Tổng quan nghiên cứu

Trà là một trong những loại thức uống phổ biến trên thế giới với sản lượng toàn cầu đạt hơn 5,34 triệu tấn vào năm 2013, trong đó Trung Quốc, Ấn Độ và Việt Nam là những quốc gia sản xuất hàng đầu. Trà Oolong, loại trà lên men bán phần, chiếm vị trí quan trọng trong ngành công nghiệp trà nhờ hương vị đặc trưng và giá trị kinh tế cao. Tại Việt Nam, diện tích trồng trà trên 100.000 ha, tập trung chủ yếu ở các tỉnh Trung Du và miền núi, với sản lượng và giá trị xuất khẩu ngày càng tăng. Tuy nhiên, quy trình sản xuất trà Oolong truyền thống kéo dài từ 15 đến 17 giờ, gây khó khăn trong kiểm soát chất lượng và hiệu quả sản xuất.

Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu ứng dụng enzyme Viscozyme L trong quy trình sản xuất trà Oolong tại nhà máy trà Cầu Tre, Bảo Lộc, Lâm Đồng. Mục tiêu chính là khảo sát ảnh hưởng của enzyme lên các chỉ tiêu chất lượng trà, so sánh các quy trình lên men có bổ sung enzyme trước và sau diệt men, đồng thời đề xuất quy trình tối ưu nhằm rút ngắn thời gian sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu có phạm vi thực hiện từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2015, với các phân tích chuyên sâu về hàm lượng chất hòa tan, polyphenol, tannin, màu sắc, mùi vị và khả năng kháng oxy hóa của trà thành phẩm.

Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần cải tiến công nghệ sản xuất trà Oolong, mà còn mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng enzyme trong ngành chế biến trà tại Việt Nam, giúp đa dạng hóa sản phẩm và nâng cao sức cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về enzyme và quá trình lên men trà Oolong. Enzyme Viscozyme L là hỗn hợp gồm cellulase, hemicellulase và xylanase, có khả năng phân giải thành phần polysaccharide trong thành tế bào lá trà, từ đó thúc đẩy quá trình lên men và giải phóng các hợp chất có lợi. Các khái niệm chính bao gồm:

  • Polyphenol và tannin: Các hợp chất quyết định vị chát, màu sắc và khả năng chống oxy hóa của trà.
  • Theaflavin (TF) và Thearubigin (TR): Sản phẩm oxy hóa của catechin, ảnh hưởng đến màu sắc và hương vị trà.
  • Quy trình lên men trà Oolong: Bao gồm các bước héo, quay thơm, lên men, diệt men, vò, sấy và tạo hình.
  • Hoạt tính kháng oxy hóa: Được đánh giá qua chỉ số IC50 bằng phương pháp DPPH, phản ánh khả năng chống gốc tự do của trà.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các mẫu trà Oolong Kim Tuyên (trà 27) được thu hái và sản xuất tại nhà máy trà Cầu Tre, Bảo Lộc, Lâm Đồng theo tiêu chuẩn VietGAP. Tổng cộng 1332 kg trà tươi được chia thành 24 lô, mỗi lô 60 kg, thực hiện theo các quy trình có bổ sung enzyme Viscozyme L ở các nồng độ từ 0% đến 12%, trước và sau diệt men.

Phân tích các chỉ tiêu chất lượng trà thành phẩm bao gồm:

  • Hàm lượng chất hòa tan theo TCVN 5610-1991.
  • Hàm lượng polyphenol tổng theo phương pháp Folin-Ciocalteu.
  • Hàm lượng tannin theo phương pháp Leventhal.
  • Hàm lượng Theaflavin và Thearubigin bằng phương pháp quang phổ.
  • Định lượng EGCG và cafein bằng HPLC.
  • Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa bằng phương pháp DPPH.
  • Cảm quan trà theo TCVN 3218-1993.

Phương pháp quan sát hình thái lá trà sau bổ sung enzyme được thực hiện bằng kính hiển vi điện tử. Phân tích dữ liệu sử dụng phương pháp thống kê mô tả và so sánh tỷ lệ phần trăm giữa các mẫu. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2015.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme lên bề mặt lá trà: Ở nồng độ enzyme 16%, lá trà xuất hiện hiện tượng dập, thối nhũn và dính kết, không phù hợp cho sản xuất. Nồng độ enzyme tối ưu được xác định là 6%, giúp lá trà giữ nguyên hình dạng, không dính kết sau 2 giờ xử lý.

