Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ: Nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm cải thiện quá trình trích ly polyphenol từ phụ phẩm trà oolong

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
********************

HỒ THỊ NGỌC TRÂM

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM CẢI THIỆN
QUÁ TRÌNH TRÍCH LY POLYPHENOL
TỪ PHỤ PHẨM TRÀ OOLONG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 12/2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
********************

HỒ THỊ NGỌC TRÂM

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM CẢI THIỆN
QUÁ TRÌNH TRÍCH LY POLYPHENOL
TỪ PHỤ PHẨM TRÀ OOLONG

Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
Mã số

: 60.54.01.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Hướng dẫn Khoa học:
PGS. TS. PHAN PHƯỚC HIỀN
ThS. LƯƠNG HỒNG QUANG

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 12/2014


NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM CẢI THIỆN QUÁ TRÌNH
TRÍCH LY POLYPHENOL TỪ PHỤ PHẨM TRÀ OOLONG

HỒ THỊ NGỌC TRÂM

Hội đồng chấm luận văn:
1. Chủ tịch:

PGS. TS. TRƯƠNG VĨNH
Trường ĐH Nông Lâm Tp.HCM

2. Thư ký:

TS. MAI HUỲNH CANG
Trường ĐH Nông Lâm Tp.HCM

3. Phản biện 1:

PGS. TS. NGUYỄN QUỐC HIẾN
Trung tâm Bức xạ Tp.HCM

4. Phản biện 2:

TS. KHA CHẤN TUYỀN
Trường ĐH Nông Lâm Tp.HCM

5. Ủy viên:

TS. ĐẶNG QUỐC TUẤN
Trường Đại học Quốc Tế

i


LÝ LỊCH CÁ NHÂN
Tôi tên là Hồ Thị Ngọc Trâm sinh ngày 03 tháng 4 năm 1989 tại quận Bình
Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh.
Tốt nghiệp PTTH tại Trường Trung học phổ thông Nguyễn Hữu Huân, thành
phố Hồ Chí Minh năm 2007. Tốt nghiệp Đại học ngành Bảo quản và Chế biến
Nông sản thực phẩm hệ chính quy tại Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh
năm 2011.
Tháng 10 năm 2012 theo học Cao học ngành Công nghệ thực phẩm tại
trường Đại học Nông Lâm, Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh.
Địa chỉ liên lạc: 43/18, đường 8, khu phố 3, Linh Trung, Thủ Đức, thành phố
Hồ Chí Minh.
Điện thoại: 0908 805 317
Email:

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình
nào.

Học viên

Hồ Thị Ngọc Trâm

iii


CẢM TẠ

Luận văn nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm cải thiện quá trình trích ly
polyphenol từ phụ phẩm trà oolong là kết quả của quá trình học tập và nghiên cứu
tại khoa Công Nghệ Thực Phẩm, trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí
Minh.
Để hoàn thành tốt đề tài này, tác giả đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ
của gia đình, thầy cô và bạn bè đã luôn giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình
học tập và thực hiện. Tác giả chân thành cảm ơn quý thầy cô đã tham gia giảng dạy
lớp cao học khóa 2012 chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm; cảm ơn cô Lê Thị
Thủy, phòng thí nghiệm Hóa sinh, thầy Phạm Minh Trung, phòng thí nghiệm Kỹ
thuật thực phẩm, các thầy cô ở Viện Nghiên cứu Công Nghệ Sinh Học và Môi
Trường đã tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình thực hiện đề tài; cám ơn ban giám
đốc Công ty Cổ phần chế biến hàng xuất khẩu Cầu Tre, Công ty Trà Cầu Tre đã
cung cấp nguyên liệu thí nghiệm cho đề tài.
Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ long biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Phan Phước
Hiền, ThS. Lương Hồng Quang đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tác giả hoàn thành

luận văn này.

