Nhân dòng và thiết kế vector biểu hiện gen mã hóa anthocyanidin reductase của cây chè (camellia sinensis)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

DƯƠNG TRUNG THÀNH

NHÂN DÒNG VÀ THIẾT KẾ VECTOR BIỂU HIỆN
GEN MÃ HÓA ANTHOCYANIDIN REDUCTASE
CỦA CÂY CHÈ (Camellia sinensis)

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC ỨNG DỤNG

THÁI NGUYÊN - 2018


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

DƯƠNG TRUNG THÀNH

NHÂN DÒNG VÀ THIẾT KẾ VECTOR BIỂU HIỆN
GEN MÃ HÓA ANTHOCYANIDIN REDUCTASE
CỦA CÂY CHÈ (Camellia sinensis)
Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
Mã số: 8420201

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC ỨNG DỤNG

Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Huỳnh Thị Thu Huệ
2. TS. Hoàng Thị Thu Yến

THÁI NGUYÊN - 2018

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu
và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi trích dẫn trong luận văn đều ghi rõ
nguồn gốc.
Tác giả

Dương Trung Thành


ii

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Huỳnh Thị Thu
Huệ
- Phòng đa dạng sinh học hệ gen, Viện Nghiên cứu hệ gen, Viện Hàn lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam; TS. Hoàng Thị Thu Yến - Khoa Công nghệ
Sinh học - Trường Đại học Khoa học - người đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt
những kiến thức và kinh nghiệm quý báu để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin cảm ơn các thầy cô và tập thể cán bộ Khoa Công nghệ Sinh
học, cảm ơn lãnh đạo Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên và
các cán bộ công tác tại Viện Nghiên cứu hệ gen - Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Cử nhân Phạm Thị Hằng - Phòng đa

dạng sinh học hệ gen, Viện Nghiên cứu hệ gen, Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam, đã tận tình chỉ dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài
nghiên cứu khoa học này.
Nhân dịp này tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Dương
Trung Dũng – Khoa Nông học – Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã
giúp đỡ tôi trong thời gian tôi thu thập vật liệu nghiên cứu làm đề tài.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè và
đồng nghiệp đã luôn cổ vũ, động viên tôi trong suốt thời gian qua.
Tác giả

Dương Trung Thành


iii
iiii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................
i

LỜI

CẢM

ƠN........................................................................................................ii
LỤC

MỤC

............................................................................................................iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ..............................................................................
v

DANH

MỤC

................................................................................vii

CÁC

BẢNG

DANH

MỤC

CÁC

HÌNH.................................................................................viii

MỞ

ĐẦU............................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ...............................................................................................
1
2. Mục tiêu đề tài ...................................................................................................
2
3. Nội dung nghiên cứu .........................................................................................
2

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU..............................................................
3
1.1. SƠ LƯỢC VỀ CÂY CHÈ.............................................................................
3
1.1.1. Nguồn gốc, lịch sử phát triển của cây chè ...................................... 3
1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây chè ....................................................... 4
1.1.3.
Giá
trị
của
....................................................................................... 7

cây

chè

1.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NGHIÊN CỨU CHÈ TRÊN THẾ
GIỚI

VÀ

VIỆT

NAM......................................................................................... 9
1.2.1. Tình hình sản xuất chè trên thế giới và Việt Nam .......................... 9
1.2.1.1. Tình hình sản xuất chè trên thế giới............................................. 9
1.2.1.2. Tình hình sản xuất chè ở Việt Nam ........................................... 11
1.2.2. Tình hình nghiên cứu chè trên thế giới và ở Việt
Nam...........................14

iv
1.3. CATECHIN VÀ ANTHOCYANIDIN
REDUCTASE Ở CHÈ
ivi
.............16
1.3.1.
Catechin
và
tác
...........................................................16
1.3.2.
Cơ
chế
sinh
tổng
chè........................................................19

dụng
hợp

của

catechin

catechin

ở

1.3.3. Anthocyanidin reductase và gen ANR quy định tổng hợp

anthocyanidin
reductase...............................................................................................................2
0


iv
Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................23
2.1. Vật liệu nghiên cứu ......................................................................................23
2.1.1. Nguyên liệu ................................................................................... 23
2.1.2. Hóa chất .....................................................................................................23
2.1.3. Thiết bị .......................................................................................................24
2.2. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................24
2.2.1. Phương pháp tách chiết RNA tổng số......................................................24
2.2.2. Điện di RNA tổng số.................................................................................25
2.2.3. Tổng hợp cDNA........................................................................................26
2.2.4. Nhân gen ANR bằng kĩ thuật PCR ...........................................................26
2.2.5. Tinh sạch sản phẩm PCR..........................................................................28
2.2.6. Tách dòng gen ANR ..................................................................................29
2.2.7. Xác định trình tự gen.................................................................................32
2.2.8. Xử lí số liệu bằng các phần mềm chuyên
dụng................................................33
2.2.9. Thiết kế vector biểu
hiện....................................................................................33
2.3. Sơ đồ nghiên
cứu...................................................................................................34
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.....................................................35
3.1. Khuếch đại gen ANR từ mẫu chè nghiên cứu.............................................35
3.2. Tạo dòng gen, xác định và phân tích trình tự gen mã hóa
anthocyanidin
reductase...............................................................................................................3

7
3.3. Thiết kế vector biểu hiện vi khuẩn mang gen
ANR.............................................45
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................48
KẾT LUẬN ........................................................................................................48
KIẾN NGHỊ .......................................................................................................48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................49


v

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết

Nghĩa tiếng Việt

Nghĩa tiếng Anh

tắt
ANR

Anthocyanidin reductase

Anthocyanidin reductase

cDNA

DNA bổ sung

Complementary DNA

DMSO

Dimethyl sulfoxide

Dimethyl sulfoxide

C

Catechin

Catechin

CsANR

Gen ANR của chè

ANR gene of Camellia sinensis

DNA

Axit Deoxiribonucleic

Deoxyribonucleic Acid

dNTP

dNTP

Deoxynucleoside triphosphate

Đtg

Đồng tác giả

et al.

