BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ HỒNG SƠN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC TỔ HỢP POLYPHENOL TỪ LÁ CHÈ XANH VIỆT NAM VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM CHỨC NĂNG LUẬN ÁN TIẾN[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ HỒNG SƠN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC TỔ HỢP POLYPHENOL TỪ LÁ CHÈ XANH VIỆT NAM VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM CHỨC NĂNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ HỒNG SƠN ðề tài NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC TỔ HỢP POLYPHENOL TỪ LÁ CHÈ XANH VIỆT NAM VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM CHỨC NĂNG Chuyên ngành: Chế biến thực phẩm ñồ uống Mã số: 62.54.02.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Hà Duyên Tư PGS.TS Nguyễn Duy Thịnh Hà Nội 2011 i LỜI CAM ðOAN Tơi xin cam đoan luận án cơng trình riêng tơi Các số liệu cơng bố luận án trung thực, phần cơng bố tạp chí khoa học với đồng ý đồng tác giả, phần cịn lại chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu Tác giả luận án VŨ HỒNG SƠN ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực cơng trình nghiên cứu này, tơi nhận nhiều giúp ñỡ hỗ trợ thầy cơ, đồng nghiệp, quan, bạn bè, em sinh viên người thân gia đình Trước hết tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến GS.TS Hà Duyên Tư, người ñã trực tiếp hướng dẫn, bảo, khích lệ tơi tận tình suốt q trình làm luận án Tơi xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Duy Thịnh ñã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn GS.TS Hồng ðình Hịa giúp đỡ tơi nhiều suốt q trình làm luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Thị Minh Tú đồng nghiệp Bộ mơn Quản lý Chất lượng, thầy cô giáo Viện Công nghệ Sinh học Cơng nghệ Thực phẩm, Trường ðHBK Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình làm luận án Xin gửi lời cảm ơn chân thành ñến ñồng nghiệp thuộc ñợn vị sau: - Trung tâm Giáo dục Phát triển sắc ký, ðHBK Hà Nội - Khoa Vệ sinh thực phẩm-dinh dưỡng, Viện Vệ sinh phịng dịch qn đội - Viện Pháp y qn ñội, Cục Quân y - Tổ thử nghiệm sinh học, Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam giúp tơi thực nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn KS Nguyễn Tiến Huy, KS Hoàng Thanh Nhung sinh viên khóa 47, 48, 49, 50 ngành Cơng nghệ thực phẩm ñã giúp ñỡ hỗ trợ nhiều thời gian làm luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới bạn bè, người thân gia đình hai bên nội ngoại, đặc biệt vợ tơi Phương Thu Huyền gái Vũ Phương Huyền Anh ñã ñộng viên hỗ trợ nhiều suốt trình làm luận án iii MỤC LỤC MỞ ðẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN .5 1.1 SƠ LƯỢC VỀ CÂY CHÈ 1.1.1 Tên gọi nguồn gốc chè 1.1.2 Phân loại giống chè 1.1.3 Các vùng chè Việt Nam 1.1.4 Tình hình sản xuất chè giới Việt Nam 1.2 HỢP CHẤT POLYPHENOL THỰC VẬT .10 1.2.1 ðịnh nghĩa, phân loại 10 1.2.2 Hợp chất flavonoit .11 1.2.2.1 Phân loại hợp chất flavonoit 12 1.2.2.2 Sinh tổng hợp flavonoit 13 1.2.3 Hợp chất polyphenol chè 