ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------

NGUYỄN NGỌC TRÂM

SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA POLYPHENOL OXIDASE
LÊN CÁC HỢP CHẤT PHENOLIC TRONG QUY
TRÌNH SẢN XUẤT TRÀ OOLONG

Chun ngành: Cơng Nghệ Sinh Học
Mã số: 604280
Mã học viên: 12310756

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 1 năm 2015


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA – ĐHQG - HCM
Cơng trình được hồn thành tại:
- Phịng BioLab 108B2, Bộ môn Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Bách Khoa,
Thành phố Hồ Chí Minh
- Nhà máy Trà Cầu Tre huyện Bảo Lâm, tỉnh Lâm Đồng.
Cán bộ hướng dẫn khoa học: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
TS. Huỳnh Ngọc Oanh

Cán bộ chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
PGS. TS. Đồng Thị Thanh Thu

Cán bộ chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
TS. Lại Quốc Đạt
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 15 tháng 01 năm 2015
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học
vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. Chủ tịch hội đồng

: PGS. TS. Lê Phi Nga

2. Thư ký hội đồng

: PGS. TS. Nguyễn Thúy Hương

3. Ủy viên phản biện 1 : PGS. TS. Đồng Thị Thanh Thu
4. Ủy viên phản biện 2 : TS. Lại Quốc Đạt
5. Ủy viên hội đồng
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

: TS. Hồng Anh Hồng
TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc


NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Ngọc Trâm

MSHV: 12310756

Ngày, tháng, năm sinh: 01/04/1989

Nơi sinh: Khánh Hồ

Chun ngành: Cơng nghệ sinh học

Mã số: 604280

I. TÊN ĐỀ TÀI:
“Sự ảnh hưởng của polyphenol oxidase lên các hợp chất phenolic trong quy trình
sản xuất trà Oolong”
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Khảo sát sự biến động của polyphenol oxidase và các hợp chất phenolic trong
quy trình sản xuất trà Oolong.
- Khảo sát ảnh nhiệt độ tại giai đoạn xào bất hoạt enzyme lên hoạt tính
polyphenol oxidase.
- Bước đầu ứng dụng phương pháp xử lý vi sóng trong việc bất hoạt enzyme
polyphenol oxidase nhằm trong thu nhận dịch trích ly giàu hợp chất phenolic từ búp
trà tươi.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài): 25/06/2013
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài):
14/11/2014
IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên):
TS. HUỲNH NGỌC OANH

Tp. HCM, ngày 26 tháng 01 năm 2015
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, con xin gửi những lời cảm ơn chân thành nhất đến Ba Mẹ, người đã
nuôi dưỡng, chăm sóc và dạy dỗ con nên người. Cảm ơn Ba Mẹ và những người thân
yêu đã luôn động viên, tạo mọi điều kiện cho con học tập và luôn bên cạnh con trong
suốt thời gian qua.
Bên cạnh đó, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Huỳnh Ngọc Oanh đã
hết lịng hướng dẫn, tận tình giúp đỡ em về chuyên môn cũng như tinh thần. Xin cảm
ơn PGS. TSKH. Phan Phước Hiền, người luôn tạo cho em những cảm hứng, cũng
như ý tưởng để làm việc và thực hiện đề tài một cách hiệu quả nhất.
Xin cám ơn ông Võ Quang Vinh, chú Nguyễn Văn Đức đã tạo mọi điều kiện
về phương tiện, cùng với sự giúp đỡ của chú Trịnh Ngọc Cẩn – Giám đốc Nhà máy
trà Cầu Tre, anh Mai Việt Hùng – Phó giám đốc, chú Nguyễn Đức Tiến – Phó giám
đốc đã rất nhiệt tình hỗ trợ về kỹ thuật cũng như công tác lấy và vận chuyển mẫu từ
Bảo Lộc về thành phố Hồ Chí Minh. Đặc biệt, xin gửi lời tri ân đến chú Trần Phước
Đường - Trưởng xưởng, một người chú, một người cộng sự và là một người thầy
nhiệt tình, ln theo dõi từng bước, từng cơng đoạn thử nghiệm trực tiếp tại Nhà
máy Trà. Tuy không phải thử nghiệm nào cũng thành công, nhưng mỗi khi thất bại,
chúng em lại có thêm động lực để tiếp tục cơng việc của mình. Xin cảm ơn những
anh, chị cơng nhân tại xưởng trà đã nhiệt tình trợ giúp về kỹ thuật và giải đáp nhiệt
tình những thắc mắc của chúng em.
Hơn thế nữa, sự thành công của đề tài không thể thiếu sự giúp sức của các
Thầy Cô trong Bộ mơn Cơng nghệ sinh học, Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại

học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện về trang thiết bị và giờ làm việc
phù hợp nhất cho chúng em. Đặc biệt, em xin gửi lời cám ơn chân thành đến cô chủ
nhiệm PGS. TS. Nguyễn Thuý Hương. Qua những kiến thức cô truyền đạt, những lời
góp ý chân tình cùng tâm huyết của một người thầy đã giúp em nói riêng, tập thể lớp
Cao học khố 2012 nói chung trưởng thành hơn và có được thành cơng như ngày
hơm nay.