EC

Epicatechin

Epicatechin

ECG

Epicatechin-3-O-gallate

Epicatechin-3-O-gallate

EDTA

Axit etylene diamin tetraaxetic

Ethylene Diamine Tetraacetic
Acid

EGC

Epigallocatechin

Epigallocatechin

EGCG

Epigallocatechin-3-O-gallate

Epigallocatechin-3-O-gallate

EtBr

Ethidium Bromide

Ethidium Bromide

GC

Gallocatechin

Gallocatechin

Kb

Kilô bazơ

Kilo base

LAR

Leuacoanthocyanidin reductase

Leuacoanthocyanidin reductase

LB

Môi trường LB

Luria Bertani

NAD

Nicotinamid adenine dinucleotide Nicotinamid adenine dinucleotide

NADP

Nicotinamid adenine dinucleotide Nicotinamid adenine dinucleotide
phosphate

phosphate


vi

ORF

Khung đọc mở

Open reading frame

PCR

Phản ứng chuỗi trùng hợp

Polymerase Chain Reaction

Primer F Mồi xuôi

Primer forward

Primer R Mồi ngược

Primer reverse

RNA

Axit Ribonucleic

Ribonucleic Acid

RNase

Enzyme phân hủy RNA

Ribonuclease

TAE

TAE

Tris Acetate EDTA

Taq

Vi khuẩn chịu nhiệt

Thermus aquaticus

UTR

Vùng không dịch mã

untranslated region


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng chè trên thế giới giai đoạn 2010
- 2016 ........................................................................................ 9
Bảng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng một số nước trên thế giới năm
2016......................................................................................... 10
Bảng 1.3. Tình hình diện tích, năng suất, sản lượng chè ở Việt Nam trong
những năm gần đây ................................................................ 13
Bảng 1.4. Thành phần amino acid của CsANR ..................................... 21
Bảng 2.1. Thành phần phản ứng tổng hợp cDNA .................................. 26
Bảng 2.2. Chu trình nhiệt thực hiện phản ứng tổng hợp cDNA ............. 26
Bảng 2.3. Trình tự các đoạn mồi sử dụng nhân gen ANR....................... 27
Bảng 2.4. Thành phần phản ứng PCR nhân gen ANR ............................ 27
Bảng 2.5. Thành phần phản ứng tạo đầu bằng sẳn phẩm PCR ............... 29
Bảng 2.6. Thành phần phản ứng ghép nối giữa đoạn gen ANR và vector

pJET1.2 .................................................................................. 29
Bảng 2.7. Thành phần phản ứng cắt plasmid .......................................... 32
Bảng 3.1. Kết quả kiểm tra nồng độ RNA tổng số ....................................
36
Bảng 3.2. Sự sai khác trình tự nucleotide gen ANR của chè Trung du xanh
với

các

trình

tự

đã

công

bố

trên

Genbank

........................................ 41
Bảng 3.3. Sự sai khác trình tự amino acid của gen mã hóa anthocyanidin
reductase ở giông chè Trung du xanh với các trình tự đã công
bố trên Genbank ...........................................................................
44

viii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Công thức tổng quát của catechin ........................................... 16
Hình 1.2. Các con đường sinh tổng hợp catechin ở chè ..............................
19
Hình 1.3. Cấu trúc không gian 3 chiều của protein CsANR ........................
22
Hình 2.1. Chu kỳ nhiệt thực hiện phản ứng nhân gen ANR .................... 27
Hình 2.2. Sơ đồ vector tách dòng pJET 1.2 ............................................ 29
Hình 2.3. Sơ đồ vector biểu hiện pET-32a(+)......................................... 33
Hình 2.4. Sơ đò thí nghiệm nhân dòng và thiết kế vector biểu hiện gen
mã hóa anthocyanidin reductase của cây chè
............................... 34
Hình 3.1. Kết quả điện di kiểm tra sản phẩm tách chiết RNA tổng số ... 36
Hình 3.2. Kết quả nhân gen ANR từ cDNA của mẫu chè Trung du xanh ở
các nhiệt độ khác nhau ............................................................ 37
Hình 3.3. Hình ảnh điện di tách plasmid của mẫu chè Trung du xanh... 37
Hình 3.4. Hình ảnh điện di kiểm tra sự có mặt của sản phẩm PCR trong
plasmid pJET1.2 ..................................................................... 38
Hình 3.5. Kết quả phân tích trình tự gen CsANR2 phân lập từ mẫu chè
xanh ......................................................................................... 41
Hình 3.6. So sánh trình tự amino acid suy diễn của CsANR2 từ giống chè
Trung du xanh với các trình tự đã công bố ...............................
43
Hình 3.7. Hình ảnh điện di kiểm tra sự có mặt của gen ANR trong
plasmid pET32a(+)
............................................................................... 46
Hình 3.8. Kết quả cắt kiểm tra plasmid pET32a(+)_ANR bằng NcoI và

