BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

NGUYỄN VIỆT TẤN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ ĐEN
GIÀU GAMA AMINOBUTYRIC ACID BẰNG KỸ THUẬT
LÊN MEN TỪ MỘT SỐ GIỐNG CHÈ VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 1/2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

NGUYỄN VIỆT TẤN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ ĐEN
GIÀU GAMA AMINOBUTYRIC ACID BẰNG KỸ THUẬT
LÊN MEN TỪ MỘT SỐ GIỐNG CHÈ VIỆT NAM
Chuyên ngành: Công nghệ sau thu hoạch
Mã số: 9540104

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. NGUYỄN DUY THỊNH
2. PGS.TS. NGUYỄN DUY LÂM

HÀ NỘI - 1/2023


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi dưới sự
hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Duy Thịnh và PGS.TS. Nguyễn Duy Lâm. Các số
liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được cơng bố
trước đó ở bất kỳ nơi nào.

Người hướng dẫn khoa học

Tác giả

PGS.TS. Nguyễn Duy Thịnh

Nguyễn Việt Tấn

PGS.TS. Nguyễn Duy Lâm

i


LỜI CẢM ƠN


Để có thể hồn thành nghiên cứu và viết luận án này, trước hết tôi xin chân
thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Duy Thịnh và PGS.TS. Nguyễn Duy Lâm, những
người thầy tâm huyết đã có những định hướng và hướng dẫn rất có giá trị khoa học
cho nghiên cứu sinh.
Tôi cũng chân thành cảm ơn Viện Cơ điện nông nghiệp và Cơng nghệ sau thu
hoạch, Phịng Nghiên cứu Cơng nghệ bảo quản nơng sản thực phẩm, Phịng Khoa
học và Hợp tác quốc tế trực thuộc Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu
hoạch, và Trường Cao đẳng Công nghiệp thực phẩm, Bộ Công Thương đã tạo điều
kiện cho tơi tiến hành nghiên cứu, học tập và hồn thành luận án.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn tất cả người thân, đồng nghiệp và những người bạn
đã động viên, hỗ trợ tơi trong suốt q trình học tập và nghiên cứu.

