Khảo sát hiệu quả trích ly Catechin trong trà tươi bằng Ethanol

giai đoạn lên men, các hợp chất phenol đều
bị oxy hóa và chuyển thành các octoquinone tương ứng. Trong trường hợp này,
nếu trong hệ thống phản ứng có mặt các acid amin, các octoquinone sẽ thực hiện
phản ứng cộng với các acid amin đó. Sau đó, các sản phẩm của phản ứng cộng
một lần nữa lại bị oxy hóa thành các octoquinone tương ứng. Chính dạng
octoquinone này tiếp tục tác dụng với những acid amin còn lại để tiến hành các
quá trình deamin hóa, khử CO2 và giải phóng ra các aldehyde bay hơi có mùi
thơm tương ứng.
 Phản ứng ngăn cản sự tạo màu từ hợp chất phenol
Khi các hợp chất phenol thực vật bị oxy hóa thành các octoquinone, các sản
phẩm oxy hóa trung gian này rất hoạt động và luôn có xu hướng thực hiện quá
trình tự ngưng tụ với nhau để tạo thành các chất màu tương ứng. Hiện tượng này
có phổ biến trong quá trình chế biến các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật và cả
trong quá trình bảo quản các sản phẩm thực phẩm có chứa các hợp chất phenol.
Đây là nguyên nhân làm mất màu tự nhiên của các loại nước ép quả, rau khô và
làm tối màu nước pha của các loại trà bảo quản lâu ở nơi không thuận lợi.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng
11
Tuy nhiên, sau khi các hợp chất phenol bị oxy hóa, nếu trong hệ thống phản ứng
có mặt những chất khử mạnh như glucose, acid ascorbic (vitamin C), thì các
octoquinone sẽ oxy hóa chúng còn bản thân sẽ trở lại trạng thái ban đầu, không
còn khả năng ngưng tụ thành các chất màu nữa.
 Phản ứng tạo màu của các hợp chất phenol thực vật
Ngoài các phản ứng tạo màu với các kim loại nặng, với acid amin, protein và
đường, các hợp chất phenol thực vật còn có vai trò rất lớn trong sự tạo thành các
chất màu đặc trưng cho từng loại sản phẩm thực phẩm có nguồn gốc thực vật
bằng con đường tự oxy hóa ngưng tụ dưới tác dụng của các enzyme oxy hóa.
Trong nguyên liệu thực vật tươi chứa các enzyme oxy hóa khác nhau, và chúng
tạo ra sự chuyển hóa các hợp chất phenol cũng khác nhau. Các enzyme thường
được chú ý đến như: catalase, peroxidase và polyphenol oxidase.
- Catalase thường có mặt trong nguyên liệu thực vật ở cả hai trạng thái tự do và
liên kết, cả hai dạng đều rất hoạt động khi tiếp xúc với tác chất. Tuy nhiên,
catalase không trực tiếp tham gia vào sự oxy hóa các hợp chất phenol, chúng có
khả năng phân giải mạnh H2O2 trong các tế bào thực vật để giải phóng oxy góp
phần thúc đẩy sự oxy hóa các hợp chất phenol dưới tác dụng của enzyme
peroxidase và polyphenol oxidase.
- Polyphenol oxidase xúc tác cho sự oxy hóa ngưng tụ các hợp chất phenol với
sự tham gia của oxy phân tử từ không khí. Trong thực vật, polyphenol oxidase
tồn tại ở cả hai dạng tự do và liên kết rất hoạt động trong đó chủ yếu ở dạng liên
kết. Do đó, muốn phát huy tác dụng của nó phải phá vỡ tế bào thực vật để
enzyme này tiếp xúc tốt với tác chất, đồng thời để oxy của không khí xâm nhập
sâu vào trong dịch chiết tế bào. Polyphenol oxidase có ý nghĩa đặc biệt quan
trọng trong quá trình lên men trà đen để tạo ra màu sắc đặc trưng cho sản phẩm.
Trong lá trà tươi, enzyme này hầu như tồn tại ở dạng liên kết: trong lá trà non
chiếm trên 80%, trong trà già 100%.
- Peroxidase xúc tác cho sự oxy hóa ngưng tụ các hợp chất phenol thực vật
nhưng không sử dụng trực tiếp oxy phân tử của không khí mà phải dựa vào sự
phân giải H2O2 để sử dụng oxy nguyên tử. Enzyme này cũng tồn tại ở cả hai
trạng thái trong tế bào thực vật, ví dụ ở lá trà non, trạng thái tự do của nó chiếm
khoảng 50% nhưng trong lá già chỉ còn khoảng 20%.
Hai enzyme polyphenol oxidase và peroxidase tuy cùng xúc tác quá trình oxy
hóa ngưng tụ của các hợp chất phenol thực vật nhưng chúng có chức năng khác
nhau trong sự tạo ra sự chuyển hóa các hợp chất đó cả về mức độ ngưng tụ và
đặc tính của các sản phẩm ngưng tụ.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng
12
2.2 Sơ lược về nguyên liệu trà
2.2.1 Giới thiệu chung về trà
Cây trà (Hình 7) có tên khoa học là Camellia sinensis (L.) O.Kuntze và được xếp
trong hệ thống phân loại thực vật như sau:
- Ngành hạt kín Angiospermae
- Lớp song tử diệp (hai lá mầm) Dicotyledonae
- Bộ Trà Theales
- Họ Trà Theaceae
- Chi Trà Camellia (Thea)
- Loài Camellia (Thea) sinensis
Hình 7 Cây trà và búp trà
Đối với hầu hết mọi người nói chung và người châu Á nói riêng thì trà là thức
uống hết sức quen thuộc và nó còn thể hiện phong cách nghệ thuật cổ truyền đặc
trưng cho phong tục tập quán của một số nước trên thế giới. Bên cạnh chức năng
giải khát, trà còn có tác dụng sinh lý rất rõ rệt đối với sức khỏe con người. Thành
phần caffeine và một số alkaloid khác trong trà có tác dụng kích thích hệ thần
kinh trung ương, vỏ đại não làm cho tinh thần minh mẫn, giảm mệt nhọc sau khi
lao động. Trà còn có tác dụng phòng và trị được nhiều loại bệnh khác nhau, đặc
biệt là các bệnh về tim mạch, ung thư.
