Nghiên Cứu Ứng Dụng Enzyme Viscozyme L Trong Trích Ly Polyphenol Từ Trà Oolong

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng enzyme viscozyme l trong trích ly polyphenol từ trà oolong, nâng cao giá trị sản phẩm trà xén cành kim tuyên.

• Tác giả: Huỳnh Thị Phương
• Người hướng dẫn: TS. Huỳnh Ngọc Oanh
• Trường học: Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Enzyme Viscozyme L Trong Trích Ly Polyphenol Từ Trà Oolong
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Hợp chất polyphenol
• 2.2. Giới thiệu chung về trà
• 2.3. Đặc điểm sinh thái của cây trà (Camellia sinensis) và giống trà Kim Tuyên
• 2.4. Thành phần hóa học chủ yếu trong trà
• 2.5. Một số tính chất chung của hợp chất polyphenol trong trà
• 2.6. Tác dụng sinh học và tiềm năng ứng dụng của hợp chất polyphenol trà
• 2.7. Một số phương pháp trích ly polyphenol
• 2.7.1. Phương pháp trích bằng các dung môi
• 2.7.2. Phương pháp trích bằng các chất lỏng siêu tới hạn
• 2.7.3. Các phương pháp trích ly khác
• 2.7.4. Phương pháp sinh học
• 3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 3.1. Nguyên vật liệu, hóa chất và thiết bị sử dụng chủ yếu trong nghiên cứu
• 3.2. Enzyme thương mại
• 3.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Khảo sát thành phần nguyên liệu
• 3.3.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của các đơn yếu tố đến hoạt động của enzyme
• 3.3.3. Tỷ lệ nguyên liệu và thể tích
• 3.3.4. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme Viscozyme L
• 3.3.5. Ảnh hưởng nhiệt độ đến hoạt động của enzyme Viscozyme L
• 3.3.6. Ảnh hưởng thời gian đến hoạt động của enzyme Viscozyme L
• 3.3.7. Ảnh hưởng chế độ lắc đến hoạt động của enzyme Viscozyme L
• 3.3.8. Quy hoạch thực nghiệm quá trình trích ly polyphenol trà Oolong
• 3.4. Trích ly thu nhận cao trà Oolong
• 3.5. Phương pháp phân tích
• 3.5.1. Các chỉ tiêu cơ bản
• 3.5.2. Định lượng polyphenol tổng dựa vào phản ứng màu với muối tartrate
• 3.5.3. Xác định hàm lượng TF và TR
• 3.5.4. Xác định khả năng chống oxy hóa
• 3.5.5. Xác định khả năng kháng khuẩn
• 3.5.6. Xác định hàm lượng EGCG
• 3.5.7. Định lượng tannin
• 3.5.8. Xác định màu tổng (TLC — total liquor color)
• 3.5.9. Phương pháp xử lý số liệu thống kê
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Khảo sát sơ bộ nguyên liệu nghiên cứu
• 4.1.1. Thành phần các chất trong nguyên liệu
• 4.2. Mối quan hệ giữa tỷ lệ theaflavin/thearubigin (TF/TR) với màu sắc dịch trà
• 4.3. Ảnh hưởng của các yếu tố đến hoạt động của enzyme Viscozyme L
• 4.3.1. Tỷ lệ nguyên liệu/nước
• 4.3.2. Hàm lượng Viscozyme L
• 4.3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động của enzyme Viscozyme L
• 4.3.4. Ảnh hưởng của thời gian đến hoạt động của enzyme Viscozyme L
• 4.3.5. Ảnh hưởng của chế độ lắc đến hoạt động của enzyme Viscozyme L
• 4.4. Quy hoạch thực nghiệm quá trình trích ly polyphenol trà Oolong
• 4.4.1. Thí nghiệm sàng lọc các yếu tố ảnh hưởng
• 4.4.2. Thí nghiệm trung tâm và tối ưu
• 4.5. Trích ly thu nhận cao trà Oolong
• 4.5.1. Hiệu quả trích ly trà Oolong
• 4.5.2. Hoạt tính sinh học của sản phẩm cao trà Oolong
• 4.5.2.1. Khả năng chống oxy hóa
• 4.5.2.2. Khả năng kháng khuẩn
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về ứng dụng enzyme Viscozyme L trong trích ly polyphenol

Nghiên cứu ứng dụng enzyme Viscozyme L trong trích ly polyphenol từ trà Oolong đang thu hút sự quan tâm lớn trong lĩnh vực công nghệ sinh học. Polyphenol là hợp chất có nhiều lợi ích cho sức khỏe, bao gồm khả năng chống oxy hóa và kháng vi khuẩn. Việc tối ưu hóa quy trình trích ly polyphenol từ trà Oolong không chỉ nâng cao giá trị kinh tế của sản phẩm mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

1.1. Đặc điểm của trà Oolong và giá trị dinh dưỡng

Trà Oolong, một loại trà truyền thống của Trung Quốc, nổi bật với hương vị đặc trưng và hàm lượng polyphenol cao. Polyphenol trong trà Oolong không chỉ mang lại hương vị mà còn có tác dụng chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương.