Hà Nội, tháng 10 năm 2022
Tác giả

Nguyễn Việt Tấn

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH


xi

MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

7

1.1. Tổng quan về chè, thành phần, hoạt tính sinh học và sản phẩm

7

1.1.1. Giới thiệu chung về cây chè

7

1.1.2. Thành phần hóa học của chè tươi

7

1.1.3. Hoạt tính sinh học và tác dụng của chè đối với sức khỏe

11

1.1.4. Các sản phẩm và sự khác biệt về công nghệ chế biến và tính chất

13


1.2. Tổng quan về gama-aminobutyric acid (GABA)

15

1.2.1. Giới thiệu chung về GABA

15

1.2.2. Hóa học, phân bố trong tự nhiên của GABA

16

1.2.3. Vai trò và ứng dụng của GABA

17

1.2.4. Sản xuất và sản phẩm GABA thương mại

20

1.2.5. Tình trạng pháp lý của GABA và liều lượng sử dụng

22

1.3. Chế biến chè giàu GABA bằng lên men vi sinh vật

23

1.3.1. Thực phẩm giàu GABA bằng lên men vi sinh vật


23

1.3.2. Chè lên men bằng vi sinh vật

27

1.3.3. Cơ chế hóa sinh quá trình tạo GABA bằng lên men vi sinh vật

31

1.3.4. Công nghệ chế biến chè giàu GABA bằng lên men vi sinh vật

32

1.4. Chế biến chè giàu GABA bằng lên men yếm khí

33

1.4.1. Cơ chế hóa sinh sự hình thành GABA trong thực vật và lá chè

33

1.4.2. Công nghệ lên men yếm khí chè và đặc điểm chè giàu GABA

39

1.4.3. Lợi ích của chè giàu GABA

43


1.5. Một số nghiên cứu thực phẩm và chè giàu GABA ở Việt Nam

44

1.5.1. Thực phẩm giàu GABA bằng lên men vi sinh vật

44

1.5.2. Thực phẩm giàu GABA từ hạt nảy mầm

45

iii


1.5.3. Chế biến chè lên men và chè giàu GABA ở Việt Nam

46

1.6. Kết luận từ tổng quan và giả thuyết nghiên cứu

47

1.6.1. Những kết luận rút ra từ tổng quan tài liệu

47

1.6.2. Những định hướng và giả thiết nghiên cứu của luận án


48

CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

51

2.1. Nguyên vật liệu và thiết bị nghiên cứu

51

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu

51

2.1.2. Hóa chất và mơi trường ni cấy vi sinh vật

51

2.1.3. Thiết bị phân tích và thiết bị công nghệ

52

2.2. Kỹ thuật công nghệ để nghiên cứu chế biến chè đen

53

2.2.1. Sơ đồ quy trình nghiên cứu lên men chè

53


2.2.2. Kỹ thuật làm héo, vò và sấy chè

54

2.2.3. Kỹ thuật tạo mơi trường yếm khí

54

2.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm

49

2.3.1. Các thí nghiệm lựa chọn chủng giống vi sinh vật và chè thích hợp

55

2.3.2. Các thí nghiệm xác định tác dụng của lên men yếm khí

55

2.3.3. Các thí nghiệm tác dụng lên men yếm khí kết hợp lên men lactic

57

2.3.4. Các thí nghiệm hồn thiện cơng nghệ và sản xuất quy mơ pilot

59

2.3.5. Thí nghiệm bảo quản chè đen giàu GABA


59

2.4. Phương pháp phân tích

60

2.4.1. Phương pháp định tính GABA bằng sắc kí bản mỏng TLC

60

2.4.2. Phương pháp định lượng GABA bằng quang phổ

61

2.4.3. Phương pháp định lượng GABA bằng HPLC

61

2.4.4. Phân tích các chỉ tiêu chất lượng chè

62

2.4.5. Phân tích chất lượng cảm quan

62

2.5. Phương pháp xử lý số liệu

62


CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

63

3.1. Nghiên cứu lựa chọn vi khuẩn và nguyên liệu chè thích hợp cho sản
xuất chè đen giàu GABA bằng phương pháp lên men

63

iv


3.1.1. Tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp enzym
glutamate decarboxylase cao

63

3.1.2. Thẩm định đặc điểm hình thái và phân loại 4 chủng vi khuẩn lactic

64

3.1.3. Thử nghiệm khả năng lên men tạo GABA trên lá chè

69

3.1.4. Xác định chế độ công nghệ sản xuất sinh khối vi khuẩn lactic để lên
men chè đen giàu GABA

70


3.1.5. Tối ưu hóa q trình ni cấy vi khuẩn lactic

78

3.1.6. Phân tích các chỉ số chất lượng một số giống chè ở Việt Nam

84

3.1.7. Tiêu chuẩn chất lượng chè nguyên liệu để sản xuất chè đen giàu
GABA

89

3.1.8. Tóm tắt kết quả và kết luận nội dung mục 3.1

90

3.2. Tác dụng của lên men yếm khí tới hiệu quả tích lũy GABA và chất
lượng chè đen giàu GABA

91

3.2.1. Thăm dò khả năng tích lũy GABA do q trình lên men yếm khí

91

3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng quá trình lên men yếm khí

92


3.2.3. Tối ưu hóa q trình lên men yếm khí

94

3.2.4. So sánh chất lượng của chè đen lên men yếm khí với chè đen được
sản xuất theo quy trình truyền thống

98

3.2.5. Tóm tắt kết quả và kết luận nội dung mục 3.2

99

3.3. Tác dụng của lên men yếm khí kết hợp lên men bằng vi khuẩn lactic
tới hiệu quả tích lũy GABA và chất lượng chè đen giàu GABA

