Luận văn nghiên cứu quá trình khử caffeine trên lá chè tươi nguyên liệu trong công nghệ sản xuất chè xanh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP Hồ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC * LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH KHỬ CAFFEINE TRÊN LÁ CHÈ TƯƠI NGUYÊN LIỆU TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ XANH SVTH : NHÂM MINH MSSV : 60301674 CBHD : ThS. LẠI QUỐC ĐẠT BỘ MÔN : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TP Hồ Chí Minh, 01/2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DAN NHẠN XET CUA GIAO VIEN PHAN BIẸN Con xin cảm ơn cha mẹ đã nuôi nấng, dạy dỗ con nên người. Cha mẹ đã luôn ủng hộ, động viên con trong suốt thời gian qua. Em xin chân thành cảm ơn Thầy Lại Quốc Đạt. Thầy đã tận tình hướng dẫn để em hoàn thành tốt luận văn. Em cũng xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy Cô của trường Đại học Bách khoa Thành phô Hồ Chí Minh, đặc biệt là các Thầy Cô trong bộ môn Công nghệ Thực phẩm. Thầy Cô đã truyền dạy cho em những kiến thức vô cùng quý báu, cũng như đã hỗ trợ em rất nhiều để em thực hiện bài luận này thành công. Cuối cùng, tôi xin cám ơn các bạn trong lớp đã luôn động viên, giúp đỡ tôi vượt qua mọi khó khăn. LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT LUẬN VĂN Hiện nay, chè xanh được tiêu thụ rộng rãi trên thế giới bởi vì chè là một nguồn thực phẩm chứa nhiều các chất có lợi cho cơ thể chúng ta. Tuy nhiên, với sô" người mắc bệnh về tim mạch, việc sử dụng chè có thể làm tăng nguy cơ về tim mạch, do trong chè có chứa nhiều caffeine. Do đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu quá trình khử caffeine trên lá chè tươi nguyên liệu trong công nghệ sản xuất chè xanh. Phương pháp chúng tôi chọn là khử caffeine bằng phương pháp Swiss water. Qua nghiên cứu, chúng tôi thu được những kết quả như sau: về quá trình khử caffeine: hiệu suất khử caffeine là 90%, độ tổn thất chất khô hòa tan phi caffeine là 5% và tổng lượng polyphenol trong lá chè sau khử caffeine tăng 6.935% khi nhiệt độ khử là 90°c, tỷ lệ chè/nước là 3.75g/100ml nước và thời gian khử là 7 phút. về quá trình hấp phụ caffeine của than hoạt tính bão hòa chất khô hòa tan phi caffeine: hiệu suất hấp phụ caffeine là 22%, mức độ tổn thất chất khô hòa tan phi caffeine là 3.4% và mức độ tổn thất polyphenol tổng là 11 - 12% khi quá trình tiên hành với tỷ lệ than hoạt tính là 4% (w/v), nhiệt độ dịch nước ban đầu là 70°c, thời gian hấp phụ là 100 phút. MỤC LỤC Đề mục Trang - 4 - DANH MỤC HÌNH - X - Hình 3-13: Ánh hưởng của tỷ lệ than hoạt tính đến tổn thất chất khô hòa tan của quá trình Từ viết tắt, kí hiệu Nghĩa DNS Dinitrosalicylic EC Epicatechin ECG Epicatechin gallate EGC Epigallo catechin EGCG Epigallocatechin gallate FDA Hiệp hội Thực phẩm và Dược phẩm của Mỹ HPLC Phân tích sắc ký lỏng cao áp RO Lọc thẩm thấu ngược SCF Chất lỏng siêu tới hạn SC-CƠ2 CO2 siêu tới hạn SW1 Dịch cân bằng các chất khô hòa tan SW2 Dịch cân bằng chất khô hòa tan phi caffeine TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TAT - 6 - LỜI MỞ ĐẦU Chè là một dạng thức uống truyền thông của người Trung Quốc nói riêng và cư dân Châu Á nói chung. Người ta sử dụng không