15 1.2.4 Hoạt tính sinh học polyphenol 18 1.2.4.1 Tác dụng chống oxy hóa polyphenol 18 1.2.4.2 Tác dụng ñối với enzym 21 1.2.4.3 Tác dụng kháng sinh, chống viêm nhiễm .22 1.2.4.4 Tác dụng ñối với ung thư .22 1.2.4.5 Tác dụng ñối với bệnh tim mạch 25 1.2.4.6 Tác dụng ñối với HIV/AIDS 26 1.3 ỨNG DỤNG HỢP CHẤT POLYPHENOL CHÈ XANH 26 1.3.1 Ứng dụng polyphenol công nghiệp thực phẩm 26 1.3.1.1 Vai trò polyphenol chè xanh ñược bổ sung thực phẩm .27 1.3.1.2 Sự chuyển hóa polyphenol hệ tiêu hóa .30 1.3.2 Ứng dụng polyphenol Y-Dược 33 1.4 CÔNG NGHỆ TRÍCH LY POLYPHENOL CHÈ XANH 34 1.4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly polyphenol 34 1.4.2 Các nghiên cứu giới cơng nghệ trích ly polyphenol chè xanh 36 1.4.2.1 Các phương pháp trích ly 36 1.4.2.2 Các phương pháp trích ly đại 39 1.4.3 Các nghiên cứu nước cơng nghệ trích ly polyphenol chè xanh 40 CHƯƠNG ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 iv 2.1 ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 42 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 2.2.1 Quy trình trích ly polyphenol 42 2.2.2 Chuẩn bị dịch chiết chè .43 2.2.3 ðịnh lượng polyphenol tổng số - phương pháp Folin-Denis .44 2.2.4 ðịnh lượng flavonoit tổng số 44 2.2.5 Phân tích thành phần catechin HPLC 45 2.2.6 Xác ñịnh hàm lượng cafein 45 2.2.7 Xác định dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật 46 2.2.8 Xác ñịnh vết kim loại ICP/MS 47 2.2.9 Xác ñịnh vết dung môi SPME/GC 48 2.2.10 Hoạt tính chống oxy hóa – khả qt gốc tự DPPH 49 2.2.11 Hoạt tính chống oxy hóa - khả kìm hãm q trình peroxy hóa lipit màng tế bào gan chuột theo phương pháp Blagodrov C.G .50 2.2.12 Hoạt tính chống oxy hóa - khả kìm hãm peroxydaza máu người theo phương pháp Xavron E.C .52 2.2.13 Nghiên cứu tác dụng ức chế phát triển tế bào ung thư in vitro 53 2.2.14 Phương pháp xác ñịnh ñộc tính cấp 57 2.2.15 Phương pháp xác ñịnh hoạt lực kháng khuẩn phương pháp khuếch tán thạch (Agar Diffusion) 58 2.2.16 Phân tích cảm quan 59 2.2.17 Quy hoạch thực nghiệm 60 2.2.18 Phân tích thống kê kết thí nghiệm 62 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 63 3.1 XÁC ðỊNH ðẶC TÍNH CỦA NGUYÊN LIỆU .63 3.1.1 Hàm lượng polyphenol giống chè 63 3.1.2 Hoạt tính chống oxy hóa – khả qt gốc tự DPPH polyphenol .66 3.2 XÂY DỰNG QUY TRÌNH TRÍCH LY POLYPHENOL CHÈ XANH 69 3.2.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình chiết dịch chè 69 3.2.1.1 Ảnh hưởng dung mơi trích ly .70 3.2.1.2 Ảnh hưởng thời gian trích ly 71 3.2.1.3 Ảnh hưởng pH trích ly 72 3.2.1.4 Ảnh hưởng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 73 v 3.2.1.5 Ảnh hưởng nhiệt ñộ trích ly 74 3.2.2 Tối ưu hóa q trình chiết dịch chè 75 3.2.2.1 Thiết lập mơ hình 75 3.2.2.2 Tối ưu hóa 80 3.2.3 Tối ưu hóa q trình tách, tinh chế polyphenol 81 3.2.3.