100

3.3.1. Xác định khoảng thay đổi có ý nghĩa công nghệ của các yếu tố ảnh
hưởng đến lên men yếm khí có sử dụng chế phẩm vi khuẩn lactic

100

3.3.2. Tối ưu hóa q trình lên men yếm khí sử dụng chế phẩm vi khuẩn

105

3.3.3. So sánh chất lượng chè đen bán thành phẩm từ 2 phương án lên men
yếm khí khơng và có sử dụng chế phẩm vi khuẩn


107

3.3.4. Tối ưu hóa q trình lên men yếm khí chè đen bằng phương pháp
thang điểm có sử dụng hệ số quan trọng của các chỉ tiêu chất lượng

109

3.3.5. Tóm tắt kết quả và kết luận nội dung mục 3.3

113

3.4. Thực nghiệm sản xuất chè giàu GABA quy mô pilot

113

3.4.1. Sản xuất chè đen ở quy mô pilot 10 kg ngun liệu/mẻ

113

3.4.2. Hồn thiện quy trình cơng nghệ sản xuất chè đen giàu GABA

119

v


3.4.3. Áp dụng quy trình đã hồn thiện để sản xuất chè đen giàu GABA
quy mô pilot với một số giống chè Việt Nam

128


3.4.4. Sự biến đổi chất lượng cảm quan của chè đen giàu GABA giống
Phúc Vân Tiên và Kim Tun trong q trình bảo quản

130

3.4.5. Tóm tắt kết quả và kết luận nội dung mục 3.4

133

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

135

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO CỦA LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ

137

TÀI LIỆU THAM KHẢO

138

PHẦN PHỤ LỤC

151

Phụ lục 1. Định danh và phân loại chủng vi khuẩn lactic

151


Phụ lục 2. Thu hồi, làm khô và bảo quản sinh khối chủng giống

155

Phụ lục 3. Quy trình sản xuất sinh khối chủng giống vi khuẩn lactic

158

Phụ lục 4: Một số hình ảnh thí nghiệm và sản phẩm nghiên cứu

162

vi


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BABA
CACA
CAS
CFU
CTC

beta-aminobutyric axit
cis-aminocrotonic axit
dịch vụ tóm tắt hóa chất
đơn vị hình thành khuẩn lạc
chè đen cơng nghệ CTC

GABA


beta-aminobutyric acid
cis-aminocrotonic acid
chemical abstract services
colony forming unit
crushing tearing and curling black tea
orthodox - black tea
diamineoxidase
1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl
dietary supplements
deoxynucleic acid
epicatechin
epicatechin gallate
epigallocatechin
epigallocatechin gallate
European Food Safety
Authority
European Medicines Agency
U.S. Environmental Protection
Agency
U.S. Food and Drug
Administration
gallocatechin
immunofunctional growth
hormone
gamma-aminobutyric acid

GAD

glutamate decarboxylase


enzym glutamat decacboxylaza

GBR

germinated brown rice

gạo lứt nảy mầm

GHB

gamma-hydroxybutyrate

gamma-hydroxybutyrat

GHBDH

GHB dehydrogenase

enzym GHB dehydrogenaza

GC

gas chromatography

sắc kí khí

GTE

green tea extract


dịch chiết chè xanh

OTD
DAO
DPPH
DS
DNA
EC
ECG
EGC
EGCG
EFSA
EMA
EPA
FDA
GC
GH

vii

chè đen công nghệ OTD
enzym diamineoxidase
1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl
chất bổ sung dinh dưỡng
deoxynucleic axit
epicatechin
epicatechin gallat
epigallocatechin
epigallocatechin gallat
Cục An toàn TP Châu âu

Cục quản lý Thuốc Châu Âu
Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ
Cục quản lý Thực phẩm và
Dược phẩm Mỹ
gallocatechin
hocmon tăng trưởng có chức
năng miễn dịch
gamma-aminobutyric axit


