Kỷ yếu hội thảo khoa học – Phân ban Công nghệ thực phẩm

NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC Q TRÌNH TRÍCH LY PHENOLIC
TỔNG TỪ LÁ TRÀ GIÀ
Lã Thị Thảo Mai1, Bùi Hoàng Vy1, Nguyễn Thanh Nam1, Trần Chí Hải1,*
Khoa Cơng nghệ thực phẩm, Trường Đại học công nghiệp thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh

1

*Email:
Ngày nhận bài: 15/06/2017; Chấp nhận đăng: 02/07/2017

TĨM TẮT
Trong nghiên cứu này, mơ hình động học thơng qua việc khảo sát ảnh hưởng của kích thước
nguyên liệu, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu và nhiệt độ đã được thực hiện. Hàm lượng phenolic tăng lên
khi giảm kích thước, tăng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu và nhiệt độ. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng tại
các điều kiện trích ly như kích thước nguyên liệu ≤ 0,3 mm, tỷ lệ dung mơi/ngun liệu là 15:1,
nhiệt độ trích ly 60oC, thời gian trích ly 40 phút thì hàm lượng phenolic thu được là 74,13 (mg
GAE/g chất khô nguyên liệu) với vận tốc trích ly ban đầu 50,90 (mg GAE/g chất khơ.phút) và năng
lượng hoạt hóa là 16,162 KJ/mol. Mơ hình động học trích ly phenolic từ lá trà già dựa trên giả thiết
của hàm số bậc hai đã được xây dựng thành cơng để dự đốn được cơ chế trích ly. Dựa vào phương
trình động học có thể xác định được các thơng số như: khả năng trích ly Ce, vận tốc trích ly vo, hằng
số trích ly k, năng lượng hoạt hóa E, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tối ưu hóa, thiết kế, mơ phỏng
và kiểm sốt đáng kể các chi phí ở quy mơ cơng nghiệp.
Từ khóa: Động học trích ly, hàm lượng phenolic, lá trà già.
1. MỞ ĐẦU
Cây trà có tên khoa học là Camelia Sinensis O.Ktze. Trà là loại thức uống bổ dưỡng, có giá trị
sinh học cao nhờ chữa được một số bệnh về tim mạch, là loại thuốc về tiêu hóa, lợi tiểu và chống
nhiễm xạ [1]. Đặc biệt, phenolic - hợp chất chống oxi hóa tự nhiên trong trà, giúp chống lại ung thư
và lão hóa đem lại sức khỏe tốt cho con người. Trong công nghệ chế biến trà và các sản phẩm từ trà
thì lá non là phần được thu hoạch nhiều nhất, trong khi lá già chỉ được dùng để pha nước trà xanh

hoặc không thu hoạch gây nên sự lãng phí cho nguồn ngun liệu. Vì vậy, nghiên cứu q trình trích
ly hợp chất phenolic từ lá trà già là một hướng đi mới cho ngành trà Việt Nam.
Việc sử dụng mơ hình tốn học để nghiên cứu q trình trích ly đã được nghiên cứu thành cơng
trên một số đối tượng: mơ hình động học q trình trích ly dầu từ hạt jatropha có sự hỗ trợ của cơng
nghệ DIC được dùng để xác định, tính tốn các tác động lên cấu trúc hạt của cơng nghệ DIC [2].