TP. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014
Tác giả luận văn

Hồ Thị Ngọc Trâm

iv


TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm cải thiện quá trình trích ly
polyphenol từ trà oolong phụ phẩm” được tiến hành tại Khoa Công Nghệ Thực
Phẩm và Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường, Trường Đại học
Nông Lâm TP. HCM, thời gian từ tháng 01 năm 2014 đến tháng 10 năm 2014. Mục
tiêu của nghiên cứu là xác định các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình trích ly có hỗ
trợ của sóng siêu âm nhằm thu được polyphenol từ trà oolong phụ phẩm (trà vụn,
trà cám) nhằm nâng cao hiệu suất trích ly.
Sử dụng phương pháp trích ly bằng dung môi kết hợp sóng siêu âm ở tần số
40 kHz, công suất 250W để trích polyphenol từ phụ phẩm trà oolong. Các yếu tố
ảnh hưởng đến quá trình trích ly được nghiên cứu khảo sát gồm: tỉ lệ nguyên liệu :
dung môi trích ly (từ 1:15 đến 1:40), nồng độ dung môi ethanol trích ly (từ 0%
(nước cất) đến 99,7% v/v), các thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên 1 yếu tố, mỗi thí
nghiệm được lặp lại 3 lần. Tối ưu hóa quá trình trích ly polyphenol ứng dụng siêu
âm với 3 yếu tố: nhiệt độ trích ly, thời gian và nồng độ dung môi ethanol trích ly
được bố trí theo phương pháp bề mặt đáp ứng kiểu Box-Behnken với hỗ trợ của
phần mềm xử lý số liệu JMP 9.0.2, thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Kết quả tối ưu của
các yếu tố được sử dụng để xác định ảnh hưởng của siêu âm đến hàm lượng
polyphenol tổng thu được, qua đó xác định được kích thước mẫu trà oolong vụn

đem trích. Hàm lượng polyphenol từ trà oolong vụn trích ly bằng phương pháp có
hỗ trợ của siêu âm ở các giá trị tối ưu về nhiệt độ, thời gian, nồng độ ethanol được
so sánh với lượng polyphenol trích bằng phương pháp sử dụng dung môi, trích ly có
hỗ trợ của vi sóng và ngâm trích. Ba mẫu dịch chiết polyphenol từ vụn trà oolong,
trà oolong sau diệt men, trà oolong thành phẩm được đánh giá hoạt tính kháng oxy
hóa so với đối chứng là vitamin C bằng phương pháp quét gốc tự do DPPH (FRS
%), giá trị IC50.

v


Nghiên cứu đạt được những kết quả sau: hàm lượng polyphenol tổng trích từ
trà oolong phụ phẩm bằng phương pháp dung môi kết hợp siêu âm đạt 13,27% chất
khô ở nhiệt độ 55oC trong 45 phút, dung môi ethanol 45% v/v, tỉ lệ nguyên
liệu:dung môi là 1:25 với tần số 40 kHz, công suất 1000 W/l, kích thước trà < 1
mm. Kết quả này cao hơn 10,24% so với hàm lượng polyphenol tổng chỉ trích bằng
dung môi ở cùng điều kiện trích ly (11,95%). Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch
chiết từ trà oolong vụn, trà sau diệt men, trà oolong thành phẩm được đánh giá bằng
giá trị IC50 lần lượt là 15,69; 19,07; 12,02 µg/ml so với hoạt tính của vitamin C với
IC50 là 16,47 µg/ml.

vi


ABSTRACT
A study “Research on application of ultrasonic wave to improve polyphenols
extraction process from the byproducts of oolong tea” was carried out at the Faculty
of Food Science and Technology and the Institute of Biotechnology and
Environment, Nong Lam University, Ho Chi Minh city from January to October,
2014. The main objective of this study was to optimize factors effecting on the

