nghiên cứu và sản xuất nước giải khát từ trà xanh lên men

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT
NƯỚC GIẢI KHÁT TỪ TRÀ XANH LÊN MEN
S

K

C

0

0

3
2

9
6
7

5
2
7

9
3

5

MÃ SỐ: SV2010 – 49

S KC 0 0 2 7 9 2

Tp. Hồ Chí Minh, 2010


B GIO DC V O TO
TRNG I HC S PHM K THUT TP HCM


TI NCKH CP SINH VIấN

NGHIấN CU V SN XUT NC GII
KHT T TR XANH LấN MEN
MAế SO: SV2010 - 49

NGệễỉI CHU TRè

: PHM QUANG HUY

NGệễỉI THAM GIA

: Lấ TH THY LINH
: ON MINH TUN

ẹễN Về

: KHOA CNHH&TP

TP. H CH MINH 2010


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

Mục Lục
I. Tổng quan ...................................................................................................................... 4
1. Nhìn nhận đề tài ........................................................................................................ 4
1.1 Đặt Vấn đề ............................................................................................................. 4
1.2 Luận điểm mới của đề tài ...................................................................................... 4
1.3 Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................................. 4
1.4 Phạm vi đề tài ........................................................................................................ 4
2. Nguyên liệu................................................................................................................. 5
2.1 Nước ...................................................................................................................... 5
2.2 Polyphenol ............................................................................................................. 5
2.3 Flavonols và flavonol glycoside ............................................................................ 8
2.4 Flavone .................................................................................................................. 8
2.5 Acid phenolic và depside....................................................................................... 8
2.6. Amino acid ........................................................................................................... 8
2.7. Các hợp chất màu ................................................................................................. 9
2.8. Carbohydrate ...................................................................................................... 10
2.9 Acid hữu cơ ......................................................................................................... 10
2.10 Caffeine và các alkaloid khác ............................................................................ 11
2.11 Khoáng............................................................................................................... 11
2.12. Vitamin ............................................................................................................. 13
2.13. Enzyme ............................................................................................................. 13

2.14. Dầu thơm .......................................................................................................... 14
ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

1


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

3. Giống vi sinh vật ...................................................................................................... 15
3.1 Đặc điểm .............................................................................................................. 15
3.2 Sinh hoá ............................................................................................................... 16
II. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 17
1. Vật liệu ..................................................................................................................... 17
1.1 Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 17
1.2 Dụng cụ - thiết bị - hóa chất ................................................................................ 17
2. Phương pháp ............................................................................................................ 18
3. Các phương pháp thí nghiệm ................................................................................. 20
3.1 Chuẩn bị nguyên liệu ........................................................................................... 20
3.2 Phương pháp xác định các thông số cho quá trình trích ly .................................. 20
3.3 Phương pháp xác định tỷ lệ giống cấy................................................................. 20
3.4 Phương pháp xác định các thông số của quá trình lên men................................. 21
3.5 Thu nhận dịch lên men ........................................................................................ 22
3.6 Phương pháp khảo sát các thông số thanh trùng ................................................. 22
3.7 Khảo sát tỷ lệ hương bổ sung .............................................................................. 23
III. Kết quả và bàn luận ................................................................................................. 24
1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly .................................... 24

2. Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ dung môi - cơ chất đến quá trình trích ly ................. 25
3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình trích ly ................................... 27
4. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy đến quá trình lên men ......................... 28
5. Khảo sát ảnh hưởng của độ Brix ban đầu đến quá trình lên men ...................... 29
ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

2


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

6. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men ............................................ 31
7. Khảo sát thời gian lên men ..................................................................................... 31
8. Khảo sát nhiệt độ lên men ...................................................................................... 32
9. Khảo sát các thông số của chế độ thanh trùng ..................................................... 33
9.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ thanh trùng ..................................................... 33
9.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thanh trùng ................................................... 35
10. Khảo sát cảm quan sản phẩm .............................................................................. 38
10.1 Xác định nồng độ chất hương bổ sung vào sản phẩm sau khi lên men phù hợp
với thị hiếu người tiêu dùng .................................................................................................. 38
10.2 Đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm ................................................... 40
IV. Kết luận và kiến nghị ............................................................................................... 42
1. Kết luận .................................................................................................................... 42
2. Kiến nghị .................................................................................................................. 44
Tài liệu tham khảo .......................................................................................................... 45
Phụ lục.............................................................................................................................. 47

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

3


Đề Tài NCKH

I.