1.2. Enzyme Viscozyme L và vai trò trong trích ly

Enzyme Viscozyme L là một loại enzyme được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm để cải thiện hiệu suất trích ly. Enzyme này giúp phá vỡ cấu trúc tế bào thực vật, từ đó tăng cường khả năng giải phóng polyphenol trong trà Oolong.

II. Thách thức trong quá trình trích ly polyphenol từ trà Oolong

Mặc dù có nhiều phương pháp trích ly polyphenol, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc tối ưu hóa quy trình. Hiệu suất trích ly thấp và chi phí cao cho dung môi là những vấn đề chính cần giải quyết. Việc sử dụng enzyme Viscozyme L có thể là giải pháp hiệu quả để nâng cao hiệu suất trích ly.

2.1. Hiệu suất trích ly thấp và nguyên nhân

Nhiều phương pháp trích ly hiện tại gặp khó khăn trong việc đạt được hiệu suất cao. Nguyên nhân chủ yếu là do cấu trúc tế bào thực vật khó bị phá vỡ, dẫn đến việc giải phóng polyphenol không hiệu quả.

2.2. Chi phí cao và ảnh hưởng đến sản xuất

Chi phí cho dung môi và quy trình trích ly truyền thống thường cao, ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm. Việc tìm kiếm các phương pháp trích ly tiết kiệm chi phí là rất cần thiết để nâng cao tính cạnh tranh trên thị trường.

III. Phương pháp tối ưu hóa quy trình trích ly polyphenol

Nghiên cứu đã áp dụng phương pháp tối ưu hóa quy trình trích ly polyphenol từ trà Oolong bằng enzyme Viscozyme L. Các yếu tố như tỷ lệ nguyên liệu/nước, hàm lượng enzyme, nhiệt độ và thời gian trích ly đã được khảo sát để đạt được hiệu suất tối ưu.

3.1. Tỷ lệ nguyên liệu nước và ảnh hưởng đến hiệu suất

Tỷ lệ nguyên liệu/nước là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly. Nghiên cứu cho thấy tỷ lệ 1/26 mang lại kết quả tốt nhất trong việc thu hồi polyphenol.

3.2. Nhiệt độ và thời gian trích ly tối ưu

Nhiệt độ 48°C và thời gian trích ly 135 phút đã được xác định là điều kiện tối ưu để đạt được hàm lượng polyphenol cao nhất trong dịch chiết trà Oolong.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy enzyme Viscozyme L có khả năng tăng hàm lượng polyphenol trong trà Oolong lên đến 23% (w/w). Điều này không chỉ nâng cao giá trị sản phẩm mà còn mở ra cơ hội ứng dụng trong ngành thực phẩm và dược phẩm.

4.1. Hoạt tính sinh học của polyphenol trong trà Oolong

Polyphenol trong trà Oolong có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương. Nghiên cứu cho thấy dịch chiết trà Oolong có hoạt tính kháng oxy hóa cao hơn so với dịch chiết không có enzyme.

4.2. Ứng dụng trong ngành thực phẩm và dược phẩm

Hàm lượng polyphenol cao trong trà Oolong có thể được ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm, mang lại lợi ích sức khỏe cho người tiêu dùng.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng enzyme Viscozyme L trong trích ly polyphenol từ trà Oolong đã mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp thực phẩm. Việc tối ưu hóa quy trình trích ly không chỉ nâng cao giá trị sản phẩm mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

5.1. Tương lai của nghiên cứu enzyme trong thực phẩm

Nghiên cứu về enzyme trong thực phẩm sẽ tiếp tục phát triển, mở ra nhiều cơ hội mới cho việc cải thiện chất lượng sản phẩm và nâng cao giá trị dinh dưỡng.

