Nghiên cứu kiểm định nguồn gốc chè bằng phương pháp phân tích kim loại

LỜI CAM ĐOAN Học viên: Trần thị Mai Nơi đào tạo: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Thảo Tên luận văn: Kiểm định nguồn gốc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LỜI CAM ĐOAN

Học viên: Trần thị Mai

Nơi đào tạo: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Thảo

Tên luận văn: Kiểm định nguồn gốc chè bằng phương pháp phân

tích kim loại Tôi xin cam đoan, trong suốt quá trình nghiên cứu luận văn thạc sĩ, dưới sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của giáo viên hướng dẫn, tôi đã tiến hành nghiên cứu luận văn một cách trung thực, toàn bộ nội dung trong báo cáo luận văn được tôi trực tiếp thực hiện Tất cả các nghiên cứu không sao chép từ các báo cáo khoa học, luận văn tiến sĩ, thạc sĩ hay sách của bất cứ tác giả nào

Học viên

Trần Thị Mai

Tôi xin trân trọng cảm ơn Trường đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Học viên

Trần Thị Mai

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ii

LỜI CẢM ƠN iii

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 8

Chương 1 – TỔNG QUAN 10

1.1 Sơ lược về chè và sản phẩm chè 10

1.2 Tình hình sản xuất, chế biến chè và sản phẩm chè tại Việt Nam 11

1.3 Vai trò của kim loại trong chè và thành phần hóa học của lá chè 17

1.3.1 Vai trò của kim loại trong chè 17

1.3.2 Thành phần hóa học của lá chè 19

1.4 Kiểm định nguồn gốc thực phẩm 21

1.4.1 Kiểm định nguồn gốc 21

1.4.2 Các kỹ thuật phân tích sử dụng trong kiểm định nguồn gốc 22

1.5 Phương pháp xử lý số liệu 26

Chương 2 – ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Đối tượng nghiên cứu 29

2.2 Phương pháp nghiên cứu 29

2.2.1 Phương pháp xác định hàm lượng chất khô 29

2.2.2 Phương pháp xử lý mẫu trong lò vi sóng (CEM 5) 30

2.2.3 Phương pháp xác định kim loại trên máy ICP- OES 31

2.2.4 Phương pháp xác định kim loại trên máy AAS 31

2.2.5 Phương pháp xử lý số liệu 33

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Hàm lượng kim loại trong mẫu chè nguyên liệu của 3 tỉnh Phú Thọ, Yên Bái, Tuyên Quang 34

3.1.1 Hàm lượng kim loại trong mẫu chè nguyên liệu Phú Thọ 34

3.1.2 Hàm lượng kim loại trong mẫu chè nguyên liệu của Tuyên Quang 35

3.1.3 Hàm lượng kim loại trong mẫu chè nguyên liệu của Yên Bái 37

3.1.4 Kết quả phân tích phương sai đối với các mẫu chè nguyên liệu 38

3.2 Hàm lượng kim loại trong mẫu chè thành phẩm của Phú Thọ, Thái Nguyên, Dilmah 39

3 2.1 Hàm lượng kim loại trong mẫu chè thành phẩm Phú Thọ 39

3.2.2 Hàm lượng kim loại trong mẫu chè thành phẩm Thái Nguyên 40

3.2.3 Hàm lượng kim loại trong mẫu chè Dilmah 42

3.2.4 Kết quả phân tích phương sai đối với các mẫu chè thành phẩm 43

3.3 Phân nhóm các mẫu chè theo phương xử lý số liệu PCA và LDA 43

3.3.1 Phân tích PCA, LDA đối với các mẫu chè nguyên liệu 43

3.3.2: Phân tích PCA, LDA đối với các mẫu chè thành phẩm 47

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

1 Kết luận 50

2 Kiến nghị 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

PHỤ LỤC 56

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Diện tích, năng suất và sản lượng chè Việt Nam giai đoạn 2005-2015 Bảng 1.2 Sản lượng và giá trị chè xuất khẩu của Việt Nam giai đoạn 2005-2015 Bảng 1.3 Các thị trường xuất khẩu chè chủ yếu của Việt Nam đầu năm 2017 Bảng 3.1 Hàm lượng các kim loại trong mẫu chè nguyên liệu của Phú Thọ Bảng 3.2 Hàm lượng các kim loại trong mẫu chè nguyên liệu của Tuyên Quang Bảng 3.3 Hàm lượng các kim loại trong mẫu chè nguyên liệu của Yên Bái Bảng 3.5 Hàm lượng các kim loại trong mẫu chè thành phẩm của Phú Thọ Bảng 3.6 Hàm lượng các kim loại trong mẫu chè thành phẩm của Thái Nguyên Bảng 3.7 Hàm lượng các kim loại trong mẫu chè thành phẩm Dilmah

Bảng 3.8 Hàm phân tích kết quả theo LDA của các mẫu chè nguyên liệu

Bảng 3.9 Hàm phân tích kết quả theo LDA của các mẫu chè thành phẩm

DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1 Sự phân bố các mẫu chè nguyên liệu trong mặt phẳng tương quan 1-2

Hình 3.2 Sự tương quan của các chỉ tiêu kim loại trong nhóm sản phẩm chè nguyên liệu

Hình 3.3 Sự phân bố của các mẫu chè nguyên liệu trong mặt phẳng tương quan 1-2 Hình 3.4 Sự phân bố các mẫu chè nguyên liệu dựa trên phân tích LDA

Hình 3.5 Sự phân bố các mẫu chè thành phẩm trong mặt phẳng tương quan 1-2

Hình 3.6 Sự tương quan của các chỉ tiêu kim loại trong nhóm sản phẩm chè thành phẩm

Hình 3.7.Sự phân bố của cá mẫu chè thành phẩm trong mặt phẳng tương quan 1-2 Hình 3.8 Sự phân bố các mẫu chè thành phẩm dựa trên phân tích LDA

Tuy nhiên, bên cạnh các kết quả đạt được, ngành chè còn có những yếu tố tồn tại, bao gồm từ khâu trồng chè, quy hoạch vùng nguyên liệu, khâu thu hái bảo quản nguyên liệu chè tươi, khâu chế biến…Các yếu tố này ảnh hưởng đến việc nâng cao giá trị gia tăng của các sản phẩm chè Mặc dù nằm trong nhóm 5 nước sản xuất và xuất khẩu chè lớn nhất thế giới nhưng giá trị ngành chè mang lại chưa tương xứng với tiềm năng vốn

có

Truy xuất nguồn gốc sản phẩm chè là một trong những giải pháp nhằm mục đích đảm bảo an toàn thực phẩm và nâng cao giá trị của các sản phẩm chè Việt Nam, đặc biệt

trong bối cảnh thế giới hiện nay nói chung và Việt Nam nói riêng, việc truy xuất nguồn gốc sản phẩm chè trở lên cần thiết để đảm bảo được những yêu cầu khắt khe về chất lượng.Một trong những cơ sở dữ liệu không thể thiếu đối với các sản phẩm chè đó là hàm

lượng kim loại Do đó chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu kiểm định nguồn gốc chè

bằng phương pháp phân tích kim loại” để giải quyết vấn đề nêu trên

Mục đích nghiên cứu:

Tìm hiểu khả năng kiểm định nguồn gốc chè bằng phương pháp phân tích hàm lượng các kim loại có trong sản phẩm chè

Đối tượng nghiên cứu:

Giống chè LDP1 được trồng tại Phú Thọ, Yên Bái, Thái Nguyên, Tuyên Quang và

loại chè thành phẩm của hãng Dilmah

Phạm vi nghiên cứu:

Phân tích hàm lượng kim loại trong chè nguyên liệu và sản phẩm chè

Phương pháp nghiên cứu:

Mẫu được xác định hàm lượng chất khô và được vô cơ hóa rồi đem đo hàm lượng kim loại bằng máy AAS và máy ICP _OES

Ý nghĩa của đề tài:

+ Góp phần xác định các thành phần kim loại trong chè

+ Góp phần làm cơ sở dữ liệu cho xác định nguồn gốc chè

+ Góp phần đánh giá mức độ an toàn của các mẫu chè về hàm lượng kim loại nặng

Chương 1 – TỔNG QUAN

1.1 Sơ lược về chè và sản phẩm chè

Cây chè hay cây trà có tên khoa học là Camellia sinensis (L) O, là loài thực vật

thuộc họ Chè (Theaceae), có nguồn gốc từ Đông Á và Đông Nam Á Hiện nay, cây chè

đã được trồng tại các vùng khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới thuộc các châu lục trên thế giới Các giống chè có thể ở dạng cây bụi (điển hình là giống Saemidori) hoặc bán gỗ (điển hình là giống Trung du), đặc biệt có một số giống chè là cây thân gỗ như giống Shan Suối Giàng (1)