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

Tổng quan [TLTK 5, 9,10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18]

1. Nhìn nhận đề tài
1.1 Đặt Vấn đề
Trong dân gian, từ lâu ở một số vùng, nhân dân đã sử dụng con giấm để lên men nước
chè (trà), sau đó dùng dịch lên men như một loại nước uống thanh nhiệt, giải khát cho cơ thể.
Người ta gọi sản phẩm này với tên gọi đơn giản là giấm trà hay trà giấm. Theo nhiều người sử
dụng, thức uống này tác dụng tốt cho cơ thể và có thể uống hằng ngày. Từ thức uống dân gian
này, qua quá trình tìm hiểu, chúng tôi đã tìm hiểu được nhiều nghiên cứu về sản phẩm này ở một
số quốc gia như: Ấn Độ, Nga, Mỹ, Trung Quốc, Nhật, Canada …Nhiều nghiên cứu đã chứng
minh được công dụng của sản phẩm này. Tuy nhiên nhìn chung sản phẩm này trên thị trường còn
chưa xuất hiện. Đặc biệt, ở Việt Nam chưa được nhiều người biết đến. Chính vì lý do trên, chúng
tôi quyết định tiến hành đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu và sản xuất nước giải khát từ trà xanh lên
men”, với mong muốn đưa ra một sản phẩm mới về trà đóng chai, sử dụng phương pháp lên
men.
1.2 Luận điểm mới của đề tài

Đưa ra được một sản phẩm nước giải khát mới, góp phần đa dạng hóa sản phẩm trà xanh
đóng chai. Sử dụng được lá trà xanh là nguyên liệu chính.
1.3 Mục tiêu nghiên cứu
Trong đề tài nghiên cứu này, chúng tôi sẽ
-

Tìm hiểu khả năng lên men của vi khuẩn A.xylinum trong môi trường dịch trà trích ly

-

Đề xuất quy trình công nghệ lên men trà xanh

-

Đưa ra được sản phẩm trà xanh lên men đóng chai
1.4 Phạm vi đề tài

Do thời gian, trang thiết bị còn hạn chế, nên chúng tôi chỉ tiến hành:
-

Khảo sát quá trình trích ly trà xanh nguyên liệu

-

Khảo sát các điều kiện lên men

-

Khảo sát quá trình thanh trùng sản phẩm

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

4


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

2. Nguyên liệu [TLTK 5, 10]
Thành phần hóa học trong lá trà
Trà xanh ngày nay được sử dụng làm thức uống rất phổ biến. Thành phần các chất trong
lá trà rất đa dạng và có rất nhiều chất có hoạt tính tốt cho sức khỏe. Nắm bắt được những thành
phần hóa sinh trong trà để làm cơ sở cho việc nghiên cứu, tìm ra những sản phẩm mới từ trà
nhằm tận dụng được những đặc tính tốt của trà.
2.1 Nước
Nước là thành phần chủ yếu trong búp trà. Nước có liên quan đến quá trình biến đổi hóa
sinh trong búp trà và đến hoạt động của các men, là chất quan trọng không thể thiếu được để duy
trì sự sống của cây. Hàm lượng nước trong búp trà thay đổi theo giống, tuổi cây, đất đai, kỹ thuật
canh tác, thời gian hái, tiêu chuẩn hái,…
2.2 Polyphenol
Tổng hàm lượng polyphenol trong búp trà non khoảng 20 – 35%, và trong lá trà tươi là
khoảng 11 – 20%. Polyphenol là một nhóm hợp chất phenolic mà trong đó catechin là thành
phần chủ yếu. Đây chính là thành phần chính tạo nên màu sắc và vị của dịch trà. Nó cũng là
thành phần cơ bản tạo nên chất lượng của trà.
Polyphenol trong trà được chia làm 6 nhóm hợp chất là flavonols, hydroxy-4-flavonols,
anthocyanins, flavones, flavonols and phenolic acids. Trong số 6 nhóm trên thì nhóm Flavonols
(mà chứa chủ yếu là catechin) là thành phần quan trọng nhất chiếm từ 60 – 80% tổng lượng

polyphenol trong trà. Khoảng 90 – 95% các flavonol này chịu tác động của quá trình oxy hóa tạo
ra các sản phẩm góp phần tạo màu và mùi vị cho dung dịch trà. Các polyphenol là những hợp
chất không màu và tan trong nước.
Catechin, thành phần chiếm một lượng lớn trong tổng hàm lượng polyphenol là thành
phần chính đóng vai trò tạo nên vị đắng và vị chát cho trà. Thành phần này chính là tiền chất tạo
nên theaflavin trong trà đen. Các catechin chủ yếu trong lá trà đã được tìm thấy như EC, (-)ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

5


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

ECG, (-)-EGC, (-)-EGCG, (+)-C, (+)-GC. Ngoài ra còn có nhiều loại catechin khác chiếm tỷ lệ
khá thấp trong lá trà. Trong số những catechin này thì (-)-ECC và (-)-EGCG có vị đắng và chát
nhiều hơn so với (-)-EGC và (-)-EC. Tỷ lệ các catechin trong trà do yếu tố di truyền quyết định.
Mặt khác, nó còn phụ thuộc vào các mùa khác nhau trong năm và các yếu tố môi trường. Lượng
catechin trong trà vào mùa hè (thường trà cho lá to hơn) thường cao hơn vào mùa xuân (thường
cho lá nhỏ hơn). Lượng catechin trong lá trà giảm cũng đồng nghĩa với việc hàm lượng các chất
xơ tăng cao hơn. Do vậy, những búp trà non thường cho chất lượng cao hơn bởi hàm lượng
catechin nhiều hơn trong những lá già, có hàm lượng catechin ít và xơ nhiều. Hàm lượng
catechin trong trà chính là yếu tố quyết định đến phẩm chất của trà.