19


Lã Thị Thảo Mai, Bùi Hoàng Vy, Nguyễn Thanh Nam, Trần Chí Hải

Với bã nho Wenjuan Qu, Zhongli Pan, Haile Ma đã xây dựng mơ hình động học để xác định khả
năng trích ly, vận tốc và hằng số trích ly các các chất chống oxi hóa [3]. Bên cạnh đó, Ana Bucíc –
Kojíc và cộng sự cũng đã chỉ ra ảnh hưởng của kích thước hạt, tỉ lệ dung mơi/ ngun liệu và nhiệt
độ đến q trình trích ly polyphenol từ hạt nho đồng thời mơ hình động học trích ly cũng được xây
dựng dựa trên phương trình Peleg [4]. Mơ hình Arrhenius được sử dụng để mơ tả mối quan hệ giữa
tốc độ trích ly và nhiệt độ. Tuy nhiên, vẫn chưa có cơng trình nào xây dựng cho mơ hình động học
trích ly phenolic từ lá trà già. Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định kích thước, tỉ lệ dung
mơi/ngun liệu và nhiệt độ tốt nhất cho việc trích ly phenolic tổng trong điều kiện thí nghiệm. Từ
đó, các thơng số sẽ được thiết lập để dự đốn q trình và cơ chế trích ly, tạo điều kiện thuận lợi cho
việc tối ưu hóa, thiết kế, mơ phỏng và kiểm sốt đáng kể các đề án công nghiệp, đồng thời tận dụng
tốt hơn thời gian và năng lượng, nâng cao hiệu quả trích ly hợp chất này.
2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu sử dụng là lá trà già được thu hái tại xã Lộc Châu, Bảo Lộc, Lâm Đồng. Lá trà
đảm bảo cịn tươi ngun, khơng bị dập, nát, khơng bị sâu hại. Mẫu trà được diệt men ngay bằng hơi
nước nóng ở 95 – 100oC trong 2 phút và sấy khô ở 40 – 50oC trong 8 giờ [5]. Thành phần nguyên
liệu gồm nước, carbohydrat, phenolic, caffeine, các axit amin và các nhóm hợp chất khác. Hàm ẩm
của nguyên liệu liệu 6,64%. Trà sau khi sấy được xay nhỏ thành nhiều kích thước khác nhau như: ≤
0,3mm, 0,3 ≤ L ≤ 0,5 mm, 0,5 ≤ L ≤ 1,0 mm, 1,0 ≤ L ≤ 2,0 mm và bảo quản trong túi nilon kín, tối

màu, tránh ánh sáng trực tiếp.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Trích ly phenolic từ lá trà già
Ba thơng số ảnh hưởng đến q trình trích ly được sử dụng trong nghiên cứu này bao gồm kích
thước nguyên liệu, tỉ lệ dung môi/nguyên liệu và nhiệt độ.
Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu: Để nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu,
mỗi mẫu trà được cân chính xác (khoảng 1g) theo từng kích thước khác nhau (≤ 0,3 mm, 0,3 ≤ L ≤
0,5 mm, 0,5 ≤ L ≤ 1,0 mm và 1,0 ≤ L ≤ 2,0 mm) sau đó đem trích ly với nước cất (15g) ở nhiệt độ
500C lần lượt với các mốc thời gian là 0, 20, 40, 60 và 80 phút. Tiến hành lọc, hút 1ml dịch lọc pha
loãng 100 lần rồi hút 0,5 ml cho vào ống nghiệm. Tiếp tục cho 2,5 ml thuốc thử Folin đã pha loãng
10 lần, lắc đều đợi 3 – 5 phút cho tiếp 2 ml Na2CO3 7,5%. Để trong bóng tối 1 giờ rồi tiến hành đo
quang với bước sóng 765 nm.
Ảnh hưởng của tỉ lệ dung mơi/ngun liệu: Cân chính xác 5 mẫu trà riêng biệt (khoảng 1g) và
trộn với 5 mẫu nước tương ứng theo các trọng lượng là 10, 15, 20, 25, 30 g nước để tạo ra tỉ lệ dung
môi/nguyên liệu 10/1, 15/1, 20/1, 25/1 và 30/1. Q trình trích ly được thực hiện ở 500C trong
khoảng thời gian là 0, 20, 40, 60 và 80 phút cho mỗi mẫu.
Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly: Nhiệt độ trích ly được sử dụng trong thí nghiệm này là 50, 60,
70 và 800C cho mỗi thời gian trích ly là 0, 20, 40, 60 và 80 phút.