  2. Quy trình bổ sung enzyme trước diệt men: So với quy trình nhà máy truyền thống kéo dài 15 giờ, quy trình bổ sung enzyme rút ngắn thời gian lên men còn 2 giờ 30 phút. Hàm lượng chất hòa tan tăng từ 30% đến 36%, màu tổng tăng theo nồng độ enzyme, trong khi hàm lượng polyphenol tổng và tannin giảm nhẹ, tỷ lệ TF/TR đạt 0,40 mg/l, cao hơn mẫu nhà máy. Khả năng kháng oxy hóa cải thiện với IC50 đạt 14,14 µg/ml, vượt trội so với mẫu đối chứng.

  3. Quy trình có quay thơm và diệt men ở 240°C: Quy trình này cho chất lượng trà tốt hơn so với diệt men ở 280°C, với điểm tổng cảm quan đạt 3,05 và điểm mùi 1,06, cao hơn mẫu nhà máy. Hàm lượng chất hòa tan đạt 30,45%, polyphenol tổng 16,4%, tannin 11,4%, tương đương hoặc cao hơn mẫu truyền thống.

  4. Bổ sung enzyme sau diệt men: Ở nồng độ enzyme 6%, hàm lượng chất hòa tan đạt 36,15%, polyphenol tổng 25,67%, tannin 21,95%, và khả năng kháng oxy hóa cao hơn mẫu nhà máy. Tuy nhiên, quy trình này có chi phí và thời gian sản xuất cao hơn so với bổ sung enzyme trước diệt men.

Thảo luận kết quả

Việc bổ sung enzyme Viscozyme L thúc đẩy quá trình thủy phân polysaccharide trong thành tế bào lá trà, giúp giải phóng các hợp chất hòa tan và tăng cường hoạt động enzyme oxy hóa, từ đó nâng cao chất lượng trà Oolong. Sự gia tăng hàm lượng chất hòa tan và màu sắc tổng thể phù hợp với đặc tính trà Oolong cao cấp. Giảm nhẹ hàm lượng tannin giúp giảm vị chát, tạo cảm giác dễ chịu hơn khi thưởng thức.

So với các nghiên cứu ứng dụng enzyme trong trà đen và trà uống liền, kết quả nghiên cứu này khẳng định hiệu quả của Viscozyme L trong việc rút ngắn thời gian lên men và cải thiện chất lượng sản phẩm. Việc hạ nhiệt độ diệt men từ 280°C xuống 240°C giúp bảo tồn hương vị và màu sắc tự nhiên của trà, đồng thời giảm thiểu tổn thất các hợp chất sinh học có lợi.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hàm lượng chất hòa tan, polyphenol, tannin và điểm cảm quan giữa các quy trình, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của enzyme. Bảng chi phí sản xuất cũng cho thấy quy trình bổ sung enzyme trước diệt men tiết kiệm chi phí 73.000 đồng so với quy trình nhà máy, đồng thời rút ngắn thời gian sản xuất từ 4 ca xuống còn 2 ca.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng quy trình bổ sung enzyme Viscozyme L trước diệt men với nồng độ 6% nhằm rút ngắn thời gian lên men xuống còn 2 giờ 30 phút, nâng cao chất lượng trà Oolong về màu sắc, mùi vị và khả năng kháng oxy hóa. Thời gian thực hiện: ngay trong vòng 6 tháng tới. Chủ thể thực hiện: nhà máy trà và các cơ sở sản xuất trà Oolong.

  2. Giảm nhiệt độ diệt men xuống 240°C để bảo tồn hương vị và màu sắc tự nhiên của trà, đồng thời giảm tổn thất các hợp chất polyphenol. Thời gian thực hiện: 3 tháng. Chủ thể thực hiện: bộ phận kỹ thuật nhà máy trà.

  3. Đào tạo nhân viên kỹ thuật và công nhân về quy trình mới nhằm đảm bảo kiểm soát chất lượng và vận hành thiết bị hiệu quả. Thời gian: 1 tháng. Chủ thể thực hiện: phòng đào tạo và quản lý sản xuất.

