Nghiên cứu trích ly polyphenol chè xanh có hỗ trợ siêu âm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------------------------

NGUYỄN TIẾN HUY

NGHIÊN CỨU TRÍCH LY POLYPHENOL CHÈ XANH
CÓ HỖ TRỢ SIÊU ÂM

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. VŨ HỒNG SƠN

Hà Nội - 2013


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT ....................................2
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU......................................................................3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ...........................................................4
MỞ ĐẦU ...........................................................................................................6
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CHÈ .............................................................8
I. Giới thiệu vài nét về cây chè ........................................................... 8
I.1. Tên gọi và nguồn gốc ................................................................... 8
I.2. Phân vùng chè ở Việt Nam........................................................... 9
I.3. Tình hình nghiên cứu Polyphenol ............................................. 12

I.4. Thành phần hoá học của chè .................................................... 15
II. Các phương pháp trích ly............................................................ 31
II.1. Các phương pháp trích ly rắn – lỏng....................................... 31
II.2. Phương pháp trích ly có khuấy trộn và gia nhiệt.................... 31
II.3. Phương pháp trích ly lỏng cao áp (PLE) ................................. 32
II.4. Phương pháp trích ly bằng Soxhlet ......................................... 32
II.5. Phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng.................................... 33
II.6. Phương pháp trích ly bằng CO2 siêu tới hạn .......................... 34
II.7. Phương pháp trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm .......................... 35
III. Giới thiệu về thiết bị phát sóng siêu âm .................................... 36
III.1. Mô hình cấu tạo của thiết bị siêu âm...................................... 36


III.2. Nguyên lý tác động của sóng siêu âm ..................................... 36
IV. Quy trình trích ly Polyphenol chè xanh có hỗ trợ sóng siêu âm38
V. Quy hoạch thực nghiệm ............................................................................38
V.1. Định nghĩa ................................................................................. 39
V.2. Các bước tiến hành quy hoạch thực nghiệm ........................... 40
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............41
I. Đối tượng nghiên cứu..................................................................................41
II. Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................41
II.1. Tiến hành trích ly ..................................................................... 41
II.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly
polyphenol......................................................................................... 42
III. Phương pháp phân tích............................................................................43
III.1. Xác định hàm lượng Pp tổng theo phương pháp Loewenthal
........................................................................................................... 43
III.2. Xác định hoạt tính chống OXH của Pp bằng phương pháp
DPPH ................................................................................................ 44
IV. Xử lý số liệu ................................................................................ 46

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...............................................47
I. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly ..............................47
I.1. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy..................................................... 47
I.2. Ảnh hưởng của thời gian ........................................................... 48
I.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu.............................. 49


I.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ............................................................. 50
I.5. So sánh giữa các phương pháp trích ly polyphenol .................. 51
II. Tối ưu hoá quá trình trích ly polyphenol chè xanh..................................52
II.1. Xây dựng mô hình .................................................................... 52
II.2. Tối ưu hoá ................................................................................. 60
III. Quy trình trích ly Polyphenol chè xanh có hỗ trợ sóng siêu âm hoàn
chỉnh ............................................................................................................... 62
III.1. Sơ đồ quy trình trích ly........................................................... 62
III.2. Thuyết minh quy trình hoàn thiện ......................................... 63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................65


LỜI CAM ĐOAN
Qua thời gian học tập và làm việc tại bộ môn, cùng với sự cố gắng nỗ lực
phấn đấu, nay đã hoàn thành.
Tôi xin am đoan rằng toàn bộ bản luận văn này là kết quả nghiên cứu do
bản thân tôi thực hiện với sự hướng dẫn của thầy cô và cộng tác của các bạn
đồng nghiệp. Những số liệu đưa ra là hoàn toàn trung thực, không vi phạm bản
quyền của bất kỳ tác giả nào.
Qua đây tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể các thầy cô trong Viện
Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm, các thầy cô trong Bộ môn Quản lý
chất lượng, các thầy cô trong Khoa Dược trường Đại học Ubon Ratchathani

vương quốc Thái Lan đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và
nghiên cứu tại phòng thí nghiệm phục vụ để tài.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Vũ Hồng Sơn đã tận tình
truyền đạt những kiến thức và trực tiếp hướng dẫn tôi để tôi hoàn thành đề tài.

Học viên

Nguyễn Tiến Huy

1


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT
C

: (+) - Catechin

EC

: (-) - Epicatechin

ECG

: (-) - Epicatechin gallate

EGC

: (-) - Epigallocatechin

EGCG

: (-) - Epigallocatechin gallate

GC

: (+) - Gallocatechin

GCG

: (+) - Gallocatechin gallate

GTTB

: Giá trị trung bình

Pp

: Polyphenol

OXH

: ôxi hoá

2


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hàm lượng và hoạt tính chống oxy hoá
của polyphenol…………………………………………………………………..47
Bảng 2. Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng và hoạt tính chống oxy hoá

của polyphenol…………………………………...……………………………..48
Bảng 3. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu đến hàm lượng và hoạt tính
chống oxy hoá của polyphenol.............................................................................49
Bảng 4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng và hoạt tính chống oxy hoá của
polyphenol.............................................................................................................50
Bảng 5. So sánh giữa các phương pháp trích ly polyphenol...............................51
Bảng 6. Các thí nghiệm tiến hành và kết quả…………………………….…….53
Bảng 7. Kết quả phân tích hồi quy – Hàm lượng polyphenol tổng (Y1)...............54
Bảng 8. Kết quả phân tích hồi quy – Hoạt tính chống oxy hoá (Y2)....................55