20


Nghiên cứu động học q trình trích ly phenolic tổng từ lá trà già

Trong q trình trích ly dung dịch mẫu được chứa trong cốc thủy tinh bọc kín và đậy nắp để
tránh sự oxi hóa xảy ra đối với mẫu được chiết xuất. Và được ngâm trong bể điều nhiệt tương ứng
với từng nhiệt độ khảo sát.
2.2.2. Xây dựng mơ hình động học trích ly phenolic
Q trình chiết xuất chất rắn – lỏng có thể được xem là ngược lại của q trình hấp phụ, do đó
cơ sở của các phương trình động học hấp phụ có thể được áp dụng cho việc trích ly chất rắn – lỏng

và các định luật của hàm bậc hai đã được tìm thấy để đáp ứng tốt nhất cho việc trích ly [6]. Phương
trình bậc hai tổng qt cho mơ hình động học có thể viết như sau:

dCt
 k (C e  Ct ) 2
dt

(1)

Trong đó: k là hằng số tốc độ trích ly bậc hai (g/mg.phút)
Ce là khả năng trích ly của phenolic tổng trong chất lỏng chiết xuất (mg/g chất khơ)
Ct là khả năng trích ly của phenolic tổng trong chất lỏng chiết xuất ở một thời gian trích ly nhất
định (mg/g chất khơ)
Quy luật trích ly theo mơ hình bậc hai nằm trong điều kiện biên t = 0 đến t và Ct = 0 đến Ct, có
thể viết theo phương trình đường thẳng như sau:

Ct 

C e2 kt
1  C e kt

(2)

t
1
1
 2
Ct kCe Ce

(3)


Tốc độ trích ly ban đầu Vo (mg/g.phút), là Ct/t khi t tiến đến 0 và được xác định bởi phương
trình sau:

Vo  k.Ce

(4)

Sau khi biến đổi (3) và (4), Ct có thể được biểu diễn như sau:

Ct 

t
(1 / Vo )  (t / Ce )

(5)

Các thông số Ce, Vo và k được xác định từ độ dốc của đồ thị trên hai trục tọa độ t và t/Ct
Gỉa sử rằng mơ hình động học bậc 2 có thể áp dụng để đo ảnh hưởng của các biến (L, Z và T).
Do đó, Ce, Vo và k có mối quan hệ với các biến trên và được điều chỉnh bởi mơ hình hàm số.
Phương trình Arrhenius đã được sử dụng để mơ tả mối quan hệ giữa hằng số trích ly k và nhiệt độ
Ta, phương trình được viết như sau:

 1000E 

k  k o exp 
 RTa 

21


(6)


Lã Thị Thảo Mai, Bùi Hoàng Vy, Nguyễn Thanh Nam, Trần Chí Hải

Trong đó: ko là hệ số nhiệt độ độc lập (g/mg.phút), E là năng lượng kích hoạt của q trình
trích ly (KJ/mol), R là hằng số khí (8,314 J/mol.K) và Ta là nhiệt độ trích ly (oK). Đồ thị ln(k) với
1000/Ta được sử dụng để tính ko và E [3].
2.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
2.3.1. Phương pháp phân tích
Hàm lượng phenolic tổng được xác định dựa trên phương pháp quang phổ so màu, sử dụng
thuốc thử Folin-Ciocateu và chất chuẩn là aicd galic với một số sửa đổi. 1ml dịch trích ly được pha
lỗng với 99 ml nước cất, hút 0,5 ml dịch đã pha loãng cho vào ống nghiệm, thêm 2,5 ml thuốc thử
Folin-Ciocateu đã pha loãng 10 lần, lắc đều, để trong bóng tối 3 – 5 phút. Sau đó, thêm 2 ml Na2CO3
(7,5%), lắc đều và để trong tối 60 phút. Độ hấp thu quang được đo ở bước sóng 765nm [7].
2.3.2. Phương pháp xử lý số liệu
Mỗi thí nghiệm được lặp lại ba lần, kết quả được trình bày ở dạng giá trị trung bình ± giá trị sai
số. Đánh giá sự khác biệt có ý nghĩa giữa các mẫu thí nghiệm được thực hiện bằng phương pháp
thống kê ANOVA, kiểm định LSD (α = 0,05) trên phần mềm Statgraphics phiên bản XV và đồ thị
được vẽ bằng Microsoft Excel 2010.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Trích ly phenolic từ lá trà già

Hàm lượng PP (mg GAE/ g
chất khô nguyên liệu)

3.1.1. Ảnh hưởng của kích thước ngun liệu
120
100
80


d
c
b
a

60
40

dc
b
a

cd
b
a

d
c
b
a

c
c
b

a

20
0

0

20

0,3

40
Thời gian (phút)
0,5

60

1

80

2

Hình 1. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hàm lượng phenolic theo thời gian
a,b,c,dCác

chữ cái khác nhau trong cùng một thời gian thể hiện sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê theo phân tích
ANOVA (p < 0,05)