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình tách, tinh chế polyphenol 81 3.2.3.2 Thiết lập mô hình 83 3.2.3.3 Tối ưu hóa 89 3.2.3.4 Sấy khô chế phẩm polyphenol 90 3.3 PHÂN TÍCH MỘT SỐ THÀNH PHẦN CỦA CHẾ PHẨM POLYPHENOL 93 3.3.1 Thành phần catechin 93 3.3.2 Hàm lượng cafein 95 3.3.3 Dư lượng HCBVTV 96 3.3.4 Vết dung môi hữu 97 3.3.5 Thành phần hàm lượng kim loại 97 3.4 XÁC ðỊNH HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHẾ PHẨM .98 3.4.1 Hoạt tính chống oxy hóa .98 3.4.1.1 Khả quét gốc tự DPPH 98 3.6.1.2 Khả kìm hãm q trình peroxy hóa lipit màng tế bào gan chuột99 3.4.1.3 Khả kìm hãm peroxydaza nhóm máu người .100 3.4.2 Khả kháng khuẩn 101 3.4.3 Tác dụng kìm hãm phát triển tế bào ung thư in vitro 103 3.4.4 ðộ độc tính cấp 105 3.4.4.1 ðộc tính cấp chế phẩm PP1 chuột thí nghiệm 105 3.4.4.2 ðộc tính cấp chế phẩm PP2 chuột thí nghiệm 106 3.4.4.3 Một số tiêu huyết học hóa sinh máu chuột cho uống PP1 PP2 108 3.5 ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM POLYPHENOL CHÈ XANH TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM 110 3.5.1 Cơ sở khoa học cho việc bổ sung polyphenol vào thực phẩm 111 3.5.1.1 Sự dung nạp polyphenol chè xanh .111 3.5.1.2 Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ đến chuyển hóa catechin 112 3.5.2 Ứng dụng polyphenol sản xuất số sản phẩm thực phẩm 113 vi 3.5.2.1 Quy trình sản xuất kẹo dẻo trà xanh 113 3.5.2.2 Quy trình sản xuất bánh cookie trà xanh 117 3.5.3 ðánh giá chất lượng sản phẩm thực phẩm có bổ sung polyphenol 120 3.5.3.1 Khả kìm hãm peroxydaza máu người dịch chiết polyphenol từ sản phẩm 120 3.5.3.2 Khả kìm hãm q trình peroxy hóa màng tế bào gan chuột 125 KẾT LUẬN .127 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ðà CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO .130 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AChE ADN ARN ATCC Acetylcholinesterase Deoxyribonucleic acid (axit deoxyribonucleic) Ribonucleic acid (axit ribonucleic) American type culture collection (bộ sưu tập giống chuẩn Mỹ) BHA BHT Butylhydrxyanizol Butylhydroxytoluen BuChE CCK Butylcholinesterase Cholecystokinin CFU CHI Colony forming unit (số khuẩn lạc) Chalcone isomerase (enzym đồng phân hóa chalcon) CHS CoA Chalcone synthase (enzym tổng hợp chalcon) Coenzyme A COMT Catechol-O-methyltransferase DAD Diode array detector (detector ñiốt phổ rộng) DFR Dihydroflavonol-4-reductase (enzym khử dihydroflavonol) DiMeEGCG Dimethylepigallocatechin gallate DMEM DMSO Dubelco’s modified eagle medium Dimethylsulfoxide DPPH EC ECD ECG EGC EGCG 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl epicatechin Electron capture detector (detector cộng kết ñiện tử) Epicatechin gallate Epigallocatechin Epigallocatechin gallate F3H FBS FDR FID Flavanone-3-hydroxylase (enzym hydroxyl hóa flavanon) Fetal bovine serum Flavan 3,4-cis diol-reductase (enzym khử flavandiol) Flame ionization detector (detector ion hóa lửa) GC GC/MS GCG Gallocatechin Sắc ký khí/khối phổ Gallocatechin gallate HCBVTV Hóa chất bảo vệ thực vật viii HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao IC50 ICP/MS Half maximal inhibitory concentration (nồng độ kìm hãm 50%) Inductively coupled plasma/Mass spectrometry (khối phổ plasma cảm ứng) LD50 MDA MeEC MeEGC MEME Lethal dose, 50% (liều