i


Xin cám ơn các em Bùi Thị Lý – Sinh viên Trường Đại học Nông Lâm, KS.
Nguyễn Đức Trung – lớp Cơng nghệ Sinh học khóa 2009, em ng Quang Nhật,
Nguyễn Thị Huế, Dương Thị Thuỷ - lớp Công nghệ Sinh học khố 2010 đã nhiệt
tình hỗ trợ chị trong suốt thời gian qua.
Cuối cùng, Trâm xin gửi lời cảm ơn đến các thành viên trong Nhóm Trà: bạn
Phạm Ngọc Xuân, bạn Huỳnh Thị Phương và các anh, chị lớp Cao học khố 2012 đã
động viên, khích lệ và giúp đỡ Trâm trong suốt q trình thực hiện và hồn thành đề
tài luận án này.
Trân trọng.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2014

Nguyễn Ngọc Trâm

ii


TĨM TẮT
Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu tập trung vào khảo sát sự biến động
hoạt tính polyphenol oxidase và các hợp chất phenolic. Đồng thời, qua sự tương
quan giữa hoạt tính enzyme với các hợp chất phenolic trong từng giai đoạn của quy

trình sản xuất, giúp ta có cái nhìn chung về vai trị tại từng giai đoạn của enzyme
này.
Sự biến động của polyphenol oxidase (PPO) và các hợp chất phenolic nhìn
chung có xu hướng giảm từ giai đoạn tươi đến thành phẩm. Cụ thể, hoạt tính PPO
hoạt động mạnh tại giai đoạn làm héo (111,89% so với trà tươi ban đầu) và các giai
đoạn ủ (108,73% tại giai đoạn ủ 1, 120,19% tại ủ 2 và 109,18% tại ủ 3); giảm tại các
giai đoạn quay thơm (quay thơm 1 và quay thơm 2 lần lượt là 96,83% và 106,68%).
Hàm lượng các hợp chất phenolic lại ngược lại: hàm lượng cao tại các giai đoạn lá
trà chịu tác động cơ học (quay thơm, làm héo). Sự biến động hàm lượng polyphenol
tổng, tannin tổng và tannic acid có sự tương đồng, hàm lượng đạt đỉnh tại giai đoạn
làm héo (12,15% đối với polyphenol tổng, 9,39% đối với tannin tổng và 2,66% đối
với tannic acid), sau đó giảm dần đến giai đoạn thành phẩm. Hàm lượng các hợp
chất màu (TF, TR) cao tại các giai đoạn trước bất hoạt enzyme (vì TF, TR là sản
phẩm của q trình chuyển hóa polyphenol dưới vai trò xúc tác của PPO) và giảm rõ
rệt sau giai đoạn xào bất hoạt enzyme (tỉ lệ TF/TR giảm từ 0,059 đến 0,01). Qua đó,
có thể kết luận giai đoạn xào bất hoạt enzyme là giai đoạn quan trọng nhất.
Từ kết quả khảo sát ban đầu, sự ảnh hưởng của các nhiệt độ bất hoạt enzyme
khác nhau lên hoạt tính PPO đã được khảo sát. Kết quả cho thấy các mẫu có nhiệt độ
từ 180oC đến 310oC có hoạt tính PPO so với đối chứng có sự khác biệt không đáng
kể (trừ mẫu tại nhiệt độ 150oC). Từ đó có thể kết luận, nhiệt độ từ 180oC đã có thể
bất hoạt enzyme PPO.
Vi sóng ngày nay đang được ứng dụng khá rộng rãi vì tính tiện lợi và tiết kiệm
thời gian. Nhằm mở rộng tiềm năng ứng dụng vi sóng trong cơng nghệ sản xuất trà,
mơ hình tối ưu các điều kiện trích ly dịch trà giàu hợp chất phenolic có hỗ trợ xử lý
vi sóng đã được thiết lập. Với giá trị p<0,0001, giá trị Lack of fit là 0,6376 (>0,05)
iii


và R2 = 0,9149, mơ hình được dự đốn là phù hợp với thực nghiệm. Hàm mục tiêu
được xác định là:

PPT (%) = 24,32 + 0,034A + 0,66B – 0,012C + 0,22D + 0,034AB – 7,376x10-3AC
– 1,05AD + 0,025BC + 0,18BD – 0,18CD – 1,57A2 – 1,09B2 – 0,36C2 – 0,32D2
Tọa độ tâm tối ưu với các thông số như sau:
-

Thời gian xử lý vi sóng: 15 giây

-

Tỉ lệ nước/trà: 60 ml/g

-

Thời gian trích ly: 40 phút

-

Nhiệt độ trích ly: 82oC

Ngồi ra, mơ hình cịn đưa ra một số giải pháp tối ưu nhằm thích hợp với điều kiện
sản xuất công nghiệp với độ tin cậy là 1.

iv


ABSTRACT
In this study, we focused on the study of the variation in polyphenol oxidase
activity and phenolic compounds. At the same time, through the relationship
between enzyme activity and phenolic compounds in each stage of the processing, it
helped us had a general understanding of the role of this enzyme at each stage.