SSF

solid state fermentation

lên men môi trường rắn

HDL

high-density lipoprotein

lipoprotein tỷ trọng cao

HGH

human growth hormone

hocmon tăng trưởng ở người

HPLC


high performance liquid
chromatography

sắc kí lỏng hiệu năng cao

JECFA

Joint FAO/WHO Expert
Committee on Food Additives

Hội đồng Chuyên gia Hỗn hợp
FAO/WHO về Phụ gia TP

LAB

lactic acid bacteria

vi khuẩn lên men axit lactic

LDH

lactate dehydrogenase

enzym lactat dehydrogenaza

PCR

polymerase chaine reaction

phản ứng chuỗi polymeraza


ppm

part per million

đơn vị một phần triệu

SSA

succinic semialdehyde

succinic semialdehid

TCA

tricarboxylic acid cycle

chu trình axit tricacboxylic hay
chu trình Krebs

TCVN

tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam

-

TLC

thin layer chromatography


sắc kí bản mỏng

TSTBNM-M

tổng số tế bào nấm mốc - men

TSVKHK

tổng số vi khuẩn hiếu khí

TSVKYK

tổng số vi khuẩn yếm khí

VTCC-B-439

Chủng vi khuẩn Lactobacillus plantarium VTCC-B-439

VTCC-B-411

Chủng vi khuẩn Lactobacillus casei VTCC-B-411

66

Chủng vi khuẩn Lactobacillus brevis 66

67

Chủng vi khuẩn Lactobacillus brevis 67


viii


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Hàm lượng GABA (mg/l00g) của các loại chè khác nhau

40

Bảng 3.1. Các chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh enzym glutamate
decarboxylase được sàng lọc sơ bộ

69

Bảng 3.2. Khả năng lên men tạo GABA trên chè của 4 chủng vi khuẩn

70

Bảng 3.3. Khả năng sinh trưởng và hàm lượng GABA do chủng vi khuẩn
VTCC-B-439 tạo ra trong 8 môi trường nuôi cấy khác nhau

71

Bảng 3.4. Khả năng sinh trưởng và hàm lượng GABA do chủng vi khuẩn
VTCC-B-411 tạo ra trong 8 môi trường nuôi cấy khác nhau

72

Bảng 3.5. Mức độ sinh trưởng và pH sau nuôi cấy của hai chủng VTCCB-439 và VTCC-B-411 trong môi trường có pH khác nhau


73

Bảng 3.6. Kết quả thực nghiệm theo ma trận

79

Bảng 3.7. Lược đồ tối ưu hóa thực nghiệm

83

Bảng 3.8. Hàm lượng GABA và các chỉ số cảm quan của các sản phẩm
chè lên men

83

Bảng 3.9. Độ ẩm nguyên liệu từ các giống chè theo thời gian trong năm

85

Bảng 3.10. Hàm lượng chất hòa tan trong nguyên liệu từ các giống chè
theo thời gian trong năm

85

Bảng 3.11. Hàm lượng tanin trong nguyên liệu từ các giống chè theo thời
gian trong năm

86

Bảng 3.12. Hàm lượng tổng amino acid trong nguyên liệu từ các giống

chè theo thời gian trong năm

87

Bảng 3.13. Hàm lượng các amino acid thành phần trong nguyên liệu từ
chè thu hoạch vào Tháng Sáu

87

Bảng 3.14. So sánh hàm lượng thành phần trong nguyên liệu từ các giống
chè khác nha

89

Bảng 3.15. Tiêu chuẩn chè nguyên liệu dùng cho sản xuất chè giàu GABA

90

ix


Bảng 3.16. Hàm lượng GABA và các chỉ số chất lượng của chè đen bán
thành phẩm lên men theo 2 phương án

92

Bảng 3.17. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men yếm khí đến hàm lượng
GABA trong chè

93


Bảng 3.18. Ảnh hưởng của thời gian lên men yếm khí đến hàm lượng
GABA trong chè

94

Bảng 3.19. Hàm lượng GABA và các chỉ số chất lượng cảm quan của các
mẫu thí nghiệm theo ma trận

