men: Nhiệt độ hấp khoảng 93±2°C với thời gian phù hợp giúp vô hoạt enzyme PPO, hạn chế oxy hóa polyphenol, bảo vệ hoạt tính chống oxy hóa trong dịch trích.

Các khái niệm chính bao gồm: polyphenol tổng, hoạt tính kháng oxy hóa (đo bằng phương pháp DPPH), hiệu suất thu hồi chất khô hòa tan, và kỹ thuật cô đặc bằng màng RO.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu là trà tươi gồm trà búp và trà già thu hoạch tại Bảo Lộc, Lâm Đồng. Dữ liệu thu thập gồm hàm lượng polyphenol, chất khô hòa tan, hoạt tính chống oxy hóa, hiệu suất vô hoạt enzyme PPO, và các thông số vận hành quá trình trích ly, cô đặc.

• Phương pháp phân tích:

  • Hàm lượng polyphenol tổng được xác định bằng phương pháp Folin-Ciocalteu, chuẩn gallic acid.
  • Hoạt tính chống oxy hóa đo bằng phương pháp DPPH, chuẩn trolox.
  • Hàm lượng chất khô hòa tan và khoáng vô cơ được xác định bằng phương pháp sấy khô và nung tro.
  • Hoạt độ enzyme PPO được đo quang phổ hấp thụ tại bước sóng 420 nm.

• Phương pháp nghiên cứu quy trình:

  • Khảo sát ảnh hưởng thời gian hấp diệt men (1-5 phút) ở 93±2°C.
  • Khảo sát tỷ lệ dung môi: nguyên liệu (10:1 đến 50:1 ml/g) và nhiệt độ trích ly (30-70°C).
  • Cô đặc dịch trích bằng màng thẩm thấu ngược HR98PP ở áp suất 10-40 bar, mô hình cross-flow, diện tích màng 0,036 m².
  • So sánh hiệu quả cô đặc bằng màng RO với cô đặc chân không ở 60°C.
  • Sấy phun dịch cô đặc với maltodextrin để tạo bột hòa tan, đánh giá hàm lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa sản phẩm.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện từ tháng 1 đến tháng 11 năm 2013, bao gồm các giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu, khảo sát công nghệ, phân tích kết quả và hoàn thiện sản phẩm.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mẫu trà búp và trà già được lấy đại diện từ vùng trồng Bảo Lộc, đảm bảo tính đồng nhất và đại diện cho nguyên liệu sản xuất trà phổ biến tại Việt Nam.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng thời gian hấp diệt men:

   • Thời gian hấp tối ưu để vô hoạt enzyme PPO là 2 phút đối với trà búp và 4 phút đối với trà già ở 93±2°C.
   • Hiệu suất vô hoạt enzyme đạt trên 90%, giúp bảo vệ polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa.
   • Hiệu suất thu hồi polyphenol sau hấp lần lượt là 46,95 mg gallic acid/g trà búp và 32,95 mg gallic acid/g trà già.

2. Ảnh hưởng tỷ lệ dung môi và nhiệt độ trích ly:

   • Tỷ lệ dung môi: nguyên liệu tối ưu là 30:1 ml/g cho trà búp và 40:1 ml/g cho trà già.
   • Nhiệt độ trích ly phù hợp là 50°C cho trà búp và 60°C cho trà già.
   • Hiệu suất thu hồi chất khô hòa tan đạt 0,38% (w/w) cho trà búp và 0,32% (w/w) cho trà già.
   • Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch trích lần lượt là 554,39 mg trolox/g trà búp và 417,63 mg trolox/g trà già.

3. Hiệu quả cô đặc bằng màng thẩm thấu ngược:

   • Áp suất vận hành tối ưu là 40 bar.
   • Hiệu suất thu hồi chất khô hòa tan, polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa đạt lần lượt 85,58%, 86,83%, 80% cho trà búp; và 85,1%, 83,72%, 79,67% cho trà già.
   • Lưu lượng dòng permeate ổn định, độ phân riêng polyphenol trên 80%, cho thấy khả năng giữ lại các hợp chất có lợi cao.