Generally, the influences of polyphenol oxidase (PPO) and phenolic
compounds fell from the fresh to the final product. Specifically, the activities of PPO
increased to the withering (111.89%) and the incubation period (108.73% in the
incubated 1, 120.19% in the incubated 2 and 109.18% in the incubated 3); decreased
in the rolled stages (96.83% and 106.68% in the rolled 1 and 2, respectively). The
influences of the phenolic compounds contents were opposite. The influences of the
total polyphenol, tannic acid and tannin contents were similarities: reached peak at
the withering stage (12.15% of total polyphenol, 9.39% of the tannin and 2.66% of
the tannic acid contents), then desceased to the final product. The high content of the
pigment (TF, TR) in the period before the dried stage and markedly reduced after the
dried stage (the TF/TR ratio decreased from 0.059 to 0.01). Thereby, it can be
concluded that the dried was the most important stage.
The influence of the different temperature on the PPO inactivation was
investigated. The results showed that the PPO activities from 180oC to 310oC were
not significant (except for the temperature at 150oC). The PPO activity was
inactivated above 180oC.
Today, microwave was widely applied because of its convenience and time
savings. In order to expand the potential applications of microwave technology, the
optimal model was designed to extract the rich phenolic tea liquids. The microwave
method was used to inactivate the enzyme. With the p-value<0.0001, Values of
"Prob > F" less than 0.0500 indicate model terms were significant. The "Lack of Fit
F-value" of 0.81 implies the Lack of Fit is not significant relative to the pure error.
Final equation in terms of coded factors:

v


PPT (%) = 24.32 + 0,034A + 0,66B - 0,012C + 0,22D + 0,034AB - 7,376x10-3AC
- 1,05AD + 0,18BD + 0,025BC - 0,18CD - 1,57A2 - 1,09B2 - 0,36C2 - 0,32D2
The center optimization parameters were as follows:

- Microwave processing time: 15 seconds
- The ratio of water/tea: 60 ml/g
- Extraction time: 40 minutes
- Extraction temperature: 82oC
In addition, the model also provided some optimal solutions suited to the
conditions of industrial production reliability was 1.

vi


LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên Nguyễn Ngọc Trâm, học viên cao học chun ngành Cơng Nghệ Sinh
Học, khóa 2012, Khoa Kỹ Thuật Hóa Học, Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí
Minh. Tơi xin cam đoan:
Cơng trình nghiên cứu này do chính tơi thực hiện, dưới sự hướng dẫn khoa
học của TS. Huỳnh Ngọc Oanh.
Các số liệu trong luận văn là hồn tồn trung thực và chưa được cơng bố ở
các nghiên cứu khác hay trên bất kỳ phương tiện truyền thơng nào.
Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm về kết quả nghiên cứu trong luận án tốt
nghiệp của mình.

Học viên

Nguyễn Ngọc Trâm

vii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. i

TÓM TẮT ...................................................................................................................... iii
ABSTRACT .................................................................................................................... v
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... vii
MỤC LỤC .................................................................................................................... viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................ xi
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... xii
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... xiii
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1
Chương I: TỔNG QUAN ............................................................................................... 5
1.1. Trà ..................................................................................................................... 5
1.1.1. Phân loại theo kiểu lên men ...................................................................... 5
1.1.2. Phân loại theo đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hoá ................................ 6
1.1.3. Thành phần hoá học................................................................................... 7
1.1.4. Những biến đổi trong quá trình lên men trà ........................................... 15
1.1.5. Công dụng của trà .................................................................................... 17
1.2. Enzyme polyphenol oxidase (PPO) ............................................................... 17
1.2.1. Phân loại ................................................................................................... 19
1.2.2. Trích ly enzyme polyphenol oxidase (PPO) ........................................... 21
1.3. Trích ly polyphenol từ lá trà xanh .................................................................. 24
1.3.1. Cơ sở kĩ thuật của quá trình trích ly rắn lỏng ......................................... 24
1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly .......................................... 25
Chương II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ............................................................ 27
2.1

Nguyên liệu ..................................................................................................... 27
viii


2.2


Các phương pháp phân tích ............................................................................ 27

2.2.1. Chuẩn bị mẫu trà ...................................................................................... 27
2.2.2. Xác định hàm lượng chất khô (HLCK) .................................................. 27
2.2.3. Khảo sát biến động polyphenol oxidase và các hợp chất phenolic trong
quy trình chế biến trà Oolong .............................................................................. 27
2.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ diệt enzyme lên hoạt tính polyphenol
oxidase 32
2.2.5. Ứng dụng xử lý bất hoạt enzyme bằng vi sóng và tối ưu hóa điều kiện
trích ly dịch trà giàu hợp chất phenolic từ búp trà tươi. ..................................... 32
2.3. Xử lý thống kê ................................................................................................ 33
Chương III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................................................... 34
3.1. Sự biến đổi hình thái của lá trà tại các giai đoạn trong quy trình sản xuất trà
Oolong ....................................................................................................................... 34
3.2. Khảo sát sự biến động của polyphenol oxidase và các hợp chất phenolic
trong quy trình sản xuất trà Oolong ......................................................................... 36
3.2.1. Khảo sát sự biến động của PPO và độ ẩm .............................................. 36
3.2.2. Khảo sát sự biến động của các hợp chất phenolic.................................. 37
3.3. Mối tương quan giữa hoạt tính polyphenol oxidase với các hợp chất
phenolic ..................................................................................................................... 41
3.3.1. Mối tương quan giữa PPO và polyphenol tổng, tannin và độ ẩm ......... 41
3.1.2. Mối tương quan giữa hoạt tính PPO, TF/TR, màu tổng ........................ 42
3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt tính PPO ở giai đoạn diệt men
(xào bất hoạt enzyme) .............................................................................................. 44
3.5. Bước đầu ứng dụng phương pháp xử lý vi sóng trong việc bất hoạt enzyme
polyphenol oxidase nhằm trong thu nhận dịch trích ly giàu hợp chất phenolic từ
trà nguyên liệu. ......................................................................................................... 45
3.5.1. Tối ưu hoá đơn yếu tố.............................................................................. 46
ix



