Nghiên ứu ông nghệ và tính toán, thiết kế thiết bị tríh ly ó sự hỗ trợ ủa sóng siêu âm với năng suất tối đa 10 kggiờ để táh polyphenol từ lá hè xanh thứ, phế phẩm

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG CH PH M POLYPHENOLẾẨ…………... Xác định hàm lƣợng polyphenol t ng TPCổ………... Phương pháp Lowenthal………... Phương pháp Folin-ciocatleu……….. Phương pháp Brussian Blue………...

Tác giả

Đỗ Hồng Quang

M C L C Trang Ụ Ụ

CHƯƠNG 1 TỔ NG QUAN……… 11

1.1 T NG QUAN V CÂY CHÈ Ổ Ề ………. 11

1.1.1 Gi i thi ớ ệ u về cây chè ……… 11

1.1.1.1 Tên g i và nguọ ồn gốc cây chè……… 11

1.1.1.2 Phân loại giống chè……… 13

1.1.1.3 Các vùng chè ở Việt Nam………. 15

1.1.1.4 Tình hình s n xuả ất chè ở nước ta……… 17

1.2 THÀNH PH N HÓA H Ầ Ọ C CỦ A CHÈ ……… 18

1.2.1 H p ch t Polyphenol trong chè ợ ấ ……… 18

1.2.2 Tính ch t v t lý và hóa h ấ ậ ọ c củ a catechin trong chè ……… 18

1.2.3 Ho t tính sinh h c ạ ọ ……… 22

1.3 NG D NG C Ứ Ụ ỦA POLYPHENOL TRONG ĐỜ I SỐNG……… 23

1.3.1 ng d ng polyphenol trong công nghi p th c ph m Ứ ụ ệ ự ẩ ………… 24

1.3.2 ng d ng c a polyphenol trong y Ứ ụ ủ – dư ……… ợ c 24 1.4 L CH S NGHIÊN C U S N XU T POLYPHENOL T CHÈ Ị Ử Ứ Ả Ấ Ừ TRÊN THẾ GIỚ I VÀ Ở VIỆ T NAM ……… 25

1.4.1 Các nghiên c u trên th gi i ứ ế ớ ………. 26

1.4.2 Các nghiên c ứu trong nướ ……… c 26 1.4.2.1 Vi n Hóa h c Việ ọ ệt Nam……… 27

1.4.2.2 Trường ĐH Công nghệ ồ H Chí Minh………. 27

1.4.2.3 Vi n Công nghi p th c phệ ệ ự ẩm – Trường ĐH BK HCM 28

1.4.2.4 Nhóm nghiên c u- ứ ĐHBK Hà Nộ ……… i 29 1.5 ĐÁNH GIÁ CHẤ T LƯ Ợ NG CH PH M POLYPHENOL Ế Ẩ ………… 29

1.5.1 Xác định hàm lượ ng polyphenol t ng (TPC) ổ ……… 29

1.5.1.1 Phương pháp Lowenthal……… 29

1.5.1.2 Phương pháp Folin-ciocatleu………. 29

1.5.1.3.Phương pháp sắc ký l ng cao áp (HPLC)ỏ ……… 29

1.5.1.4 Phương pháp Brussian Blue……… 30

1.5.2 Phương pháp xác đị nh ho t tính ch ng ôxy hóa c a ạ ố ủ polyphenol trong d ch t chè ị ừ ……… 31

1.5.2.1 Cơ sở phương pháp………. 31

1.5.2.2 Công th c tínhứ ………. 31

1.5.3 Xác đị nh thành ph n Catechin ầ ……… 31

1.5.4 Xác đị nh v t dung môi b ng SPME/GC ế ằ ……… 32

1.5.5 Xác đị nh c tính c p độ ấ ……… 32

1.5.6 Xác đị nh tác d ng c ch s phát tri n t ụ ứ ế ự ể ế bào ung thư in vitro 32 CHƯƠNG 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U Ứ ……… 34