  4. Mở rộng nghiên cứu ứng dụng enzyme Viscozyme L trong sản xuất các loại trà khác như trà xanh và trà đen để đa dạng hóa sản phẩm và nâng cao giá trị gia tăng. Thời gian: 12 tháng. Chủ thể thực hiện: các viện nghiên cứu và doanh nghiệp chế biến trà.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà sản xuất trà Oolong và các loại trà lên men bán phần: Nghiên cứu cung cấp giải pháp cải tiến quy trình sản xuất, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí, tăng sức cạnh tranh trên thị trường.

  2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Sinh học, Công nghệ Thực phẩm: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng enzyme trong chế biến thực phẩm, đặc biệt là trong ngành trà.

  3. Các cơ quan quản lý và phát triển nông nghiệp, công nghiệp chế biến thực phẩm: Thông tin về quy trình sản xuất tiên tiến giúp xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển ngành trà bền vững.

  4. Doanh nghiệp xuất khẩu trà và các nhà phân phối: Hiểu rõ về chất lượng và quy trình sản xuất giúp nâng cao giá trị sản phẩm, đáp ứng yêu cầu thị trường quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

  1. Enzyme Viscozyme L là gì và có tác dụng như thế nào trong sản xuất trà Oolong?
    Viscozyme L là hỗn hợp enzyme gồm cellulase, hemicellulase và xylanase, giúp phân giải polysaccharide trong thành tế bào lá trà, thúc đẩy quá trình lên men, giải phóng các hợp chất hòa tan và cải thiện hương vị, màu sắc trà.

  2. Việc bổ sung enzyme có ảnh hưởng đến thời gian sản xuất trà không?
    Có, bổ sung enzyme trước diệt men giúp rút ngắn thời gian lên men từ 15 giờ xuống còn khoảng 2 giờ 30 phút, tăng hiệu quả sản xuất và kiểm soát chất lượng tốt hơn.

  3. Nồng độ enzyme tối ưu để sử dụng trong quy trình là bao nhiêu?
    Nồng độ enzyme 6% được xác định là tối ưu, vừa đảm bảo hiệu quả cải thiện chất lượng trà, vừa tránh hiện tượng dập, thối nhũn lá trà khi sử dụng nồng độ cao hơn.

  4. Quy trình diệt men ở nhiệt độ 240°C có ưu điểm gì so với 280°C?
    Diệt men ở 240°C giúp bảo tồn hương vị và màu sắc tự nhiên của trà, giảm tổn thất các hợp chất polyphenol và tăng điểm cảm quan so với nhiệt độ 280°C.

  5. Có thể áp dụng quy trình này cho các loại trà khác không?
    Nghiên cứu mở ra hướng ứng dụng enzyme trong sản xuất các loại trà khác như trà xanh và trà đen, tuy nhiên cần khảo sát thêm để điều chỉnh quy trình phù hợp với đặc tính từng loại trà.

Kết luận

  • Ứng dụng enzyme Viscozyme L trong sản xuất trà Oolong giúp rút ngắn thời gian lên men từ 15 giờ xuống còn 2 giờ 30 phút, nâng cao hiệu quả sản xuất.
  • Quy trình bổ sung enzyme trước diệt men với nồng độ 6% và diệt men ở 240°C cho chất lượng trà vượt trội về hàm lượng chất hòa tan, polyphenol, tannin và khả năng kháng oxy hóa.
  • Quy trình mới cải thiện điểm cảm quan về màu sắc, mùi vị, đồng thời giảm chi phí sản xuất khoảng 73.000 đồng mỗi lô 60 kg trà.
  • Nghiên cứu mở ra hướng ứng dụng enzyme trong đa dạng hóa sản phẩm trà tại Việt Nam, góp phần nâng cao giá trị kinh tế và sức cạnh tranh.
  • Đề xuất triển khai áp dụng quy trình trong thực tế sản xuất và mở rộng nghiên cứu ứng dụng enzyme cho các loại trà khác trong vòng 12 tháng tới.

Hành động tiếp theo là phối hợp với nhà máy trà và các cơ quan liên quan để triển khai quy trình mới, đồng thời tổ chức đào tạo và giám sát chất lượng nhằm đảm bảo hiệu quả và bền vững.