5.2. Khuyến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa các yếu tố khác trong quy trình trích ly, đồng thời khảo sát thêm các loại enzyme khác có thể ứng dụng trong trích ly polyphenol từ các nguyên liệu khác.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trà Oolong là một trong những loại trà lên men một phần, có giá trị kinh tế và sức khỏe cao nhờ hàm lượng polyphenol phong phú. Tại Công ty Cầu Tre, nguyên liệu chính để sản xuất trà Oolong là đọt trà (1 tôm 2 lá), trong khi phần còn lại của cây trà, gọi là trà xén cành, thường được tiêu thụ với giá thấp mặc dù hàm lượng các hợp chất sinh học không giảm đáng kể. Polyphenol, đặc biệt là các flavonoid như catechin và dẫn xuất, là nhóm hợp chất quan trọng nhất trong trà, có tác dụng chống oxy hóa và kháng khuẩn, góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng và ứng dụng trong y dược, thực phẩm chức năng và mỹ phẩm.

Mục tiêu nghiên cứu là ứng dụng enzyme Viscozyme L để trích ly tối ưu hợp chất polyphenol từ trà Oolong sản xuất từ trà xén cành Kim Tuyên, nhằm nâng cao hàm lượng polyphenol trong dịch chiết và phát triển quy trình sản xuất cao trà Oolong có hoạt tính sinh học cao. Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2015 tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, phối hợp với nhà máy sản xuất trà Công ty Cầu Tre, Bảo Lộc.

Việc tối ưu hóa quá trình trích ly polyphenol không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu phụ phẩm trà xén cành mà còn góp phần đa dạng hóa sản phẩm trà Oolong, tăng giá trị kinh tế và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về sản phẩm có lợi cho sức khỏe. Các chỉ số đánh giá bao gồm hàm lượng polyphenol tổng, hoạt tính chống oxy hóa DPPH, hàm lượng EGCG và khả năng kháng khuẩn đối với các chủng vi khuẩn Gram dương như Staphylococcus aureus và MRSA.

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 là nhóm hợp chất phenol phức tạp, bao gồm flavonoid (catechin, epicatechin, EGCG...), acid phenolic và tannin, có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ và tác dụng sinh học đa dạng. Các hợp chất này chịu ảnh hưởng bởi giống trà, điều kiện sinh trưởng và quá trình chế biến.

• Mô hình enzyme trích ly sinh học: Enzyme Viscozyme L chứa các carbohydrase như cellulase, hemicellulase, xylanase giúp phá vỡ thành tế bào thực vật, tăng khả năng giải phóng polyphenol vào dung môi nước. Việc tối ưu các yếu tố như tỷ lệ nguyên liệu/nước, hàm lượng enzyme, nhiệt độ, thời gian và chế độ lắc ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả trích ly.

• Khái niệm hoạt tính sinh học: Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa dựa trên khả năng quét gốc tự do DPPH và hoạt tính kháng khuẩn thông qua phương pháp khuếch tán đĩa thạch với các chủng vi khuẩn gây bệnh.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu chính là trà xén cành Kim Tuyên 27, được thu hoạch và chế biến theo quy trình sản xuất trà Oolong tại nhà máy Công ty Cầu Tre, Bảo Lộc. Enzyme Viscozyme L thương mại được sử dụng với hoạt tính khoảng 100 đơn vị Fungal Beta-Glucanase/ml.

• Phương pháp phân tích: Hàm lượng polyphenol tổng được xác định bằng phản ứng màu với muối tartrate, hàm lượng TF và TR bằng phương pháp chiết tách dung môi ethyl acetate và n-butanol, hoạt tính chống oxy hóa bằng phương pháp quét gốc DPPH, hàm lượng EGCG bằng HPLC, khả năng kháng khuẩn bằng phương pháp khuếch tán đĩa thạch.

• Thiết kế thí nghiệm: Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm yếu tố toàn phần (Plackett-Burman) để sàng lọc các yếu tố ảnh hưởng chính, tiếp theo là thiết kế hỗn hợp tâm xoay (CCD) trong phần mềm Minitab 16 để tối ưu hóa các yếu tố: tỷ lệ nguyên liệu/nước, hàm lượng Viscozyme L, nhiệt độ, thời gian và chế độ lắc.

• Cỡ mẫu và lặp lại: Mỗi nghiệm thức được thực hiện ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại để đảm bảo độ tin cậy số liệu. Phân tích phương sai (ANOVA) được áp dụng để kiểm định ý nghĩa thống kê với mức p < 0.05.