gây chết 50% động vật thí nghiệm) Malonyldialdehyde Methylepicatechin Methylepigallocatechin Minimal essential medium eagle MFA MPA NCI OC Multiple factor analysis (phân tích nhân tố đa chiều) Meat-Pepton-Agar (môi trường MPA) Viện ung thư quốc gia Mỹ Organic chlorine (nhóm clo hữu cơ) OECD OP PBS Tổ chức hợp tác phát triển kinh tế giới Organic phosphorus (nhóm phospho hữu cơ) Phosphate buffer saline POL PP1 PP2 Peroxidation of lipid (peroxy hóa lipit) Chế phẩm polyphenol từ chè già Chế phẩm polyphenol từ chè xanh vụn PSF SAH SAM SGOT SGPT Penicilline-Streptomycine-Fungizone S-adenosylhomocysteine S-adenosylmethionine Serum glutamic oxaloacetic transaminase (men gan) Serum glutamic pyruvic transaminase (men gan) SPME SRB SULT Solid phase microextraction (vi chiết pha rắn) Sulforhodamine B Sulfotransferase TBA TCA TQ UF3GT Axit thiobarbituric Axit tricloaxetic Trung Quốc UDP glucose flavonoid 3-O-glucosyltransferase UGT Uridin 5’-diphosphoglucuronosyltransferase ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại hợp chất polyphenol .11 Bảng 1.2 Các chế phẩm SUNPHENON ứng dụng thực phẩm 28 Bảng 1.3 Ứng dụng chế phẩm “Thea- flan” chế biến thực phẩm 29 Bảng 2.1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 51 Bảng 2.2 Mật ñộ tế bào khoảng thời gian phù hợp cho phép thử ñộ ñộc tế bào 56 Bảng 3.1 Hàm lượng polyphenol tổng số giống chè vùng Phú Hộ 64 Bảng 3.2 Hàm lượng polyphenol tổng số giống chè vùng Thanh Sơn .65 Bảng 3.3 Hàm lượng polyphenol tổng số giống chè vùng Mộc Châu 65 Bảng 3.4 Hoạt tính chống oxy hóa polyphenol chè xanh vùng Phú Hộ .67 Bảng 3.5 Hoạt tính chống oxy hóa polyphenol chè xanh vùng Thanh Sơn 67 Bảng 3.6 Hoạt tính chống oxy hóa polyphenol chè xanh vùng Mộc Châu 68 Bảng 3.7 Giá trị mã hóa thực nghiệm yếu tố thực nghiệm 75 Bảng 3.8 Các thí nghiệm tiến hành kết 76 Bảng 3.9 Kết phân tích hồi quy-hiệu suất trích ly (Y1) .77 Bảng 3.10 Kết phân tích hồi quy-hoạt tính chống oxy hóa (Y2) .78 Bảng 3.11 Ảnh hưởng tỷ lệ clorofooc/dịch chè đến q trình tách, tinh chế polyphenol 81 Bảng 3.12 Ảnh hưởng tỷ lệ etyl axetat/dịch chè đến q trình tách, tinh chế polyphenol 82 Bảng 3.13 Ảnh hưởng nồng độ dịch chè đến q trình tách, tinh chế polyphenol 83 Bảng 3.14 Giá trị mã hóa thực nghiệm yếu tố thực nghiệm 84 Bảng 3.15 Các thí nghiệm tiến hành kết 85 Bảng 3.16 Kết phân tích hồi quy-hàm lượng polyphenol (Y1) 86 Bảng 3.17 Kết phân tích hồi quy-hoạt tính chống oxy hóa (Y2) .86 Bảng 3.18 Kết phân tích hồi quy-hàm lượng cafein (Y3) 87 Bảng 3.19 Kết phân tích loại catechin chế phẩm PP .94 Bảng 3.20 Kết phân tích cafein chế phẩm PP .95 Bảng 3.21 Kết phân tích dư lượng HCBVTV 96 Bảng 3.22 Kết phân tích hàm lượng kim loại 97 Bảng 3.23 Hàm lượng kim loại cho phép chè 98 Bảng 3.24 Khả quét gốc tự DPPH chế phẩm 98 x Bảng 3.25 Khả kìm hãm q trình peroxy hố lipit màng tế bào gan chuột chế phẩm 99 Bảng 3.26 Khả kìm hãm peroxydaza máu người chế phẩm PP1 100 Bảng 3.27 Khả kìm hãm peroxydaza máu người chế phẩm PP2 101 Bảng 3.28 ðường kính vịng kháng khuẩn 102 Bảng 3.29 ðộ hấp thu