extraction process conditions of the byproducts of oolong tea using the ultrasound
assisted extraction (UAE) method to achieve the highest polyphenol contents.
An ultrasonic cleaning bath (40 kHz, 250W) was used in this work. Effects
of solid/liquid ratio (from 1:15 to 1:40 (g/ml)), temperature (40 - 60°C), sonication
time (30 - 50 min) and concentration of ethanol (0 – 99.7% v/v) were determined.
The experimental design with one-factor was randomly performed and each
treatment was replicated three times. Optimization process for the extraction
conditions of polyphenol from the byproducts of oolong tea with three factors
including temperature, time and solvent concentration (ethanol/water) was run using
response surface methodology with Box-Behnken design by using JMP software,
version 9.0.2. The optimal values (temperature, time, ethanol concentration) were
used to determine the effects of ultrasound and materials size on concentration of
total polyphenols. Total polyphenols extracted from byproducts of oolong tea using
UAE (40 kHz, power 250W) under the optimal conditions was used to compare
with the one extracted by an organic solvent, microwase assisted extraction method
and 24 hours douse extraction. Three different materials of oolong tea were
determined of antioxidant activity by the DPPH radical scavenging method with
IC50 value, vitamin C was used as a control.
Results showed that high extraction efficiency of about 13.27% was achieved
at the extraction conditions including temperature of 55oC, time of 45 minutes,

vii


ethanol concentration of 45% v/v, solid/liquid ratio of 1:25, tea particle size < 1 mm
by UAE method (40 kHz, 1000W/l). Total polyphenols concentraction extracted by
using UAE under the optimal conditions were higher 10.24% than the one extracted
by an organic solvent in the same extracted conditions (11.95%). Antioxidant
activity of three different materials of oolong tea was IC50 = 15.69; 19.07; 12.02
µg/ml; IC50 of vitamin C was 16.47 µg/ml.

viii


MỤC LỤC
TRANG
Trang tựa
Trang chuẩn y

i

Lý Lịch Cá Nhân

ii

Lời Cam đoan

iii

Cảm tạ

iv

Tóm tắt

v

Mục lục

ix

Danh sách các bảng

xii

Danh sách các hình

xiv

Danh sách chữ viết tắt

xvi

ĐẶT VẤN ĐỀ

1

Chương 1. TỔNG QUAN

4

1.1. Tổng quan về trà

4

1.1.1. Sinh thái học của trà

4

1.1.2. Nguồn gốc cây trà

4

1.1.3. Hợp chất polyphenol trong trà

5

1.1.4. Tác dụng dược lý của polyphenol

11

1.2. Giới thiệu về trà oolong

11

1.2.1. Quy trình chế biến trà oolong

12

1.2.2. Biến đổi sinh học của hợp chất nhóm catechin của lá trà trong quá
trình chế biến trà oolong

14

1.3. Phương pháp trích ly

16

1.3.1. Các phương pháp trích ly hiện đại

16

1.3.2. Phương pháp trích ly có hỗ trợ của sóng siêu âm

19

1.3.2.1. Giới thiệu sóng siêu âm

19

1.3.2.2. Kỹ thuật trích ly có hỗ trợ của sóng siêu âm

19

ix


1.4. Tình hình nghiên cứu trà trong và ngoài nước

23

1.4.1. Một số nghiên cứu ở nước ngoài

23

1.4.2. Một số nghiên cứu trong nước

24

Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

25

2.1. Thời gian và địa điểm

25

2.2. Nội dung nghiên cứu

25

2.3. Vật liệu nghiên cứu

25

2.4. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất

26

2.4.1. Dụng cụ

26

2.4.2. Máy móc, thiết bị

26

2.4.3. Hóa chất

26

2.5. Các bước tiến hành thí nghiệm

27

2.6. Phương pháp thí nghiệm

28

2.6.1. Khảo sát quá trình trích ly polypheonol từ phụ phẩm trà oolong sử
dụng dung môi kết hợp với sóng siêu âm

28

2.6.1.1. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hàm
lượng polyphenol trích ly

28

2.6.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu : dung môi đến hàm lượng
polyphenol trích ly

28

2.6.1.3. Thí nghiệm xác định thông số tối ưu trong quá trình trích ly
polyphenol từ trà oolong vụn có hỗ trợ của sóng siêu âm

