1. Trích ly cĩ hỗ trợ vi sĩng
Đã cĩ rất nhiều báo cáo về việc hỗ trợ vi sĩng trong quá trình trích ly các hợp chất cĩ hoạt tính sinh học cĩ nguồn gốc từ thực vật (David T. Bailey, Parh L. Yuhasz, Bo Lin Zheng, Method for isolation caffeine -free catechins from green tea, US patent 6.210.679, 2001; David T. Bailey, Parh L. Yuhasz, Bo Lin Zheng, Method for isolation caffeine - free catechins from green tea, US patent 6.210.679, 2001 ; E.Surducan, Camellia Neamtu, V. Surducan, Gabiela Nagy, S.Filip, Microwave power assisted sample
preparation, extraction studies, Studia Universitatis Babes-Bolyai, Physica, Special Issue, 2001).
Quá trình trích ly đã được thực hiện trong một lị vi sĩng trong nước (Whirpool oven, cơng suất 450, 600, 800 W). Lá trà tươi được cắt với kích thước 1 - 1.5mm, sau đĩ ngâm trong nước (tỷ lệ 1:5 đến 1:15 g/ml) trong thời gian nhất định (10 - 30 phút), sau đĩ được chuyển đến bồn chứa, chỉnh pH rồi đưa vào lị vi sĩng. Quá trình ngâm trước khi trích ly giúp dung mơi hấp thụ hồn tồn vào nguyên liệu tăng hiệu suất trích ly. Hiệu suất trích ly chỉ đạt 73.64% khi khơng cĩ quá trình ngâm và đạt 82.56% khi thời gian ngâm là 30 phút. Việc bức xạ đã được điều chỉnh trong lị vi sĩng theo chu kỳ bình thường (một phút bức xạ và hai phút ngưng) để giữ nhiệt độ khơng tăng lên trên 80oC. Thời gian chiếu xạ là khoảng 6 phút. Sau đĩ ngừng chiếu xạ và bắt đ ầu tiến hành trích ly. Quá trình trích được lặp đi lặp lại nhiều lần cho đến khi nước trích ly hầu như khơng thay đổi màu sắc. Thời gian trích khoảng 18 phút.
Hình 26: Biểu đồ thể hiện kết quả trích ly bằng vi sĩng
NƯỚC TRÀ XANH ĐĨNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Nghiên cứu cho thấy tỷ lệ nguyên liệu / dung mơi khơng cĩ nhiều ảnh hưởng đến sản
lượng trích ly. Cĩ thể sử dụng số lượng dung mơi lớn để đạt hiệu suất trích ly cao hơn, t ỷ lệ các chất khơng mong muốn cũng bị pha lỗng (do nước là thành phần chính trong trà xanh đĩng chai nên khơng c ần loại bỏ dung mơi).
Phương pháp trích ly cĩ sự hỗ trợ của vi sĩng hữu hiệu hơn phương pháp trích ly thơng thường về chất lượng, thời gian và chi phí năng lượng.
Bảng 13: So sánh kết quả của việc trích ly cĩ hỗ trợ vi sĩng và các phương pháp khác Phương Sự trợ giúp của vi Hồn lưu Khai thác ở nhiệt
pháp sĩng nước nĩng độ phịng Thời gian 6 phút 60 phút 24 giờ trích ly Catechins 16,90 (% trọng 13,45 10,12 lượng khơ)
NƯỚC TRÀ XANH ĐĨNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn
2. Trích ly trà cĩ hỗ trợ siêu âm
Sĩng siêu âm làm xuất hiện các bọt khí nhỏ. Các bọt khí này khi biến mất sẽ gây áp suất cục bộ làm tổn thương màng tế bào tạo điều kiện cho các chất hị a tan khuếch tán tốt hơn vào dung mơi. Ngồi ra cịn cĩ thể giải thích cơ chế của phương pháp này dựa trên
nguyên lý nén và kéo. Sĩng siêu âm cĩ bản chất là các sĩng hình sin cĩ 2 nửa chu kì âm và dương. Trong mỗi nửa chu kì c ủa sĩng siêu âm sẽ cĩ hai sự tác động trái ngược nhau
lên các phần tử trên màng tế bào như là sự nén và kéo. Hai tác động này làm cho các phần tử “căng thẳng” và bị xé nhỏ ra.
Trà sau khi được cắt nhỏ khoảng 1- 1,5 mm được cho vào bể ngâm với nước trong thời gian 20-40 phút. Sau đĩ tiến hành xử lý trong bể sĩng siêu âm (40W và 500 kHz) khoảng
15 phút. Tiến hành trích ly trà bằng nước ở nhiệt độ 300C. Lặp lại quá trình trích cho đến khi nước trà hầu như khơng thay đổi về màu sắc. Thời gian trích ly là 60 phút, tương ứng với kho ảng 3-4 lần trích.