3.5.2. Tối ưu đa yếu tố bằng phần mềm quy hoạch thực nghiệm .................... 48
Chương IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................. 54
4.1. Kết luận ........................................................................................................... 54
4.2. Kiến nghị ......................................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 56
PHỤ LỤC 1: BẢNG SỐ LIỆU ..................................................................................- 1 PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU BẰNG STATGRAPHIC ...........- 6 PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HPLC ........................................................- 13 TĨM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC .........................................................................- 15 -

x


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
TF: Theaflavin
TR: Thearubigin
EGCG: epigallo catechin gallate
EC: epicatechin
C: catechin
ECG: epicatechin gallate
DPPH: 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl
PPO: polyphenol oxidase
POD: peroxidase
PPT: polyphenol tổng
SLE: trích ly rắn lỏng
PLE: trích ly bằng cách nén chất lỏng
UAE: trích ly có hỗ trợ siêu âm
MAE: trích ly có hỗ trợ vi sóng

xi



DANH MỤC BẢNG
Bảng 1 - 1: Phân loại theo đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hố.................................. 7
Bảng 1 - 2: Thành phần hố học của đọt trà tươi (tính theo % chất khô) .................... 8
Bảng 1 - 3: Tỉ lệ phần trăm khối lượng của các catechin ............................................. 9
Bảng 1 - 4: Thành phần các hợp chất dễ bay hơi (hương) của từng loại trà .............. 13
Bảng 1 - 5: Các hợp chất hoá sinh tạo nên mùi hương của trà ................................... 13
Bảng 1 - 6: Các hợp chất hoá sinh tạo nên màu và vị của trà ..................................... 15
Bảng 1 - 7: Các chất được đề nghị thêm vào mơi trường dịch trích ly ...................... 22

Bảng 3 - 1: Kết quả phân tích hàm lượng EGCG trong mẫu trà có và khơng xử lý vi
sóng ............................................................................................................................... 39
Bảng 3 - 2: Mối tương quan giữa TF, TR và hoạt tính PPO ....................................... 43
Bảng 3 - 3: Kết quả thí nhiệm tại nhà máy trà Cầu Tre huyện Bảo Lâm, tỉnh Lâm
Đồng .............................................................................................................................. 45
Bảng 3 - 4: Giá trị mã hóa và thực nghiệm của các yếu tố thực nghiệm ................... 48
Bảng 3 - 5: Ma trận thực nghiệm với 4 yếu tố và kết quả thí nghiệm ........................ 49
Bảng 3 - 6: Kết quả phân tích ANOVA tối ưu quá trình tổng hợp các yếu tố ........... 50
Bảng 3 - 7: Thí nghiệm kiểm chứng ............................................................................ 53

xii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1 - 1: Các loại trà phổ biến .................................................................................... 5
Hình 1 - 2: Các bước trong quy trình sản xuất từng loại trà ......................................... 6
Hình 1 - 3: Thành phần polyphenol chính trong trà đen, trà Oolong ......................... 11
Hình 1 - 4: Sự hình thành 8-C-ascorbyl-(−)-epigallocatechin-3-O-gallate ............... 16
Hình 1 - 5: Cấu trúc của oolonghomobisflavan và dimer không bền EGCG sản xuất
bởi phản ứng với acetaldehyde .................................................................................... 16
Hình 1 - 6: Phản ứng của theasinensin A với theanine Strecker aldehyde ................ 16

Hình 1 - 7: Sự chuyển hố catechin và sự hình thành TF, TR dưới tác dụng của
enzyme polyphenol oxidase ......................................................................................... 18
Hình 1 - 8: Cơ chế phản ứng của tyrosinase ................................................................ 20
Hình 1 - 9: Cơ chế phản ứng catechol oxidase ............................................................ 21
Hình 1 - 10: Cơ chế phản ứng laccase ......................................................................... 21

Hình 2 - 1: Quy trình phân tích các chỉ tiêu TF, TR và màu tổng .............................. 29