3


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1 - Lá chè xanh Việt Nam..............................................................................8
Hình 2 - Một số hình ảnh các chế phẩm polyphenol chè xanh thương phẩm......13
Hình 3 - Đồ uống có bổ sung chiết xuất chè xanh (Catechin)………………….15
Hình 4- Thiết bị trích ly Soxhlet………………………………………………...33
Hình 5 – Bể trích ly siêu âm……………………………........………………….35
Hình 6 - Thiết bị phát sóng siêu âm………………………………….…………36
Hình 7 - Quá trình hình thành, phát triển và vỡ bọt khí………………………..37
Hình 8 – Sơ đồ quy trình trích ly Polyphenol chè xanh có hỗ trợ siêu âm……..38
Hình 9 – Sơ đồ đối tượng nghiên cứu……………………….………………….39
Hình 10 - Mẫu chè khô nghiên cứu...…………………………………………...41
Hình 11. Ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng polyphenol tổng………….56
Hình 12. Ảnh hưởng của các yếu tố đến hoạt tính chống OXH của Pp ..............57
Hình 13 - Bề mặt đáp ứng của hàm lượng polyphenol tổng ảnh hưởng bởi tốc độ
khuấy và thời gian……………………………………………………………….57
Hình 14 - Bề mặt đáp ứng của hàm lượng polyphenol tổng ảnh hưởng bởi tốc độ
khuấy và tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu……………………………………………58

4


Hình 15 - Bề mặt đáp ứng của hàm lượng polyphenol tổng ảnh hưởng bởi thời
gian và tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu……………………………………………..58
Hình 16 - Bề mặt đáp ứng của hoạt tính chống oxy hoá của polyphenol ảnh
hưởng bởi thời gian và tốc độ khuấy……………………………………………59
Hình 17 - Bề mặt đáp ứng của hoạt tính chống oxy hoá của polyphenol ảnh
hưởng bởi tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu và tốc độ khuấy………………………...59
Hình 18 - Bề mặt đáp ứng của hoạt tính chống oxy hoá của polyphenol ảnh
hưởng bởi tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu và thời gian…………………………….60
Hình 19 - Điểm tối ưu…………………………………………………………..61
Hình 20 - Mức độ đáp ứng của hàm mong đợi…………………………………61
Hình 21 – Sơ đồ quy trình trích ly Polyphenol chè xanh có hỗ trợ siêu âm hoàn
chỉnh…………………………………………………………………………….62

5


MỞ ĐẦU
Cây chè có tên khoa học là Camelia sinensis. Lá chè là loại thức uống quen
thuộc ở Việt Nam và nhiều nước châu Á từ hàng ngàn năm. Ngày nay, chè cũng
là loại thức uống phổ biến ở các nước khác trên khắp thế giới. Là một quốc gia
có truyền thống uống chè lâu đời, Việt Nam sản xuất và tiêu thụ rất nhiều chủng
loại chè, từ các loại chè truyền thống cho đến các loại chè được du nhập từ nước
ngoài.
Các nghiên cứu gần đây đều khẳng định lá chè xanh có chứa những hợp chất
chống oxi hóa mạnh, là các polyphenol – flavonoids. Polyphenol tiếp nhận các
gốc tự do sinh ra trong quá trình bệnh lí nên có khả năng dập tắt các quá trình tạo

ra gốc tự do gây bệnh. Polyphenol còn có tác dụng làm bền thành mạch, hạn chế
các hiện tượng chảy máu dưới da. Nhiều polyphenol còn được sử dụng trong
công nghiệp nhẹ như công nghệ mỹ phẩm…… Nhờ các tác dụng quý giá như
trên các polyphenol từ chè có giá trị cao trên thị trường hiện nay.
Cho đến nay, polyphenol từ lá chè xanh đã và đang được nghiên cứu theo các
phương pháp trích ly thông thường, phương pháp trích ly với sự hỗ trợ vi sóng,
trích ly dùng CO2 siêu tới hạn, trích ly với sự hỗ trợ của siêu âm.
Trích ly thông thường cần sử dụng dung môi hữu cơ hoặc nước, có gia nhiệt,
phương pháp này đơn giản nhưng thời gian trích ly lâu, tốn dung môi và đặc biệt
nhiệt độ cao ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và tạo điều kiện cho quá trình
phân hủy catechin xảy ra.
Mới đây, những công bố về trích ly có sử dụng sự hỗ trợ của sóng siêu âm
cho phép trích ly ở nhiệt độ thường mà vẫn đạt hiệu quả trích ly cao và rút ngắn
được thời gian và tiêu tốn ít dung môi. Phương pháp trích ly có sự tác động của
sóng siêu âm đã được chứng minh là làm tăng hiệu quả trích ly. Dưới tác dụng
của sóng âm, cấu trúc tế bào bị phá vỡ, các hạt bị giảm kích thước, tăng diện tích
tiếp xúc tạo điều kiện cho sự hòa tan hoạt chất vào dung môi. Đồng thời, sóng âm
gây tác động cấu trúc dung môi, chuyển dung môi thành các tác nhân solvat hóa,
tạo sự khấy trộn mạnh mẽ trong dung dịch nên tăng động lực của quá trình trích