4. So sánh cô đặc màng RO và cô đặc chân không:

   • Quá trình cô đặc bằng màng RO cho hiệu suất thu hồi polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa cao hơn khoảng 10-15% so với cô đặc chân không ở 60°C.
   • Sản phẩm bột trà hòa tan thu được từ dịch cô đặc bằng màng RO có hàm lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa vượt trội so với các sản phẩm bột trà trên thị trường.

Thảo luận kết quả

Việc hấp diệt men với thời gian và nhiệt độ phù hợp giúp vô hoạt enzyme PPO, hạn chế quá trình oxy hóa polyphenol, từ đó bảo toàn hàm lượng và hoạt tính chống oxy hóa trong dịch trích. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu trước đây về ảnh hưởng của nhiệt độ hấp đến enzyme PPO trong trà.

Tỷ lệ dung môi và nhiệt độ trích ly ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất thu hồi polyphenol và chất khô hòa tan. Nhiệt độ quá cao hoặc tỷ lệ dung môi không phù hợp làm giảm hiệu quả trích ly do phân hủy polyphenol hoặc pha loãng dịch trích.

Công nghệ cô đặc bằng màng thẩm thấu ngược thể hiện ưu thế vượt trội so với phương pháp cô đặc nhiệt truyền thống nhờ hạn chế tổn thất nhiệt, giữ nguyên cấu trúc và hoạt tính của polyphenol. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hiệu suất thu hồi polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa giữa hai phương pháp, minh họa rõ ràng sự khác biệt về chất lượng sản phẩm.

Sản phẩm bột trà hòa tan giàu polyphenol thu được có tiềm năng ứng dụng cao trong ngành thực phẩm chức năng và đồ uống sức khỏe, góp phần nâng cao giá trị gia tăng cho ngành công nghiệp trà Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng công nghệ hấp diệt men với thời gian 2 phút cho trà búp và 4 phút cho trà già ở 93±2°C nhằm tối ưu hóa hiệu quả vô hoạt enzyme PPO, bảo vệ polyphenol trong quy trình sản xuất. Thời gian thực hiện: ngay trong giai đoạn sơ chế nguyên liệu; chủ thể: nhà sản xuất trà.

2. Sử dụng tỷ lệ dung môi: nguyên liệu 30:1 ml/g cho trà búp và 40:1 ml/g cho trà già, kết hợp nhiệt độ trích ly 50-60°C để nâng cao hiệu suất thu hồi polyphenol và chất khô hòa tan. Thời gian áp dụng: trong giai đoạn trích ly; chủ thể: bộ phận công nghệ sản xuất.

3. Triển khai công nghệ cô đặc bằng màng thẩm thấu ngược ở áp suất 40 bar, mô hình cross-flow để tăng hiệu quả thu hồi polyphenol, giảm tổn thất nhiệt và tiết kiệm năng lượng so với phương pháp cô đặc nhiệt truyền thống. Thời gian áp dụng: trong quy trình cô đặc dịch trích; chủ thể: nhà máy chế biến trà.

4. Phát triển sản phẩm bột trà hòa tan giàu polyphenol bằng phương pháp sấy phun kết hợp maltodextrin nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, hoạt tính chống oxy hóa vượt trội so với sản phẩm hiện có trên thị trường. Thời gian thực hiện: giai đoạn hoàn thiện sản phẩm; chủ thể: bộ phận nghiên cứu và phát triển sản phẩm.

5. Khuyến khích tận dụng nguồn phế liệu trà già trong sản xuất bột trà hòa tan để giảm lãng phí nguyên liệu, tăng giá trị kinh tế và góp phần phát triển bền vững ngành trà. Chủ thể: các doanh nghiệp chế biến trà và cơ quan quản lý ngành nông nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm và Đồ uống: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và phương pháp kỹ thuật hiện đại trong sản xuất bột trà hòa tan giàu polyphenol, hỗ trợ phát triển đề tài và luận văn liên quan.

2. Doanh nghiệp chế biến trà và thực phẩm chức năng: Tham khảo quy trình công nghệ hấp diệt men, trích ly và cô đặc bằng màng RO để nâng cao chất lượng sản phẩm, tiết kiệm năng lượng và tận dụng phế liệu trà già.

3. Cơ quan quản lý và phát triển ngành nông nghiệp, công nghiệp chế biến: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách phát triển bền vững ngành trà, khuyến khích ứng dụng công nghệ mới và tăng giá trị gia tăng sản phẩm.