22


Nghiên cứu động học q trình trích ly phenolic tổng từ lá trà già

Hàm lượng phenolic tổng tăng lên nhanh chóng và sau đó đạt đến sự ổn định với sự gia tăng

thời gian trích ly (Hình 1). Đồng thời, kích thước nguyên liệu càng nhỏ hàm lượng phenolic thu
được càng cao và kích thước 0,3 cho hàm lượng phenolic cao nhất. Điều này là do kích thước
nguyên liệu càng nhỏ diện tích tiếp xúc giữa hạt và dung mơi càng lớn, hàm lượng phenolic trích ly
ra được càng nhiều. Kết quả này tương tự với báo cáo của Wenjuan Qu, Zhongli Pan, Haile Ma về
hàm lượng phenolic tăng đáng kể với việc giảm kích thước ngun liệutrong q trình chiết xuất các
chất chống oxy hoá từ bã nho [3]. Landbo và Meyer cũng cho kết quả tương tự [8]. Tại kích thước
0,3 mm hàm lượng phenolic tổng thu được là 69,34; 87,81; 96,72; 97,78; 98,84 mg GAE/g chất khô
tương ứng với thời gian trích ly là 0; 20; 40; 60 và 80 phút. Khi tăng thời gian trích ly từ 0 phút
(69,34 mg GAE/g chất khô) đến 80 phút (98,84 mg GAE/g chất khơ) thì hàm lượng phenolic tổng
tăng 1,43 lần. Từ 0 phút đến 40 phút hàm lượng phenolic tổng tăng rất nhanh nhưng khi tăng thời
gian trích ly từ 40 phút đến 80 phút hàm lượng phenolic tăng khơng đáng kể. Điều này giải thích do
thời gian đầu trích ly (< 40 phút) thì hàm lượng chất chiết ra khỏi tế bào cao do chênh lệchnồng độ
giữa dung mơi và cơ chất nên q trình khuếch tán xảy ra nhanh chóng. Đến một thời điểm nào đó
thì chênh lệch nồng độ này sẽ nhỏ và chất chiết sẽ đi ra châ ̣m, đồng thời lượng chất chiết trong mẫu
ln có giới hạn trong mẫu nên tăng thời gian trích ly lên thì hiệu quả chiết sẽ khơng tăng nữa.
Nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Trâm và cộng sự cũng cho kết quả tương tự khi tăng thời gian trích ly
từ 20 ÷ 40 phút thì hàm lượng phenolic tăng nhanh, thời gian từ 40 ÷ 60 phút thì hàm lượng
phenolic không khác nhau về mức ý nghĩa (P>0,05) [9]. Vì vậy, để thu hồi được hàm lượng
phenolic tổng cao và tiết kiệm thời gian thì kích thước 0,3 mm với thời gian trích ly là 40 phút là lựa
chọn thích hợp.
3.1.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ dung mơi/ngun liệu

Hàm lượng PP mg GAE/ g chất khô
nguyên liệu

100
90
80

d

d
c
b
a

d
d
c
b
a

70

60
50

e
d
c
b

d
cc
b

cd
cb

a
a

a

40
30
20
10
0
0

20
10/1

40
Thời gian (phút)
15/1

20/1

60
25/1

80
30/1

Hình 2. Ảnh hưởng của tỉ lệ dung mơi/ngun liệu đến hàm lượng phenolic tổng đối với nguyên liệu trà già
Các chữ cái khác nhau trong cùng một thời gian thể hiện sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê theo phân
tích ANOVA (p < 0,05).
a,b,c,d,e

23



Lã Thị Thảo Mai, Bùi Hoàng Vy, Nguyễn Thanh Nam, Trần Chí Hải

Hàm lượng phenolic tổng (mg GAE/ g
chất khơ)