95

Bảng 3.20. Kết quả tính tốn các hàm mong đợi

96

Bảng 3.21. Hàm lượng GABA của 9 mẫu chè thí nghiệm kiểm định

97

Bảng 3.22. Các chỉ tiêu chất lượng của 2 mẫu chè lên men và đối chứng

99

Bảng 3.23. Hàm lượng GABA trong chè đen giống Phúc Vân Tiên được
lên men với thời gian và nhiệt độ khác nhau

104

Bảng 3.24. Kết quả xác định hàm lượng GABA theo ma trận khuyết 1/2


105

Bảng 3.25. Kết quả thực nghiệm theo ma trận tối ưu hóa

107

Bảng 3.26. Các chỉ số cảm quan của 2 mẫu chè có chế độ lên men yếm khí
khác nhau

108

Bảng 3.27. Kết quả phân tích hàm lượng GABA của 27 mẫu thí nghiệm

112

Bảng 3.28. Kết quả phân tích các chỉ số cuối 12 mẫu

113

Bảng 3.29. Điểm tổng hợp của 3 chỉ tiêu chất lượng chè

116

Bảng 3.30. Các chỉ số chất lượng của chè đen sản xuất theo 3 quy trình
QT1, QT2 và QT3

118

Bảng 3.31. Ảnh hưởng của thời gian héo nhẹ đến sự biến đổi tính chất của
lá chè


120

Bảng 3.32. Ảnh hưởng của thời gian héo nhẹ đến chất lượng của chè đen
giàu GABA bán thành phẩm

122

Bảng 3.33. Ảnh hưởng của thời gian vò đến chất lượng chè vò

124

Bảng 3.34. Ảnh hưởng của thời gian lên men yếm khí đến các chỉ tiêu hóa
lý của chè đen giàu GABA

125

x


Bảng 3.35. Ảnh hưởng của thời gian lên men yếm khí đến các chỉ tiêu cảm
quan của chè đen giàu GABA

127

Bảng 3.36. Các chỉ số cảm quan và hàm lượng GABA (mg/100g) của các
mẫu chè đen

129


Bảng 3.37. Sự biến đổi độ ẩm theo thời gian của các mẫu chè đen được
bảo quản trong bao bì túi chất dẻo PE (B1)

130

Bảng 3.38. Sự biến đổi độ ẩm theo thời gian của các mẫu chè đen được
bảo quản trong bao bì màng giấy (B2)

130

Bảng 3.39. Sự biến đổi độ ẩm theo thời gian của các mẫu chè đen được
bảo quản trong bao bì túi phức hợp hút chân khơng (B3)

131

Bảng 3.40. Sự biến đổi chất lượng cảm quan theo thời gian của các mẫu
chè đen được bảo quản trong bao bì túi chất dẻo PE (B1)

132

Bảng 3.41. Sự biến đổi chất lượng cảm quan theo thời gian của các mẫu
chè đen được bảo quản trong bao bì màng giấy (B2)

132

Bảng 3.42. Sự biến đổi chất lượng cảm quan theo thời gian của các mẫu
chè đen được bảo quản trong bao bì túi phức hợp (B3)

133


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Gamma‐aminobutyric acid (GABA, 4‐aminobutyric acid)

16

Hình 1.2. Vai trị của GABA trong động vật, vi sinh vật và thực vật

18

Hình 1.3. Sơ đồ cơ chế hóa sinh sự hình thành GABA bởi vi sinh vật

31

Hình 1.4. Sơ đồ cơ chế chuyển hóa GABA ở thực vật

34

Hình 1.5. Sự hình thành GABA ở lá chè trong giai đoạn trước thu hoạch
và sau thu hoạch chịu tác động stres yếm khí

39

Hình 1.6. Các quy trình cơ bản để sản xuất chè GABA bằng lên men
yếm khí

41

Hình 1.7. Sơ đồ khối quy trình cơng nghệ sản xuất chè đen GABA dự
kiến


49

Hình 2.1. Hai phương án lên men yếm khí sản xuất chè đen giàu GABA

48

xi


Hình 3.1. Hình thái khuẩn lạc (bên trái) và tế bào của chủng vi khuẩn
lactic VTCC-B-439