2 1 M C TIÊU NGHIÊN C U Ứ 34 2.2 ĐỐ I TƯ NG NGHIÊN C U Ợ Ứ ……… 34

2.2.1.1 Chè mảnh……… 34

2.2.1.2 Chè v nụ ……… 36

2.2.1.3 Cẫng lẫn chè……… 34

2.2.1.4 Chè cám……… 37

2.2.2 Xác l p thí nghi m ậ ệ ………. 38

2.2.2.1 B ố trí bộ ụ d ng c thí nghiụ ệm ……… 38

2.2.2.2 Các lo i hóa ch tạ ấ ……… 38

2.2.2.3 Đánh gi hàm lượá ng polyphenol t ng (TPC) trong ổ nguyên li uệ ……… 39

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ ……… U 39 2.3.1 Quy trình trích ly polyphenol t chè ừ ……… 39

2.3.2 Phân tích các y ế u tố ảnh hưở ng đ ế n quá trình trích ly ……… 41

2.3.2.1 Ả nh hư ng củ ở a khu y tr nấ ộ ……… 41

2.3.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ……… 41

2.3.2.3 Ả nh hư ng củ ở a th i gianờ ………. 41

2.3.2.4 Ả nh hư ng củ ỷ ệ ở a t l dung môi/nguyên li uệ ……… 42

CHƯƠNG 3 THỰ C NGHI M VÀ K T QU Ệ Ế Ả……… 43

3.1 TH C NGHI M TRÊN QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHI M Ự Ệ Ệ …………. 43

3.1.1 Th c nghi m kh o sát ự ệ ả ả nh hư ở ng c a t ủ ố c đ ộ khu y tr n ấ ộ ……. 43

3.1.2 Th c nghi m kh o sát ự ệ ả ả nh hư ở ng c a nhi ủ ệ t đ ộ……… 43

3.1.3 Th c nghi m kh o sát ự ệ ả ả nh hư ở ng c a th ủ ờ i gian……… 44

3.1.4 Th c ự nghiệ m kh o sát ả ả nh hư ở ng c a t l dung môi/ nguyên ủ ỷ ệ

3.2 K T QU Ế Ả………. 44

3.2.1 K t qu ế ả khả o sát ả nh hư ở ng củ ốc độ khuấ a t y tr n ộ …………. 45

3.2.2 K t qu ế ả khả o sát ả nh hư ở ng củ a nhi ệ t đ ộ……… 45

3.2.3 K t qu ế ả khả o sát ả nh hư ở ng củ a th i gian ờ ………. 46

3.2.4 K t qu ế ả khả o sát ả nh hư ở ng củ ỷ ệ a t l dung môi/nguyên li u ệ 46 3.3.XÁC ĐỊ NH CH Ế ĐỘ CÔNG NGH T I ƯU Ệ Ố ……… 46

3.3.1 Quy ho ch th c nghi m ạ ự ệ ………. 46

3.3.2 K t qu quy ho ch th c nghi m ế ả ạ ự ệ ……… 46

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾ T K Ế……… 47

4.1 CÁC S Ố LIỆU BAN ĐẦ ……… 47 U 4.2 TÍNH CÁC THI Ế T BỊ CHÍNH ………. 47

4.2.1 Tính đườ ng kính và chi u cao ề ……… 47

4.2.2 Tính độ ầ d y thành thi t b ế ị……… 49

4.2.2.1 Tính độ ầ d y thành thi t bế ị……… 49

4.2.2.2 Tính độ ầy đáy elip……… d 51 4.2.3 Tính cơ cấ u khu y tr n ấ ộ ……… 53

4.2.4 Tính chân đỡ……… 54

4.3 TÍNH TOÁN B Ộ PHẬ N GIA NHI T Ệ ……… 55

4.3.1 Tính toán thi t b gia nhi t ế ị ệ ……… 56

4.3.2 Điề u khi n b ph n gia nhi t ể ộ ậ ệ ……… 58

4.3.2.1 Phân lo i các biạ ến quá trình và nguyên lý điều khi n ể 59 4.3.2.2 Cấu trúc điều khiển phản hồi cho thiết bị gia nhi tệ … 59