Hàm lượng phenolic tổng có trong lá trà già ở kích thước 0,3 mm khi tỉ lệ dung môi/nguyên
liệu và thời gian trích ly biến đổi ở các giá trị khác nhau trong điều kiện nhiệt độ trích ly là 500C
(Hình 2). Ta thấy rằng, hàm lượng phenolic tổng tăng lên khi tăng tỉ lệ dung môi/nguyên liệu, do tỉ
lệ dung môi/chất rắn càng lớn dẫn đến sự chênh lệch gradient nồng độ càng cao trong quá trình
khuếch tán nguyên liệu vào trong dung dịch, hiệu quả trích ly tăng lên [3]. Hàm lượng phenolic tổng
ở các tỉ lệ dung môi/nguyên liệu với các giá trị tương ứng 10/1, 15/1, 20/1, 25/1, 30/1 là 59,46 mg
GAE/g chất khô, 80,74 mg GAE/g chất khô, 84,57 mg GAE/g chất khô, 83,25 mg GAE/g chất khô,
88,17 mg GAE/g chất khô. Giá trị này tăng mạnh ở tỉ lệ dung môi/nguyên liệu là 15/1, tuy nhỏ hơn
các tỉ lệ 20/1, 25/1, 30/1 nhưng không đáng kể. Bên cạnh đó, tại tỉ lệ dung mơi/ngun liệu là 15/1
hàm lượng phenolic tổng hầu như tăng rất ít (1,59%) trong khoảng 0 phút đến 20 phút, sau đó tăng
nhiều ở 20 phút đến 40 phút (37,08%) và tăng ít sau 40 phút hoặc có thể đạt trạng thái cân bằng. Vì
vậy, với thời gian 40 phút và tỉ lệ dung môi/nguyên liệu là 15/1 là tốt nhất cho q trình trích ly giúp
tiết kiệm thời gian và dung mơi.
90
80
d
c
b
a

70

60


d
c
b

c
b
b
a

d
c
b

d
c
b
a

a

a

50
40
30
20
10
0
0


20

40

60

80

Thời gian (phút)
50

60

70

80

Hình 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng phenolic tổng theo thời gian đối với nguyên liệu trà già.
Các chữ cái khác nhau trong cùng một thời gian thể hiện sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê theo phân
tích ANOVA (p < 0,05)
a,b,c,d

3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly
Hàm lượng phenolic tăng khi tăng nhiệt độ và thời gian trích ly. Hàm lượng phenolic ở nhiệt
độ 50oC; 60oC; 70oC; 80oC tương ứng lần lượt là 69,46; 74,13; 76,55; 79,79 mg GAE/g chất khô.
Hàm lượng phenolic tăng mạnh từ nhiệt độ 50oC (69,46 mg GAE/g chất khô) đến 60oC (74,13 mg
GAE/g chất khô gấp 1,07 lần. Từ 60oC đến 80oC có tăng nhưng tăng không đáng kể. Tại nhiệt độ
60oC hàm lượng phenolic tăng dần theo thời gian nhưng tăng mạnh nhất từphút 20 (68,37 mg
GAE/g chất khô) đến phút thứ 40 (77,33 mg GAE/g chất khô). Từ phút 40 đến phút 80 có tăng


24


Nghiên cứu động học q trình trích ly phenolic tổng từ lá trà già

nhưng tăng không đáng kể chỉ từ 77,34 mg GAE/g chất khô lên 79,82 mg GAE/g chất khô. Kết
luâ ̣n, để thu hồi được hàm lượng phenolic cao thì nhiệt độ trích ly được chọn là 60oC thời gian phù
hợp cho q trình trích ly là 40 phút.
3.2. Động lực học của q trình trích ly phenolic
Các thơng số động học của q trình trích ly phenolic từ lá trà già với sự thay đổi kích thước
nguyên liệu, tỉ lệ dung môi/nguyên liệu và nhiệt độ được thể hiện trong Bảng 1.
Bảng 1. Các thông số của mơ hình bậc hai để trích ly phenolic từ lá trà già với kích thước, tỉ lệ dung
mơi/ngun liệu và nhiệt độ trích ly khác nhau.
Tốc độ trích ly
ban đầu Vo (mg/g
ck.phút)

Hằng số tốc độ
trích ly k
(g/mg.phút)

Khả năng trích ly
Ce (mg/g ck)