4. Nhà sản xuất thiết bị công nghệ màng và thiết bị sấy phun: Tham khảo các thông số kỹ thuật, điều kiện vận hành và ứng dụng thực tế trong ngành công nghiệp thực phẩm, từ đó cải tiến và phát triển sản phẩm phù hợp với nhu cầu thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải hấp diệt men trước khi trích ly trà?
   A: Hấp diệt men giúp vô hoạt enzyme polyphenoloxidase, ngăn chặn quá trình oxy hóa polyphenol, bảo vệ hàm lượng và hoạt tính chống oxy hóa trong dịch trích. Ví dụ, thời gian hấp 2 phút cho trà búp đạt hiệu suất vô hoạt enzyme trên 90%.

2. Công nghệ màng thẩm thấu ngược có ưu điểm gì so với cô đặc nhiệt?
   A: Màng RO cô đặc ở nhiệt độ thấp, hạn chế phân hủy các hợp chất nhạy nhiệt như polyphenol, tiết kiệm 30-90% năng lượng và giữ nguyên chất lượng sản phẩm. Hiệu suất thu hồi polyphenol cao hơn khoảng 10-15% so với cô đặc chân không.

3. Tỷ lệ dung môi: nguyên liệu và nhiệt độ trích ly ảnh hưởng thế nào đến chất lượng dịch trích?
   A: Tỷ lệ dung môi quá thấp làm giảm hiệu quả trích ly, quá cao làm pha loãng dịch. Nhiệt độ quá cao gây phân hủy polyphenol. Tỷ lệ 30:1 ml/g và nhiệt độ 50-60°C được xác định là tối ưu trong nghiên cứu.

4. Làm thế nào để đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của sản phẩm?
   A: Hoạt tính chống oxy hóa được đo bằng phương pháp DPPH, sử dụng chuẩn trolox. Kết quả thể hiện qua mg trolox/g mẫu, ví dụ sản phẩm bột trà hòa tan đạt 554,39 mg trolox/g trà búp.

5. Sản phẩm bột trà hòa tan giàu polyphenol có thể ứng dụng trong lĩnh vực nào?
   A: Sản phẩm phù hợp cho ngành thực phẩm chức năng, đồ uống sức khỏe, mỹ phẩm và dược phẩm nhờ hàm lượng polyphenol cao và hoạt tính chống oxy hóa mạnh, giúp phòng ngừa bệnh tim mạch, ung thư và lão hóa.

Kết luận

• Đã xác định được quy trình công nghệ sản xuất bột trà hòa tan giàu polyphenol từ trà búp và trà già, tận dụng nguồn phế liệu trong công nghiệp trà.
• Thời gian hấp diệt men tối ưu là 2 phút cho trà búp và 4 phút cho trà già ở 93±2°C, giúp bảo vệ polyphenol hiệu quả.
• Tỷ lệ dung môi: nguyên liệu và nhiệt độ trích ly phù hợp lần lượt là 30:1 ml/g và 50°C cho trà búp, 40:1 ml/g và 60°C cho trà già.
• Công nghệ cô đặc bằng màng thẩm thấu ngược ở áp suất 40 bar cho hiệu suất thu hồi polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa cao hơn so với cô đặc nhiệt.
• Sản phẩm bột trà hòa tan thu được có hàm lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa vượt trội so với sản phẩm trên thị trường, mở ra hướng phát triển sản phẩm mới cho ngành công nghệ thực phẩm.

Next steps: Áp dụng quy trình vào sản xuất quy mô công nghiệp, tối ưu hóa thiết bị và mở rộng nghiên cứu ứng dụng trong các sản phẩm thực phẩm chức năng.

Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu được khuyến khích hợp tác để phát triển sản phẩm bột trà hòa tan giàu polyphenol, góp phần nâng cao giá trị ngành trà Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TONG QUAN 1. Tra xanh Trà là thức uống pho biến nhất thế giới sau nước. Đặc trưng của trà là chứa hàm lượng phenolic cao, flavanoid và hoạt tính chống oxy hoá của trà đem lại nhiều tác dụng có lợi cho sức khoẻ con người. Ngoài ra, trong trà còn có khoáng và vitamin là những chất làm tăng khả năng chống oxy hóa của trà.