29

2.6.2. Ảnh hưởng tác dụng của siêu âm đến hiệu suất trích ly polyphenol

tổng từ trà

32

2.6.3. Đánh giá chất lượng dịch chiết trà thu được

33

2.6.3.1. Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết bằng phương pháp
DPPH (1,1-Diphenyl-2-picryhydrazine)

33

2.6.3.2. Tính chất hóa sinh

34

2.6.3.3. Đánh giá cảm quan

34

2.6.4 So sánh các phương pháp trích ly

35

x


2.7. Phương pháp phân tích

35

2.7.1. Xác định hàm lượng polyphenol tổng

35

2.7.2. Xác định hoạt tính kháng oxy hóa của polyphenol

36

2.7.3. Xác định hàm lượng chất EGCG và caffeine bằng phương pháp
HPLC

37

2.7.4. Xác định độ ẩm

37

2.8. Thiết kế và xử lý số liệu

37

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

38

3.1. Kết quả khảo sát quá trình trích ly polypheonol từ phụ phẩm trà oolong
sử dụng dung môi kết hợp với sóng siêu âm

38

3.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hàm lượng polyphenol trích ly
38
3.1.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu : dung môi đến hàm lượng
polyphenol trích ly

41

3.1.3. Xác định thông số tối ưu trong quá trình trích ly polyphenol từ trà
oolong vụn có hỗ trợ của sóng siêu âm

43

3.2. Đánh giá ảnh hưởng của siêu âm đến hàm lượng polyphenol tổng trích
ly

56

3.3. Đánh giá chất lượng dịch chiết trà thu được

59

3.3.1. Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết trà oolong phụ phẩm
59
3.3.2. Đánh giá hàm lượng polyphenol tổng trong dịch chiết từ trà và chế
phẩm

63

3.3.3. Đánh giá cảm quan

66

3.4. Đánh giá hàm lượng polyphenol tổng trong dịch chiết với các phương
pháp trích ly khác nhau

68

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

71

Tài liệu tham khảo

73

Phụ lục

78

xi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản trong lá trà tươi

6

Bảng 1.2. Thành phần hóa học của tannin từ búp trà

9

Bảng 2.1. Các mức mã hóa giá trị các yếu tố khảo sát

30

Bảng 2.2. Ma trận thực nghiệm được thiết kế theo phần mềm JMP 9.0.2

31

Bảng 2.3. Tính chất sản phẩm polyphenol thu được

34

Bảng 3.1. Bố trí thí nghiệm và kết quả trung bình của hàm lượng polyphenol tổng
theo kiểu Box-Behnken

44

Bảng 3.2. Dự đoán hệ số hồi quy dạng phương trình bậc 2 của thí nghiệm

46

Bảng 3.3. Giá trị thực nghiệm của hàm lượng polyphenol tổng và giá trị dự toán của
nó theo mô hình

49

Bảng 3.4. Hàm lượng polyphenol tổng (%) theo dự đoán của mô hình tối ưu và thực
tế trích ly được

56

Bảng 3.5. Giá trị IC50 của các mẫu trà thí nghiệm và mẫu vitamin C đối
chứng

61

Bảng 3.6. Giá trị IC50 của các mẫu chế phẩm trà thí nghiệm và mẫu vitamin C đối
chứng

63

Bảng 3.7. Tính chất sản phẩm polyphenol thu được

64

Bảng 3.8. Kết quả đánh giá cảm quan của mẫu chế phẩm từ trà oolong vụn
67

xii

(302)

Bảng 3.9. Kết quả đánh giá cảm quan của mẫu chế phẩm từ trà sau diệt men (189)
67
Bảng 3.10. Kết quả đánh giá cảm quan của mẫu chế phẩm từ trà oolong thành phẩm
(275)

67

Bảng 3.11. Kết quả so sánh ảnh hưởng của phương pháp trích ly đến hàm lượng
polyphenol tổng

69

xiii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 1.1. Cấu tạo khung cơ bản của hợp chất catechin và cách đánh số carbon
Hình 1.2. Công thức cấu tạo của các hợp chất catechin chính trong trà