Hình 1 Hình dạng tinh thể của các catechin khác nhau [TLTK 10]
Bảng 1 - Các catechin có trong trà [TLTK 10]

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

6


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

Hình 2 – Cấu trúc tinh thể của một số catechin
Bảng 2 – Cấu trúc tinh thể và một số đặc tính vật lý của catechin trong trà

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

7


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

2.3 Flavonols và flavonol glycoside
Trong trà hàm lượng flavonol và flavonol glycoside không cao. Flavonol trong trà gồm 3
chất chính là kaempherol, quercetin and myricetin. Cả 3 flavonol này có thể tồn tại độc lập hoặc
liên kết với nhóm glycoside. Nhóm glycoside có thể là glucose, rhamnose hay galactose.
Flavonol chính là hợp chất tạo nên tính chống oxy hóa trong trà.
2.4 Flavone

Có khoảng 18 loại flavone đã được tìm thấy trong trà, trong đó có một số chất quan trọng
như: vitexin, isovitexin, 3 isomers của C-glycosyl apigenin, saponarin, vicemin-2, theiferin A và
theiferin B. Các flavone này đều tan trong nước và tạo nên màu vàng cho dịch nước trà.
2.5 Acid phenolic và depside
Các acid phenolic tồn tại trong trà là acid gallic, acid chlorogenic và acid courmaryl
quicnic. Depside quan trọng nhất trong trà là 3-galloyl quinic acid (còn gọi là theogallin). Các
chất trên tồn tại trong trà với hàm lượng rất cao, do vậy, nó đang rất được quan tâm, nghiên cứu
về những tính năng của nó đến các đặc tính của trà. Hàm lượng chất này thu được trong dịch
trích trà xanh là khoảng 0.4 – 1.6 g/kg trọng lượng khô.
2.6. Amino acid
Trong trà có khoảng 2 – 4% là các loại amino acid. Trong đó, theanin (5-N-ethyl
glutamine) là chất đáng chú ý nhất khi xét đến các amino acid trong trà. Nó chiếm 50% tổng
lượng amino acid tự do có trong trà. Hợp chất này được tìm thấy trong trà dưới dạng tinh thể
ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

8


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

không màu. Theanine có hai đồng phân quang học là L-theanine và D-theanine. Trong đó, Dtheanine chiếm tỷ lệ khoảng 1,85% tổng lượng theanine. Trà nếu có hàm lượng D-theanine thấp
(< 1%) thì chất lượng của trà sẽ cao. Tỷ lệ D-theanine trong trà sẽ tăng lên đáng kể nếu được dự
trữ trong điều kiện nhiệt độ cao. Tiền chất tổng hợp nên theanine trong trà là acid glutamic và
ethylamine. Quá trình sinh tổng hợp theanine được tiến hành từ rễ cây trà và sau đó được chuyển
đến các lá non. Do vậy, các amino acid trong trà tập trung chủ yếu trong rễ cây trà, nhưng không
có trong hạt trà. Theanine trong trà hoạt động với vai trò là chất bảo vệ enzyme từ sự khử bởi sản

phẩm polyphenolic.
Có nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng theanine có tác dụng làm giảm huyết áp, và làm giảm
stress ở những người làm việc căng thẳng.
Ngoài ra, còn có 26 loại amino acid khác thường kết hợp với protein trong trà. Các amino
acid đó là acid glutamic, arginine, glutamine, aspartic acid, glycine, serine, asparagine, lysine,
threonine, histidine, α-alanine, ß-alanine, tyrosine, proline, hydroxyproline, valine, Smethylmethionine, tryptophan, leucine, isoleucine, phenylalanine, γ-glutanyl methylamide, γaminobutylic acid, γ-N-ethylasparagine, cysteic acid, và pipecolic acid. Trong số đó, hàm lượng
của bốn amino acid đầu (glutamic, arginine, glutamine, aspartic acid) trong khoảng 200 – 280
mg/100 g trà đã được chế biến. Hàm lượng cao của các amino acid này trong trà ảnh hưởng đến
chất lượng trà, nâng cao chất lượng của trà. Những amino acid này cũng đóng vai trò quan trọng
trong việc tạo hương vị đặc trưng của trà.
2.7. Các hợp chất màu
Các chất màu chủ yếu có trong lá trà tươi là chlorophyll và carotenoid. Lượng
chlorophyll trong lá trà tươi là khoảng 0.2 – 0.6% cơ sở khô. Sự cân đối về tỷ lệ giữa chlorophyll
A và chlorophyll B là 2:1. Trong quá trình chế biến trà đen, hàm lượng chlorophyll sẽ bị giảm đi
đáng kể, điều này cũng giải thích cho sự mất màu xanh của trà khi đã chế biến.
Có 15 hợp chất carotenoid đã được tìm thấy trong lá trà: phytofluene, α-carotene, ßcarotene, ß-zeacarotene, aurochrome, mutatochrome, cryptoxanthin, cryptoflavin, cryptoxanthin5, 8-diepoxide, lutein, zeaxanthin, lutein-5, 6-epoxide, violaxanthin, leuteoxanthin and
ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