chỉ vì mục đích giải khát mà còn bởi những dược tính của nó. Trong chè có nhiều chất chông oxi hóa và được sử dụng như là một dược phẩm chữa nhiều bệnh như: chữa ung thư, tiêu chảy, chữa các chứng không tiêu, chứng cao cholesterol trong máu Ngày nay, việc tiêu thụ chè, đặc biệt là sản phẩm chè xanh, ngày càng được tiêu thụ rộng rãi trên thế giới. Chính vì vậy, diện tích trồng chè cũng như sản lượng chè ở Việt Nam ngày càng tăng nhanh. Cây chè đã được xây dựng thành một trong mười chương trình trọng điểm phát triển nông nghiệp trong Kế hoạch phát triển kinh tế xã hội của Nhà nước Việt Nam đến năm 2010. Tuy nhiên, cũng như coffee, trong chè có chứa một lượng lớn caffeine. Đây là một thành phần kích thích hệ thần kinh trung ương, tác động lên tim mạch và gây ảnh hưởng xấu đến một bộ phận người tiêu dùng. Do đó, việc phát triển một sản phẩm chè xanh không chứa caffeine là một nhu cầu cần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu của một bộ phận lớn người tiêu dùng nhạy cảm vđi caffeine. Chính vì vậy, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu quá trình khử caffeine trên lá chè tươi nguyên liệu trong công nghệ sản xuất chè xanh”. Đề tài có những nội dung chính như sau: > Tìm hiểu về chè xanh, caffeine và những tác động của nó đến cơ thể cơ người. > Tìm hiểu về các công nghệ khử caffeine. > Lựa chọn phương pháp khử caffeine trên lá chè tươi. - 7 - > Khảo sát các yếu tô" ảnh hưởng đến quá trình khử caffeine. Đánh giá ảnh hưởng của quá trình đến hiệu suất khử caffeine, mức độ tổn thất chất khô hòa tan và polyphenol tổng trên lá chè. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về cây chè Cây chè có tên gọi khoa học là Camellia sinensis (L) (hay Thea sinensỉs L.) (1935 - Hội nghị Quốc tế về thực vật). Cây chè được xếp trong phân loại thực vật như sau [3]: Ngành Hạt kín Angiospermae Lớp Song tử điệp Dicotylednae Bộ Chè Theales Họ Chè Theaceae Chi Chè Camellia (Thea) Loài Chè c. sinensis 1.1.1 Đăc tính thức vât của cây chè í31 Thân và cành: cây chè có thân thẳng và tròn, phân nhánh liên tục thành một hệ thông cành và chồi. Tùy theo chiều cao, kích thước của thân và cành mà cây chồ được chia thành 3 loại: cây bụi, cây gỗ nhỏ và cây gỗ vừa. Thân cành và lá tạo thành tán cây chè; tán chè để mọc tự nhiên có dạng vòm đều. Dựa vào kích thước giữa thân chính và cành, người ta chia cây chè thành ba loại tán. Có thể nói tán lá là DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TAT - 8 - một tiêu chuẩn quan trọng để chọn giông chè. Với những cây chè có tán to, rộng thì cây có điểm sinh trưởng nhiều, cho búp nhiều và sản lượng cao. Hoa chè: Hoa chè bắt đầu nở khi cây chè đạt 2-3 tuổi. Hoa mọc từ chồi sinh thực ở nách lá. Cây chè là một loại thực vật có hoa lưỡng tính, tràng hoa có 5 - 9 cánh màu trắng hay phớt hồng. Bộ nhị đực của hoa có 100 - 400 cái, trung bình có 200 - 300 cái. Các bao phấn của hoa chè gồm hai nửa bao, chia làm 4 túi phấn. Hạt phấn có hình tam giác, màu vàng nhạt, khi chín chuyển sang màu hoàng kim. Quả chè: quả chè là loại quả có 1 - 4 hạt, có hình tròn, tam giác hoặc hình vuông. Quả chè thường mọc thành từng chùm ba, ban đầu có màu xanh của chồi. Khi tăng trưởng, quả chè cứng dần và chuyển