Hình 3 - 1: Hình thái lá trà ở từng giai đoạn chế biến trà Oolong .............................. 34
Hình 3 - 2: Đồ thị biến động polyphenol oxidase trong quy trình sản xuất trà Kim
Tuyên Oolong ............................................................................................................... 37
Hình 3 - 3: Mối quan hệ giữa hàm lượng TF/TR và màu tổng ................................... 38
Hình 3 - 4: Ảnh hưởng của vi sóng lên hoạt tính PPO và polyphenol tổng ............... 40
Hình 3 - 5: Đồ thị biến động các hợp chất phenolic trong quy trình sản xuất trà
Oolong ........................................................................................................................... 40
Hình 3 - 6: Ảnh hưởng của thời gian xử lý vi sóng lên hàm lượng PPT ................... 46
Hình 3 - 7: Sự ảnh hưởng của tỉ lệ nước/trà lên hàm lượng PPT ............................... 46
Hình 3 - 8: Sự ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly lên hàm lượng PPT .......................... 48
Hình 3 - 9: Ảnh hưởng của thời gian trích ly lên hàm lượng polyphenol tổng ......... 48
Hình 3 - 10: Bề mặt đáp ứng của từng cặp yếu tố ảnh hưởng lên hàm lượng PPT ... 51

xiii


LỜI MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Polyphenol oxidase là enzyme oxy hóa khử sẵn có trong lá trà. Nó đóng vai trị
quan trọng trong việc hình thành màu sắc và hương vị đặc trưng của trà lên men nói
chung, trà Oolong nói riêng. Sự khác nhau trong hoạt động của polyphenol oxidase
sẽ cho các sản phẩm trà khác nhau. Cụ thể, polyphenol oxidase có tác dụng chuyển

hóa catechin thành theaflavin và thearubigin. Theaflavin có màu vàng cam, góp phần
quan trọng trong việc hình thành độ sáng của trà. Ngược lại, thearubigin có màu nâu
đỏ, góp phần trong việc hình thành màu tổng của trà. Sự hoạt động khác nhau của
polyphenol oxidase dẫn đến sự hình thành theaflavin và thearubigin trong từng loại
trà khác nhau. Và giai đoạn lên men là giai đoạn quan trọng cho sự hình thành
thearubigin và theaflavin.
Dựa vào mức độ lên men, trà có thể được chia làm 3 loại: trà xanh (không lên
men), trà Oolong (lên men bán phần) và trà đen (lên men hoàn toàn). Theo thống kê
của Wu và Wei (2002), trà đen chiếm khoảng 78% tổng lượng tiêu thụ trà trên thế
giới, trong khi đó, sự tiêu thụ trà xanh chỉ khoảng 20% và trà Oolong khoảng 2%. Vì
sản lượng tiêu thụ trà Oolong khá ít nên số lượng nghiên cứu về loại trà này khơng
nhiều. Và hầu như khơng có nghiên cứu nào về sự biến đổi hóa học, enzyme trong
quy trình sản xuất trà Oolong. Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã thực hiện đề tài “Sự ảnh
hưởng của polyphenol oxidase lên các hợp chất phenolic trong quy trình sản xuất trà
Oolong” dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Huỳnh Ngọc Oanh, cố vấn khoa học
PGS. TS. Phan Phước Hiền và sự hỗ trợ kỹ thuật của Nhà máy trà Cầu Tre.
2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước
Với những lợi ích và tác dụng trên, trà đã trở thành đối tượng nghiên cứu của
các nhà khoa học trong và ngoài nước. Có thể chia thành các nhóm nghiên cứu sau:
Nhóm nghiên cứu về đặc tính, các thành phần có trong lá trà: Roberts, E. A.
H. là người đầu tiên nghiên cứu về những hợp chất flavonoid trong trà lên men bằng
quang phổ [1] hoặc sắc ký giấy vào những năm 1960 [2]. Thearubigin được xác định
như là một tiền tố của anthocyanidin vào năm 1969 [3]. Năm 1983, sự hình thành

1


của thearubigin được nghiên cứu ở phịng thí nghiệm [4]. Năm 1992, Harold nghiên
cứu về thành phần trà xanh, khả năng tiêu thụ và thành phần polyphenol của trà [5].
Sự giảm hàm lượng thearubigin và theaflavin trong dịch chiết trà đen đã được nghiên