9


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

neoxanthin. Trong đó, ß-carotene, lutein, zeaxanthin là những hợp chất quan trọng nhất. Tổng
lượng carotenoid trong lá trà theo nghiên cứu là khoảng 0.03 – 0.06% khối lượng chất khô. Các
lá trà già chứa nhiều carotenoid hơn lá non. Hàm lượng của ß-carotene, lutein, zeaxanthin gia

tăng đáng kể trong quá trình trưởng thành của lá. Lượng carotenoid trong lá trà giảm đi trong
suốt quá trình chế biến trà.
2.8. Carbohydrate
Các loại đường cũng được tìm thấy trong lá trà. Các đường tự do này chiếm khoảng 3 –
5% khối lượng chất khô, bao gồm glucose, fructose, raffinose, và stachyose. Các đường này thay
đổi dưới tác động của các điều kiện trồng trà và dưới điều kiện được che phủ. Trong điều kiện tự
nhiên, hàm lượng đường tự do trong trà cao hơn trong điều kiện trồng trọt dưới bóng râm. Các
monosaccharide và disaccharide trong trà là thành phần tạo nên vị ngọt cho dịch trích trà. Các
polysaccharide trong trà được chia thành hai loại là hemicellulose, cellulose (6 – 8% khối lượng
chất khô) và các chất trích polysaccharide khác bao gồm các cặn đường, glucose, galactose,
mannose, arabinose, xylose, ribose, và rhamnose. Cellulose và hemicellulose có tác động đến
tính chất dai của lá trà. Hàm lượng cellulose và hemicellulose càng thấp thì lá trà càng dẻo,
dai.Tính chất này ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình chế biến trà. Trà càng dai thì thành phẩm trà
có chất lượng càng cao. Một lượng nhỏ tinh bột cũng được tìm thấy trong lá trà. Các thành phần
polysaccharide này đã được nghiên cứu là có tác dụng làm giảm hàm lượng đường trong máu, do
vậy, sẽ rất hữu ích trong việc điều trị bệnh đái tháo đường.
2.9 Acid hữu cơ
Trong búp non của trà cũng có chứa một số acid hữu cơ bao gồm cả acid dicarboxylic và
acid tricarboxylic như acid succinic, acid oxalic, acid quinic, acid malic, acid citric,…Một số
acid hữu cơ là thành phần tạo hương cho sản phẩm nước trà. Một số acid không phải là hợp chất
mang hương nhưng nó có thể chuyển hóa để tạo hương cho dịch nước trà thông qua các phản
ứng oxy hóa hoặc các phản ứng khác. Tổng lượng acid hữu cơ trong búp trà theo như nghiên cứu
thì chiếm khoảng 0.5 – 2.0% khối lượng chất khô của búp trà tươi. Trong số các acid hữu cơ có
trong lá trà thì acid quinic là thành phần chiếm tỷ lệ cao nhất, kế đến là acid oxalic.
ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

10

Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

2.10 Caffeine và các alkaloid khác
Hàm lượng caffeine trong búp trà tươi khoảng 2 – 5%. Caffeine là một trimethyl dẫn xuất
của purine 2,6-idol. Hàm lượng caffeine trong trà chịu nhiều ảnh hưởng bởi loại trà và phương
pháp tác động đến trà trong quá trình thu hái cũng như chế biến. Caffeine này không bị biến đổi
nhiều trong quá trình chế biến, hàm lượng caffeine giảm đi chủ yếu là do tác động từ quá trình
chế biến nhiệt. Hàm lượng caffeine trong búp non trà cao nhất vào mùa xuân và giảm dần cùng
với sự phát triển của lá. Hàm lượng caffeine trong lá thứ nhất và lá thứ hai chiếm khoảng 3.4%
khối lượng chất khô cao hơn trong lá trà già (khoảng 1.5% khối lượng chất khô).
Bên cạnh đó, các methyl – xanthine khác như theobromine và theophylline, xanthine,
hypoxanthine, và guanine cũng được tìm thấy trong búp trà non nhưng với một lượng rất nhỏ.
2.11 Khoáng
Khoáng chiếm khoảng 5% khối lượng chất khô trong búp chè tươi. Có 28 loại chất
khoáng đã được tìm thấy. Thành phần khoáng trong búp trà có thể chia thành 4 nhóm như sau:
Nhóm 1: hàm lượng trên 2000 mg/kg: carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, phosphorus,
và potassium.
Nhóm 2: hàm lượng từ 500 đến 2000 mg/kg: magnesium, manganese, flourine,
aluminium, calcium, sodium, và sulfur.
Nhóm 3: Hàm lượng từ 5 đến 500 mg/kg: iron, arsenic, copper, nickel, silicon, zinc,
boron.
Nhóm 4: Hàm lượng dưới 5 mg/kg: molybdenum, lead, cadmium, cobalt, selenium,
bromine, iodide, và chromium.
So với các loại cây trồng khác thì trong trà có 8 thành phần khoáng bao gồm flourine,
potassium, aluminium, iodine, selenium, nickel, arsenic, và manganese có hàm lượng cao hơn
mức trung bình. Một số chất khoáng tích tụ lại trong lá trà già như flourine, aluminium,
selenium, calcium, iron, manganese, boron,… và một số thành phần tích tụ trong chồi non như

zinc, manesium, potassium, arsenic, nikel, …
ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