8
10

Hình 1.3. Quy trình chế biến trà oolong tại Công ty CP – CB – HXK Cầu Tre 13
Hình 1.4. Vụn trà oolong được tận thu trong quá trình sàng, đánh tơi

14

Hình 1.5. Quá trình oxy hóa các hợp chất catechin trong trà

15

Hình 1.6. Bể siêu âm

21

Hình 1.4. Hệ thống siêu âm đầu dò

21

Hình 2.1. Sơ đồ quy trình thí nghiệm

27

Hình 2.2. Trích ly polyphenol có hỗ trợ của siêu âm

29

Hình 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi ethanol đến hàm lượng polyphenol
tổng

38

Hình 3.2. Màu của dịch chiết khi trích ở các nồng độ EtOH khác nhau

41

Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu : dung môi đến hàm lượng polyphenol
tổng

42

Hình 3.4. Giá trị hàm lượng polyphenol tổng thực nghiệm so với giá trị dự đoán của
bề mặt đáp ứng

48

Hình 3.5. Mô hình bề mặt đáp ứng tương tác giữa hai yếu tố nhiệt độ và thời gian
ảnh hưởng đến hàm lượng polyphenol tổng

50

Hình 3.6. Biểu đồ các đường đồng mức tương tác giữa nhiệt độ và thời gian trích ly
polyphenol

51

xiv


Hình 3.7. Mô hình bề mặt đáp ứng tương tác giữa hai yếu tố nhiệt độ và nồng độ
dung môi trích ly ảnh hưởng đến hàm lượng polyphenol tổng

52

Hình 3.8. Biểu đồ các đường đồng mức tương tác giữa nhiệt độ và nồng độ dung
môi trích ly polyphenol

52

Hình 3.9. Mô hình bề mặt đáp ứng tương tác giữa hai yếu tố thời gian và nồng độ
dung môi trích ly ảnh hưởng đến hàm lượng polyphenol tổng

53

Hình 3.10. Biểu đồ các đường đồng mức tương tác giữa thời gian và nồng độ dung
môi trích ly polyphenol

53

Hình 3.11. Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trích ly polyphenol từ trà
oolong phụ phẩm

54

Hình 3.12. Ảnh hưởng của kích thước trà oolong vụn đến quá trình trích ly
polyphenol tổng

57

Hình 3.13. Ảnh hưởng của siêu âm đến quá trình trích ly polyphenol dựa trên sự
thay đổi của kích thước mẫu

58

Hình 3.14. Sự thay đổi màu của phản ứng khử gốc tự do DPPH của vitamin C 60
Hình 3.15. % DPPH bị bắt gốc tự do ở các nồng độ khác nhau của ba mẫu dịch

chiết và vitamin C

61

Hình 3.16. % DPPH bị bắt gốc tự do ở các nồng độ khác nhau của ba mẫu chế
phẩm bột trà và vitamin C

62

Hình 3.17. Chế phẩm dạng bột của dịch chiết polyphenol từ trà oolong vụn

65

Hình 3.18. So sánh hàm lượng polyphenol trong dịch chiết và chế phẩm trà tương
ứng của trà oolong vụn, trà sau diệt men và trà thành phẩm