Các nghiên cứu gần đây cho thấy trà xanh có thể góp phần giảm nguy cơ bệnh tim mạch, một số bệnh ung thư, chống tăng huyết áp, kháng khuẩn, bảo vệ thân kinh và bảo vệ răng. Thành phan cua la tra tuoi bao gồm một khối lượng lớn các chất (bang 1.1), có thé chia thành hai nhóm: nhóm các hợp chat không bay hoi và các hợp chat thom dễ bay hơi. Trong đó, nhóm các hợp chất không bay hơi chiếm phân lớn trong lá trà tươi, bao gồm phenolic tong, flavonol, amino acid, carbohydrate, các acid hữu cơ, caffeine, các dẫn xuất của purine, các vitamin va một số thành phân khác. Trong đó, thành phần quan trọng nhất và đặc trưng cho trà là polyphenol và theanin.

Hàm lượng polyphenol chiếm khoảng 20 — 30% lượng chất khô trong trà, thành phan chính quyết định màu sắc và mùi vị của nước trà. Thành phân polyphenol trong trà xanh chủ yếu là các hợp chất catechin, chiếm tới hơn 50% hàm lượng phenolic tổng và là thành phần chính quyết định các giá trị dược tính của trà xanh (Chen và cộng sự, 2012).1: Thành phần hóa học của trà STT Thành phân Hàm lượng (% chất khô) l Phenolic tông 20 — 30 2 Caffeine 3.5 3 Theobromine 0,15 —0,2 4 Theophylline 0,02 — 0,04 5 Methylxanthine khac va lignin 6,5 6 Acid hữu co 1,5 7 Chlorophyll 05 8 Theanine 4 9 Amino acid tự do I—5,5 10 Protein 15 —20 II Carbohydrate 3—7 12 Lipid 2 (Nguồn Sananayake, 2013) 1. Hợp chất phenolic trong trà Hợp chat phenolic dé bị oxy hoá dưới tác dụng của enzyme polyphenoloxidase và khi tiếp xúc với oxy không khí. Polyphenol là sản phẩm của quá trình quang hop.

Do đó, nó bị ảnh hưởng bởi các yếu tô như mức độ sinh trưởng của lá, chế độ bón phân, cường độ chiếu sáng. Các hợp chất phenolic là thành phần được quan tâm nhiều nhất trong trà chủ yếu là nhóm catechin (C, EC, EGCG, EGC, ECG. Ngoài ra, trong thành phan phenolic của trà còn có một số chất khác với tỉ lệ thấp như các flavonol (quercetin, kaempferon, rutin.), các dẫn xuất glucoside, các leucoanthocyanin, theaflavin, thearubigin. Catechin là những hop chat phenolic chủ yếu có trong lá trà tươi.

Sáu loại catechin thường thấy trong trà đều là những dẫn xuất khác nhau của catechin và gallic acid bao gdm catechin (C), epicatechin (EC), gallocatechin (GC), epicatechin gallate (ECG), epigallocatechin (EGC), epigallocatechin gallate (EGCG). Một lượng nhỏ các catechn khác như epicatechin-3-(3-O-methyl gallate), epigallocatechin-(3-O-methylgallate), epigallocatechin-3-O-caffeoate va epiafzelechin-3-O-gallate trong lá tra tươi. Catechin là tác nhân chính tao màu cho nước tra khi đã qua chế biến va là thành phan chính gây nên vi đăng và chát nhẹ cho trà. Khi các catechin bị oxy hóa bởi enzyme polyphenoloxydase, đầu tiên sẽ hình thành hợp chất orthoquinone không bên sẽ chuyển hóa thành theaflavin (TF), các TF này khi phan ứng ngưng tụ tạo thành thearubigin (TR).

HO \ | O0 Y ~ ‘or, | Í OH OH OH Epicatechin: Ry = R4=H Theaflavin: R ; = Ra= OH Epigallocatechin: Ry =H; R„= OH Theaflavin-3-gallate: Ry = Galloyl; Ra = OH Epicatechin-3-gallate: Ry = Galloyl: Rạ=H Theaflavin-3'-gallate: R ¡= OH; Ra = Galloyl Epigallocatechin-3-gallate: Ry = Galloyl; Ra= OH Theaflavin-3 ,3'-digallate: R ¡ = R= Galloy! Hình 1.1: Cầu trúc cua catechins và theaflavins Flavonol glycoside: những thành phan nay tôn tai với ham lượng rat nhỏ trong lá trà ở cả hai dạng flavonol tự do va glycoside. Những hợp chat flavonol có thé tham gia phản ứng oxy hóa trong quá trình sản xuất trà. Gallic acid: tồn tại trong lá trà và tham gia vào các phản ứng oxy hóa trong trà. Gallic acid và quinic acid cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành este với nhiều loại phenolic tổng.