11


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

Tỷ lệ trích ly của các thành phần chất khoáng khác nhau thì khác nhau trong suốt quá
trình trích ly dịch trà. Ví dụ như các nguyên tố bromine, potassium, có khả năng trích ly rất tốt
trong dịch nước trà, trong khi một số nguyên tố khác thì chỉ có thể trích ly với một lượng rất nhỏ
vào trong dịch trà.
Cây trà là loại cây tập trung hàm lượng flourine cao. Flourine trong lá trà thường cao,
khoảng 100 – 200 mg/kg khối lượng chất khô trong cây trà, khoảng 300 – 400 mg/kg trong lá trà
vào khoảng 1000 mg/kg trong lá trà già. Flourine có vai trò ngăn ngừa các bệnh về men răng.
Cây trà cũng là loại cây chứa hàm lượng nhôm cao. Hàm lượng nhôm trong búp non trà
cao hơn rất nhiều so với các loại cây trồng khác. Lượng nhôm trong lá trà có khoảng 200 – 1500
mg/kg. Tuy nhiên, hàm lượng này chỉ được trích ly một phần nhỏ vào dịch nước trà.
Nguyên tố đồng cũng là một nguyên tố quan trọng trong lá trà bởi vì enzyme polyphenol
oxidase chứa trong khoáng này. Trong lá trà có chứa một lượng khoảng 12 – 18 mg/kg. Tuy
nhiên, hàm lượng đồng có thể gia tăng đến hàng trăm lần trong quá trình chế biến trà.
Manganese là một thành phần quan trọng tham gia vào hoạt động của hệ enzyme catalyses như
DNAase, choline esterase, phosphotatase, phosphohexokinase, adenosine kinase, pectin kinase,
trans-glutaminase, polymerase,…Trà là loại cây trồng rất giàu Mn với hàm lượng từ 200 đến
1200 mg/kg. Hàm lượng Mn trong lá trà già nhiều hơn trong các cành non. Trong quá trình trích
ly, khoảng 35% Mn được trích vào trong dịch trà.

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

12


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

Bảng 3 – Thành phần khoáng trong lá trà

( Nguồn [TLTK 10]
2.12. Vitamin
Trà cũng có chứa nhiều loại vitamin như vitamin nhóm B, vitamin K, vitamin E,…Trong
đó, đặc biệt là vitamin C, hàm lượng vitamin C trong trà cao khoảng 150 – 300 mg/100g trà.
2.13. Enzyme
Thành phần protein trong trà được xác định chủ yếu là do sự hiện diện của các enzyme,
các enzyme này có vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình chế biến trà, trong đó, đặc biệt là
enzyme polyphenol oxidase.

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

13

Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

Bảng 4 – Các hệ enzyme trong lá trà

Nguồn [TLTK 10]
2.14. Dầu thơm
Dầu thơm trong trà rất ít, hàm lượng của chúng trong lá tươi: 0,007% - 0,009% và trong
trà bán thành phẩm: 0,024% - 0,025%. Hàm lượng dầu thơm trong lá trà được tăng dần lên ở

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

14


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

những nơi có địa hình cao, tuổi lá quá non chứa ít dầu thơm hơn. Dầu thơm có ảnh hưởng trực
tiếp đến hương vị của lá trà.
3. Giống vi sinh vật [ TLTK 1, 3]
Vi sinh vật được sử dụng là vi khuẩn Acetobacter xylinum
3.1 Đặc điểm [TLTK 1]
- Chủng Acetobacter xylinum có nguồn từ Philippine. Acetobacter xylinum thuộc nhóm vi
khuẩn acetic. Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học Bergey thì Acetobacter xylinum thuộc:
lớp Schizommycetes, bộ Pseudomonadales, họ Pseudomonadieae.

- A.xylinum là loại vi khuẩn hình que dài khoảng 2μm, gram âm, đứng riêng lẽ hoặc xếp
thành chuỗi, có khả năng di động nhờ tiên mao.

Hình 3. Vi khuẩn A.xylinum
- A.xylinum sinh trưởng ở điều kiện pH nhỏ hơn hoặc bằng 5, nhiệt độ khoảng 28-32oC và
có thể tích luỹ 4.5% acid acetic.
- Có khả năng tạo thành váng hemicellulose khá dày trên môi trường lỏng, bắt màu với
thuốc nhuộm Iod và H2SO4.
- Acid acetic là sản phẩm sinh ra trong quá trình hoạt động của vi khuẩn, nhưng khi
chúng vượt quá mức cho phép, chúng sẽ quay ngược trở lại làm ức chế hoạt động của vi khuẩn.