6


ly. Việc nghiên cứu trích ly polyphenol từ chè xanh có hỗ trợ của sóng siêu âm là
điều hết sức quan trọng và có ý nghĩa.
Tuy nhiên để giải quyết vấn đề trên cần có sự nghiên cứu từ phòng thí
nghiệm, đưa các kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm sang thực tế sản
xuất ở quy mô công nghiệp. Bên cạnh việc khai thác polyphenol bằng phương
pháp trích ly thông thường chưa đem lại kết quả cao.
Kế thừa các kết quả nghiên cứu gần đây về công nghệ trích ly polyphenol

từ chè xanh, với mục đích nhằm thu được chế phẩm polyphenol một cách hiệu
quả và thu nhận được hàm lượng cao nhất, tôi đã tiến hành thực hiện đề tài:

“ Nghiên cứu trích ly Polyphenol chè xanh có hỗi trợ siêu âm”
Mục đích của đề tài:
1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly polyphenol chè xanh
2. Đưa ra thông số tối ưu cho quá trình trích ly Pp chè xanh có hỗ trợ siêu âm

Đối tượng nghiên cứu: Chè xanh vụn được thu mua từ các nhà máy

Nội dung nghiên cứu:
1. Lựa chọn nguyên liệu chè xanh (hàm lượng, hoạt tính chống oxy hóa của Pp)
2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly polyphenol chè xanh
(dung môi trích ly, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ trích ly, thời gian
trích ly, pH trích ly và thời gian siêu âm)
3. Tối ưu hóa quá trình trích ly bằng qui hoạch thực nghiệm.

Kết quả dự kiến:
Đưa ra quy trình trích ly Polyphenol chè xanh có hỗ trợ siêu âm hoàn thiện
và cụ thể nhằm thu được hiệu quả cao nhất trong quá trình trích ly.

7


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CHÈ
I. Giới thiệu vài nét về cây chè
I.1. Tên gọi và nguồn gốc [31],[35]
Cây chè có tên khoa học là Camelia sinensis
Lind O.Kuntze Chè thuộc:
Ngành

: Bí tử (Angiospermae)

Lớp

: Song diệp tử (Dicotylednae)

Bộ

: Sơn trà (Theals)

Họ

: Trà (Theacea)

Chi

: Trà (Camenllia)

Loài

: Camenllia sinensis
Hình 1 - Lá chè xanh Việt Nam

Năm 1753 Line (nhà thực vật học Thụy Điển) đặt tên khoa học cho cây chè
là Thea sinensis, sau đó lại đặt là Camellia sinensis. Sau Line có nhà thực vật học
xếp cây chè thuộc chi Thea, có người lại xếp cây chè thuộc chi Camellia sinensis.
Tên khoa học của cây chè được viết là Thea sinensis hoặc Camellia sinensis.
Hơn một trăm năm, tên khoa học của cây chè vẫn là một vấn đề tranh luận.
Trước sau có 20 cách đặt tên khoa học cho cây chè. Hiện nay các nhà thực vật

học gộp hai chi Thea và Camellia làm một và gọi là chi Camellia. Vì vậy tên
khoa học của cây chè được nhiều người thường gọi là Camellia sinensis [31]
Năm 1823 R.Bruce phát hiện được những cây chè dại, lá to ở vùng Atxam
(Ấn Độ), từ đó các học giả người Anh cho rằng nguyên sản của cây chè là ở Ấn
Độ chứ không phải là ở Trung Quốc. [35]
Năm 1951 Đào Thừa Trân, một nhà khoa học Trung Quốc tổng kết về cây
chè trên thế giới cho rằng : “Cái nôi tự nhiên cây chè là ở khu vực gió mùa Đông
Nam Á, vì ở Lào và Myanma, Vân Nam và Bắc Việt Nam đều có những cây chè
hoang dại, ngoài ra đất đai, khí hậu, lượng mưa của cả khu vực này đều rất thích
hợp với sinh trưởng của cây chè…”. Theo tác giả nơi nguyên sản của cây chè là
tỉnh Vân Nam, chúng di thực về phía Đông qua tỉnh Tứ Xuyên bị ảnh hưởng của