Cây chè đã được trồng từ lâu đời nên hiện nay có nhiều phân loài, thứ hoặc giống cây trồng[1], hiện có bốn “thứ” đã được công nhận là(25):

+ C sinensis var sinensis (L) O Kuntze

+ C sinensis var assamica (J.W.Mast.) Kitam

+ C sinensis var waldenae (S.Y.Hu) H.T.Chang

+ C sinensis var dehungensis (H.T.Chang & B.H.Chen) T.L Ming

Trong đó hai phân loài đầu tiên là các phân loài chủ yếu dùng để chế biến các sản phẩm chè

Chè là sản phẩm đồ uống phổ biến thứ nhì trên thế giới sau cà phê trong thị trường

đồ uống không cồn(16) Các sản phẩm từ chè rất đa dạng, được đặt tên chủ yếu theo màu nước pha, trong đó các sản phẩm chính được tiêu thụ trên thế giới bao gồm chè xanh và chè đen, ngoài ra còn có chè ô long, chè vàng, chè trắng, chè lục Bên cạnh sản phẩm chè dạng rời và dạng viên còn có các sản phẩm chè khác như chè bột, chè túi lọc, chè hòa tan…

Sản phẩm chè xanh chủ yếu chế biến từ phân loài C sinensis var sinensis (L) O

Kuntze, là loại chè có lá nhỏ, cây có dạng bụi, chịu khí hậu lạnh ôn đới Trong khi đó

chè, chè đen chủ yếu chế biến từ phân loài C sinensis var assamica (J.W.Mast.) Kitam,

là loại chè có lá lớn, cây có dạng cao, chịu khí hậu nóng nhiệt đới(16)

Cũng theo ISO (Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế)

hiện thông qua một trong các khâu hấp, chần, sao hoặc sấy, nếu thực hiện chần hoặc hấp thì sau đó phải sấy nhẹ để giảm bớt nước trong chè hấp và chè chần đến độ ẩm quy định trước khi đưa đi vò chè(10)

Về đặc tính cảm quan, chè đen có nước pha màu đồng đỏ, vị dịu, hương thơm mát dễ chịu Trong khi đó, chè xanh có màu nước pha xanh tươi, vị chát mạnh và có hương thơm

tự nhiên của chè Các chất trong thành phần của chè xanh ít bị biến đổi so với chè tươi, do

đó giá trị dinh dưỡng của chè xanh cao hơn chè đen Nhóm các hoạt chất có hoạt tính sinh học trong chè và các sản phẩm chè chủ yếu là nhóm catechin Hàm lượng catechin trong lá chè tươi khá cao, tuy nhiên trong các sản phẩm chè hàm lượng catechin giảm xuống với mức độ tùy thuộc vào phương thức chế biến và dạng sản phẩm Trong chè xanh chứa 15 % đến 36 % catechin, chè đen chứa 3 % đến 10 % catechin và chè ô long chứa 8 % đến 20 % catechin Chè đen được cho lên men (hoạt hóa enzym polyphenol oxidase) hoàn toàn nên phần lớn các hợp chất polyphenol trong chè đen đã bị tiêu hủy, hàm lượng polyphenol do

đó thấp(16)

1.2 Tình hình sản xuất, chế biến chè và sản phẩm chè tại Việt Nam

Việt Nam là nước có lịch sử trồng chè lâu đời Cây chè xuất hiện ở Việt Nam ước tính từ nghìn năm nay, hiện trên các tỉnh Hà Giang, Cao Bằng, Lào Cai, Yên Bái vẫn lưu giữ những quần thể chè cổ hàng mấy trăm năm tuổi Cây chè Việt Nam phân bố chủ yếu tại các tỉnh miền núi, trung du phía bắc Ở phía nam, cây chè được di thực lên Tây Nguyên từ thời Pháp thuộc và chủ yếu trên cao nguyên Lâm Đồng (24)

Cây chè Việt Nam được trồng tại 34 trên tổng số 63 tỉnh, thành phố(8) Tại một số địa phương, đặc biệt là Vùng Trung du Miền núi Bắc Bộ, đã hình thành nhiều sản phẩm chè

đặc sản truyền thống nổi tiếng như chè Tà Sùa, chè Phìn Hồ, chè Suối Giàng, chè Tân Cương(4) Một số vùng trồng chè đã có chỉ dẫn địa lý như:

+ Chỉ dẫn địa lý “Mộc Châu” cho sản phẩm chè Shan tuyết, bao gồm chè đen, chè xanh chế biến theo quy trình Bao chung và chè xanh chế biến theo quy trình Sao suốt với chất lượng đặc thù Phạm vi của chỉ dẫn bao gồm một số xã thuộc các huyện Mộc Châu

và Vân Hồ, tỉnh Sơn La.(5)

+ Chỉ dẫn địa lý “Tân Cương” cho sản phẩm chè Phạm vi của chỉ dẫn bao gồm một số xã thuộc thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên(6)

Trong khoảng hai thập kỷ vừa qua, diện tích trồng và sản lượng chè của Việt Nam tăng liên tục; đồng thời, điểm đáng chú ý là tăng trưởng sản lượng tại Việt Nam chủ yếu

là nhờ tăng năng suất, trái ngược với diễn biến chung trên thế giới (16) Theo số liệu của Tổng cục Thống kê, diện tích trồng chè của Việt Nam năm 2013 đạt 129,8 nghìn hecta (26), trong đó 114,1 nghìn hecta cho sản phẩm (14), sản lượng chè búp tươi đạt 936,3 nghìn tấn (26), sản lượng chè chế biến đạt 187,1 nghìn tấn (14), sản lượng chè xuất khẩu đạt 141,4 nghìn tấn, đạt giá trị 229 triệu USD, giảm 3,9 % về lượng nhưng tăng 2,0 % về giá trị(26) so với năm 2012

Phần lớn hộ trồng chè có quy mô nhỏ Theo Tổng điều tra nông nghiệp của Tổng cục Thống kê, 85 % số hộ trồng chè của Việt Nam có diện tích dưới 0,5 ha Về giống, trong thời gian vừa qua thì công tác phát triển giống chè cũng đã đổi mới đáng kể Cơ cấu giống chè mới (từ cành) như LDP1, LDP2, PH1, Ô long, Kim Tuyên, Ngọc Thúy, Phúc Vân Tiên, Keo Am Tích đã chiếm tới trên 50 % diện tích Diện tích chè chưa cải tạo (trồng bằng hạt) hiện chỉ còn khoảng trên 40 % Hiện nay đa phần các hộ sản xuất thu hái bằng máy Việc thu hái bằng máy tiết kiệm chi phí lao động cho hộ và tiến độ nhanh hơn Bên cạnh đó, việc hái bằng máy sẽ giảm số lứa hái, trung bình 35 ngày đến

40 ngày hái một lần (so với hái thủ công từ 7 ngày đến 10 ngày hái một lứa) Do khoảng thời gian giữa hai lứa hái dài nên đủ thời gian cho thuốc bảo vệ thực vật phân hủy Tuy nhiên, tại nhiều địa phương máy cắt quá sâu do đó chất lượng chè nguyên liệu rất thấp

và ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng chè các vụ sau sẽ bị giảm hẳn và giai đoạn năng suất ổn định của chè sẽ rút ngắn lại (16)

Bảng 1.1 Diện tích, năng suất và sản lƣợng chè Việt Nam giai đoạn 2005-2015 (14)

đó đến buôn bán trong nước, xuất khẩu, và nhập khẩu(15)

Bảng 1.2 Sản lƣợng và giá trị chè xuất khẩu của Việt Nam giai đoạn 2005-2015(4)

Giá trị xuất

khẩu (Triệu

USD)

91,7 178,0 200,5 205,5 224,8 229,0 227,0 213,1

Trong cơ cấu mặt hàng chè xuất khẩu của Việt Nam những năm gần đây, chè đen dạng rời đóng gói trên 3 kg (thường là bao 50 kg) chiếm tỷ lệ từ 55 % đến 65 %, chè xanh dạng rời đóng gói trên 3 kg chiếm tỷ lệ từ 28 % đến 35 %, các loại chè đóng gói dưới 3 kg chiếm tỷ lệ từ 6 % đến 9 %(4) Các thị trường nhập khẩu chè Việt Nam chủ yếu là Pakistan, Đài Loan, Nga, Trung Quốc, Mỹ, Indonesia, Malaysia…(21)