4.4 CƠ CẤ U LẮ P Đ Ặ T THIẾT BỊ SIÊU ÂM ……… 60

4.4.1 V trí l p d t thi ị ắ ặ ế t bị siêu âm ………. 60

4.4.2 Ch ọ n đ ầ u siêu âm ……… 62

4.5 V N HÀNH THI Ậ Ế T BỊ TRÍCH LY ……… 63

4.5.1 Th c nghi m ki m ch ự ệ ể ứng xác đị nh ch làm vi ế độ ệ c tối ứ u cho quy mô pilot ……….

63 4.5.1.1 Phương pháp tiến hành th c nghi mự ệ ……… 63

4.5.1.2 Kết quả………. 63

4.5.2 S n xu ả ấ t sả n ph ẩ m cao chè và polyphenol trên thi ế t bị trích ly v ớ i năng su ấ t 6 kg/gi ờ………. 66

m cho hàng  

quan tr- hi

                 ; hành  ; C

ly, 



  : t l

 ; pháp  





CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 T NG QUAN V Ổ Ề CÂY CHÈ

1.1.1 Giớ i thi u v cây chè ệ ề

1.1.1.1 Tên g i và ngu n g ọ ồ ốc cây chè

Camellia sinensisLatinh

          Angiopermae    (Dicotyledonae ThealesTheaceae), chi chè (Camellia





                Vì thế nơi nguyên sản của cây chè là tỉnh Vân Nam của nước Trung Hoa Cây chè di thực về phía Đông qua tỉnh Tứ Xuyên, bị ảnh hưởng của khí hậu, nên biến thành giống chè lá nhỏ;

di thực về phía Nam và Tây Nam là Ấn Độ, Myanmar, Annam (Việt Nam) biến thành giống lá to 

Hình 1.1 Giống chè Trung Quốc lá to

b Chè Trung Quốc lá nhỏ ( Camellia sinensis var Bohea)



--120-150             vùng khác

Hình 1.2 Giống chè Trung Quốc lá nhỏ

c Chè Shan ( Camellia sinensis var Shan)

-10m Lá to và dài 15 -Tôm



Vân 

Hình 1.3 Giống chè Shan

d Chè Ấn Độ (Camellia sinensis v ar Assamica)

             rung du vàng và ( Camellia sinensis var Shan) 

a Hợp chất catechin:   catechin trong è ch  quan tâm nghiên

c u  trong  gian dài Trong các  th  cate l c chin th     thái ng

do     ax galliit c

 flavonoit, nhóm lavanf -3-ol, phân t 15 cacbon bao có

m hai vòng 6 cacbon A và B    3 n cacbon     2, 3, 4, hình thành m vòng C ch a m   t nguyên oxy   trúc catechin có ch a hai cacbon     trí b t 2 và 3, không ch a 2, 3 và nhóm 4-ox     trí o.

Hình 1.5 Công thức tổng quát của catechin

  R1 có (- là: H)   galloil ;

 R2 có (- h (-OH) là H) 



Hình 1.6 Công thức cấu tạo các hợp chất catechin trong chè

Trong các   c catechin  tìm th y trong  chè, ành  th gallat chi m 

  (trên 80% tng catechin) EGCG thlà ành p   tr ng c chè    tìm thy tr ong  i 50% t các  

catechin và kh 10% t ng kh l   khô  è, p theo là EGC và Ech  CG(chi m 10-20%  catechin) Các h ch t catechin (  C, EC, GC) còn 

có hàm l  t và không p thành  là   c tr ng   chè do còn  tìm

thy trong ca cao, nho, táo,   m c      Hàm l ng  các catechin trong lá chè luôn luôn th    ay i th vào gi chè, th k sinh  

tr   p cây chè,  trí các trên búp chè và các y khác t lá   

nh  cá ch chm bón Trên ng m t cù   chè  t không  nào lúc

 7     nêu  trên; lá càng non thì   h catechin càng

m h, tuy nh  iên  l các catechin trong lá non không y   nh già.lá chè

b Hợp chất anthoxanthin.