quang ban ñầu ñiều kiện ñối chứng âm 104 Bảng 3.30 Nồng ñộ ức chế 50% phát triển (IC50) dòng tế bào ung thư 104 Bảng 3.31 ðộc tính cấp PP1 chuột thí nghiệm .105 Bảng 3.32 ðộc tính cấp PP2 chuột thí nghiệm .107 Bảng 3.33 Một số tiêu huyết học hóa sinh máu chuột cho uống PP1 108 Bảng 3.34 Một số tiêu huyết học hóa sinh máu chuột cho uống PP2 109 Bảng 3.35 Thực ñơn sản xuất kẹo dẻo 113 Bảng 3.36 Kết nghiên cứu bổ sung PP2 thời ñiểm khác 114 Bảng 3.37 Thực ñơn sản xuất bánh cookie 117 Bảng 3.38 Khả kìm hãm peroxydaza máu người dịch chiết polyphenol từ kẹo dẻo trà xanh .121 Bảng 3.39 Khả kìm hãm peroxydaza máu người dịch chiết polyphenol từ thạch trà xanh 122 Bảng 3.40 Khả kìm hãm peroxydaza máu người dịch chiết polyphenol từ bánh bao trà xanh 123 Bảng 3.41 Khả kìm hãm peroxydaza máu người dịch chiết polyphenol từ bánh cookie trà xanh 124 Bảng 3.42 Khả kìm hãm q trình peroxy hố màng tế bào gan chuột dịch chiết polyphenol từ sản phẩm 125 xi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ðỒ THỊ Hình 1.1 Chè Trung Quốc to Hình 1.2 Chè Trung Quốc nhỏ Hình 1.3 Chè Shan Hình 1.4 Chè Ấn ðộ Hình 1.5 Cấu tạo khung cacbon flavonoit .12 Hình 1.6 Chu trình sinh tổng hợp tạo thành phenylpropan 13 Hình 1.7 Sơ ñồ sinh tổng hợp flavonoit 14 Hình 1.8 Cơng thức cấu tạo catechin chè 16 Hình 1.9 Chu trình chuyển hóa catechin chè xanh 32 Hình 1.10 Phương pháp trích ly 37 Hình 1.11 Phương pháp trích ly 38 Hình 1.12 Phương pháp trích ly 38 Hình 2.1 Quy trình trích ly polyphenol chè xanh 43 Hình 2.2 ðường chuẩn axit gallic 44 Hình 3.1 Ma trận hệ số tương quan hàm lượng polyphenol tầng .64 Hình 3.2 Ma trận hệ số tương quan hoạt tính chống oxy hóa polyphenol tầng 68 Hình 3.3 Ảnh hưởng dung mơi đến hiệu suất trích ly polyphenol 71 Hình 3.4 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất trích ly hoạt tính chống oxy hóa polyphenol 71 Hình 3.5 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất trích ly hoạt tính chống oxy hóa polyphenol 72 Hình 3.6 Ảnh hưởng tỷ lệ dung mơi/ngun liệu đến hiệu suất trích ly hoạt tính chống oxy hóa polyphenol 73 Hình 3.7 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất trích ly hoạt tính chống oxy hóa polyphenol 74 Hình 3.8 Ảnh hưởng yếu tố đến q trình trích ly polyphenol 78 Hình 3.9 Bề mặt đáp ứng hiệu suất trích ly hoạt tính chống oxy hóa polyphenol 79 Hình 3.10 Mức độ đáp ứng mong đợi – chiết dịch chè .80 Hình 3.11 Ảnh hưởng yếu tố đến q trình tách tinh chế polyphenol 88 xii Hình 3.12 Bề mặt ñáp ứng hàm lượng polyphenol, hoạt tính chống oxy hóa polyphenol hàm lượng cafein .88 Hình 3.13 Mức ñộ ñáp ứng mong ñợi – tinh chế polyphenol 90 Hình 3.14 Quy trình cơng nghệ sản xuất polyphenol từ chè già 92 Hình 3.15 Sắc ký đồ HPLC mẫu chế phẩm PP1 93 Hình 3.16 Sắc ký ñồ HPLC mẫu chế phẩm PP2 93 Hình 3.17 Sắc ký đồ HPLC mẫu chuẩn catechin 94 Hình 3.18 Sắc ký đồ GC/MS mẫu chế phẩm PP1 PP2 .95 Hình 3.19 Sắc ký ñồ GC mẫu M1 96 Hình 3.20 Phổ MS mẫu chế phẩm PP1 PP2 .97 Hình 3.21 Hình ảnh vịng kháng khuẩn 102 Hình 3.22 Quy trình sản xuất kẹo dẻo trà xanh .114 Hình 3.23 Phân tích MFA mẫu kẹo - Hình ảnh sản phẩm mặt phẳng thứ 115 Hình 3.24 Phân tích MFA mẫu kẹo – Hình ảnh nhóm người thử mặt phẳng thứ 116 Hình 3.25 Phân tích MFA mẫu kẹo – Hình ảnh mẫu người thử mặt phẳng thứ 116 Hình 3.26 Quy trình sản xuất bánh cookie trà xanh 117 Hình 3.27 Phân tích MFA mẫu cookie – Hình ảnh sản phẩm mặt phẳng thư 118 Hình 3.28 Phân tích MFA mẫu cookie– Hình ảnh người thử mặt phẳng thứ 119 Hình 3.29 Phân tích MFA mẫu cookie– Hình ảnh mẫu người thử mặt phẳng thứ 119 MỞ ðẦU Tính cấp thiết luận án Chè xanh tên khoa học Camellia sinensis Lindl O.Kuntze, loại đồ uống quen thuộc có từ hàng ngàn năm người châu Á có người Việt Nam Ngày nước chè ñã trở thành ñồ uống phổ biến toàn giới Nhờ phương pháp nghiên cứu ñại, tiên tiến năm gần nhà khoa học tìm thấy chè xanh chứa hàm lượng lớn polyphenol (mà thành phần chủ yếu catechin) có tác dụng khử gốc tự Các gốc tự ñược sinh tích lũy q trình sống, nguyên nhân dẫn ñến bệnh tật làm gia tăng tốc độ q trình lão hố thể người Ngồi ra, polyphenol chè xanh cịn có khả hạn chế phát triển nhiều bệnh tật nguy hiểm như: ung thư, tim mạch, cao huyết áp, ñường ruột, miệng, béo phì Chính polyphenol từ chè khơng sử dụng rộng rãi cơng nghiệp thực phẩm mà cịn hóa mỹ phẩm Ở nước ta, có nhiều vùng trồng chè như: Thái Nguyên, Tuyên Quang, Yên Bái, Phú Thọ, Mộc Châu, Lâm ðồng Tuy nhiên để sản xuất chè khơ cho tiêu dùng nước hay xuất khẩu, sử dụng chè búp chè non, lại lượng lớn chè già bị bỏ phí, làm cho hiệu canh tác chè cịn thấp Ngồi nhà máy chè q trình sản xuất cịn tạo lượng lớn chè phế phẩm chè xanh vụn có giá trị sử dụng thấp Như tiềm tàng nguồn lợi lớn, từ tạo nguồn nguyên liệu dồi làm thuốc chữa bệnh, bổ dưỡng chất phụ gia có giá trị cao cơng nghiệp thực phẩm Nếu khai thác nguồn polyphenol từ lượng lớn chè thứ phẩm phế phẩm chắn nâng cao ñáng kể hiệu vùng trồng chè Cho ñến nay, việc khai thác polyphenol từ chè xanh ñã ñang nghiên cứu theo phương pháp trích ly thơng thường, phương pháp trích ly với hỗ trợ vi sóng, siêu âm trích ly CO2 siêu tới hạn Polyphenol tinh chế từ dịch trích trích ly lỏng - lỏng dùng phương pháp sắc ký Tuy nhiên ñến phương pháp trích ly polyphenol có hỗ trợ kỹ thuật ñại Việt Nam tỏ chưa phù hợp vốn ñầu tư lớn dừng phạm vi nghiên cứu Bên cạnh việc khai thác polyphenol từ chè xanh theo phương pháp trích ly thơng thường chưa đem lại hiệu kinh tế cao giá thành chế phẩm polyphenol cao, ñộ tinh khiết chế phẩm chưa cao Từ thực tế cấp thiết trên, chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu công nghệ khai thác tổ hợp polyphenol từ chè xanh Việt Nam ứng dụng sản xuất thực phẩm chức năng” cho luận án Tiến sĩ Mục tiêu nghiên cứu ðề tài tiến hành nhằm mục tiêu: - Xây dựng công nghệ sản xuất polyphenol từ chè xanh phế loại bao gồm chè già chè xanh vụn - Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm polyphenol chè xanh công nghiệp thực phẩm Nội dung nghiên cứu - Xác ñịnh hàm lượng, hoạt tính sinh học polyphenol tầng khác giống chè ñịa phương, thu hái thời ñiểm khác năm - Xây dựng quy trình