8


khí hậu nên biến thành giống chè lá nhỏ, di thực về phía Nam và Tây Nam Ấn
Độ, Myanma, Việt Nam biến thành giống lá to. [31]
Năm 1882, các nhà thám hiểm Pháp đã khảo sát về sản xuất và buôn bán
chè giữa sông Đà và sông Mê Kông ở miền núi phía Bắc Việt Nam, từ Hà Nội
ngược lên cao nguyên Mộc Châu, qua Lai Châu; đến tận Ipang, vùng
Xipsxoongpanna (Vân Nam), nơi có những cây chè đại cổ thụ. “Hàng ngày
những đoàn thồ lớn (100 – 200 con lừa), chất đầy muối và gạo khi đi và nặng
chĩu chè khi về. Ipang nổi tiếng về chất lượng chè đạt mức ngự trà cống nộp cho
Hoàng đế Trung Hoa. Loại chè cao cấp này không bán ngoài thị trường, và ai
cũng cố giấu lại một phần nhỏ, mặc dù nguy cơ bị trừng trị nặng nề. Tôi đã trông
thấy một nắm chè loại này màu trắng ngà, bao gồm những cánh chè rất nhỏ và rất
xoăn. Vùng đất đai của Đèo Văn Trị ở Lai Châu, là hang xóm láng giềng gần gũi
của Ipang, vùng Xíp xoongpanna”.
Sau những chuyến khảo sát rừng chè cổ ở tỉnh Hà Giang Việt Nam (1923),
và tây nam Trung Quốc (1926), các nhà khoa học Pháp và Hà Lan, đã viết “…

những rừng chè, bao giờ cũng mọc bên bờ các con sông lớn, như sông Dương
Tử, sông Tsi Kiang ở Trung Quốc, sông Hồng ở Vân Nam và Bắc Kỳ (Việt
Nam), sông Mê Kông ở Vân Nam, Thái Lan và Đông Dương, sông Salouen và
Irrawadi ở Vân Nam và Mianma, sông Bramapoutro ở Assam”.
Năm 1976, Viện sĩ thông tấn Viện Hàn lâm khoa học Liên Xô, sau những
nghiên cứu về tiến hóa của cây chè, bằng phân tích chất catesin trong chè mọc
hoang dại, ở các vùng chè Tứ Xuyên, Vân Nam Trung Quốc, và các vùng chè cổ
Việt Nam (Suối Giàng, Nghĩa Lộ, Lạng Sơn, Nghệ An…), đã viết: “… Cây chè
cổ Việt Nam, tổng hợp các catechin đơn giản nhiều hơn cây chè Vân Nam…. Từ
đó có sơ đồ tiến hóa cây chè thế giới sau đây: Camellia → Chè Việt Nam → Chè
Vân Nam lá to → chè Trung Quốc → Chè Assam ( Ấn Độ)”.

I.2. Phân vùng chè ở Việt Nam

9


Do điều kiện đất đai và khí hậu thích hợp cho nên cây chè được trồng trọt
rải rác ở hầu hết các tỉnh trung du và miền núi, nhưng tập trung ở một số vùng
chính như sau:
 Vùng chè Tây Bắc:
+ Miền núi phía bắc, bao gồm các tỉnh Lai Châu, Sơn La. Đây là một vùng
chè cũ, vốn có của Việt Nam, trước khi người Pháp chiếm Đông Dương. Là vùng
núi cao nguyên hiểm trở, phần lớn diện tích ở độ cao dưới 1000m.
+ Giống chè được trồng chủ yếu ở đây là: Giống chè Shan và giống chè
Trung du, trong đó giống chè Shan phù hợp và phát triển tốt hơn cho chất lượng
cao hơn, hiện nay đã trồng thêm một số giống chè mới như LDP1, LDP2, TR777,
Đại Bạch trà…
+ Vùng này có đơn vị trồng và chế biến chè lớn là: Công ty chè Mộc Châu
và công ty chè Tam Đường, sản phẩm chủ yếu là chè đen và chè xanh có chất

lượng tương đối tốt.


Vùng chè Việt Bắc – Hoàng Liên Sơn:
+ Bao gồm các tỉnh: Tuyên Quang, Hà Giang, Lào Cai, Hòa Bình và phía

tây Yên Bái, đây là một vùng chè rất quan trọng của Việt Nam. Vùng này có 2
trình độ sản xuất quảng canh và thâm canh khác nhau rõ rệt. Đó là tiểu vùng chè
rừng dân tộc và tiểu vùng chè đồi công nghiệp với trình độ thâm canh cao hơn.
+ Sản lượng chè búp tươi chiếm 31,15% tổng sản lượng chè búp tươi cả
nước. Giống chè chủ yếu là chè Shan và chè Trung du, hiện nay đã có một số
giống chè mới như: Bát Tiên, Đại Bạch trà, TR777, LDP1, LDP2..đang được
trồng, nhưng với diện tích còn nhỏ, nhằm khảo nghiệm để thay đổi cơ cấu giống
chè cho phù hợp với người tiêu dùng.
+ Vùng này có nhiều đơn vị trồng và chế biến chè công nghiệp như: Công
ty chè Tân Trào, Tháng Mười, Sông Lô (Tuyên Quang), Suối Giàng, Nghĩa Lộ,
Liên Sơn, Yên Bái… Sản phẩm chủ yếu là chè đen xuất khẩu, một phần nhỏ là
chè xanh đặc sản như: chè Suối Giàng, chè Shan tuyết Hà Giang.