Cây trà sinh trưởng trong điều kiện tự nhiên chỉ có một thân chính, chia làm 3
loại: thân gỗ, thân bụi, thân nhỡ (bán gỗ).
Cành trà do mầm sinh dưỡng phát triển thành, trên cành chia ra nhiều đốt, chiều
dài biến đổi nhiều từ 1 – 10cm. Đốt trà càng dài là biểu hiện của giống trà có
năng suất cao. Lá trà mọc cách trên cành, mỗi đốt có một lá, hình dạng và kích
thước thay đổi tùy giống.
Búp trà là giai đoạn non của một cành trà, được hình thành từ các mầm dinh
dưỡng, gồm có tôm (phần lá non trên đỉnh chưa xòe) và 2 hay 3 lá non. Kích
thước của búp trà thay đổi tùy giống và kỹ thuật canh tác. Cây trà sau khi sinh
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng
13
trưởng 2 – 3 tuổi bắt đầu ra hoa, mọc từ chồi sinh thực ở nách lá. Trà nguyên liệu
sử dụng trong công nghiệp chế biến chủ yếu là 1 tôm và 2 – 3 lá non.
2.2.2 Thành phần hóa học của lá trà tươi
Phẩm chất của trà thành phẩm được quyết định bởi những thành phần hóa học
của nguyên liệu và kỹ thuật chế biến. Thành phần sinh hóa của trà biến động rất
phức tạp phụ thuộc vào giống, tuổi trà, điều kiện đất đai, địa hình, kỹ thuật canh
tác, mùa thu hoạch, Những thành phần hóa học của trà được thể hiện tương đối
đầy đủ trong bảng 2.
Bảng 2 Thành phần hóa học của lá trà tươi
Thành phần % khối lượng chất khô
Catechin 25 – 30
(-)-Epigallocatechin gallate 8 – 12
(-)-Epicatechin gallate 3 – 6
(-)-Epigallo catechin 3 – 6
(-)-Epicatechin 1 – 3
(+)-Catechin 1 – 2
(+)-Gallocatechin 3 – 4
Flavonol và flavonol glucoside 3 – 4
Polyphenolic acid và dẫn xuất 3 – 4
Leucoanthocyanin 2 – 3
Chlorophyll 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
Lipid 3 – 5
Các hợp chất dễ bay hơi 0,01 – 0,02
Nguồn Tống Văn Hằng (1985), Cơ sở sinh hóa và kĩ thuật chế biến trà, Tp.HCM trích dẫn bởi Nguyễn
Hải Hà, (2006), Nghiên cứu trích ly polyphenol từ trà (Camellia sinensis L.), Luận văn Thạc sĩ, Đại học
Bách khoa Tp.HCM.
Luận văn tốt nghiệp khóa 29 – 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng
14
a. Nước
Nước là thành phần chủ yếu trong búp trà. Nước có quan hệ đến quá trình biến
đổi sinh hóa trong búp trà và đến sự hoạt động của các enzyme và là chất quan
trọng không thể thiếu được để duy trì sự sống của cây. Hàm lượng nước trong
búp trà thay đổi tùy theo giống, tuổi cây, đất đai, kỹ thuật canh tác, thời gian hái
và tiêu chuẩn hái, Trong búp trà (tôm + 3 lá) hàm lượng nước thường có từ 75
– 82%. Để tránh sự hao hụt những vật chất trong búp trà qua quá trình bảo quản
và vận chuyển, phải cố gắng giảm bớt sự bay hơi nước trong búp trà sau khi hái.
b. Polyphenol (tanin)
Những hợp chất polyphenol trong trà có thể chiếm tới 35% trọng lượng khô của
trà. Thành phần chính của các polyphenol trong trà là:
- Các flavanol, như (-)-epicatechin gallate (ECG), (-)-epigallocatechin (EGC),
(-)- epigallocatechin gallate (EGCG), (-)- epicatechin (EC), (+)-gallocatechin
(GC), (+)-catechin (C) và các dẫn xuất.
- Flavonol (quercetin, campherol, và các dẫn xuất glycoside).
- Flavone (vitexin, isovitexin).
- Phenolic acid và các dẫn xuất (gallic acid, chlorogenic acid, theogallin).
- Các dạng hợp chất như theaflavin, thearubigin chiếm tỉ lệ rất thấp trong búp trà
và lá trà non nhưng tăng dần tỉ lệ trong các lá trà già hơn.
Hàm lượng polyphenol tổng trong búp trà nằm trong khoảng từ 20 đến 35%,
trong đó các flavanol chiếm hơn 90% tổng hàm lượng polyphenol trong trà. Đây
là một trong những thành phần quyết định phẩm chất trà. Tỉ lệ các thành phần
trong nhóm chất này cũng không giống nhau và thay...