Dược tính cua trà Các nghiên cứu gan đây cho thay trà xanh có thé góp phan giảm nguy cơ bệnh tim mạch, một số bệnh ung thư (Yang và cộng sự, 2007), chồng viêm nhiễm (Mejia va cộng su, 2009), đóng vai trò là chất kháng sinh (Osterburg va cộng sự, 2009), giúp giảm huyết áp, kháng khuẩn, bảo vệ thần kinh và bảo vệ răng. Tác dụng chong ung thư Các catechin trong trà như EGCG, ECG, EGC có khả năng tương tác, ngăn chặn và hạn chế quá trình khơi mào hình thành và phát triển của tế bảo ung thư. Trong giai đoạn khơi mào, các hop chat catechin có kha năng trung hoà các tac nhân làm biên đôi cau trúc DNA, ngăn chặn sự tạo thành nitrosamin, amin di vòng là những tác nhân có thé gây ung thư (Yang và cộng sự, 2007). Một số nghiên cứu về tác dụng chống ung thư của trà được trình bày ở bảng 1.2: Một số nghiên cứu về tác dụng chống ung thư của trà Quốc gia Loại nghiên cứu Lượng trà sử dụng Ảnh hướng đối với sức khỏe Tác giả Ung thư vú Theo dối tinh trạng bệnh >6 tách/ngày Sử dụng >3 tách trà/ngày làm giảm Nhật của 1160 phụ nữ bi ung thư 3-5 tách/ngày nguy cơ tái phát ung thư và chỉ đúng Inoue và cộng sự, 2001 vú xâm lan (độ tuổi 51,5) 0-2 tach/ngay ở giai đoạn dau của ung thu Nghiên cứu đôi chứng 501 Giảm đáng kề nguy cơ ung thư vú >85,/ mL/ngay Mỹ bệnh nhân ung thu vu khi càng tăng lượng trà sử dụng theo 0-85 ,7 mL/ngay Wu va cong su, 2003 (người Mỹ gôc A) và đôi thứ tự không uống, 0-85;7 mL/ngay Không uống chứng với 594 người va 85,7 mL/ngay Ung thư buồng trứng Nguy cơ ung thu tuyên tiên liệt giảm cùng với sự gia tăng: tần số (không Nghiên cứu đối chứng 130 sử dụng hoặc sử dụng trà), thời gian , bénh nhan ung thu tuyén Hau hét đều sử Trung quôc ` , (đối với người uống trà hơn 40 năm, Jian và cộng sự, 2004 tiên liệt va đôi chứng với dụng trà xanh người tiêu thụ hơn 1,5 kg trà lá hang 274 người năm, và với những người uống ít hơn I L/ngay) Ung thư dạ dày-ruột , 6 tach/ngay Nghiên cứu đôi chứng 887 3-5 tách/ngày Dùng hơn 6 tách/ngày làm giảm bệnh nhân ung thư dạ dày Nhật , 1-2 tách/ngày nguy cơ ung thư dạ dày so với kh6ng Huang và cộng sự, 1999 và đôi chứng với 28619 , Không bao giờ sử sử dụng người, độ tuôi từ 20 tới 79 dụng Nghiên cứu tiêu biéu tại ; Dung hon 10 tach/ngay lam giam mot thoi diém 636 nam va >10 tach/ngay Nhat , nguy co viém da day teo man tinh Shibata va cộng sự, 2000 nữ ở độ tuôi nam là 59,2 và 0-9 tách/ngày (OR = 0.86) nữ là 60,4 Ung thư phôi Trong số phụ nữ không hút thuốc, Nghiên cứu đối chứng 649 tiêu thụ trà xanh có liên quan với „ bệnh nhân nữ bi ung thư Khao sát băng ; Trung quôc , , giảm nguy cơ ung thư phôi (và nguy Zhong và cộng sự, 2001 phôi và đôi chứng với 675 cách phỏng vần cơ giảm với mức tiêu thụ ngày càng phụ nữ tăng 1.