Bảng 1.3 Các thị trường xuất khẩu chè chủ yếu của Việt Nam

Thống kê sơ bộ của TCHQ về thị trường xuất khẩu chè

cùng kỳ năm 2015 Giá chè xuất khẩu bình quân 3 tháng đầu năm 2016 đạt 1.529 USD/tấn, giảm 5,38% so với năm 2015 Trong 3 tháng đầu năm 2016, khối lượng chè xuất khẩu sang Pakistan – thị trường lớn nhất của Việt Nam v –

Số liệu thống kê sơ bộ từ TCHQ Việt Nam, tháng đầu năm 2017 xuất khẩu chè giảm 38,4% về lượng và giảm 47,9% về trị giá so với tháng 12/2016 và so với cùng kỳ năm

2016 xuất khẩu chè cũng giảm 15,4% về lượng và giảm 20% về trị giá

Việt Nam xuất khẩu chè chủ yếu sang thị trường Pakistan, chiếm 34% tổng lượng chè xuất khẩu, với 3,1 nghìn tấn, trị giá 5,5 triệu USD, so với cùng kỳ năm trước tốc độ xuất khẩu chè sang thị trường này giảm cả lượng và trị giá, giảm lần lượt 20,73% và 27,89% Thị trường xuất khẩu lớn đứng thứ hai sau Pakistan là Nga, đạt 1,2 nghìn tấn, trị giá 1,8 triệu USD, tăng 2,13% về lượng nhưng giảm 1,24% về trị giá Kế đến là Đài Loan với lượng xuất 809 tấn, trị giá trên 1 triệu USD, giảm 69,87% về lượng và giảm 12,28% về trị giá – đây cũng là thị trường có lượng chè xuất khẩu giảm mạnh nhất trong tháng so với cùng kỳ năm trước

Đáng chú ý, xuất khẩu chè trong tháng này có thêm thị trường Ấn Độ với lượng xuất 390 tấn, trị giá 397,8 nghìn USD

Với sản lượng và tốc độ tăng trưởng xuất khẩu ổn định qua từng năm, Việt Nam hiện đã nằm trong top 5 quốc gia sản xuất chè lớn nhất thế giới và cũng đứng thứ 5 thế giới về xuất khẩu chè Mặc dù có những bước tăng trưởng đáng khích lệ, ngành Chè Việt Nam vẫn đang đứng trước những thách thức lớn về các vấn đề như chất lượng sản phẩm,

an toàn vệ sinh thực phẩm và giá bán Giá xuất khẩu bình quân của Việt Nam chỉ bằng 60

% mức giá bình quân thế giới(8) Giá xuất khẩu chè bình quân của Việt Nam mới chỉ đạt 2.000 USD/ha (tính theo kim ngạch xuất khẩu trên diện tích chè cho sản phẩm trong năm 2013), thấp hơn nhiều so với các nước xuất khẩu chè khác như Sri Lanka 5.700 USD/ha,

Kenya 6.000 USD/ha (24) Thị trường nội địa, chủ yếu tiêu thụ chè xanh, cũng đang đặt

ra những đòi hỏi lớn về cải thiện chất lượng và an toàn vệ sinh thực phẩm

Hiện nay, cả nước hiện có 124.000 ha diện tích trồng chè với hơn 500 cơ sở sản xuất chế biến, công suất đạt trên 500.000 tấn chè khô mỗi năm Thế nhưng, khoảng 90% sản lượng chè xuất khẩu vẫn ở dạng nguyên liệu thô, chưa qua chế biến nên giá trị tăng thấp, chủ yếu xuất khẩu vào thị trường dễ tính, rất ít sản phẩm đạt tiêu chuẩn xuất khẩu vào thị trường yêu cầu chất lượng cao như EU Trong bối cảnh hội nhập kinh tế thế giới, bên cạnh thuận lợi về giảm thuế quan thì các doanh nghiệp phải chịu sức ép về hàng rào

kỹ thuật, nhất là vấn đề an toàn thực phẩm

Trong định hướng quy hoạch sử dụng đất và phát triển sản xuất nông nghiệp theo ngành hàng đến năm 2020 và tầm nhìn năm 2030, diện tích đất bố trí ổn định lâu dài để trồng chè là 140 ngàn ha; tăng 10 ngàn ha so với năm 2010, trong đó các tỉnh trung du miền núi phía Bắc khoảng 7 ngàn ha, Lâm Đồng 3 ngàn ha Áp dụng quy trình sản xuất chè sạch, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, sử dụng các giống chè mới năng suất và chất lượng cao để trồng mới và trồng tái canh Về chế biến chè: Đầu tư mới và cải tạo nâng cấp các nhà máy chè theo hướng hiện đại, đạt tổng năng suất 840.000 tấn búp tươi/năm; chế biến công nghiệp 70% sản lượng chè búp tươi, với sản lượng 270.000 tấn chè khô Chuyển đổi cơ cấu sản phẩm theo hướng: 55% chè đen và 45% chè xanh; đến năm 2020 giá chè Việt Nam xuất khẩu ngang bằng giá bình quân thế giới (7)

Theo Đề án Nâng cao giá trị gia tăng hàng nông lâm thủy sản trong chế biến và giảm tổn thất sau thu hoạch đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn phê duyệt, đến năm 2020, giá trị gia tăng các ngành hàng nông lâm thủy sản tăng bình quân 20 % so với hiện nay Cụ thể đối với ngành chè là tăng 30 %, so với một số ngành hàng chủ lực khác: Gạo tăng 20 %; cà phê tăng 13 %; thủy sản tăng 20 % Đến 2020, tổn thất sau thu hoạch đối với nông sản, thủy sản giảm 50 % so với hiện nay Đảm bảo trên 80 % sản lượng chè được chế biến đúng yêu cầu kỹ thuật (TCVN 1454:2013[22], TCVN 9740:2013(12)) Đầu tư đồng bộ hệ thống bảo quản trong cơ sở chế biến để giữ ổn định chất lượng, đảm

bảo 80 % sản lượng chè chế biến được bảo quản đúng yêu cầu kỹ thuật; Đầu tư cải tiến công nghệ, thiết bị hiện đại để thay đổi cơ cấu sản phẩm, nâng cao chất lượng và tăng tỷ lệ

chế biến sâu, đa dạng hóa sản phẩm đáp ứng thị hiếu của thị trường có tiềm năng nâng cao

giá trị gia tăng(3)

1.3 Vai trò của kim loại trong chè và thành phần hóa học của lá chè

1.3.1 Vai trò của kim loại trong chè (29)

Nghiên cứu về vai trò của các nguyên tố dinh dưỡng khoáng đối với sinh trưởng và phát triển cây chè đã được các tác giả Bonheure, D và Willson, K.C (1992) nghiên cứu

và công bố 5 nguyên tố cây chè hút với tỷ lệ lớn: Đạm (N) từ 1,69 – 5,95%; Lân (P) từ 0,09 – 0,61%; Kali (K) từ 0,02 – 2,64%; Can xi (Ca) từ 0,06 – 2,42%;Magiê (Mg) từ 0,07 – 1,40%; Các nguyên tố khác chiếm số lượng ít từ 8 – 3700 ppm và sắp xếp theo thứ tự giảm dần là , Nhôm (Al), Mangan (Mn), Natri (Na), Kẽm (Zn), Đồng (Cu), Bo (B) và sắt (Fe) Nên có thể nói rằng, các kim loại có vai trò rất lớn đối với chất lượng của lá chè và sản phẩm chè Cụ thể vai trò của các kim loại như sau

Kali hoạt hóa enzym liên quan đến quang hợp, tổng hợp hydratcarbon, protein, điều chỉnh pH và nước ở khí khổng giúp cây cứng chắc, tăng khả năng chống chịu sâu bệnh, rét và hạn, giảm khô lá và rụng lá già, tăng năng suất và tăng độ ngọt, độ đậm trong chè búp

Kali tham gia vào quá trình trao đổi chất trong cây, làm tăng sự hoạt động của các enzym liên quan đến quang hợp, tổng hợp carbohydrate, protein, tăng sự tích lũy gluxit

và axit amin nâng cao năng suất chất lượng búp chè Kali có trong tất cả các bộ phận của cây chè nhất là thân, cành Khi cây thiếu kali: cây sinh trưởng chậm, mép và chóp lá có màu xám hay nâu nhạt sau khô dần, lá già rụng sớm, lá non ngày càng nhỏ, dễ bị sâu bệnh, búp thưa, vỏ cây có màng trắng bạc, cây chậm ra búp, năng suất thấp, chè kém ngọt, chất lượng giảm