sang màu nâu và nứt ra. Hạt bên trong quả có thể được dùng đê gieo trồng. Lá chè: lá chè mọc cách nhau trên cành, mỗi đốt có một lá. Hình dạng và kích thước của lá chè thay đổi tùy theo từng giông. Vđi giông chè Trung Quốc thì lá dài 4 - 14cm và rộng 2 - 2.5cm có màu xanh nhạt và bóng. Còn với chè Assam thì lá chè dài 8 - 20cm và rộng 3.5 - 7.5cm, mỏng và mềm. Trong khi đó, chè Nam Indo có kích thước trung bình ở giữa hai giông chè: Trung Quốc và Assan. Có thể nói lá chè là một bộ phận quan trọng trong việc khai thác cây chè và được ứng dụng trong việc chế biến các sản phẩm chè thương mại như: chè xanh, chè đen và các dạng thực phẩm thương mại khác. 1 Tôm - 9 - Lá non 1 Lá non 2 Hình 1-1: Búp chè ì tôm và 2 lá non. Trên thế giới hiện nay, các nhà khoa học chia cây chè thành ba giông chính dựa vào đặc điểm sinh thái và thực vật của cây chè (đặc biệt là dựa vào kích thước của lá chè): > Chè Trung Quốc: Camellỉa sinensis (L). Dựa vào kích thước lá, Sealy (1958) phân biệt chè Trung Quốc thành 2 loại: F. macrophylla (Sieb.) Kitamura và F. parviỷolia (Miq.) > Chè Assam: Camellia assamica. > Chè Nam Indo: Camellia assamỉca. 1.1.2 Thành phần hóa hoc của lá chè Thành phần hóa học của cây chè và lá chè: Báng 1-1: Hàm lượng các chất trong lá chè tươi [ 46 ] Thành phần Hàm lưựng (% khôi lượng chất khô) Thành phần Hàm lượng (% khôi lượng chất khô) Proteine 20-30 Chất béo 4-7 Amino acid 1 - 5 Acid hữu cơ < 3 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TAT - 10 - [...]... cho mỗi loại chè Trong công nghệ sản xuất chè xanh, ngay tại quá trình đầu tiên của công nghệ có quá trình diệt men Tại giai đoạn này ta tiến hành vô hoạt hoàn toàn enzyme polyphenoloxydase, nên catechin trong chè hầu như không bị biến đổi đáng kể trong suốt các quá trình chế biến còn lại Chính nhờ các enzyme bị vô hoạt hoàn toàn trong quá trình diệt men, nên trong giai đoạn vò chè và sao chè, các catechin... tiếp xúc của lá với nước - 31 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN > Độ ẩm của nguyên liệu: nguyên liệu càng ẩm thì tế bào lá càng giòn và hiệu suất khử càng cao Ánh hưởng của cấu trúc lá chè lên quá trình khử caffeine: khi tiến hành khử caffeine trên lá chè đã vò và chè khô thì tổn thất catechin của quá trình khử là rất lớn [35] Điều này được giải thích như sau: quá trình vò và sấy có làm phá hủy tế bào lá, làm thất... ánh hưởng Quá trình khử (kíchthưđc, cấu trúc caffeine bằng nước chịu ảnh hưởng của các yếu tô" như: nguyên liệu nguyên liệu, thành phần hóa học), các thông sô" công nghệ của quá trình (nhiệt độ, thời gian, tỉ lệ dung môi/ cơ chất), thiết bị và phương pháp thực hiện Ánh hưởng của nguyên liệu đến quá trình khử caffeine: > Kích thước của lá chè: khi lá chè được cắt, nghiền nhỏ thì hiệu suất khử caffeine. .. phẩm của Mỹ), quá trình khử caffeine bằng methylene chloride cho kết quả khá tốt Hầu hết các sản phẩm đã khử caffeine thì có hàm lượng methylene chloride còn lại thấp hơn 0 lppm 1.6.1.2 Phương pháp thực hiên Quy trình khử caffeine trong chè bằng dung môi được bắt đầu bằng quá trình diệt men, làm sạch và làm ẩm lá chè Các quá trình này được thực hiện bằng cách xông hơi vào lá chè Lá chè tươi được làm... caffeine bằng nước