chiết, tinh chế polyphenol từ chè xanh phế loại - Phân tích thành phần chế phẩm polyphenol - Xác định hoạt tính sinh học chế phẩm - Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm polyphenol chè xanh công nghiệp thực phẩm Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 4.1 Ý nghĩa khoa học - ðã xác ñịnh hàm lượng hoạt tính chống oxy hóa polyphenol 192 mẫu giống chè thu hái thời vụ năm địa phương ðây đóng góp ñáng tin cậy, làm phong phú thêm nguồn tư liệu khoa học chè Việt Nam 3 - ðã xây dựng cơng nghệ sản xuất polyphenol từ chè xanh phế loại có tính sáng tạo - Xác ñịnh ñược thành phần catechin chế phẩm polyphenol từ chè xanh phế loại (PP1 PP2) - ðã xác ñịnh ñược tác dụng sinh học hai chế phẩm PP1 PP2: tác dụng chống oxy hóa; tác dụng chống ung thư dòng tế bào ung thư LU-1, LNCaP, HepG2, Sp2/0 MCF7; tác dụng kháng khuẩn - Xác định độc tính cấp hai chế phẩm PP1 PP2 4.2 Ý nghĩ thực tiễn - Dựa vào kết xác định hàm lượng, hoạt tính sinh học polyphenol chè giúp ñịnh hướng khai thác hợp chất polyphenol chè xanh theo mục đích khác nhằm đạt hiệu cao - Với công nghệ sản xuất polyphenol từ chè xanh phế loại ñược xây dựng ñã thu ñược chế phẩm có hàm lượng polyphenol epigallocatechin gallat cao, góp phần nâng cao ñáng kể hiệu kinh tế chè - Kết nghiên cứu hoạt tính sinh học chế phẩm tạo tiền ñề cho nghiên cứu nhằm xây dựng sở cho việc sản xuất sản phẩm giàu flavonoit có tác dụng tốt cho sức khỏe người - Các sản phẩm: kẹo dẻo trà xanh, thạch trà xanh, bánh bao trà xanh bánh cookie trà xanh sản phẩm thực phẩm hữu ích, xem loại thực phẩm chức có giá rẻ, điều hấp dẫn người tiêu dùng - Tài liệu tham khảo, kết nghiên cứu ñề tài tài liệu tham khảo khoa học tốt ñầy ñủ chè sản phẩm từ chè xanh cho giảng dạy, nghiên cứu khoa học cho sản xuất sau Những ñiểm luận án - Luận án cơng trình nghiên cứu ñầy ñủ hàm lượng hoạt tính chống oxy hóa polyphenol 192 mẫu giống chè thu hái thời vụ năm ñịa phương, ñóng góp ñáng tin cậy, làm phong phú thêm nguồn tư liệu khoa học chè Việt Nam 4 - Công nghệ sản xuất polyphenol từ chè xanh phế loại xây dựng có khả ứng dụng cao cho phép thu ñược chế phẩm có hàm lượng polyphenol epigallocatechin gallat cao - Từ chế phẩm polyphenol chè xanh ñã tạo ñược số sản phẩm: kẹo dẻo trà xanh, thạch trà xanh, bánh bao trà xanh bánh cookie trà xanh có tính chất cảm quan hấp dẫn người tiêu dùng 5 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 SƠ LƯỢC VỀ CÂY CHÈ 1.1.1 Tên gọi nguồn gốc chè [6], [14], [19] Chè loại sống xanh tươi quanh năm sống chủ yếu vùng nhiệt ñới, ơn đới Cây chè có tên khoa học Camellia sinensis Lindl O.Kuntze, tên gọi sinensis tiếng Latinh có nghĩa Trung Quốc Chè thuộc ngành hạt kín (Angiospermae), lớp hai mầm (Dicotyledonae), chè (Theales), họ chè (Theaceae), chi chè (Camellia) đồng nghĩa với Thea, lồi Camellia sinensis Về nguồn gốc chè, ñây vấn ñề lịch sử - khoa học - văn hoá chè mà học giả giới ñã nghiên cứu tranh luận kỷ qua chưa ñi ñến kết luận ðến ñã công bố giới thuyết nguồn gốc chè, gồm thuyết Trung Hoa (Lục Vũ, 760 - Linné, 