XhoI ......................................................................................... 46
Hình 3.9. Kết quả PCR kiểm tra plasmid pET32a(+)_ANR .................. 47


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Chè (Camellia sinensis (L) O. Kuntze) là loại cây công nghiệp lâu năm,
có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và Á nhiệt đới, là cây trồng xuất hiện từ lâu
đời, được trồng khá phổ biến ở nhiều quốc gia như Trung Quốc, Nhật Bản,
Việt Nam ... Sản phẩm từ cây chè đã và đang được sử dụng rộng rãi trên
khắp thế giới dưới nhiều công dụng khác nhau nhưng phổ biến nhất vẫn là đồ
uống. Theo thống kê, chè là thức uống phổ biến thứ hai trên thế giới chỉ sau
nước, với hương vị độc đáo và những tác dụng có lợi cho sức khỏe con người.
Nước chè là thức uống tốt, có tác dụng giải khát, chống lạnh, có tác dụng bảo
vệ sức khỏe con người khắc phục sự mệt mỏi của cơ thể, kích thích hoạt động
của hệ thần kinh trung ương, kích thích vỏ đại não làm cho tinh thần minh
mẫn sảng khoái, hưng phấn trong những thời gian lao động căng thẳng cả về
trí óc và chân tay, kích thích hệ tiêu hóa, chữa một số bệnh đường ruột, lợi
tiểu (do chứa theofilin, theobromin), kích thích tiêu hoá mỡ, chống béo phì,
chống sâu răng, hôi miệng, chống lão hóa, phòng ngừa ung thư (do chứa
catesin), phòng ngừa bệnh tăng huyết áp, tiểu đường và ngăn ngừa
cholesteron tăng cao… Ngoài ra, chè còn có khả năng bảo vệ da khỏi tác hại
của tia cực tím, chè cũng được cho là ức chế sự xâm nhiễm và sinh sản của
HIV. Hầu hết các đặc tính có lợi cho sức khỏe được liệt kê ở trên đã được
chứng minh là do các hợp chất polyphenol có trong chè.
Chính vì các đặc tính ưu việt trên, chè đã trở thành sản phẩm đồ uống
phổ thông trên toàn thế giới, sản phẩm chè từ lâu đã trở thành một trong
những nét văn hóa đặc trưng của nhiều quốc gia, đặc biệt là các quốc gia

vùng Đông Nam Á. Ngoài ra, cây chè còn mang lại nhiều lợi ích kinh tế xã
hội như: giải quyết công ăn việc làm, đem lại nguồn thu nhập ổn định cho
người dân, góp phần quan trọng trong việc xóa đói giảm nghèo; cây chè và
một số cây công nghiệp khác đã trở thành cây trồng mũi nhọn góp phần
chuyển dịch cơ cấu


2

kinh tế, cải thiện đời sống nhân dân, thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa và
hiện đại hóa nông thôn.
Thành phần hóa học chính trong chất rắn chiết xuất từ chè là
polyphenol. Hàm lượng polyphenol quyết định đến màu sắc, độ chát của
nước chè và góp phần tạo hương vị của chè. Các catechin và dẫn xuất của nó
còn được gọi là các flavan-3-ol chiếm khoảng 70% polyphenol tổng số.
Thành phần của catechin bao gồm Epicatechin (EC), ECG (Epicatechin-3-Ogallate), EGC (Epigallocatechin), EGCG (Epigallocatechin-3-O-gallate), C
(catechin) và GC (Gallocatechin). Epicatechin là một trong nhiều loại
polyphenol có vai trò quyết định đến hương vị của chè và là hoạt chất chống
ôxy hóa có nhiều trong chè. Hiện nay, hoạt tính sinh học và cơ chế tổng hợp
polyphenol ở mức độ phân tử được các nhà khoa học tập trung nghiên cứu,
đặc biệt là các gen thực hiện
Anthocyanidin

chức

năng

tổng

hợp

polyphenol.

reductase (ANR) là enzyme quy định tổng hợp nên

epicatechin, phân lập và xác định trình tự gen tổng hợp epicatechin là bước
đầu tiên tạo tiền đề nghiên cứu chức năng của gen ANR, nhằm góp phần làm
sáng tỏ giá trị của polyphenol nói riêng và cây chè nói chung đối với con
người. Ở chè Việt Nam, gen mã hóa anthocyanidin reductase vẫn chưa
được phân lập và nghiên cứu về chức năng. Xuất phát từ thực tế trên, chúng
tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nhân dòng và thiết kế vector biểu hiện gen
mã hóa anthocyanidin reductase của cây chè (camellia sinensis)”.

2. Mục tiêu đề tài
Tạo dòng, xác định, phân tích trình tự và thiết kế vector biểu hiện gen
mã hóa Anthocyanidin reductase phân lập từ cây chè trồng tại Thái Nguyên.
3. Nội dung nghiên cứu
+ Khuếch đại gen ANR mã hóa anthocyanidin reductase từ chè.
+ Tạo dòng gen, xác định và phân tích trình tự gen ANR thu được.
+ Thiết kế vector biểu hiện gen mã hóa anthocyanidin reductase.