10


 Vùng chè trung du Bắc Bộ:
+ Vùng chè trung du Bắc Bộ, nằm tại gianh giới giữa miền núi và miền
đồng bằng Bắc Bộ bao gồm các tỉnh Phú Thọ, Bắc Cạn, Thái Nguyên, phía nam
Yên Bái, Hà Tây , Hòa Bình. Đây là một vùng chè quan trọng về diện tích và sản
lượng.
+ Sản lượng chè búp tươi chiếm khoảng 26,22% tổng sản lượng chè búp
tươi cả nước. Giống chè chủ yếu là chè trung du và một số giống mới PH1,
LDP1, LDP2, Bát Tiên…

+ Vùng này có nhiều đơn vị trồng và chế biến chè công nghiệp như: Văn
Hưng (Yên Bái); Phú Bền, Phú Đa..(Phú Thọ); Sông Cầu, Phú Lương.. (Thái
Nguyên); Kim Anh (Hà Nội). Sản phẩm chủ yếu là chè đen, chè xanh xuất khẩu
và một phần chè xanh đặc sản nội tiêu (Tân Cương).
 Vùng chè Bắc Trung Bộ:
+ Đây là một vùng chè lâu đời của Việt Nam, trước thời kì Pháp thuộc
người dân ở đây đã trồng và biết chế biến chè đơn giản gọi là chè Bạng (Thanh
Hóa). Vùng này bao gồm các tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh. Ở đây có các
đơn vị trồng và chế biến chè công nghiệp như sau: Nông trường 3/2 (tại Phủ
Quỳ), Bãi Trành, Yên Mỹ (Thanh Hóa); Hạnh Lâm, Anh Sơn (tại Nghệ An);
Thanh Mai, 20/4, 12/9, Tây Sơn (tại Hà Tĩnh).
+ Các giống chè được trồng chủ yếu ở vùng này là chè trung du, PH1, và
một số giống của địa phương.
+ Sản phẩm chủ yếu là chè đen xuất khẩu và chè xanh nội tiêu.
 Vùng chè Tây Nguyên:
+ Đây là vùng có địa hình khá phức tạp, có nhiều núi và cao nguyên rộng
và bằng phẳng. Ranh giới tự nhiên gần trùng với giới hành chính của 3 tỉnh Lâm
Đồng, Gia Lai Kom Tum, và Đắc Lắc.
+ Giống chè chủ yếu của vùng này là chè Shan, chè Ấn Độ gieo bằng hạt.
Sản lượng chè búp tươi chiếm 31% tổng sản lượng chè búp tươi cả nước, trong

11


đó tỉnh Lâm Đồng có sản lượng chè búp tươi lớn nhất cả nước. Sản phẩm chủ
yếu là chè đen xuất khẩu, chè xanh xuất khẩu và nội tiêu.
+ Vùng này chè phát triển mạnh từ năm 1952 với các đồn điền chè công
nghiệp quy mô lớn ở Bảo Lộc, Cầu Đất, Gia Lai Kom Tum. Ở đây chè được
trồng, chế biến và tiêu thụ mạnh dưới 2 hình thức nhà nước và tư nhân.
 Vùng chè duyên hải miền Trung:

+ Đây là một vùng chè quan trọng của người Việt Nam, trước khi Pháp
chiếm Đông Dương, phần lớn là các vườn chè xanh dọc theo duyên hai Trung
Bộ, trồng trên các sườn của dãy Trường Sơn thuộc các tỉnh Quảng Bình, Quảng
Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi và gần đây là Bình Định.
+ Vùng này do điều kiện khí hậu nắng nóng, gây ảnh hưởng xấu tới việc thực
hiện quy trình công nghệ chế biến chè đen, nên chỉ tập trung vào sản xuất chè
xanh tiêu thụ trong nước là chính, chất lượng trung bình, sản lượng không nhiều.

I.3. Tình hình nghiên cứu Polyphenol
I.3.1. Tình hình nghiên cứu polyphenol trên thế giới [26]

Từ các kết quả nghiên cứu về tác dụng y học của polyphenol từ chè xanh,
hình thành trào lưu trên thế giới sử dụng các chế phẩm polyphenol chiết xuất từ
chè, sau đó chúng được phối chế thành thuốc dạng viên với các thành phần khác
như caroten, vitamin A, vitamin E, các loại chất chống oxi hóa khác. Các loại chế
phẩm này được sản xuất nhiều tại Trung Quốc, Nhật Bản và một số công ty của
Mỹ. Giá trị của sản phẩm tùy thuộc hàm lượng polyphenol tổng số và cấu tử
chính được coi là có hoạt tính sinh học tốt nhất là epigallocatechin gallate; hàm
lượng catechin trong chế phẩm từ 60-98%, trong đó có công bố rõ hàm lượng
epigallocatechin gallate.