1753), thuyết Ấn ðộ (Robert Bruce, 1823), thuyết nhị nguyên (Cohen Stuart, 1918), thuyết chiết trung (ðào Thừa Trân, 1951) thuyết Việt Nam (Djemukhatze K.M., 1976) Những cơng trình nghiên cứu Djemukhatze (1961 - 1976) so sánh thành phần chất catechin loại chè ñược trồng chè mọc hoang dại ñã kết luận rằng: chè mọc hoang dại từ cổ xưa, tổng hợp chủ yếu (-) - epicatechin (-) -epicatechin gallat, chúng phát triển chậm khả tổng hợp (-)-epigallocatechin gallat để tạo thành (+)-gallocatechin gallat Nghiên cứu chè dại Việt Nam cho thấy chúng tổng hợp chủ yếu (-)-epicatechin (-)-epicatechin gallat (chiếm 70% tổng số loại catechin) Năm 1976, Viện sĩ thông Viện Hàn lâm khoa học Liên Xơ, sau nghiên cứu tiến hố chè, phân tích chất catechin chè mọc hoang dại, vùng chè Tứ Xuyên, Vân Nam Trung Quốc, vùng chè cổ Việt Nam (Suối Giàng, Nghĩa Lộ, Lạng Sơn, Nghệ An ) ñã kết luận: Cây chè cổ Việt Nam, tổng hợp catechin ñơn giản nhiều chè Vân Nam Từ có sơ đồ tiến hố chè giới sau "Chè Việt Nam → Chè Vân Nam to (chè Trung Quốc) → Chè Assam (Ấn ðộ)” 6 1.1.2 Phân loại giống chè [6], [19], [24], [31] Dựa theo ñặc ñiểm thực vật học, ñặc ñiểm sinh hóa, nguồn gốc phát sinh chè, Cohen Stuart (1919) ñã chia Camellia sinensis (L) O Kuntze thành loại: chè Trung Quốc to, chè Trung Quốc nhỏ, chè Shan, chè Ấn ðộ a Chè Trung Quốc to (Camellia sinensis var Hình 1.1 Chè TQ to macrophylla) ðặc ñiểm: thân gỗ nhỡ cao tới 5m ñiều kiện sinh trưởng tự nhiên Lá to, dài 12-15 cm, rộng 5-7 cm, màu xanh nhạt, bóng Năng suất phẩm chất tốt Nguyên sản Vân Nam, Tứ Xuyên (Trung Quốc) b Chè Trung Quốc nhỏ (Camellia sinensis var Hình 1.2 Chè TQ nhỏ Bohea) ðặc ñiểm: bụi thấp phân cành nhiều Lá nhỏ, màu xanh ñậm, dài 3,5–6,5 cm Năng suất thấp, phẩm chất bình thường Khả chịu rét nhiệt ñộ -12oC ñến -15oC Phân bố chủ yếu miền đơng, đơng nam Trung Quốc, Nhật Bản số vùng khác c Chè Shan (Camellia sinensis var Shan) ðặc ñiểm: thân gỗ, cao từ ñến 10 m Lá to dài 15–18 cm màu xanh nhạt Tơm chè có nhiều lơng tơ, trắng mịn trơng tuyết Có khả thích ứng Hình 1.3 Chè Shan điều kiện ấm ẩm, ñịa hình cao, suất cao, phẩm chất thuộc loại tốt Nguyên sản Vân Nam (Trung Quốc), miền bắc Miến ðiện Việt Nam d Chè Ấn ðộ (Camellia sinensis var Assamica) ðặc ñiểm: thân gỗ cao tới 17 m phân cành thưa Lá dài tới 20–30 cm, mỏng, mềm, thường có màu xanh đậm Hình 1.4 Chè Ấn ðộ ... tơi chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu công nghệ khai thác tổ hợp polyphenol từ chè xanh Việt Nam ứng dụng sản xuất thực phẩm chức năng? ?? cho luận án Tiến sĩ Mục tiêu nghiên cứu ðề tài tiến hành nhằm mục... GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ HỒNG SƠN ðề tài NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC TỔ HỢP POLYPHENOL TỪ LÁ CHÈ XANH VIỆT NAM VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM CHỨC NĂNG Chuyên... - Xây dựng công nghệ sản xuất polyphenol từ chè xanh phế loại bao gồm chè già chè xanh vụn - Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm polyphenol chè xanh công nghiệp thực phẩm Nội dung nghiên cứu - Xác ñịnh