R2

0,3

83,82 ± 1,20a


0,00838 ± 0,0001a

100,00 ± 0,000a

0,9990

0,5

66,58 ± 2.08b

0,00725 ± 0,0003a

95,85 ± 0,432b

0,9987

1,0

36,09 ± 2,55

c

b

b

0,9952

2,0


20,55 ± 4,95d

82,21 ± 1,140c

0,9870

Loại biến

Kích thước
ngun liệu, L
(mm)

Tỉ lệ dung
mơi/ngun
liệu Z (g/g)

Nhiệt độ trích
ly T (OC)

0,00400 ± 0,0003

0,00306 ± 0,0008b
a

0,9951

16,38 ± 0,2868

15/1


23,20 ± 0,5656b

0,0031 ± 0,0001ab

86,46 ± 0,7007b

0,9888

20/1

30,28 ± 0,5576

bc

ab

c

0,9926

25/1

32,02 ± 1,0446c

92,31 ± 0,4004d

0,9947

30/1


35,26 ± 7,8736

c

e

0,9940

50

37,22 ± 1,7803a

0,0062 ± 0,0004a

77,73 ± 0,7563a

0,9968

60

50,90 ± 7,0186

b

ab

b

0,9981


70

62,17 ± 8,5128bc

0,0091 ± 0,0013bc

82,64 ± 0,0000c

0,9983

80

c

c

d

0,9984

0,0037 ± 0,0001

0,0038 ± 0,0002 ab
0,0039 ± 0,0009

0,0079 ± 0,0013

0,0103 ± 0,0004


b

73,17 ± 0,2530

a

10/1

74,71 ± 2,4564

0,0031 ± 0,0000

a

94,94 ± 0,424

90,64 ± 0,3861

95,24 ± 0,7407

80,66 ± 1,0624

84,99 ± 0,3414

a,b,c,d,eCác chữ cái khác nhau trong cùng một cột thể hiện sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê theo phân tích
ANOVA (p < 0,05).

Các giá trị Vo, Ce và k tương ứng cho các biến L, Z và T khác nhau thu được từ độ dốc của đồ
thị trên hai trục tọa độ t và t/Ct và được liệt kê trong Bảng 1. Các thông số động học này giảm khi
kích thước nguyên liệu tăng. Vì Vo, Ce và k đều phụ thuộc vào L. Gía trị Vo, Ce và k ứng với các giá

trị L khác nhau được biểu diễn bởi đường tuyến tính và hàm lũy thừa của hệ số xác định cao (R2 =
0.9507 – 0.9886). Hàm số của đồ thị tại Hình 4 được biểu diễn như sau:
Ce = -9,8652L + 102,62
Vo = 35,862L

-0,762

R2 = 0,9507
2

R = 0,9886

25

(7)
(8)


Lã Thị Thảo Mai, Bùi Hoàng Vy, Nguyễn Thanh Nam, Trần Chí Hải

K = 0,0044L-0,569
C(t , L )

R2 = 0,9674
(9)
t

 0 , 762
(1 /(35,86 L
))  (t /( 9,8652 L  102,62)

(10)

Hình 4. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa khả năng trích ly Ce, tốc độ trích ly và
hằng số k với sự thay đổi kích thước nguyên liệu.
a,b,c,d,e

Các chữ cái khác nhau trong cùng một kích thước thể hiện sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê theo phân
tích ANOVA (p < 0,05).

Phương trình này có thể được sử dụng để dự đốn sự trích ly phenolic tổng ở các kích thước
nguyên liệu khác nhau tại một thời điểm nhất định với tỉ lệ dung mơi ngun liệu là 15/1 và nhiệt độ
trích ly là 50oC.
Việc trích ly phenolic tổng dưới sự ảnh hưởng của tỉ lệ dung mơi/ngun liệu có giá trị Ce , Vo
và k đạt cao nhất ở tỉ lệ 30/1, tiếp theo sau là các tỉ lệ 25/1, 20/1, 15/1 và 10/1. Ta thấy rằng giá trị
trích ly tăng dần khi tỉ lệ dung môi/nguyên liệu càng cao, phù hợp với kết quả thực nghiệm. Kết quả
này tương tự như nghiên cứu của Wenjuan Qu, Zhongli Pan, Haile Ma về động học q trình trích ly
và hoạt động của các chất chống oxi hóa trong bã nho [3]. Theo giả định của mơ hình, các tham số
Ce, Vo và k được biểu diễn bằng biến Z. Do đó, mối quan hệ giữa các thông số động học và biến Z
được viết theo hàm đa thức bậc hai (R2 = 0,9673 – 0,9908). Các hàm số được viết dưới dạng phương
trình như sau:
Ce(Z) = -0,0656Z2 + 3,6291Z + 44,455
R2 = 0,9673
(11)
kZ = -(2.10-6)Z2 +0,0001Z + 0,0017