12


Hình 2 - Một số hình ảnh các chế phẩm polyphenol chè xanh thương phẩm

Các hãng cung cấp bột chè xanh hàng đầu thế giới hiện nay là: hiệp hội
Life Extention (Mỹ), những người yêu chè xanh Green Tea Lovers (Nhật), công
ty ITOEN (Nhật), Nutrimart (Mỹ), Taiyo International (Nhật)…
SUNPHENOL [26] là tên gọi của dòng chế phẩm polyphenol chè xanh

được sản xuất bởi tập đoàn Taiyo Quốc tế (Nhật Bản), với hàm lượng catechin
tinh chế với hàm lượng cao mà không tạo ra vị chát và không làm mất đi màu đặc
trưng của chè xanh. SUNPHEOL đã được Quỹ tài trợ dinh dưỡng và sức khỏe
Nhật Bản công nhận như là một thực phẩm sử dụng cho sức khỏe theo quy định
(FOSHU). SUNPHENOL còn được thêm vinh dự với giải thưởng Thành tựu
công nghiệp, IFT Food Expo 2000, Hoa Kỳ.
THEA-FLAN là một sản phẩm của công ty ITOEN (Nhật Bản) chứa các
hợp chất polyphenol (90%) có hoạt tính sinh học là catechin với nồng độ rất lớn
[7]. Tác dụng chính của THEA-FLAN là chống ôxy hóa, khử mùi và có hoạt tính
chống vi sinh vật. THEA-FLAN được sử dụng chủ yếu làm nguyên liệu thực
phẩm, phụ gia thực phẩm và thực phẩm chức năng.
TEAVIGO [8] là dòng sản phẩm của Tập đoàn DSM (có trụ sở chính tại Hà Lan
và các cơ sở tại châu Âu, châu Á, châu Mỹ, châu Phi và Australia). TEAVIGO là
sản phẩm chiết xuất từ chè xanh tự nhiên, không có cafein, được tinh chế với
hàm lượng 94% epigallocatechin gallat (EGCG).

I.3.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất polyphenol ở Việt Nam

13


Trên thế giới đã có hàng nghìn công trình nghiên cứu của các tác giả ở
nhiều quốc gia công bố tác dụng sinh học chữa bệnh của chè xanh mà hợp chất
được quan tâm chủ yếu là Pp. Ở nước ta, do vị trí quan trọng của cây chè trong
nền kinh tế quốc dân nên đã có nhiều công trình nghiên cứu trên đối tượng này.
Chỉ tính 10 năm trở lại đây đã có khoảng vài chục công trình được công bố, song
những nghiên cứu này tập trung chủ yếu vào việc nghiên cứu qui trình, điều kiện
trồng, chăm bón, chọn giống, chế biến, sinh trưởng phát triển và tăng năng suất
của chè. Các nghiên cứu về công nghệ trích ly nhằm khai thác hợp chất thiên
nhiên có hoạt tính sinh học cao vốn có trong chè vẫn còn ít. Vì thế cho đến nay,

nước ta vẫn chưa có hướng khai thác hiệu quả nguồn nguyên liệu chè phong phú
phục vụ các mục đích phòng và chữa bệnh cho con người.
Từ những năm 1990, Viện Hóa học công nghiệp Việt Nam đã sớm tổ chức
triển khai nghiên cứu công nghệ sản xuất polyphenol chè xanh theo phương pháp
truyền thống. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trong các bài báo cáo Đề tài
nghiên cứu cấp Viện 1995 – 1996 [9], Báo cáo tổng kết Khoa học kỹ thuật Đề tài
độc lập cấp Nhà nước ĐTĐL-2002/13 [11]. Phát triển kết quả của các nghiên cứu
này, Viện đã đăng ký và thực hiện thành công dự án sản xuất thử nghiệm độc lập
cấp nhà nước mã số DAĐL-2006/06; trong đó polyphenol chè xanh >80% là một
trong 5 sản phẩm chính của dự án.
Trước năm 2006 Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam thuộc Tổng công ty
hóa chất Việt Nam đã bắt đầu cung cấp dịch chiết chè xanh cho Unilever Việt
Nam phối chế vào sản phẩm kem đánh răng và một số sản phẩm mỹ phẩm khác,
tuy nhiên về chủng loại sản phẩm và chất lượng cần có những cải tiến nhất định.
Từ những năm 2000, các cơ sở nghiên cứu trong nước cũng bắt đầu tổ chức
triển khai nghiên cứu công nghệ chiết xuất polyphenol tổng số từ chè xanh và bắt
đầu nghiên cứu phân lập các catechin chè xanh cũng như các hợp chất phenolic
từ nguồn khác hướng tới mục tiêu ứng dụng trong dược phẩm và hóa mỹ phẩm.
Điển hình có thể kể đến Học viện Quân y, Viện Hóa học – Viện Khoa học và
Công nghệ Việt Nam, TRAPHACO, Mediplantex, Đại học Dược Hà Nội, Đại
học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh. Năm 2002-2005 thực hiện đề tài nghiên

14


cứu cấp cơ sở, Học viện Quân Y đã phối hợp với Viện Hóa học nghiên cứu công
nghệ chiết xuất polyphenol tổng số từ chè xanh và phân lập một số catechin và
đánh giá hoạt tính chống oxi hóa của các sản phẩm này [11], [13]. Các nghiên
cứu này đã thu được những thành công bước đầu về mặt nghiên cứu cơ bản hóa
học và hoạt tính sinh học của các catechin chè xanh, là tiền đề để phát triển

nghiên cứu và triển khai công nghệ trong tương lai.