Quá trình khử hết lá caffeine bằng nước nóng được thực hiện theo qui trình chè tươi được làm sạch nhằm tách hết các tạp chất, loại bỏ các lá như sau: trước chè hư hỏng, không đạt yêu cầu ra khỏi nguyên liệu ban đầu Sau đó, lá chè được ngâm trong nước nóng trong một khoảng thời gian nhất định để thực hiện quá trình tách khử caffeine khỏi lá chè Quá trình ngâm trong nước nóng ở đây được... nước chè [1 ] 1.1.2.5 Sắc tô" Cùng vđi hương và vị của chè thì màu sắc của nước pha chè là một chỉ tiêu chất lượng được các nhà chê biên chè quan tâm Trong công nghệ chê biến chè xanh, màu sắc của nưđc pha chủ yếu do các sắc tô" có trong nguyên liệu và các sắc tô" tạo ra trong quá trình chế biến Trong lá chè chủ yếu chứa CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN nhiều sắc tô" thuộc họ chlorophyll và carotenoids Trong công nghệ. .. của sản phẩm cũng như ảnh hưởng đến môi trường Phương pháp này dựa trên khả năng hòa tan caffeine trong nước để trích ly caffeine khỏi lá chè và tạo ra sản phẩm chè xanh ít chứa caffeine Tuy nhiên, phương pháp này không có tính chọn lọc cao đôi với caffeine, mức độ tổn thất của những thành phần hòa tan, các chất thơm và hương vị trong lá chè cao [45] Hình 1-5: Quy trình khử caffeine bằng nước Quá trình. .. tồn tại trong các cơ quan của cây chè Hàm lượng tinh dầu trong lá chè tươi và trong chè thành phẩm rất thấp, chúng chỉ chiếm 15 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN khoảng 0.02% chất khô Mặc dù vậy, tinh dầu có ý nghĩa hết sức quan trọng cho sản phẩm chè xanh vì chúng ảnh hưởng đến hương vị của chè thành phẩm [1 ] Tinh dầu của cây chè được hình thành trong quá trình sinh trưởng, phát dục của cây chè và trong quá trình. .. của hoa tươi, mùi mật ong [1] 1.1.2.3 Các hơp chất chứa nitrogen I.I.2.3.I Proteỉne và amino acid Các hợp chất proteine chiếm khoảng 25 - 30% khôi lượng chất khô của lá chè tươi [3] Trong công nghệ sản xuất chè xanh, proteine có vai trò quan trọng trong việc điều hòa vị của chè [31 Bên cạnh đó, những búp chè chứa nhiều proteine sẽ hỗ trợ khá nhiều cho quá trình vò chè Proteine giúp quá trình vò chè được... caffeine được thực hiện trong khoảng thời gian 10 phút Sau quá trình khử caffeine, dung môi được tháo ra khỏi thiết bị, còn lá chè sau đó được đem loại dung môi và ta được sản phẩm là lá chè tươi đã khử caffeine [45] Hình 1-4: Quy trình khử caffeine bằng dung môi So với các dung môi khác, methylene chloride có hiệu quả cao trong quá trình khử caffeine Nhưng methylene chloride tiềm ẩn nhiều nguy cơ khi . BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC * LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH KHỬ CAFFEINE TRÊN LÁ CHÈ TƯƠI NGUYÊN LIỆU TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ XANH SVTH : NHÂM MINH MSSV : 60301674 CBHD. sử dụng chè có thể làm tăng nguy cơ về tim mạch, do trong chè có chứa nhiều caffeine. Do đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu quá trình khử caffeine trên lá chè tươi nguyên liệu trong công nghệ sản xuất chè. “ Nghiên cứu quá trình khử caffeine trên lá chè tươi nguyên liệu trong công nghệ sản xuất chè xanh . Đề tài có những nội dung chính như sau: > Tìm hiểu về chè xanh, caffeine và những tác động