58

Hình 3.2. Hình ảnh khuẩn lạc (bên trái) và tế bào chủng vi khuẩn lactic
VTCC-B-411

59

Hình 3.3. Hình ảnh khuẩn lạc (bên trái) và của chủng vi khuẩn lactic 66

59

Hình 3.4. Hình ảnh khuẩn lạc (bên trái) và tế bào của chủng vi khuẩn
lactic 67

60

Hình 3.5. Cây phát sinh chủng loại của 4 chủng nghiên cứu và một số
lồi có quan hệ họ hàng gần thuộc chi Lactobacillus dựa vào trình tự

rRNA 16S

61

Hình 3.6. Mức độ sinh trưởng của chủng VTCC-B-439 và VTCC-B-411
trong mơi trường có nhiệt độ khác nhau

66

Hình 3.7. Mức độ sinh trưởng của chủng VTCC-B-439 và VTCC-B-411
trong mơi trường có điều kiện cung cấp khí khác nhau

68

Hình 3.8. Mức độ sinh trưởng của chủng VTCC-B-439 và VTCC-B-411
trong mơi trường có tỷ lệ giống cấy khác nhau

68

Hình 3.9. Mức độ sinh trưởng của chủng VTCC-B-439 và VTCC-B-411
trong mơi trường có nguồn nitơ khác nhau

69

Hình 3.10. Mức độ sinh trưởng của chủng VTCC-B-439 và VTCC-B-411
trong mơi trường có nguồn cacbon khác nhau

70

Hình 3.11. Mức độ sinh trưởng của chủng VTCC-B-439 và VTCC-B-411

trong mơi trường có tỷ lệ glutamate khác nhau

70

Hình 3.12. Hàm lượng GABA ở chè lên men bằng vi khuẩn lactic có tỷ lệ
giống cấy khác nhau

97

Hình 3.13. Hàm lượng GABA ở chè lên men vi khuẩn lactic có độ ẩm giá
thể lên men khác nhau

98

Hình 3.14. Sơ đồ khối quy trình cơng nghệ sản xuất 3 loại chè đen

115

Hình 3.15. Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất chè đen giàu GABA

126

xii


MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu và sản xuất thực phẩm bảo vệ
sức khỏe đã trở thành một lĩnh vực rất triển vọng và nhận được sự quan tâm

đặc biệt từ nhiều doanh nghiệp và tổ chức nghiên cứu. Nhiều hoạt chất sinh
học từ nguồn thực vật, động vật và vi sinh vật đã được tìm hiểu, khai thác để
tạo ra các sản phẩm khơng chỉ có giá trị dinh dưỡng mà cịn có tác dụng hỗ trợ
phòng chống bệnh tật.
Gama-Aminobutyric Acid (GABA) là một trong những hoạt chất sinh học
nói trên. Các nhà khoa học đã phát hiện được vai trò và chức năng sinh lý của
chất này trong điều tiết các chức năng tim mạch và tuần hoàn mạch máu não,
ức chế dẫn truyền thần kinh, tăng cường trí nhớ, làm giảm các rối loạn tâm
thần và chống mất ngủ [14, 22, 23, 30, 41, 126].
GABA tồn tại khá phổ biến trong tự nhiên kể cả thực vật, động vật và vi
sinh vật, nhưng phong phú và đáng kể nhất là trong các thực phẩm lên men và
trong một số loại cây trồng, bao gồm cả lá chè xanh [19, 21, 23, 24, 28, 32].
Cơ chế hình thành GABA trong thực vật và vi sinh vật lên men đã được phát
hiện và điều kiện stres môi trường là nguyên nhân làm cho sinh vật tăng cường
sinh tổng hợp GABA [90, 94, 124]. Đây chính là ý tưởng để nghiên cứu sản
xuất ra các loại sản phẩm giàu GABA từ nhiều nguồn khác nhau, chẳng hạn
stres thiếu ơ xy trong q trình ngâm hạt nảy mầm, lên men chìm vi sinh vật
trong mơi trường yếm khí.
Mặc dù GABA đã được tổng hợp bằng con đường hóa học, nhưng có
nhiều hạn chế đáng kể, cho nên những sản phẩm GABA thương mại trên Thế
giới hiện nay chỉ là những sản phẩm của công nghệ lên men vi sinh vật sau khi
được tinh chế để có độ tinh khiết cao [118]. Các sản phẩm GABA thương
1