Hình 3 - Đồ uống có bổ sung chiết xuất chè xanh (Catechin)

I.4. Thành phần hoá học của chè [5],[10],[11]
I.4.1. Nước
Nước là thành phần hoá học quan trọng và chiếm hàm lượng lớn trong cây.
Nước là dung môi hoà tan các chất dinh dưỡng, là môi trường cho enzyme hoạt
động. Thiếu nước, các hoạt động sống của cây bị suy giảm, cây không hô hấp
được và có thể bị chết.
Hàm lượng nước trong chè khoảng 75 – 80%, phụ thuộc vào giống, điều
kiện canh tác và tự nhiên.
Trong cùng năm, vào các thời gian khác nhau hàm lượng nước trong chè
cũng thay đổi, nhưng tuân theo quy luật sau: chè đầu vụ có hàm lượng nước cao
hơn chè cuối vụ, vào các tháng giữa vụ (tháng 6 – tháng 9) hàm lượng nước trong
chè là cao nhất.
Hàm lượng nước trong lá chè giảm dần từ tôm đến các lá già ( tôm 76,6%;
lá một 75,6%; lá hai 75,6% và lá ba 74,26%).

15


Khi cây chè được bón nhiều phân đạm thì hàm lượng nước tăng lên do đó
chất lượng chè thấp. Khi cây chè được bón nhiều phân lân và phân kali thì hàm
lượng nước giảm do vậy mà chất lượng chè cao.

I.4.2. Nhóm các hợp chất phenol
I.4.2.1. Các hợp chất polyphenol trong lá chè
Phenol là những hợp chất thơm có nhóm hydroxyl đính trực tiếp với nhân
benzene.

Khi trong phân tử có nhiều nhóm hydroxyl đính trực tiếp với nhân benzene
thì được gọi là polyhydroxylphenol (monome), nhiều monomer gắn với nhau gọi
là polyphenol (polyme). Các hợp chất phenol tự nhiên trong chè có thể chia làm
3 nhóm chính:
+ Nhóm hợp chất C6 – C1 (axit galic)
+ Nhóm hợp chất C6 – C3 (axit cinamic: Axit para – coumaric, Axit cafeic)
+ Nhóm hợp chất C6 – C3 – C6 (catechin).

Axit gallic

Axit cafeic

Nhóm hydroxyl là nhóm có khả năng phản ứng cao của hợp chất phenol.
Tuỳ theo vị trí tương hỗ và tuỳ theo số lượng của các nhóm hydroxyl có trong
phân tử của các hợp chất phenol mà các tính chất lý, hoá học và hoạt tính sinh
học của chúng bị thay đổi. Các Pp có nhóm hydroxyl ở vị trí metha (hai nhóm
hydroxyl cách nhau một nguyên tử cacbon) có khả năng hình thành liên kết este
với các chất khác nhưng rất trơ trong các phản ứng oxy hoá – khử. Còn các
16


polyphenol có nhóm hydroxyl ở vị trí ortho (các nhóm hydroxyl được đính vào
các nguyên tử cacbon cạnh nhau) thì dễ dàng bị oxy hoá – khử
Các hợp chất Pp hoà tan mạnh trong các dung môi phân cực như nước,
methanol, ethanol, axeton, và este. Một số các polyphenol liên kết với glucid tạo
thành các glucosid dễ tan trong nước. Polyphenol do có chứa gốc pyrocatechin
hoặc pyrogallic nên chúng có thể tham gia phản ứng oxy hoá – khử, phản ứng
cộng và phản ứng ngưng tụ.
Pp là một nhóm chất tự nhiên quan trọng, có nhiều ứng dụng trong mọi lĩnh
vực như là chất vận chuyển điện tử trong quá trình hô hấp, là chất điều khiển,

chất đặc trưng cho mỗi loài về màu sắc, mùi vị… Pp đóng vai trò như những
kháng thể chống lại tác nhân gây bệnh. Nhiều Pp có hoạt tính của vitamin P (ví
dụ như catechin trong chè) có tác dụng làm bền thành mạch, hạn chế các hiện
tượng chảy máu dưới da. Pp còn là chất chống oxy hoá, chúng tiếp nhận các gốc
tự do sinh ra trong quá trình bệnh lý, nói một cách khác Pp có khả năng ngăn
chặn các quá trình tạo gốc tự do gây bệnh [27]. Nhiều Pp còn được sử dụng trong
công nghiệp nhẹ như công nghệ mỹ phẩm…
Trong cây chè, Pp là thành phần hoá học chủ yếu chiếm khoảng 30% khối
lượng chất khô. Các hợp chất Pp trong lá chè chủ yếu là flavonoid. Hàm lượng
Pp trong đọt chè giảm dần từ búp xuống cuộng. Các nghiên cứu về cây chè trồng
tại Tân Cương (Thái Nguyên) và Xuân Mai (Hoà Bình) cho thấy Pp chiếm:
+ 30 – 32% trong búp và lá đầu.
+ 25 – 28% trong lá thứ hai.
+ 20 – 22% trong lá thứ ba.
+ 16 – 18% trong lá thứ tư.
+ 10 – 13% trong lá già.
+ 15% trong cuộng chè
Hàm lượng Pp trong chè thay đổi theo:
+ Mùa trong năm.
+ Vùng sinh thái và chế độ chăm bón.