cứu vào năm 1996 [6]. Năm 2006, Jen-Kun Lin và cộng sự đã khảo sát về catechin,
gallic acid, và methylxanthines trong trà xanh, trà oolong, trà đen và trà Phổ Nhĩ [7].
Năm 2007 có 69 nghiên cứu về các hợp chất catechin từ trà xanh, 74 nghiên cứu về
epigallocatechin gallate (EGCG), 8 nghiên cứu về epicatechin và epicatechin gallate
(ECG), 8 nghiên cứu về theaflavin và thearubigin từ trà đen theo thống kê của Gupta
và cộng sự (2008). Sự hình thành thearubigin trong trà đen có liên quan đến sự giảm
hàm lượng của các hợp chất catechin vào năm 2009 [8]. Có thể nói, những nghiên
cứu về trà càng lúc càng nhiều giúp làm rõ thêm về tác dụng của từng loại hợp chất
polyphenol trong trà và giúp giải thích nguyên nhân trà xanh lại được tiêu thụ nhiều
nhất trên toàn thế giới [9].
Nhóm nghiên cứu về sự hoạt động của enzyme oxy hóa khử lên chất lượng
của trà lên men, đặc biệt là trà đen. G. W. Sanderson đã nghiên cứu sự thay đổi trong
hoạt tính của enzyme polyphenol oxidase trong lá trà xanh trong điều kiện bảo quản
sau thu hoạch vào năm 1964 [10]. Nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt
tính của enzyme trong suốt q trình lên men trà cơng nghiệp do John B. Cloughley
thực hiện vào năm 1980 [11]. Năm 1990, nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme
polyphenol oxidase và hàm lượng polyphenol của búp trà lên chất lượng trà đen do
Thanaraj, S. N. S. thực hiện [12]. Năm 1993, Pradip K. Mahanta và cộng sự nghiên
cứu sự thay đổi hoạt tính của polyphenol oxidase và peroxidase và hợp chất tạo màu
của trà đen lên men công nghiệp [13]. Năm 1998, nghiên cứu về đặc tính và khả
năng tách chiết enzyme polyphenol oxidase trong lá trà xanh Ấn Độ được thực hiện
bởi Jyotsnabaran Halder và cộng sự [14]. Năm 2010, những biến động thành phần
hố học và hoạt tính polyphenol oxidase trong q trình bảo quản lạnh do Hülya
Ưlmez thực hiện [15]. Nghiên cứu động học bất hoạt polyphenol oxidase và
peroxidase bởi nhiệt độ dựa trên hàm lượng chất khô các hợp chất phenolic trong lá
và hoạt tính sinh học của chúng năm 2012 [16].
Bên cạnh những nghiên cứu ngoài nước, trong nước cũng có những nghiên cứu
về trà. Nổi trội là Vũ Hồng Sơn và Hà Nguyên Tư nghiên cứu về các yếu tố ảnh
2



hưởng lên q tình trích ly polyphenol từ vụn trà xanh [17, 18]. Phạm Thành Quân
và cộng sự nghiên cứu về hoạt tính kháng oxy hóa của polyphenol từ lá trà tươi [19],
và nghiên cứu về trích ly polyphenol từ búp trà xanh có hỗ trợ vi sóng [20]. Ảnh
hưởng của quá trình làm héo nhẹ đến chất lượng nguyên liệu và sản phẩm chè xanh
của Ngô Xuân Trường và cộng sự [21]. Hiện nay, trong nước vẫn chưa có nghiên
cứu về sự biến động của polyphenol oxidase trong quy trinh sản xuất trà Oolong.
Đồng thời, những nghiên cứu về ứng dụng vi sóng vào cơng nghệ sản xuất trà cịn
hạn chế. Việc hiểu rõ những tính chất enzyme polyphenol oxidase sẽ góp phần nâng
cao hiểu biết về enzyme này và khai thác chúng trong quá trình chế biến trà thành
phẩm.
3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Khảo sát sự biến động của polyphenol oxidase và các hợp chất phenolic trong
quy trình sản xuất trà Oolong. Từ đó đưa ra mối tương quan giữa các đại lượng này.
Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt tính enzyme polyphenol oxidase.
Ứng dụng xử lý ngun liệu bằng vi sóng trong cơng nghệ sản xuất trà.
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Khảo sát sự biến động của polyphenol oxidase trong quy trình sản xuất trà Oolong.
- Khảo sát ảnh hưởng của vi sóng lên hoạt tính polyphenol oxidase
- Khảo sát sự biến động của các hợp chất phenolic trong quy trình sản xuất trà
Oolong.
- Ứng dụng xử lý bất hoạt enzyme bằng vi sóng và tối ưu hóa điều kiện trích ly dịch
trà giàu hợp chất phenolic từ búp trà tươi.
5. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đề tài chú trọng nghiên cứu sự biến động của polyphenol oxidase trong các giai
đoạn sản xuất trà và mối tương quan giữa hoạt tính polyphenol oxidase lên hàm
lượng polyphenol tổng số, tannin, theaflavin và thearubigin.
Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ diệt enzyme lên hoạt tính của polyphenol
oxidase.
3



Ứng dụng phần mềm quy hoạch thực nghiệm Design Expert 9.0 để thiết kế mơ
hình tối ưu hóa điều kiện trích ly dịch trà giàu hợp chất phenolic từ búp trà tươi.
7. Ý NGHĨA KHOA HỌC, TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Khảo sát sự biến động của polyphenol oxidase và các hợp chất phenolic trong
các giai đoạn của quá trình sản xuất trà giúp khoanh vùng các giai đoạn ảnh hưởng
nhiều nhất lên hoạt tính polyphenol oxidase. Qua đó cho thấy được mối quan hệ giữa
polyphenol oxidase với các hợp chất phenolic này.
Xây dựng mơ hình đáp ứng bề mặt bằng phần mềm quy hoạch thực nghiệm
Design Expert 9.0 nhằm tối ưu điều kiện trích ly dịch trà giàu hợp chất phenolic từ
búp trà tươi.

4


Chương I: Tổng quan

| HVTT: Nguyễn Ngọc Trâm

Chương I: TỔNG QUAN
1.1.