xv

66


DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT
ANOVA

Analysis of Variance

C

Catechin

ctv

cộng tác viên

DAD

Diod Array Detector

DE

Dextrose

DPPH

2,2-diphenyl-1-picryhydrazyl

EC

Epicatechin

ECG

Epicatechin gallate

EGC

Epigallocatechin

EGCG

Epigallocatechin gallate

FAO

Food and Agriculture Organization of the United Nations

FRS

Free Radical Scavenging

GAE

Gallic Acid Equivalent

GC

Gallocatechin

GCG

Gallocatechin gallate

HPLC

High Performance Liquid Chromatography

IC50

Inhibitory Concentration of 50%

LSD

Least Significant Difference

MAE

Microwase Assisted Extraction

PPO

Polyphenol oxydase

SD

Standard Deviation

SDM

sau diệt men

SPE

Solic Phase Extraction

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

xvi

TF

Theaflavin

TPC

Total Polyphenols Concentrated

TR

Thearubigin

UAE

Ultrasound Assisted Extraction

USA

United States of America

UV – Vis

Ultraviolet – Visible Spectroscopy

xvii


ĐẶT VẤN ĐỀ

Đặt vấn đề
Trà oolong là loại trà hương có nguồn gốc từ Trung Quốc nằm ở vùng Tứ
Xuyên và Thiểm Tây gồm nhiều loại nhưng chỉ có 10 loại là được xếp hạng thượng
phẩm (Thập Đại Danh Trà). Trong thời kỳ phong kiến có tên gọi là “Diệp Long
Ngự Trà” có nghĩa là lá rồng để vua dùng. Nhân dân Trung Quốc đã biết dùng trà
oolong từ 2500 năm trước công nguyên, sau tới Nhật Bản cùng với nhiều nước khác
ở khắp Châu Á trong đó có Việt Nam, nay thì người Châu Âu và Mỹ cũng thích
dùng (Nguyễn Đình Tế, 2012).
Các thành phần trong trà rất đa dạng như: glucid, tro, ancaloic, protein và
amino acid, hợp chất tannin, vitamin, và khoáng chất có tác dụng bảo vệ sức khoẻ
con người. Trong đó, hợp chất polyphenol trong trà có tầm quan trọng về chất
lượng và giá trị vì chúng vừa tạo ra hương vị và màu sắc cho trà (Nguyễn Đình Tế,
2012), vừa là hoạt chất sinh học có khả năng kháng oxy hóa, ngăn ngừa một số
bệnh đối với cơ thể con người. Những hợp chất polyphenol là thành phần chính
trong trà chiếm 25 - 30% khối lượng chất rắn chiết xuất từ trà (Harbowy và
Balentine, 1997).
Để đáp ứng nhu cầu của cuộc sống xã hội hiện đại các nhà sản xuất đã cho ra
đời sản phẩm nước uống, kẹo từ trà chứa nhiều chất có giá trị phòng ngừa và chữa
trị một số loại bệnh trên người. Các sản phẩm từ trà còn được sử dụng như thực
phẩm chức năng. Đối với trà oolong, là loại trà thuộc dòng sản phẩm cao cấp, giá trị
kinh tế cao nên thị trường tiêu thụ còn giới hạn. Vì vậy các chế phẩm nước giải
khát, bánh kẹo từ oolong cần phải được nghiên cứu tận dụng những phụ phẩm như

1


vụn trà, cám trà trong quá trình sản xuất trà oolong chính phẩm để chế biến ra sản
phẩm có giá thành phù hợp nhưng vẫn giữ được chất lượng cũng như mùi vị đặc
trưng của nó. Việc tận thu phụ phẩm trà oolong làm nguyên liệu chế biến vừa khai
thác triệt để được nguồn polyphenol từ trà, làm tiền đề chế biến những chế phẩm từ