R2 = 0,98

Vo(Z) = -0,0429Z + 2,6693Z – 6,6526
2


Ct,Z =

(1⁄(−0.0429𝑍 2

2

R = 0,9908

(12)
(13)

t
+ 2.6693Z − 6.6526)) + (t⁄(−0.0656Z2 + 3.6291Z + 44.455))

26

(14)


Nghiên cứu động học q trình trích ly phenolic tổng từ lá trà già

Đây là các phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa khả năng trích ly Ce, vận tốc trích ly vo và
hằng số trích ly k với tỉ lệ dung môi/nguyên liệu.
Các giá trị vo, k và Ce tăng khi tăng nhiệt độ, kết quả được thể hiện trong bảng 1. Nhiệt độ có
ảnh hưởng gia tăng đến các thông số động học. Các mối quan hệ giữa các tham số động học và T
được xây dựng bởi các hàm đa thức tuyến tính, bậc hai, và hàm mũ (R2 = 0.9749-0,9991).
R2 = 0,9940

Ce = 0,2376T + 66,061
Vo = -0,0029T + 1,6079T – 35,866

2

R = 0,9991

(16)

2

K = 0,0027exp(0,0169T)

C(t ,T ) 

(15)

2

R = 0,9749

(17)

t
(1 /( 0,0029T  1,6079T  35,866))  (t /(0,2376T  66,061))
2

(18)

Phương trình Arrhenius đã được sử dụng để mô tả mối quan hệ giữa hằng số trích ly k và nhiệt
độ Ta, phương trình được viết như sau:
k = k 0 exp (−


1000E
)
RTa

(19)

Trong đó: ko là hệ số nhiệt độ độc lập (g/mg.phút), E là năng lượng kích hoạt của q trình
trích ly (KJ/mol), R là hằng số khí (8.314 J/mol.K) và Ta là nhiệt độ trích ly (oK). Đồ thị ln(k) với
1000/Ta được sử dụng để tính ko và E.



16,162

k  2,6013 exp 

3
 8,314.10 (T  273,15 



(20)

Các phương trình thực nghiệm ở hình (10), (14) và (18) là các mơ hình động học dự đốn q
trình trích ly phenolic tổng từ lá trà già. Tuy các mơ hình thống kê có thể khơng hồn tồn giải thích
cho tất cả các hiện tượng xảy ra trong q trình trích ly nhưng chúng vẫn có thể được sử dụng để
xác định ảnh hưởng của kích thước ngun liệu, tỉ lệ dung mơi/ngun liệu và nhiệt độ đến khả năng
trích ly phenolic so với các thời gian trích ly khác nhau. Nhờ các kết quả thu được từ mơ hình này
mà có thể đề ra hướng cải tiến cho q trình trích ly giúp giảm chi phí và thời gian vận hành.
4. KẾT LUẬN

Lá trà già cũng là một nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất ra phenolic. Các kết quả nghiên cứu
cũng chỉ ra rằng, kích thước càng giảm hàm lượng phenolic tổng càng tăng do diện tích tiếp xúc
giữa nguyên liệu và dung môi càng lớn. Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu và nhiệt độ càng tăng thì hàm
lượng phenolic tổng tăng nhưng tới một thời điểm hàm lượng phenolic đạt đến sự ổn định và cân
bằng thì giá trị này tăng nhưng không đáng kể. Tuy nhiên, sau khi xem xét hàm lượng phenolic
tổng, chi phí hoạt động và một số điều kiện khác thì các thơng số được đề nghị là kích thước ngun
liệu ≤ 0,3 mm, tỉ lệ dung mơi/ngun liệu là 15/1 (g/g) và nhiệt độ trích ly là 600C với thời gian
chiết xuất là 40. Q trình trích ly phenolic tổng từ lá trà già tuân theo mô hình bậc hai đã được xây
dựng thành cơng để mơ tả q trình trích ly. Dựa vào mơ hình động học có thể xác định được các
thơng số trích lyCe, vo, k, với sự thay đổi kích thước nguyên liệu, tỉ lệ dung môi/nguyên liệu và nhiệt