Trà
Trà là loại nước uống bổ dưỡng, chứa nhiều hợp chất polyphenol có lợi cho sức

khỏe. Trong đó, hai nhóm polyphenol quan trọng phải kể đến, đó là theaflavin và
thearubigin. Theo Francis Muigai Ngure và cộng sự (2009), chất lượng trà đen phụ
thuộc vào hàm lượng theaflavin tổng và theaflavin digallate. Theaflavin quyết định
độ nén (độ chặt), độ sáng, màu, sự tạo bọt và thearubigin liên quan đến độ đậm và

màu của trà đen [12, 22, 23]. Theaflavin là sản phẩm của q trình oxi hóa hợp chất
catechin dưới xúc tác của enzyme polyphenol oxidase (PPO). Trong quá trình xúc
tác phản ứng, H2O2 được sinh ra. Lúc này, peroxidase (POD) sẽ tham gia phản ứng
chuyển hóa theaflavin thành thearubigin [8, 24]. Tuy nhiên, cơ chế chuyển hoá qua
lại giữa theaflavin và thearubigin dưới sự xúc tác của PPO và POD vẫn còn là một
ẩn số [25].
1.1.1. Phân loại theo kiểu lên men
Dựa vào quy trình sản xuất từng loại trà khác nhau trà được phân thành 2 nhóm
chính: Trà lên men và trà khơng lên men. Trong đó, trà xanh, trà trắng là nhóm trà
khơng lên men. Trà Oolong là trà lên men 1 phần và trà đen là trà lên men hồn tồn.

Hình 1 - 1: Các loại trà phổ biến

GVHD: TS. Huỳnh Ngọc Oanh

5


Chương I: Tổng quan

| HVTT: Nguyễn Ngọc Trâm

Trong đó, A là trà xanh, B là trà vàng, C là trà Oolong, D là trà đen (hay cịn
gọi là hồng trà).

Hình 1 - 2: Các bước trong quy trình sản xuất từng loại trà [26]
Qua hình 1 - 2 giúp ta hình dung cụ thể hơn về quy trình sản xuất công nghiệp
của từng loại trà khác nhau từ trà trắng đến trà đen. Trong đó, trà đen CTC (Crush,
Tear, Curl) là một phương pháp chế biến trà đen tương tự như quy trình sản xuất trà
đen truyền thống. Tuy nhiên trước giai đoạn lên men, lá trà được qua công đoạn cắt,

xoắn và cuộn tròn. Phương pháp này ngày nay được sử dụng khá rộng rãi. Trà Phổ
Nhĩ cũng được sơ chế theo phương pháp này trước khi tiến hành lên men ủ đống.
1.1.2. Phân loại theo đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hoá
Dựa trên đặc điểm hình thái, sinh lý và sinh hoá, người ta phân trà thành 4
giống trà cơ bản: trà Trung Quốc lá nhỏ, Trung Quốc lá to, trà Shan và trà Ấn Độ.
Trong đó, giống trà Trung Quốc lá nhỏ được dùng sản xuất trà Oolong vì đặc điểm
cấu trúc vách lá khá dẻo dai. Khi ở độ ẩm khoảng 35-45%, lá có thể được vị tạo hình
thành những viên trịn mà khơng bị nát hoặc gãy vụn. Giống trà Shan tuyết thường
được sử dụng để sản xuất trà Phổ Nhĩ bởi đây là giống trà cổ thụ. Hiện nay, giống trà
này được trồng nhiều ở tỉnh Hà Giang, Việt Nam.

GVHD: TS. Huỳnh Ngọc Oanh

6


Chương I: Tổng quan

| HVTT: Nguyễn Ngọc Trâm

Bảng 1 - 1: Phân loại theo đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hoá
Phân
loại
Thân

Lá

Trung Quốc lá
nhỏ


Trung Quốc lá
to

Shan

Ấn Độ

Bụi, thấp, phân Gỗ, nhỏ, cao tới Gỗ, cao từ 6 đến Gỗ cao tới 17 m,
cành nhiều
5m
10 m
cành thưa
Nhỏ, dày nhiều
gợn sóng, màu
xanh đậm, lá dài
3,5 - 6,5 cm

To, dài 12 - 15
cm, rộng 5 - 7
cm, xanh nhạt,
bóng, đầu lá nhọn

To và dài 15 - 18
cm màu xanh
nhạt, đầu lá dài,
răng cưa nhỏ và
dày

Dài tới 20 - 30
cm, mỏng, mềm,

màu xanh đậm,
hình bầu dục,
phiến lá gợn

Số
gân
lá

6 - 7 đôi gân lá 8 - 9 đôi, gân lá 10 đôi gân lá
không rõ, răng rõ
cưa nhỏ, không
đều.