Kha năng chong oxy hoá Một tác dụng quan trọng của trà là khả năng chống oxy hóa. Thành phần chủ yếu tạo ra các tác động chống oxy hóa nay là các hợp chat phenolic có trong trà, đặc biệt là catechin. Hoạt tính chống oxy hoá của catechin trong trà được sắp xếp theo trật tự giảm dan như sau: epicatechin gallate ~ epigallocatechin gallate > epigallocatechin > gallic acid > epicatechin. Khả năng quét gốc tự do của trà tương ứng với số nhóm —OH có trong catechin.

Khi tiến hành xác định khả năngchống oxy hoá của hợp chất catechin trong môi trường lipid, khả năng quét gốc tự do của các catechin có thé sắp xếp theo thứ tự sau: ECG > EC > EGCG >> EGC. Đối với khả năng ức chế quá trình peroxyde lipid, các catechin có thé sắp xếp EGCG > ECG > EGC > EC (Chen và cộng sự, 1994). Một số tac dụng khác Diệt khuẩn Các hợp chất phenolic trong trà có khả năng ức chế một số loại vi khuẩn như Streptoccocus mutans là vi khuẩn gây sâu rang, Porphyromonas gingivalis gây viêm khớp răng. Ngoài ra, các polyphenol trong trà còn có khả năng tác động đến sự hoạt động của enzyme glucotransferase làm tăng sức chống đỡ acid của men răng đồng thời chồng sự hình thành mảng răng.

Vi vậy dịch trích từ trà được cho vào kem đánh răng, chống mảng rang, hay vào các hỗn hợp làm nước súc miệng ngừa sâu răng, chữa răng hư, chống viêm khớp răng, cho vào thức ăn để phòng ngừa sâu răng. Ngoài ra, các polyphenol cũng như saponin còn có tính chất chống dị ứng (Narotziki và cộng sự, 2011). Chong bệnh Alzheimer Một vai nghiên cứu trên động vật va mô hình nuôi cay mô cho thấy rang EGCG từ trà xanh có tác dụng trên một số nguy cơ tiềm năng có liên quan tới sự tiến triển của bệnh Alzheimer. EGCG có tác dụng bảo vệ chồng lại và ngăn chặn sự hình thành B- amyloid gây độc tế bào thần kinh (Choi và cộng sự, 2001).

Ngoài ra, EGCG và một số catechin khác trong trà có tác dụng ức chế enzyme B-secretase, enzyme này chịu trách nhiện cho việc sinh tong hợp B-amyloid (Jeon va cộng sự, 2003). Chống bệnh Parkinson Nhiều nghiên cứu khác nhau cho thay kha năng ngăn chặn một số bệnh trên động vật của trà xanh và EGCG (Levites và cộng sự, 2001). EGCG ngan chặn sự tích lity sắt và a-synuclein trong MPTP ở chuột. Những ảnh hưởng nay là đặc tính kháng oxy hóa và khả năng tạo phức với kim loại của EGCG.

Nghiên cứu sự hình thành bệnh Parkinson và việc sử dụng trà làm giàm 5-10 lần các bệnh ở châu A. Chống lão hóa Theo lý thuyết, sự lão hóa là do sự hình thành các gốc tự do và stress oxy hóa dựa trên sự thay đối về kiểu hình dẫn đến sự suy giảm chức năng do tuổi tác và thoái hóa thần kinh (Harman và cộng sự, 1994). Một vài bệnh có liên quan tới tuôi tác như là ung thư, Parkinson, Alzheimer, tim mạch, đái tháo đường đầu là những bệnh có nguyên nhân liên quan tới sự thay đổi cân bang oxy hóa/chống oxy hóa và những ton hai do gốc tự do (Polidori và cộng sự, 2003; Junqueira và cộng sự, 2004). Tuy nhiên, Kitani và cộng sự (2004) đã chứng minh răng, dịch trích trà xanh không có tác dụng kéo dài tuôi thọ ờ chuột, nhưng nó có tác dụng chồng stress oxy do tuổi tác ở chuột va ngăn chặn sự thiệt hại của lipid huyết thanh và protein do sốc tự do.