17


I.4.2.2. Flavonoid
Flavon và anthocyan đều là những hợp chất quy định màu sắc của hoa, quả,
lá, thân và làm cho chúng có màu vàng, đỏ, xanh. Các hợp chất này được gọi
chung là flavonoid.
Chúng có cấu tạo như sau: gồm hai vòng benzen và một vòng pyran

C

A

B

C

C

Các flavonoid đều là những dẫn xuất của croman và cromon, có vòng
phenol bổ xung. Croman và cromon đều thuộc các phenyl – propan vì có nhóm
C6 – C3.
8
7
6

1

B

A
5

8
2

7

3

6

A

1

B
4

4

2
3

5

Croman

Cromon

Tuỳ theo mức độ oxy hoá của mạch 3 cacbon, sự có mặt hay không có liên
kết đôi giữa C2 và C3, nhóm carbonyl ở C4 trong vòng pyrol mà sẽ hình thành nên
nhiều hợp chất phụ khác nhau như:
+ Leucoanthocyanin (vô sắc)
+ Anthocyanin (đỏ, xanh)
+ Catechin (vô sắc), flavanol (da cam, nâu), flavonol chalcon auron (vàng),
isoflavon

B

B
OH

O

Catechin (vô sắc)

Flavol (vàng)

18


OH
O

O

Flavonol

Flavanol

OH
+

Anthocyanin

Isoflavon

Trong đó catechin, anthocyanin và leucoanthocyanin đều thuộc các dẫn

xuất của croman, còn flavon, flavanol và flavonol đều là những dẫn xuất của
cromon. Tất cả các chất này đều là những sản phẩm ngưng tụ của croman hoặc
của cromon với phenol.
Trong hợp chất flavonoid thường gặp phổ biến các nhóm sau:
+ Các dẫn xuất của cromon nghĩa là các flavonol, trong đó quan trọng là
kampferol và quercetin.

Kampferol

Quercetin

+ Các dẫn xuất của croman: các hợp chất gần giống catechin đều được gọi
là các leucoanthocyanin. Chúng vô sắc nhưng khi đun nóng với axit chúng đều
biến thành anthocyanidin có màu. Anthocyan là những glucozit, anthocyanidin là
những aglycon của anthocyan. Anthocyan hoà tan trong nước còn anthocyanidin

19


không hoà tan trong nước. Catechin là các cấu tử của chất tanin có trong lá chè,
đại diện chính là catechin và gallocatechin.

a) Tính chất vật lý của flavonoid:
+ Đa số có màu vàng, riêng catechin không màu (vô sắc), có hương thơm
nhẹ, vị đắng thường ở dạng tinh thể hoặc vô định hình.
+ Aglycon hoà tan trong dung môi hữu cơ (như este, ethyl acetate, ethanol
960), không tan trong nước.
+ Glucozit hoà tan trong nước nhưng không hoà tan trong dung môi hữu cơ
(như este, ethyl acetate, ethanol 960). Các glucozit có hoạt tính quang học và bị
thuỷ phân bởi các enzyme thuỷ phân hoặc bởi axit HCl 1N.

b) Tính chất hoá học của flavonoid:[5],[16],[19],[20],[22],[24]
+ Tham gia vào trong các phản ứng oxy hoá, phản ứng este hoá, phản ứng
shinoda, phản ứng tạo phức với kim loại.
Trong chè flavonoid là nhóm hợp chất có hoạt tính sinh – y – dược cao.
+ Flavonoid chè xanh có tác dụng làm bền thành mạch, chống oxy hoá,
giảm sự phân huỷ tế bào, giảm lượng cholesterol trong máu và chống ung thư.
+ Flavonoid chè đen có tác dụng chống sự kết tụ máu – nguyên nhân của tất
cả các chứng nhồi máu và đa số trường hợp tai biến mạch máu não.

I.4.2.2.1. Hợp chất Catechin
Catechin hay catechol là tên gọi chung cho các phenol có dạng flavan–3–ol

20


Đặc điểm cấu tạo của Flavan –3–ol (Flavanol – 3):
+ Không có nối đôi giữa C2 và C3.
+ Không có nhóm cacbonyl ở vị trí C4.
+ Có nhóm hydroxyl ở vị trí C3.
+ Có chứa 2 nguyên tử cacbon bất đối (C2 và C3) nên catechin có các đồng
phân quang học và có hoạt tính quang học.
+ Các chất đại diện của nhóm catechin là catechin và gallocatechin có nhiều
trong chè và lá chè. Trong phân tử catechin và gallocatechin có 2 nguyên tử
carbon bất đối ở vị trí C2và C3, do đó tạo ra nhiều đồng phân quang học:


Hai đồng phân thuận nghịch do C3 gây ra: đồng phân thuận: OH nằm
phía trên mặt phẳng phân cực khi viết thêm kí hiệu epi. Đồng phân
nghịch: OH nằm phía dưới mặt phẳng phân cực khi viết không thêm kí

hiệu.
o

R



R

OH

H

H

OH

Ba đồng phân dị cấu thể do C2 gây ra: dạng L, dạng D, dạng L,D.
o

H
R

o

R

o

(H)R

H

Dạng L

Dạng D

Dạng L,D

+ Nhóm OH ở vị trí C3 cũng có thể kết hợp với axit gallic để tạo catechin
gallat hoặc gallocatechingalat.
21