• Timeline nghiên cứu: Khảo sát sơ bộ và sàng lọc yếu tố trong tháng 1-3/2015, tối ưu hóa và thực nghiệm xác nhận trong tháng 4-5/2015, đánh giá hoạt tính sinh học và hoàn thiện báo cáo trong tháng 6/2015.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình trích ly polyphenol:

   • Tỷ lệ nguyên liệu/nước tối ưu là 1/26 (w/v), vượt trội so với các tỷ lệ khác như 1/5 đến 1/30.
   • Hàm lượng enzyme Viscozyme L tối ưu là 0.06 ml/g nguyên liệu, cao hơn mức 0.04 ml/g cho hiệu quả trích ly thấp hơn.
   • Nhiệt độ trích ly tối ưu là 48°C, vượt trội so với các mức 30-80°C, đảm bảo hoạt tính enzyme cao và ổn định polyphenol.
   • Thời gian trích ly tối ưu là 135 phút, dài hơn các thời gian ngắn hơn nhưng không gây phân hủy polyphenol.
   • Chế độ lắc 100 rpm giúp tăng hiệu quả trích ly so với trạng thái tĩnh hoặc lắc nhẹ.

2. Hàm lượng polyphenol tổng thu được:

   • Dưới điều kiện tối ưu, hàm lượng polyphenol tổng đạt hơn 23% (w/w) trong dịch chiết, cao hơn khoảng 15-20% so với điều kiện không sử dụng enzyme.
   • Hàm lượng polyphenol trong dịch chiết có Viscozyme L là 52.68% chất khô hòa tan, so với 40.57% ở mẫu không enzyme.

3. Hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn:

   • Hoạt tính quét gốc DPPH của dịch chiết có Viscozyme L đạt IC50 là 215.62 µg/ml, tốt hơn so với 301 µg/ml của mẫu không enzyme.
   • Hàm lượng EGCG trong cao trà Oolong đạt 36.62% chất khô hòa tan, là thành phần chính góp phần vào hoạt tính sinh học.
   • Cao trà Oolong có khả năng ức chế vi khuẩn Gram dương Staphylococcus aureus và MRSA ở nồng độ 50 mg/ml, thể hiện tiềm năng ứng dụng trong bảo quản và y dược.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy enzyme Viscozyme L có vai trò quan trọng trong việc phá vỡ cấu trúc tế bào thực vật, giải phóng polyphenol hiệu quả hơn so với phương pháp trích ly truyền thống. Nhiệt độ và thời gian trích ly được tối ưu nhằm cân bằng giữa hoạt tính enzyme và sự ổn định của polyphenol, tránh phân hủy do nhiệt hoặc oxy hóa.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, hàm lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa đạt được trong nghiên cứu này cao hơn hoặc tương đương, chứng tỏ hiệu quả của phương pháp sinh học trích ly enzyme. Việc sử dụng enzyme cũng giúp giảm lượng dung môi và thời gian trích ly, phù hợp với xu hướng sản xuất sạch và thân thiện môi trường.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng tương tác giữa các yếu tố (tỷ lệ nguyên liệu/nước, hàm lượng enzyme, nhiệt độ, thời gian) đến hàm lượng polyphenol, cũng như bảng so sánh hoạt tính DPPH và hàm lượng EGCG giữa các mẫu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng quy trình trích ly enzyme Viscozyme L trong sản xuất cao trà Oolong:

   • Thực hiện theo điều kiện tối ưu: tỷ lệ nguyên liệu/nước 1/26, enzyme 0.06 ml/g, nhiệt độ 48°C, thời gian 135 phút, chế độ lắc 100 rpm.
   • Mục tiêu tăng hàm lượng polyphenol tổng lên trên 23% và nâng cao hoạt tính chống oxy hóa.
   • Thời gian triển khai: 6 tháng để điều chỉnh quy trình và đào tạo nhân viên.

2. Phát triển sản phẩm cao trà Oolong dạng bột và paste:

   • Sử dụng dịch chiết enzyme để cô đặc, sấy phun hoặc cô quay thu sản phẩm dạng bột hòa tan và paste.
   • Đánh giá chất lượng sản phẩm qua các chỉ tiêu hoạt tính sinh học và độ ổn định.
   • Chủ thể thực hiện: bộ phận R&D và sản xuất của nhà máy.

3. Mở rộng nghiên cứu ứng dụng enzyme trích ly cho các nguyên liệu phụ phẩm trà khác:

   • Khảo sát hiệu quả trích ly polyphenol từ các loại bã trà xanh, lá già, nhằm nâng cao giá trị sử dụng nguyên liệu.
   • Thời gian nghiên cứu: 12 tháng.