Magiê (Mg): Là thành phần cấu tạo trong nhân diệp lục, enzim chuyển hóa hydratcarbon và axit nucleic Magiê thúc đẩy quá trình quang hợp, hấp thụ, vận chuyển lân và đường trong cây giúp tăng năng suất và chất lượng chè khô Khi cây thiếu magiê: Xuất hiện những vệt màu xanh tối hình tam giác ở giữa lá, lá già dần chuyển vàng, hạn chế khả năng ra búp, năng suất thấp, chất lượng chè khô giảm

Đồng (Cu): Là thành phần của men cytochrome oxydase, ascorbic, axit axidase, phenolase, lactase, xúc tiến quá trình hình thành vitamin A, tăng sức chống chịuu sâu bệnh, tăng năng suất và chất lượng chè Khi cây thiếu đồng: Cây sinh trưởng phát triển kém, dễ bị nấm bệnh tấn công Chè thiếu đồng khi hàm lượng đồng trong lá < 12ppm Kẽm (Zn): Là thành phần của men metallo-enzimes-carbonic, anhydrase, anxohol dehydrogenase, quan trọng trong tổng hợp axit indol acetic, axit nucleic và protein, tăng khả năng sử dụng lân và đạm của cây Thúc đẩy sinh trưởng, phát triển, tăng năng suất và chất lượng chè Trong trường hợp thiếu kẽm: Cây lùn, còi cọc, lá chuyển dần bạc trắng,

số búp ít

Mangan (Mn): Là thành phần của pyruvate carboxylase, liên quan đến phản ứng enzym, hô hấp, chuyển hóa đạm và sự tổng hợp diệp lục tố Kiểm soát thế oxyhóa- khử trong tế bào Giúp tăng khả năng ra lá, ra búp, tăng năng suất và chất lượng chè khô

Bo (B): Cần cho sự phân chia tế bào, tổng hợp protein, lignin trong cây, tăng khả năng thấm ở màng tế bào và vận chuyển hydrat carbon Tăng độ dẻo của búp, giảm rụng lá, tăng năng suất và chất lượng chè

Molypđen (Mo): Là thành phần của men nitrogenase, cần cho vi khuẩn Rhizobium cố định đạm, tăng hiệu suất sử dụng đạm, tăng năng suất và chất lượng chè

Sắt (Fe): Là thành phần của nhiều enzim, quan trọng trong chuyển hóa axit nucleic, RNA, diệp lục tố Tăng sinh trưởng và sức ra búp, tăng năng suất và chất lượng chè Nhôm (Al) và Natri (Na): Ảnh hưởng tốt đến hương thơm và vị đậm của chè, tăng năng suất và nâng cao phẩm cấp của chè búp khô

1.3.2 Thành phần hóa học của lá chè (28)

Thành phần hóa học của lá chè phụ thuộc rất nhiều yếu tố và thay đổi trong khoảng giới hạn rộng Thành phần đó phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thổi nhưỡng, độ non của búp, thời điểm thu hái búp, giống, các phương pháp canh tác Thành phần hóa học của lá chè phân theo thành phần dinh dưỡng gồm có:

a Thành phần nước (28)

Trong lá chè, nước tồn tại ở hai dạng là nước liên kết và nước tự do Nước chiếm

khoảng 75-80% trong lá chè Thành phần của nước thay đổi theo mùa, hàm lượng nước trong lá chè vào mùa xuân lớn hơn mùa hè, mùa thu Thành phần này còn thay đổi theo thời điểm thu hoạch và thời tiết lúc thu hoạch Nước trong nguyên liệu chè là môi trường xảy ra tương tác giữa các chất có trong nguyên liệu chè khi đem chế biến Nước tham gia trực tiếp vào nhiều phản ứng thủy phân, oxi hóa khử Hàm lượng nước có quan hệ mật thiết đối với quá trình chế biến chè Nếu nguyên liệu chè bị mất nước quá nhanh thì biến đổi sinh hóa diễn ra nhanh và không triệt để, đôi khi enzyme bị ức chế nếu hàm lượng nước quá thấp (<10%) Nước trong nguyên liệu chè nhiều hoặc ít đều làm cho lá chè bị nát khi vò Trong quá trình chế biến chè cần khống chế sự bay hơi nước, đặc biệt trong sản xuất chè đen

b Hàm lượng Carbohydrate (28)

Hàm lượng Carbonhydrate trong chè không cao Cacbonhydrate hòa tan chiếm tỷ lệ

ít ( 1,63- 4,33% so với hàm lượng chất khô) trong khi cacbonhydrate không hòa tan chiếm tỷ lệ lớn Thành phần cacbonhydrate hòa tan chủ yếu là các loại đường : Glucose, fructose, sucrose, stachyose, raffinose Thành phần cacbonhydrate không tan chủ yếu là xenlulose, hemixenlulose và ligins Thành phần này tăng lên theo tuổi của lá

c Hàm lượng Protein và axit amin (28)

khô của lá chè tươi Protein có thể kết hợp với trực tiếp với Tanin, polyphenol, tạo ra những hợp chất không tan làm đục nước chè đen Nhưng trong chế biến chè xanh protein

kết hợp với một phần Tanin làm cho vị đắng và chát giảm đi, vì thế ở chừng mực nào đó Protein có lợi cho phẩm chất chè xanh

Ngày nay, người ta đã tìm thấy 17 acid amin có trong chè Trong đó 10 acid amin cơ bản là: Theanine, phenylalanine, leucine, isoleucine, valine, Tyrosine, glutamine, serine, glutamic, aspartic Các acid amin này có thể kết hợp với đường, tanin tạo ra các hợp chất aldehyde, alcol có mùi thơm cho chè đen, và chúng cũng góp phần điều vị cho chè xanh

d Hàm lƣợng Lipit và các axit béo(28)

Chất béo trong chè chiếm khoảng 3-5% khối lượng chất khô Hàm lượng chất béo chứa nhiều trong búp chè non và giảm dần trong các lá già Galactolipid là thành phần nhiều nhất chiếm hơn một nửa hàm lượng chất béo tổng số Hàm lượng các lipit trung tính khoảng 35% và phospholipid chiếm khoảng 15% của chất béo Các axit béo chủ yếu trong chè là : axit linolenic ( C18:3), axit oleic (C18:1), axit palmitic (C16:0), axit lauric (C12:0), axit myristic (C14:0), axit stearic (C18:0) Thành phần các loại axit này thay đổi theo mùa vụ, giống chè, điều kiện canh tác

e Hàm lƣợng Tro (28)

Hàm lượng tro trong chè không nhiều, trong chè tươi khoảng 4-5% và trong chè thành phẩm là 5-6% Thành phần chính là Kali ( 50%) Tuy nhiên, vai trò của các khoáng trong chè lại vô cùng quan trọng Nó tham gia các quá trình trao đổi chất và là thành phần cấu tạo của các enzym trong chè và góp phần tăng vị ngọt, vị đậm đà trong chè Hàm lượng tro trong chè luôn thay đổi và phụ thuộc vào độ non già của đọt chè, thời kì sinh trưởng của cây chè

f Các thành phần khác (28)

Ngoài ra, trong chè còn có các thành phần làm lên giá trị đặc trưng của chè đó là:

- Tanin ( chiếm khoảng 27-34% chất khô trong chè) Bao gồm :nhóm chất

catechin, nhóm tanin đặc biệt ( polyphenol) và 7 catechin khác Hợp chất phenol giữ vai trò chủ yếu trong quá trình tạo màu sắc, hương vị của chè đặc biệt là chè đen Tanin có đặc tính dễ bị oxi hóa dưới tác dụng của enzym và được cung cấp

oxi đầy đủ Vì vậy, chè nguyên liệu chứa càng nhiều tanin, đặc biệt là tanin hòa tan thì sảnphẩm chè đen có chất lượng càng cao

- Cafein: Ankaloid chính của chè là Caffein, có tác dụng dược lý, tạo cảm giác

hưng phấn cho người uống Caffein là dẫn xuất của purine có tên và gọi theo cấu tạo là 1, 3, 5- trimethylxanthine, chiếm khoảng 3 – 4% tổng lượng chất khô trong

lá chè tươi Caffein có khả năng liên kết với tanin và các sản phẩm oxi hóa của tanin để tạo nên các muối Tanat caffein Các muối này tan trong nước nóng, không tan trong nước lạnh và tạo nên hương thơm, và sắc nước chè xanh, giảm vị đắng

và nâng cao chất lượng thành phẩm

1.4 Kiểm định nguồn gốc thực phẩm

1.4.1 Kiểm định nguồn gốc (21)

Kiểm định nguồn gốc thực phẩm (authenticity) có nghĩa là kiểm tra tính xác thực của

thực phẩm, là việc vận dụng các kỹ thuật phân tích nhằm kiểm định tính đúng đắn của thực phẩm có phù hợp với thông tin mà khách hàng nhận được hay không Các thông tin

về sản phẩm liên quan đến loại sản phẩm, thành phần nguyên liệu, giống ( loài) động vật, thực vật, nguồn gốc địa lý của sản phẩm