27


Lã Thị Thảo Mai, Bùi Hoàng Vy, Nguyễn Thanh Nam, Trần Chí Hải

độ trích ly. Năng lượng kích hoạt của q trình trích ly phenolic tổng được xác định là 16,162
KJ/mol dựa trên mơ hình Arrhenius.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS. TS. Trịnh Xuân Ngọ - Cây chè và kỹ thuật chế biến, (2009).
2. Nguyễn Văn Chương - Phân tích động học q trình trích ly dầu từ hạt jatropha có sự hỗ trợ của
cơng nghệ dic, Tạp chí Khoa học trường Đại học Cần Thơ, 21 (2012) 45-51.
3. Wenjuan. Qu, Zhongli Pan, and Haile. Ma - Extraction modeling and activities of antioxidants
from pomegranate marc, Journal of food engineering, 99 (2010) 16-23
4. Bucić-Kojić A., Planinić M., Tomas S., Bilić M., and Velić D. - Study of solid–liquid extraction
kinetics of total polyphenols from grape seeds, Journal of Food Engineering, 81 (2007) 236-242.
5. Trần Chí Hải, Nguyễn Tấn Dân, Nguyễn Đình Nam, Lê Thị Hồng Ánh, Phan Văn Mẫn - Ảnh
hưởng của sóng siêu âm đến q trình trích ly polyphenol từ lá trà già, Tạp chí khoa học và cơng
nghệ Đại học Đà Nẵng, 9 (2016) 106.
6. Rakotondramasy-Rabesiaka L., Havet J.-L., Porte C., and Fauduet H. - Solid–liquid extraction

of protopine from Fumaria officinalis L.—Analysis determination, kinetic reaction and model
building, Separation and Purification Technology, 54 (2007) 253-261.
7. Charles, Denys J. - Antioxidant properties of spices, herbs and other sources, Springer Science
& Business Media, (2012).
8. Landbo, Anne-Katrine, Anne and Meyer S. - Enzyme-assisted extraction of antioxidative
phenols from black currant juice press residues (Ribes nigrum), Journal of Agricultural and
Food Chemistry, 49 (2001) 3169-3177.
9. Nguyễn Ngọc Trâm, Phan Phước Hiền và Huỳnh Ngọc Oanh - Optimizing the extraction
conditions of phenolic compounds from fresh tea shoot, Journal of Food and Nutrition Sciences,
3 (2015) 106 - 110.

28


Nghiên cứu động học q trình trích ly phenolic tổng từ lá trà già

ABSTRACT
RESEARCH KINETIC MODELLING ON EXTRACTION OF PHENOLIC FROM OLD TEA
LEAVES

La Thi Thao Mai, Bui Hoang Vy, Nguyen Thanh Nam, Tran Chi Hai*
Faculty of Food Technology, Ho Chi Minh City University of Food Industry
*

Email:

In this study, kinetic modeling by investigating the effect of material size, solvent/material
ratio and temperature was conducted. Phenolic concentration increased with reducing size, increased
the solvent/material ratio and temperature. Research results showed that under extraction conditions
such asthe material size ≤ 0.3 mm, the solvent / raw ratio of 15/1, the extracting temperature of

60oC, and extracting time of 40 minutes, the phenolic content obtained 74.13 mgGAE.g-1 with value
of initial extraction rate reached 50.90 mgGAE.g-1.min-1 and the activation energy was determined
as 16.162 kJ/mol. Phenolic excitation dynamics model from the old tea leaf rely on the assumption
of the quadratic function has been successfully constructed to predict the extraction process and
mechanism. Based on the kinetic equation, extraction parameters such as: Ce extraction ability,
extraction velocity, extract constant k, activation energy E can be determined, facilitate
optimization, design, simulate and control significant industrial projects later, while also making
better use of time and energy.
Keywords: Kinetics extraction, old leave tea, phenolic content.

29