3

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. SƠ LƯỢC VỀ CÂY CHÈ
1.1.1. Nguồn gốc, lịch sử phát triển của cây chè
Cây chè có tên khoa học là Camellia sinensis (L) O. Kumtze và thuộc hệ
thống phân loại như sau :
Ngành:

Hạt kín (Angiospermae)

Lớp:

Song tử diệp (Dicotyledonae)

Bộ:

Chè (Theaseae)

Họ:

Chè (Theaceae)

Chi:

Chè (Camelia hoặc Thea)

Loài:

Camellia sinensis

Cây chè có nguồn gốc ở vùng khí hậu gió mùa Đông Nam Á, bao gồm
vùng Tây Nam Trung Quốc, Bắc Myanma, Bắc lào và Bắc Việt Nam hiện
nay. Cây chè được cư dân Bách Việt phương Nam, thuộc nền văn hóa lúa
nước phát hiện đầu tiên trên thế giới làm thảo dược; rồi lan truyền lên phương
Bắc của dân tộc Hán có nền văn hóa nông nghiệp cạn và du mục Hoàng Hà.
Từ đó phát triển mạnh mẽ về công nghệ chế biến thành nước chè, một thứ
nước uống giải khát phổ cập ở Trung Hoa, rồi truyền bá ra khắp năm châu

trên thế giới ngày nay đã có trên 4000 năm lịch sử.
Những công trình nghiên cứu của Đjêmukhatze (1961- 1976) so sánh về
thành phần các chất catechin trong lá chè có nguồn gốc khác nhau, các loại
chè được trồng trọt và chè mọc hoang dại đã kết luận rằng: Những cây chè
mọc hoang dại từ cổ xưa, tổng hợp chủ yếu là epicatechin (-) và epicatechin
galat, ở chúng phát triển chậm khả năng tổng hợp epigalocatechin (-) và các
galat của nó để tạo thành galocatechin (+). Nghiên cứu các cây chè dại ở Việt
Nam cho thấy chúng cũng tổng hợp chủ yếu là epicatechin (-) và epicatechin
galat (chiếm


4

70% tổng số các loại catechin). 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 catechin 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 kết luận: 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 như sau: Chi Camellia  chè Việt Nam  chè Vân Nam lá to (chè Trung
Quốc)  chè Assam (Ấn Độ) [3].
Như vậy, có thể kết luận Việt Nam là một trong những cái nôi của cây
chè. Người Việt Nam biết đến chè sớm hơn nhiều so với các nước, tục uống
chè của người Việt Nam đã trở thành một nét văn hóa độc đáo, chiếm vị trí
quan trọng trong giao tiếp, lễ nghi…
1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây chè
Cây chè có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội 2n = 30, thuộc loại cây thân gỗ
hoặc thân bụi và có một số đặc điểm sinh học sau đây [3]:
a. Đặc điểm hình thái
Thân: Thẳng và tròn, phân nhánh liên tục thành một hệ thống cành và

chồi. Trên thân có mấu chia thành nhiều lóng.
Cành: Do mầm dinh dưỡng biến đổi thành. Trên cành chia ra làm nhiều
đốt, chiều dài đốt cành biến đổi từ 1 - 10 cm tùy theo giống và điều kiện sinh
trưởng. Tùy theo lứa tuổi mà màu sắc cành chè biến đổi từ màu xanh thẫm,
xanh nhạt, màu đỏ, màu nâu và khi cành già có màu xám.
Chồi: Mọc ra từ nách lá, chia theo sự biệt hóa của chồi có chồi dinh
dưỡng mọc ra lá và chồi sinh thực mọc ra nụ, hoa, quả. Chia theo vị trí trên
cành có: Chồi ngọn (đỉnh), chồi nách, chồi ngủ (trong cành).


5

Lá: Lá chè là loại lá hình đơn nguyên, mọc cách; hệ gân lá hình mạng
lông chim; rìa lá có răng cưa, chiều dài từ 4 - 15 cm, rộng từ 2 - 5 cm. Mặt
phiến lá có thể nhẵn, lồi lõm, láng bóng. Lá chè có thể có hình thuôn, mũi
mác, ô van, trứng gà, gần tròn. Gốc lá nhọn, tròn đến tù; chóp lá nhọn tù. Lá
chè thường thay đổi về hình dạng, màu sắc và kích thước tùy theo giống, điều
kiện tự nhiên và điều kiện canh tác.
Hoa: Hoa chè là loại hoa lưỡng tính, chèng có 5 - 9 cánh màu trắng hay
phớt hồng, bộ nhị đực trung bình có 200 - 300 cái; bao phấn có hai nửa bao,
chia 4 túi phấn, hạt phấn hình tam giác màu vàng nhạt (khi chín màu hoàng
kim). Bầu nhị cái có 3 - 4 ô, chứa 3 - 4 noãn, ngoài phủ lớp lông tơ, núm nhị
cái chẻ ba. Ở gốc bầu nhụy có tuyến mật làm thành một vòng tròn gọi là đĩa.
Quả: Quả chè là một loại quả nang có từ 1- 4 hạt. Quả chè có dạng hình
tròn, tam giác, vuông tùy theo số hạt. Khi còn non quả chè có màu xanh, khi
chín chuyển sang màu xanh thẫm hoặc nâu. Khi quả chín vỏ nứt ra giải phóng
các hạt chè.
Hạt: Hình cầu, bán cầu, tam giác tùy giống chè; vỏ sành thường màu
nâu, cứng, bên trong là lớp vỏ mỏng.
Hệ rễ: Gồm rễ cọc (trụ), rễ dẫn (hay rễ nhánh, rễ bên) màu nâu hay nâu