12 - 15 đôi gân lá

Đặc
điểm

Khả năng chịu rét Năng suất cao. Chịu được ấm, Không chịu được
ở độ nhiệt -12oC Phẩm chất tốt
ẩm, ở địa hình rét hạn.
o
đến -15 C
cao.
Năng suất, phẩm
Năng suất cao, chất tốt
phẩm chất tốt
nhất

1.1.3. Thành phần hoá học

Thành phần hóa học của lá trà đã được nghiên cứu kỹ lưỡng. Các thành phần
chính thuộc nhóm polyphenol chiếm 25-35% trên trọng lượng khơ. Ngồi ra, trà
cũng chứa các thành phần hóa học khác nhau bao gồm methylxanthine, aminoacid,
chất diệp lục, carotenoid, chất béo, carbohydrate, vitamin và hơn 600 hợp chất dễ
bay hơi.
Các flavanol chủ yếu là quercetin, kaempferol, myrecetin và glycoside. Trong
trà đen, q trình oxy hóa polyphenol dẫn đến sự hình thành các catechin và phức
acid gallic như theaflavin, acid theaflavinic, thearubigin hoặc theasinensis và
polymer proanthocyanidin. Methylxanthine chiếm 2-4% gồm caffeine và một lượng
nhỏ theophylline và theobromine. Trà chứa nhiều aminoacid, nhưng theanine là chủ
yếu, chiếm 50% tổng số aminoacid. Các aminoacid bị phân huỷ trong quá trình lên
men để hình thành hương trà. Chất diệp lục, carotenoid, chất béo và các hợp chất dễ
bay hơi tuy không phải là thành phần chính trong nước trà nhưng nó đóng vai trị
GVHD: TS. Huỳnh Ngọc Oanh

7


Chương I: Tổng quan

| HVTT: Nguyễn Ngọc Trâm

quan trọng trong sự hình thành hương thơm. Hương thơm của trà đã được nghiên
cứu một cách chi tiết và có hơn 600 các phân tử khác nhau đã được phân lập [27,
28]. Chúng bao gồm các terpenoid, các sản phẩm của quá trình phân giải aminoacid,
carotenoid và acid linoleic. Mặt khác, trà cịn chứa các carbohydrate, vitamin E, K,
A, lượng ít vitamin B và vitamin C (chỉ có trong trà xanh). Ngồi ra, trà cũng cung
cấp các ion kali, mangan và flo.
Bảng 1 - 2: Thành phần hoá học của đọt trà tươi (tính theo % chất khơ) [29, 30]
Nhóm hợp chất


Tên từng loại hợp chất

Acid

Aminoacid
Acid hữu cơ
Chất khống
Chất khống khơng hồ tan
Chất khống hồ tan
Saccharide
Carbonhydrate
Cellulose
Polysaccharide
Polyphenol/Flavonoid (-)-EC
(-)-ECG
(-)-EGC
(-)-EGCG
(-)-GC
(+)-C
Flavonol glucoside
Minor Catechin
Proanthocyanindin
Những hợp chất khác Caffeine
Hợp chất màu (pigment)
Hợp chất màu không tan
Lignin
Lipids
Saponin
Vitamin

Hợp chất dễ bay hơi
1.1.3.1.

% Khối lượng khô
2–4
0,5 - 2
1,5 – 3
2-4
3–5
6–8
4 - 10
1–3
2–4
4–7
9 – 14
1–2
0,5 – 1
3–4
0,4 – 1
2-3
3–4
0,5 – 0,8
0,5
4–6
2–4
0,04 – 0,07
0,6 – 1
0,01 – 0,02

Polyphenol


Các polyphenol trong trà gồm sáu nhóm: các hợp chất của flavanol,
anthocyanin, hydroxyl-4-flavanol, flavon, flavonol và acid phenolic. Polyphenol
trong trà quan trọng và đặc trưng là flavanol. Trong đó, catechin (flavan-3-ol) là
quan trọng nhất. Các loại catechin thường gặp: (-)-epicatechin (EC), (-)-epicatechin
gallate (ECG), (+)-catechin (C), (-)-epigallocatechin (EGC), (-)-epigallocatechin
GVHD: TS. Huỳnh Ngọc Oanh

8


Chương I: Tổng quan

| HVTT: Nguyễn Ngọc Trâm

gallate (EGCG) và (+)-gallocatechin (GC). Những hợp chất này đóng góp tạo nên vị
cay đắng, chát và dư vị ngọt của trà.
Bảng 1 - 3: Tỉ lệ phần trăm khối lượng của các catechin
Những hợp chất catechin

Viết tắt

% khối lượng catechin

(+)-Catechin

(+)-C

3


(-)-Epicatechin

(-)-EC

14

(-)-Epigallocatechin

(-)-EGC

44

(+)-Gallocatechin

(+)-GC

6

(-)-Epicatechin gallate

(-)-ECG

9

(-)-Epigallocatechin gallate

(-)-EGCG

23


(-)-EGC-3-O-p-coumarate
(-)-EC-3-O-cinnamte

(-)-EC-3-O-p-hydroxy benzoate
(-)-Epiafzelechin

(-)-EGC-3,3-di-O-gallate
(-)-EGC-3,4-di-O-gallate
(-)-EC-3,5-di-O-gallate
(-)-EGC-3,5-di-O-gallate
(-)-Epiafzelechin 3-O-gallate
(-)-EC-3-O-(3’’-O-methyl)gallate
(-)-EC-3-O-(4’’-O-methyl)gallate
(-)-EGC-3-O-(3’’-O-methyl)gallate

GVHD: TS. Huỳnh Ngọc Oanh

9