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

15


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

3.2 Sinh hoá [TLTK 3]
- Đặc trưng sinh hóa của A.xylinum là việc sinh tổng hợp lớp màng cellulose trên môi
trường lỏng và sinh ra acid acetic.
- A.xylinum hấp thụ đường glucose, saccharose từ môi trường nuôi cấy. Trong tế bào vi
khuẩn, glucose sẽ kết hợp với acid béo tạo thành một tiền chất nằm trên màng tế bào. Kế đó nó
được thoát ra ngoài tế bào cùng với một enzyme. Enzyme này có thể polyme hoá glucose thành
cellulose.
- A.xylinum tạo nên lớp cellulose dày là do môi trường nuôi cấy có bổ sung các chất dinh

dưỡng cần thiết. Cellulose là những polysaccharide không tan trong nước mà tan trong môi
trường kiềm. Đó cũng là thành phần chính của màng tế bào thực vật.
- Polysaccharide của vi sinh vật thường được tích tụ đáng kể trong các môi trường lỏng.
Vi sinh vật có khả năng tổng hợp các oligo và polysaccharide. Lượng các oligo và các
polysaccharide nội bào có thể đạt tới 60% trọng lượng khô của tế bào.
- Tất cả các oligo và polysaccharide được tổng hợp bằng cách kéo dài chuỗi saccharide
có trước nhờ vào việc thêm vào đơn vị monosaccharide. Đơn vị monosaccharide được hoạt hoá
thường là dẫn xuất của các uridin diphosphat (UDP-X) .
- Sự tổng hợp diễn ra theo các phản ứng sau:
…X-X-X-X- + UDP-X = …X-X-X-X-X + UDP
n nhánh

(n+1) nhánh

-Cơ chế quá trình sinh tổng hợp diễn ra theo sự tổng hợp các loại polysaccharide phân
nhánh hiện chưa rõ. Người ta cho rằng thứ tự các gốc đường và tính đặc trưng tham gia của
chúng vào chuỗi polysaccharide phụ thuộc vào các enzyme transferase.

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

16


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

II. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

1. Vật liệu
1.1 Đối tượng nghiên cứu
1.1.1

Trà xanh

Trà xanh (dạng nguyên cành lá) được mua từ siêu thị CoopMart Xa Lộ Hà Nội.
1.1.2

Vi khuẩn

Giống vi khuẩn Acetobacter xylinum, lấy từ phòng giống vi sinh vật, trường Đại Học
Nông Lâm TP.HCM.
1.1.3 Nước
Sử dụng nguồn nước tại phòng thí nghiệm vi sinh, trường đại học Sư Phạm Kĩ Thuật
TP.HCM, pH = 6.7. Nước đạt yêu cầu cảm quan: không màu, không mùi, không vị.
1.1.4 Đường
Sử dụng đường Biên Hòa, mua tại siêu thị CoopMart xa lộ Hà Nội để điều chỉnh nồng độ
chất khô hòa tan của dịch trích ly, đồng thời dùng hiệu chỉnh độ Brix cho sản phẩm.
1.2 Dụng cụ - thiết bị - hóa chất
1.2.1 Dụng cụ
-

Erlen 250ml, 1000ml

-

Pipet 2ml

-

Micropipet

-

Becher 500ml

-

Ống đong 100lm

-

Phễu thủy tinh

-

Đũa khuấy

-

Nồi

-

Nhiệt kế 0-2000C.

-

Kéo

-

Gắp
1.2.2 Thiết bị

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

17


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

- Bộ lọc chân không
- Tủ ấm
- Nồi autoclave
- Tủ cấy vô trùng
- Tủ lạnh
- Brix kế
- pH kế
1.2.3. Hóa chất
- Acid acetic
- (NH4)2S04
- Nước dừa
- NaOH
- FeCl3

- Môi trường thạch Nutrient Agar: thành phần gồm có glucose, tryptone và chất chiết
nấm men.[TLTK 6]
- Mùi thực phẩm [TLTK 8]

2. Phương pháp

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

18


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

Sơ đồ nghiên cứu

Chuẩn bị nguyên liệu

Xác định thông số kỹ thuật cho quá trình trích ly trà
xanh

Xác định tỷ lệ giống cấy phù hợp

Khảo sát các thông số kỹ thuật của quá trình lên men

Thu dịch lên men

Khảo sát các thông số kỹ thuật của chế độ thanh trùng

Khảo sát cảm quan tỷ lệ hương bổ sung

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

19


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

3. Các phương pháp thí nghiệm
3.1 Chuẩn bị nguyên liệu
Lá trà xanh được nhặt bỏ cuống, loại lá hư sâu, mang rửa nước, để ráo. Sau đó mang cân
định lượng và vò để quá trình trích ly diễn ra hiệu quả hơn.
3.2 Phương pháp xác định các thông số cho quá trình trích ly [4, 11, 14]
Vì sản phẩm sau khi hoàn thành sẽ là một dạng nước giải khát, do đó chúng tôi lựa chọn
dung môi trích ly là nước. Để xác định được thông số quá trình, chúng tôi tiến hành những thí
nghiệm sau:
-

Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly [TLTK 4]

Nguyên tắc: Cân chính xác 10 gram trà, bổ sung nước theo tỷ lệ 1:15, sau đó tiến hành
trích ly ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau: 80oC, 85oC, 90oC, 95oC, 100oC. Thời gian trích ly là
45 phút, sau đó tiến hành lọc và đo hàm lượng polyphenol theo phương pháp Prussian Blue