4. Tăng cường kiểm soát chất lượng và đánh giá hoạt tính sinh học định kỳ:

   • Thiết lập quy trình kiểm tra hàm lượng polyphenol, EGCG và hoạt tính chống oxy hóa trong từng lô sản phẩm.
   • Đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng và an toàn thực phẩm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Sinh học, Hóa học thực phẩm:

   • Học hỏi phương pháp ứng dụng enzyme trong trích ly hợp chất sinh học từ nguyên liệu thực vật.
   • Áp dụng mô hình tối ưu hóa quy trình bằng phần mềm Minitab.

2. Doanh nghiệp sản xuất trà và thực phẩm chức năng:

   • Nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu phụ phẩm trà, đa dạng hóa sản phẩm cao trà có hoạt tính sinh học.
   • Tối ưu hóa quy trình sản xuất thân thiện môi trường, giảm chi phí dung môi.

3. Chuyên gia phát triển sản phẩm mỹ phẩm và dược phẩm:

   • Khai thác nguồn polyphenol tự nhiên có hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn cao.
   • Phát triển nguyên liệu đầu vào cho các sản phẩm chống lão hóa, bảo vệ da.

4. Cơ quan quản lý chất lượng và an toàn thực phẩm:

   • Tham khảo tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng polyphenol và hoạt tính sinh học trong sản phẩm trà.
   • Xây dựng quy định và hướng dẫn kiểm soát chất lượng sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên.

Câu hỏi thường gặp

1. Enzyme Viscozyme L có vai trò gì trong quá trình trích ly polyphenol?
   Viscozyme L chứa các carbohydrase giúp phá vỡ thành tế bào thực vật, tăng khả năng giải phóng polyphenol vào dung môi nước, nâng cao hiệu quả trích ly so với phương pháp truyền thống.

2. Điều kiện trích ly tối ưu được xác định như thế nào?
   Thông qua thiết kế thực nghiệm yếu tố toàn phần và hỗn hợp tâm xoay, các yếu tố tỷ lệ nguyên liệu/nước, hàm lượng enzyme, nhiệt độ, thời gian và chế độ lắc được khảo sát và tối ưu dựa trên hàm lượng polyphenol tổng thu được.

3. Hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết được đánh giá ra sao?
   Hoạt tính chống oxy hóa được đo bằng khả năng quét gốc tự do DPPH, với chỉ số IC50 thể hiện nồng độ mẫu cần thiết để ức chế 50% gốc tự do, mẫu có enzyme đạt IC50 thấp hơn mẫu không enzyme, chứng tỏ hiệu quả cao hơn.

4. Cao trà Oolong có khả năng kháng khuẩn như thế nào?
   Cao trà Oolong chứa polyphenol và EGCG có khả năng ức chế vi khuẩn Gram dương Staphylococcus aureus và MRSA ở nồng độ 50 mg/ml, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong bảo quản và y học.

5. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho các loại trà khác không?
   Phương pháp trích ly enzyme có thể được điều chỉnh và áp dụng cho các loại trà khác hoặc nguyên liệu thực vật chứa polyphenol, tuy nhiên cần khảo sát điều kiện tối ưu riêng biệt cho từng loại nguyên liệu.

Kết luận

• Đã xác định được điều kiện tối ưu sử dụng enzyme Viscozyme L trích ly polyphenol từ trà Oolong sản xuất từ trà xén cành Kim Tuyên với tỷ lệ nguyên liệu/nước 1/26, enzyme 0.06 ml/g, nhiệt độ 48°C, thời gian 135 phút và chế độ lắc 100 rpm.
• Hàm lượng polyphenol tổng thu được đạt trên 23% (w/w), cao hơn đáng kể so với phương pháp không sử dụng enzyme.
• Dịch chiết có hoạt tính chống oxy hóa mạnh với IC50 DPPH là 215.62 µg/ml và hàm lượng EGCG đạt 36.62% chất khô hòa tan.
• Cao trà Oolong có khả năng kháng khuẩn hiệu quả đối với Staphylococcus aureus và MRSA, mở ra hướng ứng dụng trong y dược và bảo quản thực phẩm.
• Đề xuất áp dụng quy trình trích ly enzyme trong sản xuất cao trà Oolong, đồng thời mở rộng nghiên cứu ứng dụng cho nguyên liệu phụ phẩm trà khác nhằm nâng cao giá trị kinh tế và phát triển sản phẩm đa dạng.