đỏ và rễ hút hay rễ hấp thụ màu vàng ngà.
b. Đặc điểm sinh lý, sinh thái của cây chè
Nhiệt độ không khí thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của chè là
22 - 28oC, độ ẩm không khí tương đối thích hợp là 80 - 85 %. Hàm lượng
nước cần thiết cho cây chè biến động tùy từng giống chè. Loại đất thích hợp
cho trồng chè dày 60 - 100 cm; mực nước ngầm dưới 100 cm; độ chua pH:
4,5 5,5; ty lệ mùn 3 - 4 %.


6

c. Sinh trưởng và phát triển của cây chè
Sự phát triển của cây chè chia làm hai chu kỳ: Chu kì phát triển lớn
gồm suốt đời sống cây chè từ khi hạt nảy mầm đến khi cây chết và chu kì phát
triển nhỏ bao gồm các giai đoạn sinh trưởng, phát triển lặp lại nhiều lần trong
một năm.
d. Thành phần hóa học của lá chè
Thành phần hóa học của lá chè rất đa dạng, bao gồm một lượng lớn là
nước, các thành phần hữu cơ và vô cơ khác. Trong đó, các polyphenol có vai
trò rất quan trọng, quyết định đến màu sặc và hượng vị của chè [48].
Nước là thành phần quan trọng và chủ yếu trong búp chè, chiếm 75 80% khối lượng lá chè, hàm lượng phụ thuộc vào giống chè, thời vụ và độ non
già của lá chè. Nước trong nguyên liệu chè tham gia trực tiếp vào nhiều phản
ứng thủy phân, oxi hóa khử, liên quan trực tiếp đến các quá trình hóa sinh
trong búp chè và có ảnh hưởng đến sự hoạt động của các enzyme.Trong chế
biến chè, nước có vai trò quan trọng trong các quá trình biến đổi, tạo nên mùi
vị và hình dạng của búp chè, nó có liên quan trực tiếp đến chất lượng chè
nguyên liệu và chất lượng chè thành phẩm.
Chất khô chiếm 18 - 25 % khối lượng lá chè, gồm có các polyphenol,
pectin, chất xơ (xenlulo), protein, amino acid, các alcoloit (cafein, theofilin,
theobromin), các enzyme (enzyme oxi hóa và enzyme thủy phân) và chất tro.

Hợp chất polyphenol (tannin): tannin của cây chè là một phức hợp của
nhiểu hợp chất hữu cơ tự nhiên có bản chất phenol. Hợp chất phenol giữ vai
trò chủ yếu trong quá trình tạo màu sắc, hương vị của chè đặc biệt là chè đen.
Tanin có đặc tính dễ bị oxi hóa dưới tác dụng của enzym và được cung cấp
oxi đầy đủ. Vì vậy, chè nguyên liệu chứa càng nhiều tanin, đặc biệt là tanin
hòa tan thì


7

sản phẩm chè đen có chất lượng càng cao. Flavanoids là thành phần quan
trọng của tanin, trong đó catechin và flavanoids chiếm ty lệ lớn
Hợp chất alkaloid: trong chè có nhiều loại nhưng nhiều nhất vẫn là loại
cafein. Hàm lượng cafein trong chè chiếm từ 3 - 5% chất khô. Hàm lượng
cafein trong chè thay đổi phụ thuộc vào giống, kỹ thuật canh tác, mùa vụ thu
hái và thay đổi theo bộ phận của cây.
Protein và amino acid: là hợp chất phức tạp có chứa N, phân bố không
đều ở phần búp chè và thay đổi tùy theo giống và thời vụ, điều kiện canh tác
và các yếu tố khác. Protein có thể kết hợp trực tiếp với tanin, polyphenol tạo
nên những phẩm chất chè Thái Nguyên đen. Do đặc điểm của của việc chế
biến chè xanh là diệt men ngay từ đầu, nên hàm hượng tanin bị thay đổi và
còn quá cao làm cho chè có vị đắng. Protein kết hợp với một phần tanin làm
cho vị chát và đắng giảm đi.
Ngoài ra, trong chè còn có các amino acid, gluxit và pectin, dầu thơm,
các loại vitamin trong chè, các enzyme, chất tro…
1.1.3. Giá trị của cây chè
Giá trị của cây chè thể hiện ở nhiều mặt trong đó phải kể đến giá trị
dinh dưỡng, giá trị dược tính, giá trị về mặt kinh tế - xã hội và giá trị về mặt
văn hóa hết sức to lớn.
a. Giá trị về mặt thực phẩm

Trong chè có các thành phần hóa học giàu chất dinh dưỡng, có tác dụng
tốt đối với cơ thể con người, do đó chè xanh đã trở thành nguyên liệu quan
trọng để chế biến nhiều loại thức ăn đồ uống khác nhau ở rất nhiểu nước trên
thế giới. Phần lớn lá chè xanh được sử dụng làm đồ uống. Chè được pha chế
đúng cách là một loại đồ uống lý tưởng rất tốt đối với cơ thể do có chứa đầy
đủ các loại vitamin, muối khoáng, protein và các chất hữu cơ có lợi khác.
Ngày