mại phổ biến

2



nhất chính là các thực phẩm và đồ uống giàu GABA được con người tạo ra do
tác dụng của enzym có mặt trong vi sinh vật lên men hay hệ enzym có sẵn
trong nơng sản thực phẩm [132].
Các sản phẩm chè như chè xanh, chè đen, chè ô long, v.v đều được chế
biến từ lá và búp của cây chè Camellia sinensis. Cây chè được trồng ở nhiều
nước trong đó có Việt Nam và người Việt rất ưa chuộng thưởng thức chè. Hiện
nay Việt Nam chế biến và xuất khẩu chủ yếu là chè đen, trong khi ở trong
nước người dân thích dùng chè xanh hơn. Chè chứa nhiều hợp chất hóa học
chẳng hạn catechin, alkaloid, polysaccharid, amino acid, vitamin, chất khống,
tinh dầu. Trong số đó, amino acid có vai trị đặc biệt quan trọng vì khơng
những tạo ra hương vị của nước chè mà cịn có rất nhiều lợi ích cho sức khỏe
[1, 5, 9, 17, 22, 23, 35, 36]. GABA chính là một amino acid tự do 4 carbon
được tìm thấy đáng kể trong lá chè tươi và tất cả các sản phẩm chè [126].
GABA được tạo ra bởi q trình decarboxy hóa acid L-glutamic được xúc
tác bởi enzym glutamate decarboxylase (GAD). Tất cả các loại chè đều có
chứa GABA với hàm lượng khác nhau và thường ở mức cao hơn một số nông
sản thực phẩm khác, nhưng GABA cao hơn nhiều ở sản phẩm gọi là chè
GABA hay chè Gabaron [126, 145, 15]. Sản phẩm này do Nhật Bản sản xuất
bằng một kỹ thuật đặc biệt là lên men lá chè tươi trong khí nitơ. Sản phẩm chè
này rất dễ uống như tất cả những sản phẩm chè truyền thống khác, rất có lợi
cho sức khỏe và hồn tồn khơng có tác dụng phụ [145].
Rất gần đây, các nhà khoa học chủ yếu ở Trung Quốc đã phát triển kỹ
thuật tạo chè GABA bằng phương pháp lên men vi sinh vật. Nếu như các
chủng nấm mốc Aspergillus là chủ đạo trong lên men sản xuất chè lên men
Phổ Nhĩ thì các nhà khoa học Trung Quốc cho biết các chủng vi khuẩn
Lactobacillus lên men lactic có khả năng sinh trưởng, sinh tổng hợp GABA
trên chè [107, 108, 111, 119, 125, 175]. Nhiều nghiên cứu sản xuất chè và
nước chè giàu GABA theo
3