-

Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi : cơ chất đến quá trình trích ly
[TLTK 4]

Nguyên tắc: Cân khoảng 10 gram trà, sau đó cho vào erlen. Cho nước vào erlen theo tỷ lệ
từ 1:5 đến 1:30. Tiến hành trích ly trong 45 phút, nhiệt độ 850C. Lưu ý: nước phải được nâng
nhiệt lên đến 850C trước khi cho vào bình trích. Sau đó tiến hành lọc lấy dịch trích, đem xác định
hàm lượng polyphenol theo phương pháp Prussian Blue.
-

Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình trích ly

Nguyên tắc: Cân chính xác 10 gram trà, bổ sung nước theo tỷ lệ 1:15, tiến hành trích ly ở
0

90 C, với các chế độ thời gian khác nhau: 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 phút. Sau đó lọc lấy dịch,
mang xác định hàm lượng polyphenol theo phương pháp Prussian Blue.
Phương pháp Prussian Blue [ TLTK 6 ]
Lấy 0.1 ml dung dịch (chất chuẩn hoặc mẫu cần đo đã pha loãng đến nồng độ thích hợp)
cho vào ống nghiệm, cho tiếp 3ml nước cất, lắc đều, tiếp theo cho nhanh 1ml K3Fe(CN)6 và 1 ml
FeCl3, lắc đều dung dịch. Để yên dung dịch trong 15 phút, sau đó bổ sung chất ổn định cho đủ
10ml, đo độ hấp thu A tại bước sóng 700nm.
3.3 Phương pháp xác định tỷ lệ giống cấy

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

20

Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

Đặc trưng của giống vi khuẩn A.xylinum là tạo váng cellulose trên bề mặt canh trường lên
men, chính vì vậy việc xác định số lượng giống cấy là rất khó khăn. Tuy nhiên, sự gia tăng khối
lượng màng cellulose trong quá trình lên men lại tỷ lệ thuận với số lượng A.xylinum có trong
dịch lên men. Do đó, chúng tôi xác định số lượng vi khuẩn lên men gián tiếp thông qua khối
lượng màng cellulose
Nguyên tắc: Cân chính xác khối lượng màng cellulose cho vào dịch trích ly. Sau đó rửa qua nước
muối vô trùng 3 lần. Đem sấy đến khối lượng không đổi bằng thiết bị sấy đối lưu. Cân chính xác
khối lượng màng cellulose như trên, chuẩn bị 10 erlen, mỗi erlen chứa 350ml dịch trước lên men,
cho vào lên men. Sau mỗi ngày, lấy lớp màng cellulose từ 1 erlen ra, mang rửa nước muối, sấy
đến khối lượng không đổi. So sánh sự chênh lệch khối lượng giữa các mẫu.
Lưu ý: Tiến hành lên men với 3 khối lượng màng cellulose ban đầu khác nhau.
3.4 Phương pháp xác định các thông số của quá trình lên men [TLTK 3, 4, 9, 10]
Quá trình lên men là quá trình quan trọng nhất, do đó để đưa ra một quy trình công nghệ
phù hợp, việc kiểm soát quá trình này là rất cần thiết. Vì loài A.Xylinum có khoảng nhiệt độ sinh
trưởng tối ưu là 300C. Do đó, chúng tôi có định nhiệt độ lên men ở nhiệt đô phòng ( 29-310C)
giảm chi phí năng lượng và đầu tư thiết bị. Sau khi đã cố định nhiệt độ, chúng tôi tiến hành các
thí nghiệm sau:
-

Thí nghiệm: Khảo sát hàm lượng chất khô hòa tan ảnh hưởng đến quá trình lên men
[TLTK 3. 4]

Nguyên tắc: Bổ sung saccharose vào dịch trích ly với các tỷ lệ sao cho dịch trích ly đạt
nồng độ: 5%, 7.5%, 10% (xác định bằng Brix kế), sau đó tiến hành lên men ở nhiệt độ phòng,

thời gian lên men là 10 ngày. Trong quá trình lên men, đo sự biến đổi hàm lượng đường sót.
-

Thí nghiệm: Khảo sát pH ảnh hưởng đến quá trình lên men [TLTK 3, 4]

Nguyên tắc: Chỉnh pH vào dịch trích ly với các tỷ lệ, sao cho pH đầu là: 5.5, 5, 4.5, sau
đó tiến hành lên men ở nhiệt độ phòng, thời gian lên men là 10 ngày. Trong quá trình lên men,
đo sự biến đổi pH trong quá trình lên men.
-