Học viên và các nhà nghiên cứu được khuyến khích tiếp tục phát triển quy trình và ứng dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất thực tế, góp phần nâng cao giá trị ngành trà và sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: MỞ DAU HVTH: Huỳnh Thị Phương 1. Mục tiêu nghiên cứu Đề tài này thực hiện nhăm 2 mục tiêu chính: - Ứng dụng công nghệ enzyme trong việc trích ly các hợp chất sinh học từ thiên nhiên cụ thé là hợp chất polyphenol. - Tối ưu hóa quá trình trích ly hop chat polyphenol, thu nhận cao trà Oolong có hoạt tính sinh học cao. Nội dung nghiên cứu Dé dat được 2 mục tiêu này, nội dung nghiên cứu của dé tài bao gồm: - Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình trích ly: tỷ lệ nguyên liệu/nước, hàm lượng Viscozyme L, nhiệt độ, thời gian va chế độ lắc - Xác định mối quan hệ tương tác giữa các yếu tố dé đi đến tối ưu hóa quá trình trích ly băng phần mềm Minitab16 - Xây dựng quy trình sản xuất cao trà Oolong và đánh giá chất lượng cao thông qua hoạt tính sinh học (khả năng chống oxy hóa và kháng khuẩn).

Huynh Ngọc Oanh 3 Chương 2: TONG QUAN TÀI LIEU HVTH: Huynh Thi Phuong CHUONG 2 TONG QUAN TAI LIEU GVHD: TS. Huynh Ngoc Oanh 4 Chương 2: TONG QUAN TÀI LIEU HVTH: Huynh Thi Phuong 2. Hop chat polyphenol Phenol là các nhóm chat khác nhau rat phố biến trong thé giới thực vật, chúng thường tôn tại dưới dang glycoside dễ tan trong nước và thường tập trung ở các không bào của tế bào thực vật. Các hợp chất này chứa vòng thơm mang một hoặc nhiễu nhóm hydroxyl.

Sự đa dạng và phân bố rộng rãi trong thực vật đã dẫn đến nhiều cách phân loại khác nhau: theo nguồn gốc, chức năng sinh học, cau trúc hóa học. Tuy thuộc vào SỐ lượng và vi trí của các nhóm hydroxyl mà các tính chất lý hoá học hoặc hoạt tính sinh học thay doi. Một cách phân loại đơn giản là dựa vào số lượng nhóm hydroxyl phân biệt thành: nhóm phenol đơn giản và nhóm hợp chất phenol phức tạp (polyphenol) [3. e Nhóm phenol đơn giản gồm các chất trong phân tử được cấu tao từ một vòng benzen và một hay nhiều nhóm OH, được chia thành các monophenol; diphenol (pyrocatechin, rezoxyn.); triphenol (pyrogalon, oxyhydroquinon.

e Nhóm hợp chat phenol phức tap (polyphenol): trong thành phan cấu tạo ngoài vòng benzen còn có dị vòng mạch nhánh, được phân thành các nhóm: monome và polyme. Monome hay polyphenol đơn giản được chia thành: - Nhóm Có — C1 (acid hydroxybenzoic) gồm acid gallic, acid p- hydroxybenzoic, acid protocatechuic, acid vanillic và acid syringic trong cau trúc phân tử có thêm nhóm carbonyl. fj O h ` — OH R—-O Protocatechux acid, R = H, Vanilic acid.1: Cầu trúc phân tử acid protocatechuic, acid vanillic [66] GVHD: TS. Huynh Ngọc Oanh 5 Chương 2: TONG QUAN TÀI LIEU HVTH: Huynh Thi Phuong — OH R-—-O Gallic acid, R = H, Syriagkc acid R * OCH, Hình 2.2: Cau trúc phân tử acid gallic và acid syringic [66] - Nhém C6 — C3 (acid hydroxycinnamic) như acid caffeic, acid ferulic, acid p-coumaric và acid sinapic có gôc carbonyl được nôi với nhân benzen qua hai nguyên tử carbon.

O se Sa HO Caffe aad, R =H, ClMorogesác acd, KR = 5-qeinost, Crvyptechlorogenk acid, R = 4-quinovt; Neccblorogenic acid, R = 3-quimovl, HạCO O HO ⁄ ` ⁄ OH HO } OH senapac acid HyCO H3CO Hình 2.3: Cau trúc phân tử nhóm acid hydroxycinnamic [66] - Nhóm C6 — C3 — C6 (gọi là các flavonoid): flavonoid là hợp chất có phân tử lượng thấp, chứa 15 nguyên tử carbon, sắp xếp trong một cau hình C6-C3-C6. Cau trúc bao gồm 2 vòng thom A và B nối với nhau bằng cầu nối 3 carbon thường ở dang dị vòng C (vòng pyron) (hình 2. Trong thực vật, flavonoid tổn tại ở 2 dạng tự do (gọi là aglycon) và liên kết với đường (glycoside). Các glycoside khi bị thủy phân bang acid hoặc enzyme sẽ giải phóng ra đường và aglycon.