Kỹ thuật kiểm định nguồn gốc loại là một công cụ quan trọng để xác thực tính công

bằng và đấu tranh chống lại các hành vi lừa đảo trong kinh doanh và sản xuất thực phẩm

Theo xu hướng của toàn cầu hóa và nhiều nước gia nhập tổ chức thương mại thế giới (WTO), các sản phẩm thực phẩm được tiêu thụ tại một nước cso thể được nhập khẩu từ nhiều nước trên thế giới Thông tin nguồn gốc địa lý của sản phẩm thực phẩm là yếu tố quyết định rất lớn đến việc lựa chọn sản phẩm của người tiêu dùng Theo Swiss Federal Office of Public Health, có tới 82% người tiêu dùng quyết định lựa chọn sản phẩm thực phẩm theo nguồn gốc địa lý Có vài trường hợp mất an toàn thực phẩm bị phát hiện ví dụ như vụ bò điên, vụ thịt nhiễm các dư lượng antibiotic cao đối với các sản phẩm của châu

Á Vì vậy, người tiêu dùng bắt đầu rất quan tâm đến nguồn gốc xuất xứ cảu sản phẩm,

các cơ quan quản lý đã ban hành nhiều qui định về thông tin nguồn gốc, xây dựng và áp dụng hệ thống truy xuất nguồn, các yêu cầu về phương pháp phân tích kiểm tra nguồn gốc của sản phẩm

- Tùy vào loại sản phẩm thực phẩm mà có các phương pháp kiểm định nguồn gốc khác nhau Ví dụ như đối với thủy sản, có phương pháp kiểm định nguồn gốc loài, kiểm định nguồn gốc địa lý, đánh giá mức độ tươi của thịt cá Với sản phẩm từ thịt thì có các phương pháp kiểm định nguồn gốc loài, kiểm định thành phần thay thế hoặc bổ sung, kiểm định thông tin về quát trình chế biến thịt

1.4.2 Các kỹ thuật phân tích sử dụng trong kiểm định nguồn gốc(21)

Kĩ thuật phân tích áp dụng trong kiểm định nguồn gốc thực phẩm cũng rất đa dạng Tùy thuộc vào bản chất của đối tượng cần xác định mà ta có các kĩ thuật khác nhau như : kỹ thuật sinh học phân tử, kỹ thuật enzyme, kỹ thuật quang phổ, kỹ thuật sắc ký, kỹ thuật phân tích cảm quan

a Kỹ thuật sinh học phân tử (21)

Sinh học phân tử (molecular biology) là môn khoa học nghiên cứu giới sinh vật hay các hiện tượng sinh vật ở mức độ phân tử Ta gặp các nội dung của sinh học phân tử trong nhiều môn khoa học thuộc lĩnh vực khoa học sự sống đặc biệt là di truyền học và sinh hóa học Ngược lại, các nội dung của di truyền học và sinh hóa học cũng bao hàm nhiều kiến thức của sinh học phân tử Chính vì vậy có thể cho rằng có sự giao thoa và mối liên hệ chặt chẽ giữa sinh học phân tử, di truyền học, sinh hóa học và nhiều môn khoa học khác Mục đích của sinh học phân tử là tìm hiểu mối tương tác giữa các hệ thống khác nhau trong tế bào bao gồm cả mối liên hệ và tương tác giữa các phân tử DNA, RNA, quá trình tổng hợp protein cũng như tìm hiểu cơ chế điều hòa những mối tương tác này Có rất nhiều kỹ thuật sinh học phân tử được nghiên cứu và áp dụng như kỹ thuật khuyếch đại AND, Kỹ thuật Real-time PCR, Kỹ thuật LAMP, kỹ thuật lai AND…Những

kỹ thuật này có ứng dụng và vai trò lớn trong nhiều ngành lĩnh vực, trong đó phải kể đến

vai trò của chúng trong lĩnh vực kiểm định thực phẩm Ưu điểm của kỹ thuật này là thời gian thực hiện nhanh, chỉ cần 3 giờ thậm chí là 1 giờ là có thể xác định được sự có mặt của một trình tự đích quan tâm

b Kỹ thuật enzyme (21)

Phần lớn các nguyên liệu thực phẩm có nguồn gốc động vật và thực vật, do đó bản thân chúng luôn chứa các enzyme Trong đó, có thể có enzyme có hoạt tính biến đổi theo điều kiện bảo quản, chế biến thực phẩm Căn cứ vào hoạt tính enzyme này trong sản phẩm, có thể đánh giá độ xác thực về chất lượng đã được nhà sản xuất thực phẩm công

bố Ví dụ, căn cứ vào hoạt tính các enzyme bền nhiệt như peroxidase, lipoxygenase trong sản phẩm rau quả (đóng hộp, sấy, lạnh đông) có thể suy đoán sản phẩm kiểm tra đã được

chế biến nhiệt (chần) hoặc thanh trùng đảm bảo hay không( Powers et al.2010) Căn cứ

vào hoạt tính các enzyme này (không có trong sản phẩm nuwocs ép trái cây "tự nhiên" cũng có thể xác định được sản phẩm có đúng là đã được xử lý tối thiểu, không gia nhiệt (để giữ được các thành phần vi chất, dinh dưỡng) như nhà sản xuất đã công bố trên nhãn sản phẩm hay không

Quá trình phân tích theo kỹ thuật enzyme có đặc tính khá đơn giản, có thể tiến hành trên các thiết bị thông dụng trong phòng thí nghiệm, thời gian phân tích ngắn, dễ triển khai, không đòi hỏi người phân tích phải có kỹ năng cao Đây là kỹ thuật có tiềm năng trong phân tích các mẫu thực phẩm và an toàn thực phẩm

c Kỹ thuật quang phổ (21)

Kỹ thuật quang phổ đã và đang góp phần đắc lực trong phát hiện bản chất và thành phẩm của sản phẩm Cơ sở của phương pháp quang phổ là dựa trên bức xạ điện từ được phát ra hoặc hấp thụ từ mẫu Dựa vào đặc tính của bức xạ phát ra hay hấp thụ và cường

độ của chúng mà ta có thể định tính hoặc định lượng thành phần các chất trong mẫu

Kỹ thuật quang phổ được sử dụng nhiều trong phân tích nguồn gốc địa lý Ví dụ như kiểm tra 50 thành phần vi lượng trong mẫu thịt, trong đó 75

As, 23Na, 85Rb, 77sE, 88sR VÀ

205Tl trong thịt gia cầm, 75

As, 10B, 137Ba, 42Ca, 111Cd, 63Cu, 163Dy, 167Er, 57Fe,7Li, 55Mn,

104Pd, 85Rb, 77Se, 88Sr, 128Te, 203Tl, 238U và 51V trong thịt bò Kết quả phân tích cho thấy

có thể phân biệt thịt có nguồn gốc đia lý dựa trên phân tích các thành phần nêu trên Hay kết quả nghiên cứu của Justyna Brzezicha-Cirocka & Małgorzata Grembecka &Piotr Szefe chỉ ra rằng dựa vào những phân tích nguyên tố kim loại và phi kim là K, Mn, P, Fe,

Cu, Co, Cd có thể phân biệt được những mẫu chè có nguồn gốc từ Trung Quốc, Ấn Độ và

Nhật Bản Nghiên cứu của Antonio Moreda-Pin˜ eiro, Andrew Fisher, Steve J Hill, cũng

cho thấy, các mẫu chè từ Châu Á và Châu Phi có thể phân biệt được bằng hàm lượng các kim loại

- Kỹ thuật quang phổ được sử dụng trong cả phân tích nguồn gốc của các mẫu rượu

Nghiên cứu của Vid S Šelih ⇑ , Martin Šala, Viktor Drgan cho thấy, trong số 49 nguyên

tố phân tích trong 272 chai rượu vang từ slova thì có đến 19 nguyên tố được sử dụng làm

cơ sở dữ liệu để phân biệt rượu vang từ các vùng miền của Slova Một nghiên cứu khác

của Irina Geana Andreea Iordache, Roxana Ionet , Adrian Marinescu, Aurora Ranca,

Monica Culea Về rượu vang của Rumani cũng chỉ ra rằng, dựa vào hàm lượng các kim loại có thể phân biệt được rượu của các vùng của Rumani Rượu vang của vùng Valea Calugareasca được phân biệt nhờ hàm lượng các nguyên tố kim loại Ag, Ni, Cr, Sr, Zn,