dịch chiết polyphenol vừa nâng cao giá trị của phụ phẩm trà. Chất lượng dịch chiết
trà đóng vai trò quan trọng quyết định chất lượng các chế phẩm từ trà oolong, nếu
dịch chiết có nồng độ chất tan và hợp chất có hoạt tính sinh học như polyphenol
càng cao thì các chế phẩm được chế biến từ trà sẽ đạt chất lượng càng tốt.
Polyphenol được trích ly bằng nhiều kỹ thuật khác nhau như trích truyền thống
bằng dung môi nước, trích bằng bộ Soxhlet, trích có hỗ trợ của vi sóng, trích ly
bằng sóng siêu âm, trích ly bằng chất lỏng siêu tới hạn (Vũ Hồng Sơn và Hà Duyên
Tư, 2009). Kỹ thuật trích ly có hỗ trợ của vi sóng cho hiệu suất trích ly cao hơn
phương pháp trích ly truyền thống (Pan và ctv, 2003; Phạm Thành Quân và ctv,
2005) nhưng phương pháp này chỉ phù hợp với quy mô nhỏ và hạn chế về thiết bị.
Sử dụng sóng siêu âm trong trích ly là một kỹ thuật góp phần khắc phục một số
nhược điểm của phương pháp truyền thống như giảm lượng dung môi, giảm thời
gian chiết, an toàn, hiệu quả và thân thiện với môi trường (Mason và ctv, 2005).
Hiện nay đã có đề tài nghiên cứu về chiết ly polyphenol từ trà tại Việt Nam
(Vũ Hồng Sơn và Hà Duyên Tư, 2009; Phạm Thành Quân và ctv, 2005), nhưng mới
chỉ nghiên cứu trên nguyên liệu trà thành phẩm chủ yếu là trà xanh và đa số sử dụng
phương pháp trích ly truyền thống. Vì vậy việc mở rộng nghiên cứu về đặc điểm
nguyên liệu và các phương pháp trích ly mới là cần thiết, giúp ích một phần trong
quá trình thúc đẩy sự phát triển của ngành trà Việt Nam.
Nhằm góp phần xây dựng quy trình trích ly polyphenol bằng phương pháp
siêu âm, tạo ra nhiều chế phẩm từ trà oolong, nâng cao khả năng ứng dụng trong
thực phẩm, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm cải thiện
quá trình trích ly polyphenol từ phụ phẩm trà oolong”.

2


Mục tiêu nghiên cứu
Xác định các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình trích ly kết hợp sóng siêu
âm nhằm thu được polyphenol từ phụ phẩm trà oolong (vụn trà, cám trà) với hiệu

suất trích ly cao nhất có thể, sử dụng phụ phẩm tận thu từ quá trình sản xuất trà
oolong như nguồn nguyên liệu để khai thác polyphenol.
Ý nghĩa của đề tài
Đề tài có ý nghĩa khoa học trong việc xác định điều kiện ảnh hưởng đến quá
trình trích ly polyphenol từ trà oolong vụn bằng phương pháp trích ly sử dụng dung
môi kết hợp sóng siêu âm. Ngoài ra, đề tài còn mang ý nghĩa kinh tế khi sử dụng trà
oolong phụ phẩm làm nguyên liệu nhằm giảm giá thành sản phẩm, làm tiền đề để
nghiên cứu chế biến các chế phẩm nước uống, bánh kẹo từ dịch chiết trà oolong.

3


Chương 1
TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về trà
1.1.1. Sinh thái học của trà
Trà có phân loại thực vật thuộc ngành hạt kín Angiospermae, lớp song tử
diệp Dicotyledonae, bộ trà Theales, họ Theaceae, chi Camellia (Thea), loài
Camellia (Thea) sinensis (Khotrolava, 1985).
Trà là cây lâu năm, có chu kì sống rất lâu, có thể đạt 60 – 100 năm hoặc lâu
hơn. Tuổi thọ kinh tế đối với một cây trà thương mại khoảng 50 – 65 năm tùy điều
kiện môi trường và phương pháp trồng trọt.
Trà cho năng suất cao vào mùa mưa từ tháng 5 – 11. Trà nguyên liệu sử dụng
trong công nghiệp chế biến chủ yếu là một tôm và 2 – 3 lá non (Đỗ Ngọc Quỹ,
2003).
1.1.2. Nguồn gốc cây trà
Năm 1753, Carl Von Lenne, một nhà thực vật học người Thụy Điển đã
nghiên cứu thu thập, phân loại các mẫu trà Trung Quốc, và lần đầu tiên đã đặt tên
khoa học cây trà là Thea sinensis, phân thành hai giống trà: Thea bohea (trà đen) và