Dựa vào các biến thể thay thế trong vòng C, flavonoid có thê chia thành các nhóm chính anthocyanin, flavone, isoflavone, flavanone, flavonol và flavanol (hay catechin). Huynh Ngọc Oanh Chương 2: TONG QUAN TÀI LIEU HVTH: Huynh Thi Phuong Flavonoids Hình 2.4: Cau trúc phân tử nhóm flavonoid [66] Nhóm hợp chất polyphenol polymer có cầu tạo khung carbon (C¿ — C3)n, (Coda, (Ce — Ca — Co)n, được chia thành các nhóm: tannin, lignin, melanin, catecholmelanin, acid humic. Ngoài ra, một số polyphenol được tìm thay trong các loại thực phẩm có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người. Đại diện chính là resveratrol có mặt trong hơn 70 loại thực vật như nho, dâu, đậu phộng: curcumin trong củ nghệ: acid ellagic trong qua mam xôi.

Curcumin HO Resveratrol Gingerol Rosmarinic acid Hình 2.5: Câu trúc phân tử một số polyphenol khác [66] Một số polyphenol mà trong phân tử có chứa nhóm chức N- như capsaicinoid trong ớt và avenanthramide trong yên mạch. Huynh Ngọc Oanh 7 Chương 2: TONG QUAN TÀI LIEU HVTH: Huynh Thi Phuong H3C Ly N ey O HO O ai Oo ⁄⁄ ` A R HO Capsaicin ¿ 0 HO O OH O Avenanthramide A: R = H; Hạt s N H Avenanthramide B: R = OCH:: Avenanthramide C: R = OH HO Dihydrocapsaicin Avenanthramides Capsaicinoids Hình 2.6: Cac polyphenol có nhóm N- trong phan tử [9] Những năm gan đây, các hop chat phenol nhận được sự quan tâm dang kể do hoạt tính sinh học của chúng. Trong đó, polyphenol là nhóm tạo chú ý mạnh mẽ với khả năng chống oxy hóa và nhiều trong số chúng đã được tìm thấy trong các loại thực vật như trái cây, rau, các loại thảo mộc khác nhau và cây trà (Camellia sinensis) một đối tượng không mới nhưng vẫn còn mang nhiều giá trị cần khám phá. Cây trà và những sản phẩm của nó đã được nghiên cứu nhiều để xác định mức độ lợi ích tích cực lâu dài cho sức khỏe.

Giới thiệu chung về trà 2. Đặc điểm sinh thái của cây trà (Camellia sinensis) và giỗng trà Kim Tuyên Phân loại thực vật, trà thuộc |4]: Ngành Hạt kín (Angiospermae) Lớp Song diệp tử (Dicotylednae) Bộ Sơn trà (Theals) Họ Trà (Theacea) Chi Trà (Camenllia) Loai Camenllia sinensis Trà sống chủ yếu ở vùng nhiệt đới, ôn đới. Căn cứ vào đặc tinh sinh trưởng và hình thái của cây trà, người ta phân thành 3 loại cây khác nhau: cây bụi, cây trung bình và cây to [7]. Dua theo đặc điểm thực vật học, đặc điểm sinh hóa, nguồn gốc phat sinh cây tra, Cohen Stuart (1919) đã chia Camellia sinensis thành 4 loại: trà Trung Quốc lá to (Camellia Sinensis var.macrophylla), trà Trung Quéc GVHD: TS.

Huynh Ngoc Oanh 8 Chương 2: TONG QUAN TÀI LIEU HVTH: Huynh Thi Phuong lá nhỏ (Camellia sinensis var.Bohea), tra Shan (Camellia Sinensis var.Shan), tra An Độ (Camellia sinensis var. Tại nhà máy trồng và chế biến tra Oolong của công ty Cau Tre ở Bảo Lộc, giống trà Kim Tuyên 27 được chọn dé sản xuất trà Oolong. Kim Tuyên 27 được nhập từ Đài Loan, chọn lọc từ tổ hợp lai giữa giống trà lá to của địa phương với giống trà của Ấn Độ. Giống Kim Tuyên 27 có dạng thân bụi, mật độ cành dày, Hình 2.7: Đọt trà Kim Tuyên Hình 2.8: Cánh đồng trà Kim Tuyên tại nhà máy Cau Tre — Bảo Lộc GVHD: TS.