hướng này với cơ chất bổ sung natri glutamat (SMG) đã được tiến hành, tạo ra
một xu hướng rất mới để làm tăng hàm lượng GABA trong chè [89, 90, 91,
119]. Tại Việt Nam, trong thời gian qua đã có một số nghiên cứu và sản xuất
thực phẩm giàu GABA như hạt nảy mầm, thực phẩm lên men giàu GABA [4,
10, 13, 121]. Nghiên cứu sản xuất chế phẩm GABA tinh khiết cao bằng
phương pháp lên men cũng đã được tiến hành thăm dò [3]. Tuy nhiên, các
nghiên cứu và sản xuất chè lên men và chè giàu GABA còn rất hạn chế, nhất là
nghiên cứu về chè giàu GABA [5, 6]. Nghiên cứu duy nhất do chính tác giả
luận án chủ trì cũng mang tính chất thăm dị và chủ yếu có kết quả về
chủng giống vi khuẩn và
nguyên liệu chè [12].
Nhiệm vụ nghiên cứu sản xuất chè giàu GABA ở Việt Nam là vấn đề rất
mới, còn nhiều lý luận và thực tiễn cần tìm tịi và thực hiện, nhưng sẽ có giá trị
rất đáng kể vì khai thác được tiềm năng nguyên liệu, sở thích tiêu dùng, trong
khi tạo ra được sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu ẩm thực và bảo vệ sức khỏe
cộng đồng.
Trên cơ sở những dẫn liệu đã nêu ở trên, nghiên cứu sinh đã xác định
nhiệm vụ của luận án là “Nghiên cứu công nghệ sản xuất chè đen giàu gamaaminobutyric acid (GABA) bằng kỹ thuật lên men từ một số giống chè Việt Nam”.

2. Mục tiêu luận án
Xác định và thiết lập được một số thơng số của q trình cải tiến hệ thống
chế biến chè đen Việt Nam thành chè đen giàu GABA, bao gồm các chủng
giống vi khuẩn Lactobacillus thúc đẩy sinh tổng hợp GABA, các giống chè
thích hợp, xác định và tối ưu hóa các thơng số về qui trình lên men yếm khí có
và khơng có bổ sung vi khuẩn, sản xuất thử thành công ở quy mơ thực nghiệm
tạo chè đen giàu GABA có chất lượng cảm quan tốt và thương mại hóa được.

4



3. Nội dung luận án
Để thực hiện được mục tiêu, đề tài luận án đã thực hiện những nội dung
nghiên cứu sau:
- Tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic phù hợp cho q trình lên men yếm
khí để sản xuất chè đen giàu GABA;
- Kiểm định hình thái, một số tính chất sinh lý, sinh hóa, và định danh
chính xác, tối ưu hóa q trình ni cấy chủng vi khuẩn lựa chọn được;
- Nghiên cứu lựa chọn giống chè Việt Nam phù hợp làm nguyên liệu cho
sản xuất chè đen giàu GABA;
- Khảo sát khả năng tích lũy GABA trong chè đen khi bổ sung cơng đoạn
lên men yếm khí (khơng bổ sung vi sinh vật);
- Khảo sát khả năng tích lũy GABA trong chè đen khi bổ sung công đoạn
lên men yếm khí có bổ sung vi sinh vật lên men;
- Phân tích, so sánh, đánh giá chất lượng tồn diện sản phẩm chè đen giàu
GABA;
- Nghiên cứu xây dựng và hồn thiện quy trình cơng nghệ sản xuất thực
nghiệm chè đen giàu GABA và xây dựng tiêu chuẩn cơ sở chè đen giàu
GABA.
4. Những đóng góp mới của luận án
a) Đề xuất đưa thêm công đoạn lên men yếm khí trong quy trình sản xuất
chè đen truyền thống tạo ra các sản phẩm chè đen có hàm lượng GABA cao.
b) Lựa chọn và xác định được các thông số quan trọng để xây dựng quy
trình sản xuất chè đen có hàm lượng GABA cao và chất lượng cảm quan tốt.
Cụ thể: (1) Chọn được 2 chủng vi khuẩn Lactobcillus là L. casei VTCC-B411 và
L. plantarum VTCC-B-439 có khả năng sinh tổng hợp GABA cao đưa vào quy
trình sản xuất chè đen; (2) Lựa chọn và đề xuất hai giống chè Phúc Vân Tiên
và Kim Tuyên làm nguyên liệu để sản xuất chè đen vừa có GABA cao vừa có
5



giá trị cảm quan tốt; (3) Từ khảo sát đơn yếu tố và tối ưu hóa đa yếu tố, đã xác
định

6