8

nay khuynh hướng sử dụng chè xanh trong chế biến thức ăn rất được phát
triển. Các loại bánh kem chè xanh, bánh gatô chè xanh, kem chè xanh, thạch
chè xanh, mỳ ăn liền chè xanh, sandwich chè xanh đang được tiêu thụ mạnh ở
các nước Nhật Bản, Hàn Quốc, Anh, Mỹ, Úc. Trung Quốc và Việt Nam có các
loại bánh nướng chè xanh, bánh dẻo chè xanh… [49].
b. Giá trị dược tính của chè
Nước chè có thể làm giảm các quá trình viêm như viêm khớp, viêm gan
mãn tính, tăng cường tính đàn hồi của thành mạch máu giúp ngăn ngừa tai
biến mạch máu não, nhồi máu cơ tim. Uống chè giảm nguy cơ tim mạch,
chống lão hóa, chống nhiễm độc. Mới đây nhất, các nhà khoa học còn phát
hiện ra chè còn có tác dụng chống khả năng gây ung thư của các chất phóng
xạ. Người ta đã trích ly các chất trong chè để điều chế các thuốc trợ tim, cầm
máu, lợi tiểu…Chất cafein và một số hợp chất alcaloit trong chè có tác dụng
kích thích hệ thần kinh trung ương làm cho tinh thần minh mẫn, tăng hoạt
động các cơ, nâng cao năng lực làm việc và giảm mệt mói sau khi lao động.
Những giá trị tiềm ẩn của cây chè vẫn còn đang được quan tâm nghiên cứu
[49].
c. Giá trị về mặt kinh tế
Chè là cây công nghiệp dài ngày, trồng một lần cho thu hoạch nhiều

năm, từ 30 đến 50 năm, mang lại thu nhập kinh tế hàng năm với năng suất, sản
lượng tương đối ổn định. Chè có giá trị sử dụng và là hàng hóa có giá trị kinh
tế góp phần xóa đói giảm nghèo, tạo nhiều việc làm cũng như thu nhập cho
người lao động đặc biệt là các tỉnh trung du và miền núi, được coi là cây trồng
mũi nhọn, một thế mạnh của chu vực trung du và miền núi. Hiện nay chè đã
trở thành mặt hàng xuất khẩu có giá trị cao của Việt Nam [49].
Bên cạnh đó, cây chè còn có tác dụng phủ xanh đất trống, đồi trọc,
chống xói mòn, bảo vệ đất, bảo vệ môi trường sinh thái.


9

d. Giá trị về văn hóa
Chè là loại cây đã đi vào đời sống con người một cách sâu sắc, đậm đà.
Uống chè đã trở thành một phong tục tập quán, là sở thích từ lâu đời của nhiều
dân tộc trên thế giới. Cũng giống như nhiều nước châu Á và Đông Nam Á
khác, ở Việt Nam tục uống chè đã có từ rất lâu đời, trở thành một nét văn hóa
độc đáo chiếm vị trí quan trọng trong giao tiếp, lễ nghi… Thưởng thức chè
còn tạo ra nguồn cảm hứng trong sáng tác nghệ thuật thơ ca, hội họa…
1.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀNGHIÊN CỨU CHÈ TRÊN THẾ GIỚI
VÀ VIỆT NAM
1.2.1. Tình hình sản xuất chè trên thế giới và Việt Nam
1.2.1.1. Tình hình sản xuất chè trên thế giới
Chè là loại đồ uống phổ biến thứ hai trên thế giới với lịch sử trên 4000
năm. Đến nay, chè đã được trồng ở 58 quốc gia, phân bố ở khắp 5 Châu. Sản
xuất chè toàn cầu tăng trưởng ổn định, diện tích trồng chè không ngừng tăng
lên hàng năm, đến năm 2016, thế giới có 4.099.230ha chè, đạt sản lượng
5.954.091 tấn.
Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng chè trên thế giới
giai đoạn 2010 - 2016

Năm

Diện tích (ha)

Năng suất (Tạ/ha)

Sản lượng (Tấn)

2010

3.145.178

14,637

4.603.515

2011

3.400.104

14,040

4.773.895

2012

3.504.972

14,364

5.034.637

2013

3.616.412

14,791

5.349.088

2014

3.799.831

14,636

5.561.339

2015

3.921.335

14,439

5.661.855

2016

4.099.230

14,525

5.954.091

Nguồn: http:// FAOSTAT.FAO.ORG (21/3/2018)


10

Bảng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng chè của một số nước trên thế
giới năm 2016.
Nước

Diện tích (ha)

Năng suất (Tạ/ha) Sản lượng (Tấn)

2.240.594

10,778

2.414.802

Ấn Độ

585.907

21,372

1.252.174

Kenya

218.500

21,648

473.000

Srilanka

231,628

15,081

349.308

Thổ Nhĩ Kỳ

76.361

31,823

243.000

Indonesia

117.268

12,281

144.015

Việt Nam

118.824

20,198

240.000

Nhật Bản

44.078

18,195

80.200

Iran

20.403

36,759

75.000

Argentina

37.720

23,757

89.609

Trung Quốc

Nguồn: http:// FAOSTAT.FAO.ORG (21/3/2018)