Thea viridis (trà xanh), như vậy đã xác nhận Trung Quốc là nơi ra đời của cây trà
(Yukihiko, 2001).
Năm 1951. Đào Thừa Trân (Trung Quốc) đưa ra thuyết chiết trung được
nhiều học giả thế giới công nhận. Theo thuyết này, cái nôi tự nhiên cây trà là khu
vực gió mùa Đông Nam Á, vì ở Lào, Myanma, Trung Quốc và bắc Việt Nam đều có

4


những cây trà hoang dại. Các điều kiện về đất đai, khí hậu, lượng mưa của cả khu
vực này đều rất phù hợp với sự sinh trưởng của cây trà, hợp thành một vườn trà
nguyên thủy. Hơn nữa các cây trà mọc hoang dại tìm thấy rất nhiều học hai bờ các
con sông lớn: Kim Sa Giang, Phú Long Giang, Salouen, Irravadi, Mê Kong,
Bramapoutro... Các con sông này đều bắt nguồn từ dãy núi ở cao nguyên Tây Tạng.
Cây trà di thực về phía đông qua tỉnh Tứ Xuyên (Trung Quốc), bị ảnh hưởng của
khí hậu, nên biến thành giống trà lá nhỏ, di thực về phía nam và tây nam Ấn Độ,
Myanma, Việt Nam biến thành giống lá to (Đỗ Ngọc Quỹ, 2008).
Năm 1974, Veckoven (J.Werkhoven, Hà Lan) chuyên viên của tổ chức
Lương thực thế giới FAO, đã tổng kết trong cuốn Công nghệ trà (Tập san Nông
nghiệp 26, Rooma, 1974): “Cây trà được Line xếp loại và đặt tên là Thea sinensis
(L.) có nguồn gốc ở vùng Đông Nam Trung Quốc gần nguồn sông Irrawadi
(Myanma)” (Đỗ Ngọc Quỹ, 2008).
Hiện nay trà được phân bố khá rộng trong những điều kiện tự nhiên rất khác
nhau, từ 30o vĩ nam đến 45o vĩ bắc, là những nơi có điều kiện tự nhiên khí hậu khác
xa vùng nguyên sản. Những thành tựu khoa học của các nhà chọn giống Liên Xô
(cũ), Trung Quốc, Nhật Bản, Đài Loan...đã tạo ra rất nhiều giống trà mới có khả
năng thích ứng với các điều kiện khí hậu khác nhau, tạo nhiều triển vọng cho nghề
trồng trà trên thế giới.
1.1.3. Hợp chất polyphenol trong trà
Phenol là những hợp chất thơm có nhóm hydroxyl đính trực tiếp với nhân

benzen. Khi trong phân tử có nhiều nhóm hydroxyl đính trực tiếp với nhân benzen
thì được gọi là polyhydroxylphenol (monomer), nhiều monomer gắn với nhau gọi là
polyphenol (Phan Phước Hiền, 2010).

5


Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản trong lá trà tươi
% khối lượng chất khô

Thành phần

25 – 30

Polyphenol
Flavonols và flavonol glucosides

3–4

Polyphenolic acids và depsides

3–4

Leuco anthocyanins

2–3

Chlorophylls và các chất màu khác

0,5 – 0,6

Khoáng

5–6

Caffeine

3–4

Theobromine

0,2

Theophylline

0,5

Amino acid

4–5

Acid hữu cơ

0,5 – 0,6

Monosaccharide

4–5

Polysaccharide

14 – 22

Cellulose và hemicellulose

4–7

Pectin

5–6

Lignin

5–6

Protein

14 – 17
3–5

Lipid
Các hợp chất bay hơi

0,01 – 0,02
(Harbowy và Balentine, 1997)

Polyphenol là thành phần hóa học chủ yếu chiếm khoảng 30% khối lượng
chất khô trong cây trà (Harbowy và Balentine, 1997; Vũ Thy Thư và ctv, 2010).
Polyphenol hòa tan mạnh trong các dung môi phân cực như nước, methanol,
ethanol, acetone và ether. Một số các polyphenol liên kết với glucid tạo thành các

glucoside dễ tan trong nước. Polyphenol có chứa gốc pyrocatechin hoặc pyrogallic

6