Các   anthoxanthin  nhóm flavonol trong f lavono t Chúi ng có công th c c u  chung  sau:

Hình 1.7 Công thức cấu tạo chung của hợp chất anthoxanthin



-  R1 = R3 = (-H); R2 = (-OH): ta  kaempf erol

-  R1 = R2 = (-OH); R3 = (- c quercetin H): ta có 

-  R1 = R2= R3 = (-OH): ta c myricet có  in

Các   anthoxanthin trong có thc v t  th     t hai ng thái  do và    ( cht glycosid) Trong phân  anthoxanthin, các nh óm 

OH 3 và 7 k   trí có  lycosid hóa, t c  là có     ác  h c

 khác nhau  glucoza, galactoza, ramnoza)

Các hoxanthin ng chè t ant tro lá       t hai d ng do và   

  h a glycosid các  chúng th    g  t  rí  3

c Hợp chất anthocya n ni

  anthocya nhóm flavonoit   crom T ng an ro th

  hcác  c anthocyanin       t n thái    các  k t h g(glycosid)

  các anthocy in an  có ch tro a ng vòng pyran oxy hóa    

 thái do, anthocyanin g m 3 agly  con   y u pelargo d cyanidin và là ni in,delphinidin

d Hợp chất leucoanthocyanin

 leucoanthocyanin k h p là     các  aglycon    c

(glucosid) Các lycon ag chính  eucoanth l ocyanin th  n trong chè  

 leuc anthoo cyanidin nh :  leucocyanidin, leucodelphinidin Ngoài ng thái  

do, leucoanthocyan in còn có   ng glycosid Hàm l ng   chúng trong lá chè ít

 hàm l  h   c chin ate

Qua nghiên c u, ng i   ta th y các cht leucoanthocyanin là  cht trung gian gi a catechin và anthocyanin 

e Các axit phenol c boxylyc ac

Axit phenol cacboxylyc nhóm là   nhiên ong có tr th   m c

 nhó  này trong phân  chúng ch a óm phenol nhóm cacbonylcó  nh và Trong lá chè  có     t ch a nhóm axit phenol cb yca ox lyc nh : axit gallyc, ellagic, metadigallyc, chlorogenic (caf -3-quinic), fein ca eic, para- umco aric và axit galloylquinic ogallyn) (te Hàm l ng các   c phenolcacboxylyc ong l tr á chè không c l m, tuy nhiên ao  chú ng góp   nên   è ch

1.2.2 Tính chất vật lý và hóc học của Catechin trong chè

Catechin có t 

- Tính ch t v t lý: ấ ậ 

nhau Trong 

 các c  do, ng  tác ng a các t ch ng oxy hó Các   a c  do

c sinh ra và t lích y ng quá  tro trình ng chính nguylà ên nhân n i nh t

và làm  c  quá nh hóa trì lão   con ng i t trong    sinh nh ng s hóa qng n ft   n c h to nh tí sinh c a chúng là  h

ng kìm hãm các quá ình oxy hóa dâ chuytr y n sinh ra i  các c  do ho t ng   Quá nh này trì n eo cra th  ch c  do Tuy nhiên, t tính  n nh nà h mhay y  u c vào c đi m, u o hóa c a t ng t f     

- Tác dụng đối với enzym: Các flavonoit có   n tác ng n ho t ng

a  enzym u  ng v t trong các  u ki n vit và vivo  in ro in   ng t

t v protein là ác i t trong nhng tính t  q ng nh t a các p t pheno l,quy t nh ho t nh sinh  tí c a chúng Pn ng x y ra gi a nhóm oxyphenolyc và   oxycacbonyl c a các  nhóm pep thành li hydro Tính tit  o ên t n  v ng  c a liên

 t uth c vào  l ng và    trí các nhóm -OH và kích th c phân  a h p  

t phenol Các  phenol nói chung khi d ng oxy hóa uinon) có k t   (q   li ên

 t v i nhóm sunfuhydryl (SH) nhóm (-và NH) a lys in c axit asparaginic trong phân protein  enzy m

- Tác dụng kháng sinh, chống viêm nhiễ m: Tác  ng viêm nhi m, kháng khu    f trình nghiên c u  chng minh  tác kháng sinh,     an cyan tho in, leucoanthocyan và in axit phenolyc có

- Tác dụng đối với các bệnh tim mạch: Tác     c fác lavonoit 

 các   tim  do khlà   chúng tr ong   ng a  oxy hóa các lypoprotein t     d c v a ng m ch th    