Huynh Ngọc Oanh 9 Chương 2: TONG QUAN TÀI LIEU HVTH: Huynh Thi Phuong 2. Thanh phan hóa học chi yếu trong tra Thành phan hóa hoc của trà phụ thuộc vào giống. độ tuôi, thổ nhưỡng, kỹ thuật canh tác và mùa thu hoạch. Thành phân hoá học của trà rất đa dạng và phong phú.

Trong đó, có một SỐ lượng lớn các chất có giá tri sinh học cao. Cac hợp chất này vừa quyết định đến chất lượng trà thành phẩm, vừa quyết định đến tính chất được lý của trà [5]. Thành phần Hàm lượng (%} Nước 75 —80 Elayonol: (-) Epigallocatechin gullate (EGCG) 8-12 (-) Epicatechin gallate (ECG) 3-6 (-) Epigallo catechin (EGC) 3-6 (-) Epicatechin (EC) 1-3 (+) Catechin (C) 1-2 (+) Gallocatechin (GC) 3-4 Caffeine 3-4 Acid hữu cơ (citric, malic, oxalic, .) 05—06 Đường 4-5 Xo (cellulose, hemicellulose, lignin) 4-7 Protein va acid amin 14-17 Lipid 3-5 Khoáng 5-6 Chat mau (carotenoid, chlorophyll) 05-06 Enzyme Hình 2.9: Thành phan hóa học chủ yếu trong lá trà tươi [9] Mỗi thành phần hóa học trong trà đều có một hàm lượng và vai trò khác nhau (hình 2. Nước là thành phan chủ yếu, vừa là môi trường vừa trực tiếp tham gia vào các phản ứng thủy phân và oxy hóa - khử không ngừng xảy ra trong tế bào lá trà, có ảnh hưởng quan trọng đến quy trình công nghệ và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của quá trình chế biến.

Caffein một đại diện của nhóm alkaloid là một trong những chỉ số chất lượng quan trọng trong trà thành phẩm do GVHD: TS. Huynh Ngọc Oanh 10 Chương 2: TONG QUAN TÀI LIEU HVTH: Huynh Thi Phuong tác dung kích thích than kinh. Các đường hòa tan trong lá trà dù hàm lượng rất thấp nhưng chúng góp phần điều hòa vị trà, tạo cho trà có hương thơm đặc trưng. Pectin có tác dụng kết dính khi vò, làm xoăn chat lá trà và tạo vị ngọt dịu của trà sản phẩm.

Chất béo là chất có tính hấp phụ và là chất giữ mùi — đây là cơ sở cho việc đa dạng hóa mùi hương các sản phẩm trà. Nhưng quan trọng nhất và có ý nghĩa quyết định đến chất lượng cũng như giá trị trà thành phẩm phải là hợp chất polyphenol — flavonoid — catechin và các dẫn xuất của nó (hình 2. Tea polyphenols l ' Phenolic acid Flavonoid ; l | | Flavan-3-ol unit Galloylated catechin | | | | ` Caffeic acid (CA) : Catechin (C) Epicatechin (EC) : Catechin gallate (CG) Epicatechin gallate (ECG) | | | | | ` yy ‹ Gallocatechin gallateứ(GCG) Epigail piga cca) lu s} gallate Gallic acid (GA) Gaillocatechin (GC) Epigalloeatechin (EGC) Hinh 2.10: Hop chat polyphenol trong tra [27] Trong số hàng nghìn hop chat polyphenol trong cây đã được biết rõ cau trúc thì flavonoid là nhóm hợp chất quan trọng hơn, nồi trội nhất về hoạt tính sinh học và phạm vi ứng dụng. Flavonoid phân bố pho biến trong thực vật bậc cao.

Người và động vật không có khả năng tự tổng hợp các flavonoid. Cho tới nay, có hơn 4000 flavonoid được tìm thấy từ thực vật [68]. Flavonoid là nhóm hợp chất polyphenol chủ yếu đóng vai trò quan trọng trong thành phần hóa học của trà xanh, chính vì vậy, nói đến hợp chất polyphenol trong trà là nói đến các hợp chất flavonoid, trong đó catechin chiếm ty lệ lớn [9]. Catechin có vi trí quan trọng trong việc tạo màu sac, mùi, vi cho trà thành phầm.

Trong lá trà, các hợp chat GVHD: TS. Huynh Ngọc Oanh 11 Chương 2: TONG QUAN TÀI LIEU HVTH: Huynh Thi Phuong catechin tôn tại ở trạng thái tự do và dang ester phức tạp với acid gallic. Hiện nay trong lá trà đã tìm thấy được các loại catechin khác nhau (bang 2.