Cu Rượu vang của vùng Murfatlar được phân biệt dựa vào những nguyên tố Rb, Zn, Mn Rượu vang của vùng Moldova được phân biệt dựa vào những kim loại Pb, Co, V

d Kỹ thuật sắc ký (21)

Sắc ký được Mikhail S.Tsvett (1906) định nghĩa là một phương pháp tách trong đó các cấu tử của một hỗn hợp được tách trên một cột hấp thụ đặt trong một hệ thống đang chảy Ngày nay, theo định nghĩa của IUPAC (1993), sắc ký là một phương pháp tách trong đó các cấu tử được tách phân bố giữa hai pha, một trong hai pha là pha tĩnh đứng yên còn pha kia chuyển động theo một hướng xác định

Nguyên tắc của sắc ký là phân tách các thành phần dựa trên tương tác hay ái lực khác nhau giữa pha động (hỗn hợp cần tách) và pha tĩnh Các phương pháp sắc ký dùng phổ biến trong kiểm định nguồn gốc bao gồm sắc ký khí và sắc ký lỏng

Ưu điểm của sắc ký là khả năng phân tách và xác định một cách nhanh chóng, chính xác đối với các thành phần đa lượng và vi lượng có trong cấu trúc đồng phân trong nền thực phẩm khác nhau Đây là phương pháp đáp ứng được yêu cầu về thời gian và chi phí của kiểm định nguồn gốc thực phẩm Sắc ký thường không được sử dụng để phân tích các thành phần lớn, nhưng là công cụ không thể thiếu khi cần thiết phải phân tích axit béo, các thành phần có hoạt tính sinh học, sterols, rượu, dầu ăn, tinh dầu, và đặc biệt trong phân tích các thành phần bay hơi

e Kỹ thuật phân tích cảm quan (21)

Phân tích cảm quan là lĩnh vực khoa học dùng để gợi lên, đo đạc, phân tích và giải thích các phản ứng với các tính chất của thực phẩm và các loại vật liệu khác được cảm nhận bởi thị giác, khứu giác, xúc giác và thính giác Trong hơn hai thập kỷ trở lại đây, phân tích cảm quan ngày càng có vị trí quan trọng trong hầu hết các hoạt động liên quan đén sản xuất thực phẩm, mỹ phẩm và hàng tiêu dùng Các ứng dụng nổi tiếng của phân tích cảm quan có thể kể đến bao gồm: Phát triển sản phẩm mới, nghiên cứu shelf-life của sản phẩm, phân hạng chất lượng thực phẩm, kiểm tra chát lượng thực phẩm Một sản phẩm được bảo vệ nguồn gốc xuất xứ, ngoài yếu tố pháp lý phải được sản xuất bằng công nghệ đặc biệt trong những điều kiện môi trường địa lý đặc biệt và phải có chất lượng và tính chất đặc thù thừa hưởng từ điều kiện tự nhiên và yếu tố cong người Vì vậy, trong lĩnh vực kiểm định nguồn gốc, phân tích cảm quan đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thông tin liên quan đến chất lượng nói chung cũng như chất lượng của từng tính chất đặc trưng của loại sản phẩm cần được bảo vệ

Đã có những nghiên cứu bằng phân tích cảm quan đã chỉ ra cho biết nguồn gốc địa lý đặc trưng của các loại sản phẩm như rượu vang, cà phê hay trà Ví dụ như nghiên cứu của

Green et al., 2011 chứng minh rằng rượu vang từ ba nguồn khác nhau có những đặc trưng

cảm quan (mùi,vị) khác nhau Rượu vang của New Zealand đặc trưng bởi các đặc tính (leafy, grassy, greencap), rượu vang của Áo là tính chất fruity còn rượu vang của Pháp có cường độ các đặc tính thấp ở tất cả các đặc tính so với vị khoáng

1.5 Phương pháp xử lý số liệu (21)

Trong kiểm định nguồn gốc, theo các công bố gần đây, dữ liệu thu được của quá trình lấy mẫu đại diện tồn tại dưới dạng nhóm rời rạc hoặc liên tục Ví dụ, khi nghiên cứu nguồn gốc của dầu oliu, dự án TRACE-EU đã thu thập các dữ liệu liên quan đến nông trại, nhà sản xuất (các loại biến rời rạc), thành phần đất, phân bón, năm thu hoạc, xử lý thuốc trừ sâu, cơ cấu giống, điều kiện vệ sinh cây trồng (các loại biến liên tục) Hay ví dụ

về việc làm giả sản phẩm giữa các sản phẩm dầu có chất lượng và giá thành phấp với dầu

có chất lượng và giá thành cao bằng cách phối trộn một lượng dầu đậu nành (biến liên tục) vào dầu cải hoặc dầu mè, phối trộn một lượng dầu hướng dương (biến liên tục) vào dầu ô liu Về mặt xử lý số liệu, tập hợp của các loại số liệu này tạo thành một ma trận trong đó theo hàng là các đối tượng và theo cột là các biến đo đạc

Một bảng dữ liệu hỗn hợp đòi hỏi các phương pháp xử lý tương đối đa dạng, tùy vào mục đích của việc đánh giá Nếu vấn đề truy vấn đơn thuần dựa trên việc so sánh một vài

đại lượng đo đạc được thì các phương pháp thông kê như t-Student, ANOVA là phù hợp

Tuy nhiên, để kết luận về nguồn gốc thì đòi hỏi một sự đánh giá toàn diện của tất cả các đặc tính của sản phẩm thì phương pháp tiếp cận đa biến là phù hợp hơn cả Trong trường hợp này, các phương pháp được sử dụng bao gồm phân tích thành phần chính, phân nhóm

Phân tích phương sai (Analysis of variance - ANOVA) là một công cụ phân tích khá quen thuộc trong lĩnh vực phân tích dữ liệu Phương pháp này dựa trên việc đánh giá độ

dao động gây nên bởi các đại lượng thực nghiệm so với độ dao động gây nên bởi các sai

số để đưa đến kết luận về vai trò của yếu tố thực nghiệm đối với hiện tượng nghiên cứu

Phân tích thành phần chính (PCA) là một kỹ thuật đa biến để phân tích dữ liệu bảng , trong đó các quan sát được mô tả bởi một số biến phụ thuộc định lượng có quan hệ tương

hỗ với nhau Mục tiêu của phương pháp phân tích thành phần chính là trích xuất các thông tin quan trọng của bảng, để thể hiện chúng dưới dạng một tập hợp các biến trực giao mới được gọi là thành phần chính và để hiện thị các mô hình tương tự của các quan sát và các biến dưới dạng các điểm trong các bản đồ Cụ thể hơn, phân tích thành phần chính tức là đi tìm những trục hay mặt phẳng “phản ánh” tốt nhất, trung thực nhất đám mây điểm - biến, điểm - cá thể

Phân tích thành phần chính (PCA) là một kỹ thuật thống kê phân tích đa biến được sử dụng rộng rãi để giảm tập hợp các biến phụ thuộc đến một tập hợp dữ liệu nhỏ hơn của các biến c ơ b ả n ( g ọ i l à y ế u t ố ) d ự a t r ê n m ô h ì n h c ủ a t ư ơ n g quan giữa các biến ban đầu

Phân nhóm (Classification) cũng được xem là một kỹ thuật đa biến, mục đích của kỹ thuật này là gộp lại các đối tượng vào cùng một nhóm sao cho các đối tượng cùng nhóm giống nhau nhiều hơn những đối tượng khác nhóm Các nhóm sẽ được xây dựng dựa trên việc sử dụng một tập dữ liệu thu được từ thực nghiệm Một trong những kỹ thuật phân nhóm là kỹ thuật LDA ( phân tích phân biệt tuyến tính) LDA cũng gần giống PCA dưới góc độ một phương pháp phân tích đa biến với mục tiêu giảm các chiều thông qua việc xây dựng các thành phần chính từ tổ hợp các biến ban đầu Tuy nhiên, PCA là cực đại hóa phương sai theo các thành phần chính thì LDA có mục đích cực đại hóa việc phân tách các nhóm

Mục đích của phương pháp LDA là

- Tìm tập các thuộc tính tốt nhất để mô tả đối tượng Vấn đề này còn gọi là trích chọn đặc trưng (Feature Extraction) hay lựa chọn đặc trưng (Feature Selection) Mục đích là

phần này là từ tập các thuộc tính mô tả đối tượng ban đầu (thường rất lớn, có thể hàng trăm thuộc tính) tìm ra tập các thuộc tính tốt nhất để biểu diễn cho đối tượng nhằm làm giảm số chiều biểu diễn đối tượng từ đó làm giảm chi phí tính toán của các mô hình khai phá dữ liệu nhưng chất lượng của mô hình không bị giảm đi