1.3 ỨNG DỤNG CỦA POLYPHENOL TRONG ĐỜI SỐNG

1.3.1 Ứng dụng polyphenol trong công nghiệp thực phẩm

Ngày nay khuynh h ng      c chè xanh ng   chè xanh trong   bi c th    phát t C ác  bánh kem chè xanh, bánh gatô chè xanh, kem chè xanh,  chè anh,    chè x m li xanh, sandwich chè 

 tiêu    các n   Hàn Q Anh, M , Úc, u Tr 

V  Nam có các  bánh n chè xanh, bánh d  chè xanh và hi n nay ng  nghiên c u ng polyphenol   su  chè xanh vào    ph m k    s a chua, bánh pudding, bánh sandwich

Ngày nay, xu h sung   này vào các  s n ph m  thc ph  chc

    qu  an tâm   ng d ng  các polyphenol chè xanh trong  thc ph m nh m b o và  c       các ch c       là dành cho các t ng d a theo tình t      s c nh : 

 Thc ph m  i hòa,   c    m

 Thc ph m i hòa lypit  trong máu

 Thc ph m  i hòa hàm l ng trong m áu

 và mãn tính, viêm gan, viêm th mãn tính, thng hàn, l, kháng nhi u   vi    n m, ng ban ma,    ay

  ph ng di n mi n      có  io lavonoit có   b f n ng

 bào, có tác   phòng v mao   gây  huy ph c 

h i  tr   tim, u hòa l c  tim và huy áp,  òa h chuy hóa canxi

1.4.1 Các nghiên cứu trên thế giới

               

a vi sóng [65], [68], [69], [71]

tr sóng siêu âm [46], [59], 

   2       [74],

 [57]c [56] 

0

-400 bar) nên

quy mô

              





1.4.2 Các nghiên cứu trong nước

1.4.2.1. Viện Hóa học Công nghiệp

            



                 1995-1996, báo cáo  -2002/13[4 

 polyphenol chè xanh >80% là 

1.4.2.2 Trường đại học Công nghệ Hồ Chí Minh [11], [67], [68], [69].

              

 áp trích ly  ly 

 -

Nghiên cứu cải tiến công nghệ và thiết bị để nâng cao chất lượng catechin sản xuất từ trà xanh phục vụ cho nhu cầu xuất khẩu và tiêu thụ trong nướ





1.4.2.4 Nhóm nghiên cứu Đại học Bách Khoa Hà Nội [21]-

Nhóm t

 trích ly là T=77dung môi/nguyên  , 42 vòng/ phút Hhóa 57.29% là % u quá trình tinh

, dung môi etyl acetat (theo  chè (15oBx)

Trên cơ sở ị l ch s nghiên c u quá trình trích ly polyphenol t chè trên th ử ứ ừ ế

gi i và ớ ở Việt Nam, phân tích các ưu, nhược điểm củ ừng phương pháp, chúng tôi a t

đi đế ựn l a chọn phương pháp trích ly polyphenol từ chè trong nghiên c u c a mình ứ ủ là: phương pháp trích ly có s h tr cự ỗ ợ ủa sóng siêu âm trong điều ki n khu y tr n ệ ấ ộ

và gia nhiệt, dung môi là nước

1.5 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢ NG CH PH M POLYPHENOL Ế Ẩ

1.5.1 Xác định hàm lƣợng polyphenol tổng (TPC)

1.5.1.1 Phương pháp Lowenthal [21]

 1903-

        4    (H2SO4 2, H2O,

II) có màu xanh

1.5.2 Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa của polyphenol

- Việc xác định hàm lượng polyphenol tổng (TPC) trong chế phẩm bằng phương pháp Lowenthal.

- Xác định hoạt tính chống ôxy hóa bằng phương pháp sử dụng DPPH, đo

độ hấp thụ quang của dung dịch.

- Xác định vết dung môi bằng SPME/GC

- Xác định độc tính cấp theo nguyên tắc và phương pháp thử độc tính cấp của Abrams

CHƯƠNG 2

M ỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢ NG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U 2.1 M C TIÊU NGHIÊN C Ụ Ứ U