Mặc dù có gần 60 quốc gia trồng chè trên thế giới, tuy nhiên sản xuất
chè chỉ tập trung ở một số nước như Trung Quốc, Ấn Độ, Kenya, Srilanka ….
Số liệu thống kê tình hình diện tích, năng suất, sản lượng một số nước trồng
chè trên thế giới năm 2016 cho thấy: Trung Quốc là quốc gia đứng đầu về
diện tích đạt 2,240 triệu ha, chiếm 54,66% diện tích chè thế giới, sản lượng
chè của Trung Quốc cũng đứng đầu thế giới với 2,414 triệu tấn. Tuy nhiên
năng suất chè của Trung Quốc không cao, chỉ đạt 10,778 tạ/ha. Sau Trung là
Ấn Độ với diện tích 585,9 nghìn ha, năng suất đạt 21,372 tạ/ha và là nước có
sản lượng chè thứ 2 thê giới, đạt 1,2 triệu tấn. Trong khi đó, Iran là nước có
năng suất chè cao nhất, đạt 36,759 tạ/ha; sản lượng 119,38 nghìn tấn, đứng thứ
10 thế giới về sản lượng.


11

1.2.1.2. Tình hình sản xuất chè ở Việt Nam
Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm, Việt Nam có điều kiện tự
nhiên thuận lợi cho cây chè sinh trưởng và phát triển. Chè được trồng ở Việt
Nam từ khá lâu nhưng nó chỉ thực sự được coi là một loại cây công nghiệp,
đưa vào sản xuất đại chè với quy mô lớn khi các đồn điền chè đầu tiên do
người Pháp xây dựng ở Việt Nam. Ngành chè Việt Nam đến nay đã có lịch sử

phát triển gần 100 năm (1918 - 2017), được coi là một trong những ngành sản
xuất có mầm mống công nghiệp sớm nhất ở nước ta trong số các ngành chề
biến công nghiệp dài ngày. Trải qua gần một thế ky tồn tại và phát triển,
ngành chè Việt Nam đã trở thành một ngành sản xuất quan trọng. Sự phát
triển của ngành chè Việt Nam có thể chia thành một số giai đoạn sau [3]:
* Giai đoạn 1890 - 1945
Ngay sau khi chiếm Đông Dương, người Pháp đã phát triển sản xuất
chè nhằm khai thác tiềm năng phát triển cây trồng nhiệt đới ở Việt Nam.
Những đồn điền chè đầu tiên ở Việt Nam được thành lập tại Tĩnh Cương Phú Thọ với diện tích 60 ha, ở Đức Phổ - Quảng Nam 250 ha. Tính đến năm
1938, Việt Nam có 13.405 ha chè với sản lượng 6.100 tấn chè khô. Diện tích
chè phân bố chủ yếu ở trung du, miền núi (Bắc bộ) và cao nguyên Trung bộ,
trong đó trên
75% diện tích do người Việt Nam quản lý.
Năm 1939, Việt Nam đạt sản lượng 10.900 tấn chè khô, đứng hàng thứ
6 trên thế giới sau Ấn Độ, Trung Quốc, Srilanka, Nhật Bản và Indonexia.
Đặc điểm nổi bật của thời kỳ này là diện tích chè phân tán mang tính tự
cấp, tự túc, kỹ thuật canh tác sơ sài, kỹ thuật quảng canh là chính.
Ở giai đoạn này có 3 cơ sở nghiên cứu chè được thành lập. Đầu tiên là
trạm nghiên cứu chè Phú Hộ (Phú Thọ) thành lập năm 1918. Sau đó vào năm


12

1927 là trạm nghiên cứu chè Plâycu (Gia Lai - Kontum) và trạm nghiên cứu
chè Bảo Lộc (Lâm Đồng) được thành lập năm 1931.
* Giai đoạn 1945 - 1954
Đây là giai đoạn suy thoái của ngành sản xuất chè Việt Nam. Do ảnh
hưởng của chiến tranh, các vườn chè bị bỏ hoang, sản xuất chè đình trệ làm
cho diện tích chè, sản lượng chè đều giảm sút.
* Thời kỳ 1954 - 1990

Ở giai đoạn này các công trình phát triển nông nghiệp được hoạch định.
Cây chè được xác định là cây trồng có giá trị kinh tế cao, có tầm quan trọng
trọng chiến lược phát triển kinh tế - xã hội vùng trung du và miền núi.
Trong những năm 1958 - 1960 hàng loạt các nông trường chè được
thành lập, dưới sự quản lí của các đơn vị quân đội. Từ những năm 1960 1970, chè được phát triển mạnh ở cả 3 khu vực: quốc doanh, hợp tác xã
chuyên canh chè và gia đình.
Các cơ sở nghiên cứu chè ở Phú Hộ (Phú Thọ), Bảo Lộc (Lâm Đồng)
được củng cố và phát triển. Hàng loạt các vấn đề như giống, kỹ thuật canh tác,
chế biến được đầu tư nghiên cứu. Nhiều tiến bộ kỹ thuật được áp dụng rộng
rãi vào sản xuất, góp phần làm tăng nhanh diện tích, sản lượng chè ở Việt
Nam. Từ năm 1980 - 1990 diện tích chè của Việt Nam tăng từ 46,9 nghìn ha
lên 60,0 nghìn ha. Sản lượng chè khô từ 21,3 nghìn tấn lên 32,2 nghìn tấn.
Ở giai đoạn này, công nghiệp chế biến được phát triển mạnh, nhiều nhà
máy chè xanh, chè đen được xây dựng ở Nghĩa Lộ, Hà Giang, Tuyên Quang,
Yên Bái, Thái Nguyên, Phú Thọ … Với sự giúp đỡ về kỹ thuật, vật chất của
Liên Xô, Trung Quốc … phần lớn chè được xuất khẩu sang các nước Liên Xô