Thí nghiệm: Khảo sát thời gian lên men

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

21


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

Nguyên tắc: Tiến hành thu dịch trích ly, bổ sung vào dịch trích ly saccharose với tỷ lệ tối
ưu ở thí nghiệm “Khảo sát hàm lượng chất khô hòa tan ảnh hưởng đến quá trình lên men”. Sau
đó tiến hành lên men trong 11 ngày. Trong quá trình lên men, tiến hành đo hàm lượng đường sót
và pH từ ngày thứ 2 đến ngày thứ 11.
3.5 Thu nhận dịch lên men [ TLTK 3]
Do lên men trà xanh là lên men bề mặt trong môi trường lỏng, do đó phương pháp thu
nhận dịch lên men tương đối đơn giản, cụ thể là: sau khi xác định được thời điểm dừng quá trình

lên men, chúng tôi tiến hành tách sinh khối ra khỏi dịch lên men. Dùng vải lọc, lọc thô dịch lên
men 3 lần. Tiếp theo, tiến hành lọc chân không dịch lên men.
3.6 Phương pháp khảo sát các thông số thanh trùng [TLTK 3, 4, 7]
Để sản phẩm có thể thương mại hóa, thì yêu cầu bắt buộc là thời gian bảo quản sản phẩm
phải đủ dài và đảm bảo chất lượng sản phẩm không bị biến đổi. Vì vậy khảo sát chế độ bảo quản
là yêu cầu bắt buộc. Do sản phẩm có pH thấp, nên chúng tôi chỉ khảo sát các thông số thanh
trùng mà không tiệt trùng. Trong khâu bảo quản, số lượng tổng VSV hiếu khí là chỉ tiêu phản
ánh mức độ hư hỏng của sản phẩm một cách khách quan. Bên cạnh đó, khi xử lý thanh trùng thì
làm lượng polyphenol, cũng như cảm quan của sản phẩm cũng bị ảnh hưởng theo, vì vậy việc
xác định các thông số thanh trùng sẽ dựa vào: hàm lượng polyphenol, cảm quan sản phẩm và
tổng số VSV hiếu khí. Chúng tôi tiến hành xác định tổng số VSV hiếu khí thông qua những thí
nghiệm dưới đây:
-

Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thanh trùng

Nguyên tắc: Mang sản phẩm sau khi đóng chai thủy tinh 330ml, thanh trùng ở các nhiệt
độ khác nhau: 700C, 800C, 900C, 950C. Thời gian thanh trùng 25 phút. Sau khi thanh trùng đem
để ở nhiệt độ thường 3 tuần. Tiếp đến mang tiến hành xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí.
-

Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thanh trùng

Nguyên tắc: Mang sản phẩm sau khi đóng chai thủy tinh 330ml, thanh trùng ở các chế độ
thời gian khác nhau: 15 phút, 20 phút, 25 phút, 30 phút, 35 phút, 40 phút. Nhiệt độ thanh trùng
chọn từ thí nghiệm phía trên. Sau khi thanh trùng đem để ở nhiệt độ thường 3 tuần. Tiếp đến
mang tiến hành xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí.

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

22


Đề Tài NCKH

Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

Nguyên tắc xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí [TLTK 6]
Sử dụng môi trường thạch tryptone glucose (Plate count agar) để nuôi cấy mẫu thực
phẩm trong điều kiện hiếu khí ở nhiệt độ 300C, trong thời gian 48 giờ. (Có thể sử dụng môi
trường thạch dinh dưỡng (Nutrient agar)).
+ Chuẩn bị mẫu: Lấy 25ml mẫu cho vào erlen 250ml. Tiếp đó, cho vào erlen 225ml nước
pepton hoặc nước vô khuẩn. Ta thu được dung dịch có độ pha loãng 10-1. Sử dụng nước pepton
hoặc nước vô khuẩn với các hệ số pha loãng là 10-2, 10-3…
+ Cấy mẫu: Mỗi mẫu thực phẩm cần được nuôi cấy ít nhất với ba độ pha loãng khác
nhau, sử dụng 2 hộp đĩa petri cho mỗi độ pha loãng. Có thể sử dụng phương pháp đổ hộp hoặc
cấy gạt để gieo cấy.
+ Nuôi cấy: Nhiệt độ nuôi cấy là 300C. Sau 48 giờ, tiến hành đếm số khuẩn lạc xuất hiện
trên các hộp đĩa petri và tính kết quả sơ bộ. Sau 72 giờ, tiến hành đếm số khuẩn lạc một lần nữa
rồi tính kết quả chính thức.
+ Cách tính kết quả


Tiến hành đếm khuẩn lạc trên đĩa petri.



Cách tính kết quả: xem phần phụ lục

3.7 Khảo sát tỷ lệ hương bổ sung
Dịch lên men khi thu được của bất kỳ quá trình lên men nào cũng mang hương đặc
trưng. Đối với trà lên men, mùi đặc trưng tương đối khó chấp nhận với sản phẩm đóng
chai. Vì vậy chúng tôi bổ sung hương nhằm tạo ra giá trị cảm quan tốt cho sản phẩm.
Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp một yếu tố kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 4
nghiệm thức, mỗi đơn vị thí nghiệm là 350 ml. Các nghiệm thức thí nghiệm:
Nghiệm thức 1: nồng độ chất hương bổ sung vào sản phẩm là 0.1ml
Nghiệm thức 2: nồng độ chất hương bổ sung vào sản phẩm là 0.3ml
Nghiệm thức 3: nồng độ chất hương bổ sung vào sản phẩm là 0.5ml
Nghiệm thức 4: nồng độ chất hương bổ sung vào sản phẩm là 0.7ml

ĐH SPKT TP.HCM

SV 2010 - 49

23