- Tìm một mô hình tốt nhất để phân lớp các đối tượng

Chương 2 – ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu được chọn là những mẫu chè nguyên liệu và chè thành phẩm được lấy tại các vùng trung du Bắc Bộ ( Phú Thọ, Tuyên Quang, Yên Bái, Thái Nguyên)

và một hãng chè nổi tiếng là Chè Dilmah Bao gồm 49 mẫu chè nguyên liệu và 47 mẫu chè thành phẩm

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu bao gồm lựa chọn ngẫu nhiên các mẫu có trên địa bàn các tỉnh Phú Thọ, Yên Bái, Thái Nguyên, Tuyên Quang và mẫu thành phẩm của khách hàng mang tới phòng thì nghiệm phân tích(theo phụ lục 10,11)

Tất cả các mẫu chè được xác định hàm lượng chất khô bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi và được vô cơ hóa mẫu theo phương pháp xử lý trong lò vi sóng

Các kim loại có trong thành phần chè được phân tích theo phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (ICP -OES) và quang phổ hấp thụ nguyên tử ( AAS)

Các số liệu thu được được xử lý theo phần mềm phân tích số liệu spss theo phương pháp phân tích Anova, GLM và phương pháp PCA, để xem xét sự giống nhau và khác nhau các thành phần kim loại trong chè Phương pháp xử lý số liệu theo LDA ( phân tích phân biệt tuyến tính) được sử dụng để xem xét phân nhóm nguồn gốc địa lý theo thành phần các kim loại

2.2.1 Phương pháp xác định hàm lượng chất khô

a Nguyên tắc phương pháp: Sấy phần mẫu thử của chè trong tủ sấy ở nhiệt độ

103±20C đến khối lượng không đổi

b Thiết bị, dụng cụ: Chén cân, tủ sấy có kiểm soát được nhiệt độ, bình hút ẩm, cân

phân tích

c Cách tiến hành: Chén (cốc) được sấy trong tủ sấy 1giờ ở 103±20C Để nguội trong bình hút ẩm và được cân khối lượng chính xác đến 0,001g Cân khoảng 0,2 - 5g mẫu thử, cho vào chén (cốc) đã được chuẩn bị Bở nắp chén để bên cạnh chén, sấy chén

và nắp chén trong tủ sấu ở 103±20C trong 6h Để nguội trong bình hút ẩm, đậy nắp và cân Cho chén và nắp trở lại tủ sấy và sấy tiếp trong 1giờ, làm nguội trong bình hút ẩm, đậy nắp lại và cân Lặp lại các thao tác này cho đến khi chênh lệch giữa hai lần cân kế tiếp nhau không vượt quá 0,005g Nếu khối lượng của phần mẫu thử tăng sau khi sấy lặp lại, tính kết quả cân ngay trước khi khối lượng lượng bắt đầu tăng

d Biểu thị kết quả: Hàm lượng chất khô được xác định theo công thức sau

Trong đó:

m1 : Khối lượng của phần mẫu thử đã sấy khô, tính bằng gam

m2: Khối lượng ban đầu của phần mẫu thử, tính bằng gam

Kết quả hàm lượng chất khô được minh họa theo phụ lục 1,2,3,4

2.2.2 Phương pháp xử lý mẫu trong lò vi sóng (CEM 5)

Mẫu sau khi được lấy thực hiện trộn và xay đều Cân khoảng 0,2g - 0,5g mẫu cho vào bình teflon của thiết bị phá mẫu Thêm 4ml HNO3 70%, 2ml HCl 37% 10ml nước cất hai lần, đậy kín dung dịch và cho vào lò vi sóng Mẫu được vô cơ hóa ở chế độ 2000

C, thời gian là 45 phút, áp suất 400psi

2.2.3 Phương pháp xác định kim loại trên máy ICP- OES

Nguyên tắc phương pháp: Cơ sở của phương pháp là đo phát xạ ánh sáng bằng

kỹ thuật quang phổ Mẫu được tạo sương và sol khí tạo ra được chuyển vào vùng plasma,

ở đó mẫu được kích thích Phổ xạ đặc trưng được tạo ra nhờ plasma cặp cảm ứng tần số radio (ICP) Phổ này được phân tán nhờ máy đo phổ cách tử và cường độ vạch được detector giám sát Tín hiệu từ detector được hệ thống máy tính xử lý và kiểm soát Sử dụng kỹ thuật hiệu chỉnh nền phù hợp để bổ chính khi xác định các nguyên tố vết

Thiết bị, dụng cụ và hóa chất: Dung dịch chuẩn đa nguyên tố ICP nồng độ

1000mg/l dung dịch HNO3 0,1%

Cách tiến hành: Dựng đường chuẩn đa nguyên tố ICP theo dãy chuẩn.( theo phụ

lục 8) Cho mẫu sau khi vô cơ hóa vào và tiến hành đo mẫu theo chương trình đã cài đặt

2.2.4 Phương pháp xác định kim loại trên máy AAS

a Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa ( xác định thủy

ngân)

Nguyên tắc của phương pháp: Dùng NaBH4 khử thủy ngân (II) thành thủy ngân kim loại trong môi trường axit HCl bằng dòng khí Argon Hàm lượng thủy ngân đo được nhờ thiết bị AAS

Thiết bị và dụng cụ, hóa chất: Máy AAS - Varian 240, có đèn Hg Dung dịch chuẩn

Hg có nồng độ dãy chuẩn làm việc là 0.3; 1.0; 3.0; 5.0ppb được pha từ dung dịch chuẩn trung gian của là 100ppb Dung dịch HCl 5M; dung dịch NaBH4 ( 0,5% của NaOH và 0,6% của NaBH4 )

Cách tiến hành: Dựng đường chuẩn Hg theo dãy nồng độ : 0.3, 1.0, 3.0, 5.0ppb

Mẫu sau khi được vô cơ hóa bằng lò xử lý mẫu CEM 5 được đựng trong bình định mức 25ml Tiến hành đo mẫu trên máy AAS theo chương trình chạy chế độ không ngọn lửa với độ hấp thụ ở bước sóng là 253,7nm Hình ảnh thiết bị và mẫu được minh họa theo phụ lục 12, đường chuẩn xây dựng theo phụ lục 9)

b Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử dùng lò Graphit (GFAAS) - xác định

Pb, Cd

Nguyên tắc phương pháp: Xác định các nguyên tố trong dung dịch thử bằng đo phổ

hấp thụ nguyên tử dùng lò graphit (GFAAS) sau khi mẫu được vô cơ hóa

Thiết bị và dụng cụ hóa chất: Máy quang phổ AAS varian 240; dung dịch axit nitric

70%, dung dịch axit Nitric 0,1% , dung dịch chuẩn gốc Pb, Cd nồng độ 1000 ppm Dung dịch chuẩn làm việc Cd, Pb có nồng độ là 100ppb

Cách tiến hành: Cài đặt máy theo hướng dẫn của nhà sản xuất Dựng đường chuẩn

làm việc trước khi phân tích với Pb ở bước sóng là 283,3nm và Cd với bước sóng là 228,8nm Tiến hành đo mẫu dựa trên đường chuẩn đã dựng Để kiểm soát chất lượng phân tích, cần tiến hành phân tích đồng thời các dung dịch chuẩn đã biết trước nồng độ Hình ảnh thiết bị được minh họa theo phụ lục 12, đường chuẩn chạy nguyên tố Pb,

Cd theo phụ lục 9

c Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử có ngọn lửa - Xác định As

Nguyên tắc của phương pháp: Phương pháp dựa trên đo hấp thụ nguyên tử asen

được sinh ra do phân hủy nhiệt asen (III) hydrua As(III) được khử thành khí asen hydrua bằng Natri tetrahydroborat trong môi trường axi clohydric

Thiết bị, dụng cu, hóa chất: Máy AAS Varian 240, dung dịch HCl 5M, dung dịch

NaBH4 (0,6 % NaBH4 và 0,5% NaOH) Dung dịch KI 20%

Cách tiến hành: Cài đặt máy theo hướng dẫn của nhà sản xuất Dựng đường chuẩn

làm việc trước khi phân tích của nguyên tố As với dải nồng độ là 0,4; 1.0; 1,6; 2,0ppb ở bước sóng là 197,3nm Tiến hành đo mẫu theo đường chuẩn đã dựng Để kiểm soát chất lượng phân tích, cần tiến hành phân tích đồng thời các dung dịch chuẩn đã biết trước nồng độ.(đường chuẩn chạy As theo phụ lục 9)