13

cũ và các nước Đông Âu, một số khác được xuất khẩu sang các nước Tây Á:
Iran, Irắc, Ả Rập Xêut …
* Giai đoạn 1990 đến nay
Từ năm 1990 đến năm 1997 diện tích chè đã tăng từ 60.000 ha lên
81.700 ha, sản lượng chè khô tăng từ 32,2 nghìn tấn lên 52,3 nghìn tấn. Tuy
nhiên do có sự biến động lớn về thị trường tiêu thụ nên sản xuất chè gặp nhiều
khó khăn, công nghệ chế biến chưa đáp ứng được nhu cầu về chất lượng,
chủng loại chè của thị trường mới (thị trường châu Á, Bắc Mỹ và thị trường
Tây Âu …). Sự chồng chéo về quản lý ngành chè giữa cơ quan nhà nước và
các địa phương đã phần nào làm ngành chè chững lại. Diện tích chè vẫn tăng

nhưng năng suất chè giảm, đời sống người làm chè gặp nhiều khó khăn.
Tước thực trạng đó, Tổng công ty chè Việt Nam được thành lập, thống
nhất quản lý ngành chè. Một số liên doanh liên kết sản xuất với nước ngoài
(Nhật Bản, Đài Loan, Bỉ, Anh, Malaixia) được thành lập, công nghệ chế biến
bước đầu được đổi mới, thị trường xuất khẩu bắt đầu mở rộng sang các nước
Tây Âu, Bắc Mỹ, Nhật Bản, thị trường xuất khẩu truyền thống (các nước
thuộc Liên Xô cũ, Đông Âu…) cũng được mở lại, giá chè bước đầu ổn định,
tạo niềm tin cho người làm chè.
Những năm gần đây, Việt Nam đã có nhiều cơ chế chính sách đầu tư ưu
tiên phát triển cây chè. Cây chè được xem là cây cây trồng có khả năng xóa
đói, giảm nghèo và làm giàu của nhiều hộ dân. Do đó diện tích, năng suất và
sản lượng chè không ngừng tăng lên. Theo báo cáo của Cục Trồng trọt, năm
2016 cả nước có 133,4 nghìn ha trồng chè, năng suất 86,9 tạ/ha, đạt sản lượng
1.025,2 nghìn tấn. Xuất khẩu chè năm 2016 đạt 130,9 nghìn tấn, trị giá 217,2
triệu USD.
Bảng 1.3. Tình hình diện tích, năng suất, sản lượng chè ở Việt Nam
trong những năm gần đây


14

Năm

Diện tích

Năng suất

Sản lượng

Xuất khẩu

(nghìn ha)

(Tạ/ha)

(Nghìn tấn)

(Nghìn tấn)

2011

127,8

77,4

878,9

133,91

2012

128,3

79,7

909,8

146,70

2013

129,8

79,5

936,3

141,44

2014

132,1

83,4

981,9

133,00

2015

133,6

86,0

1.010

132,50

2016

131,5

86,9

1.020

124,57

Nguồn: http:// FAOSTAT.FAO.ORG (21/3/2018)

Với sản lượng và kim ngạch xuất khẩu như trên, hiện nay Việt Nam
đang là nước sản xuất chè lớn thứ 6 và xuất khẩu chè thứ 5 thế giới, sau Trung
Quốc, Ấn Độ, Kenya và Srilanka. Sản phẩm chè Việt Nam đã có mặt tại trên
110 quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới, trong đó thương hiệu “Chè Việt”
đã được đăng ký và bảo hộ tại 70 thị trường quốc gia và khu vực.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu chè trên thế giới và ở Việt Nam
Trên thế giới đã có rất nhiều những công trình nghiên cứu về cây chè.
Bên cạnh những nghiên cứu liên quan đến vấn đề trồng trọt và chế biến chè,
còn có rất nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả ở nhiều nước trên thế
giới công bố tác dụng chữa bệnh của chè xanh. Trong cây chè người ta quan
tâm chủ yếu đến các hợp chất polyphenol (bao gồm flavonoid, catechin và các
flavonoid khác) bởi chúng có nhiều tác dụng sinh - dược học đáng quý như:
tác dụng chống ung thư, chống đột biến tế bào, chống phóng xạ, chống
viêm… Chè là nguồn cung cấp các hợp chất flavonoid chính cho con người
bởi chè được sử dụng nhiều và chứa hàm lượng flavonoid tương đối cao. Các
flavonoid tìm thấy trong chè xanh chủ yếu là flavan – 3 - ols (catechin), chiếm
90% trong các hợp chất phenol của lá chè. Các flavonoid trong chè đen
chủ yếu là