2.2.5 Phương pháp xử lý số liệu

a Phương pháp phân tích phương sai Số liệu được phân tích sử dụng phần mềm

SPSS phiên bản 24 Các mẫu được phân tích dựa trên mô hình tuyến tính tổng quát (GLM), hàm lượng các kim loại của các mẫu được phân tích xem có sự khác nhau giữa các mẫu, kiểm tra post hoc test được thực hiện để so sánh sự khác nhau giữa các mẫu, sử dụng kiểm định Turkey với giá trị p<0.05

b Phương pháp xử lý số liệu theo PCA

Phương pháp xử lý PCA được sử dụng nhằm mục đích giảm số biến của số liệu từ 19 biến thành 2-3 biến chính mà vẫn giữ được đầy đủ các thông tin dữ liệu ban đầu Đồng thời, PCA cũng chỉ ra phân nhóm các mẫu theo chỉ tiêu nào

c Phương pháp xử lý số liệu theo LDA

Trong nghiên cứu này, LDA là công cụ để tối đa hóa sự khác biệt giữa các vùng miền và giảm thiểu sự khác biệt trong các vùng miền để phân nhóm các sản phẩm chè theo nguồn gốc địa lý dựa vào những thành phần kim loại có trong các sản phẩm chè đó

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Hàm lượng kim loại trong mẫu chè nguyên liệu của 3 tỉnh Phú Thọ, Yên Bái, Tuyên Quang

3.1.1 Hàm lượng kim loại trong mẫu chè nguyên liệu Phú Thọ

Hàm lượng các kim loại trong mẫu chè nguyên liệu Phú Thọ được thể hiện ở Bảng 3.1

Bảng 3.1 Hàm lượng kim loại trong mẫu chè nguyê liệu của Phú Thọ

Hàm lượng kim loại trong chè rất đa dạng, từ kim loại kiềm, kiềm thổ đến những nguyên tố kim loại nặng Trong đó, hàm lượng Kali là nhiều nhất (từ 11179,43mg/kg - 26051,89mg/kg chất khô), kết quả này phù hợp với nghiên của của Justyna (2016) chỉ ra rằng hàm lượng Kali có nhiều nhất trong các mẫu chè trên thế giới và cũng phù hợp với giả thuyết nghiên cứu của Kimar (2005) (33) Hàm lượng Kali trong mẫu chè cao bởi vì Kali là thành phần vô cùng quan trọng trong quá trình hoạt hóa enzim liên quan đến quang hợp, tổng hợp hydratcarbon, protein, điều chỉnh pH và nước ở khí khổng Giúp cây cứng chắc, tăng khả năng chống chịu sâu bệnh, rét và hạn, giảm khô lá và rụng lá già, tăng năng suất và tăng độ ngọt, độ đậm trong chè búp

Các kim loại có hàm lượng lớn hơn 200mg/kg chất khô bao gồm : K, Ca, Mg, Al,

Mn Sau Kali là kim loại Ca, Mg có nhiều trong mẫu chè Hàm lượng Canxi dao động từ 4293,27 - 11787,71mg/kg chất khô Hàm lượng Mg từ 1423,52- 2425,94mg/kg chất khô Chính những nguyên tố này góp phần tăng độ ngọt, độ đậm đặc và hương thơm của lá chè

Những kim loại có hàm lượng nhỏ hơn 200mg/kg chất khô nhưng lớn hơn 10mg/kg chất khô bao gồm các kim loại: Fe, Na, Ba, Cu, Zn, B

Hàm lượng Mg, Al, Mn, Cu, Zn, B ít thay đổi trong các mẫu chè của Phú Thọ trong khi đó các hàm lượng các kim loại K, Fe, Na, Sn, Se lại có độ biến thiên rộng

Các nguyên tố kim loại nặng Pb, As, Cd Hg trong chè Phú Thọ có giá trị nhỏ hơn 2mg/kg

3.1.2 Hàm lượng kim loại trong mẫu chè nguyên liệu của Tuyên Quang

Hàm lượng kim loại trong mẫu chè nguyên liệu của Tuyên Quang được thể hiện ở bảng 3.2

Bảng 3.2: hàm lượng kim loại trong mẫu chè nguyên liệu của Tuyên Quang

Trong mẫu chè của Tuyên Quang, Kali có hàm lượng nhiều nhất và nhiều hơn rõ rệt

so với các kim loại còn lại (hàm lượng từ 18484,14 - 21762,47mg/kg chất khô) Hàm lượng Kali ít thay đổi giữa các mẫu chè

Cũng giống như các mẫu chè của Phú Thọ, các kim loại trong mẫu chè của Tuyên Quang có hàm lượng kim loại lớn hơn 200mg/kg chất khô bao gồm K, Ca, Mg, Al, Mn Trong các mẫu chè Tuyên Quang, có nhiều kim loại có hàm lượng ổn định hơn trong các mẫu chè Phú Thọ Hàm lượng các kim loại ít biến đổi giữa các mẫu là K, Ba,

Cu, Zn, B, Mg, Mn, Al, Ca, Pb, Hg

Các kim loại Na, Fe, Ni, Sn, Se có nồng độ thay đổi lớn giữa các mẫu chè của Tuyên Quang

Các kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg trong mẫu chè Tuyên Quang có giá trị nhỏ hơn 2mg/kg

3.1.3 Hàm lượng kim loại trong mẫu chè nguyên liệu của Yên Bái

Hàm lượng kim loại trong mẫu chè nguyên liệu của Yên Bái được thể hiện trong bảng 3.3 Hàm lượng kim loại trong mẫu chè Yên Bái rất phong phú và chia làm 3 mức rõ rệt Các kim loại có hàm lượng lớn hơn 200mg/kg chất khô là K, Ca, Mg, Mn, Al Trong

đó, hàm lượng kim loại Mn và Al dao động lớn trong các mẫu chè còn hàm lượng của K,

Ca, Mg thay đổi biên độ nhỏ

Các kim loại có hàm lượng từ 10 - 200 mg/kg chất khô (Na,Ba, Fe, Cu, Zn, B)

Các kim loại có nồng độ nhỏ hơn 10mg/kg chất khô (Pb, Se, Ni, Sn, Hg, As, Cd) Kim loại K có nhiều nhất trong chè Yên Bái (từ 12203,49 - 19785,71mg/kg chất khô)

Bảng 3.3: Hàm lượng kim loại trong mẫu chè nguyên liệu của Yên Bái

KPH: không phát hiện ( LOD = 0,01)

3.1.4 Kết quả phân tích phương sai đối với các mẫu chè nguyên liệu

Từ kết quả phân tích thu được của các mẫu chè tại các vùng miền khác nhau, ta tiến hành phân tích số liệu theo phương pháp phương sai để xem xét có sự khác biệt giữa các mẫu ở các vùng miền khác nhau về hàm lượng kim loại hay không Kết quả thu được đối với mẫu chè nguyên liệu của 3 vùng miền như sau.( theo phụ lục 5)

- Các kim loại có hàm lượng không khác nhau giữa 3 địa phương là: Ni, Hg, Sn, Se, Cd,

As, B, K

- Kim loại có hàm lượng khác nhau cả 3 vùng là: Zn

- Các kim loại có hàm lượng giống nhau theo từng cặp địa phương bao gồm

+ Phú Thọ và Yên Bái có hàm lượng kim loại giống nhau bao gồm: Na, Ca, Ba, Mn,

3 2.1 Hàm lƣợng kim loại trong mẫu chè thành phẩm Phú Thọ

Hàm lượng kim loại trong mẫu chè thành phẩm Phú Thọ được thể hiện ở bảng 3.4 Hàm lượng các kim loại trong mẫu chè Phú Thọ chia làm 3 cấp nồng độ

Với các kim loại có nồng độ lớn hơn 200mg/kg chất khô, Kali là nguyên tố có hàm lượng cao nhất tiếp đến là Caxi, Mg

Hàm lượng các kim loại có nồng độ từ 10 - 200mg/kg chất khô bao gồm các kim loại :

Na, Ba, Cu, Zn, Fe, B

Hàm lượng các kim loại có nồng độ nhỏ hơn 10mg/kg chất khô bao gồm: Sn, Hg, Cd,

Ni, Pb, Se, As Trong đó, hàm lượng của Sn, Ni có biên độ dao động lớn giữa các mẫu chè

Các kim loại có nồng độ cao tương đối ổn định trong các mẫu chè (K, Ca, Al, Mg, Mn) Các kim loại có nồng độ thấp lại có biên độ thay đổi lớn điển hình như Sn và Na

Bảng 3.4: Hàm lượng kim loại trong mẫu chè thành phẩm Phú Thọ