3. Giống trà
Trong trà xanh cĩ chứa các lo ại polyphenol cĩ khả năng chống oxy hĩa, cĩ lợi cho sức khỏe con người như catechin, anthoxanthin, anthoxyanne...Do đĩ quá trình s ản xuất trà xanh nên giữ lại các chất này. Nhưng do trong quá trình chế biến những chất này thường bị oxy hĩa bởi các tác nhân oxy hĩa như ánh sáng, nhiệt đơ, oxy khơng khí…Vì vậy người ta đã tiến hành nghiên cứu trên 5 giống trà LD97,PH1, HAT, LDP, TB14 t ừ vùng Bảo Lộc, Lâm Đồng để tìm ra giống trà cho sản lượng các chất trên là cao nhất.
Để theo dõi quá trình trích ly trà, caffeine và bốn catechins được chọn làm chuẩn, thành phần của chúng đã được xác định bằng thang so màu HPLC. Trong thử nghiệm, dựa vào các peak để định tính và định lượng catechin (C), epicatechin (EC), epicatechin gallate (ECG), epicagallocatechin gallate (EGCG) và caffeine.
s Các kết quả cho thấy trà HAT cĩ lượng catechin ( C / (C + ECG + EC + EGCG) = 20,49%) cao hơn của LD97, PH1, LDP1, TB14 (14.32%, 16.09%, 16.32% và 15.26% tương ứng). Vì vậy, trà HAT nên được sử dụng làm nguyên liệu cho khai thác.
Trong số bốn hợp chất catechin xác định, phong phú nhất là epigallocatechin gallate (trong đĩ chiếm 80% tổng số catechins trong HAT, PH1 và LDP1, 65% trong LD97 và TB14), sau đĩ là epicatechin gallate (khoảng 12 - 18% của tổng số catechins) và
epicatechin (7 -12%). Caffeine được phân phối đều giữa các năm nguồn gốc trà (từ 2,5% đến 3,3%). Lượng caffeine cĩ thể khơng phụ thuộc vào nguồn gốc trà hoặc điều kiện của các thử nghiệm.
Bảng 14: Phân tích thành phần hợp chất catechin và caffeine trong dịch trích trà Tea
Catechin Caffeine
breeds
(% dried weight) (%dried
weight)
C EC EGCG ECG Total
LD97 0.87 1.78 9.11 2.56 14.32 2.8
PH1 0.39 0.93 12.85 1.92 16.09 3.3
HAT 0.19 1.52 16.30 2.48 20.49 3.2
LDP 0.08 1.03 13.57 1.63 16.32 2.5
TB14 0.41 1.94 10.09 2.82 15.26 3.1
( Phạm Thành Quân , Nguyễn Hải Hà , Nguyễn Xuân Đề, Trương Ngọc Tuyền - đại học Bách Khoa tp Hồ Chí Minh ,Tống Văn Hằng - đại học Quốc Tế tp Hồ Chí Minh)
4. Nghịch đảo đường bằng xúc tác enzyme invertase
Sản xuất đường nghịch đảo bằng phương pháp enzyme cĩ một số ưu điểm so với sử dụng xúc tác là acid :
- Điều kiện phản ứng ơn hịa hơn : các chế phẩm invertase hiện nay thường cĩ nhiệt độ tối thích dao động trong khoảng 50 - 600C và pH tối thích nằm trong vùng acid yếu. Điều này sẽ tiết kiệm chi phí năng lượng cho quá trình s ản xuất và ngăn ngừa hiện tượng syrup bị sẫm màu.
- Chất lượng syrup thu được sẽ tốt hơn
Invertase cĩ tên khoa học là β-D fructofuranosidefructrhydrolase với mã quốc tế
EC.3.3.3.26. Enzyme này xúc tác phản ứng thủy phân liên kết glycoside giữa gốc α -D- glucose và β -D-fructose trong phân t ử đường saccharose. Cơ chế xúc tác của enzyme này đã
được khảo sát bởi Reddy và Maley như sau :
- Đầu tiên enzym invertase sẽ tạo phức với cơ chất saccharose thơng qua trung tâm hoạt động tại vị trí Glu-204 bằng liên kết hydro.
- Tiếp theo gốc fructose trong phân tử saccharose sẽ liên kết với Asp-23 của phân tử
enzym bằng liên kết cộng hĩa trị tại vị
trí C2 và làm cho liên kết
glucoside giữa
glucose và fructose bị cắt đứt. Khi đĩ , phân tử α-D- glucose sẽ nhận proton từ Glu-204 và thốt ra khỏi trung tâm hoạt động của enzym.
- Cuối cùng là sự cộng nước vào phân tử fructose và cắt đứt liên kết cộng hĩa trị
giữa fructose và Asp-23. Phân tử fructose sẽ tách ra khỏi trung tâm ho ạt động của enzyme. Ở quy mơ cơng nghiệp, quá trình nghịch đảo đường bằng invertase được thực hiện bởi hai dạng chế phẩm : enzyme hịa tan và enzyme cố định. Enzyme cố định được sử
dụng trong thiết bị phản ứng liên tục hoặc được sử dụng nhiều lần trong thiết bị phản
ứng gián đoạn. Ngược lại , enzyme tự do thường chỉ được sử dụng một lần trong thiết bị phản ứng gián đoạn. Dựa trên đặc điểm này, khái niệm enzyme cố định bao gồm
những trường hợp sau :
- Enzyme ( dạng hịa tan) được gắn với chất mang ( dạng khơng tan ) để tạo phức “enzyme-chất mang” khơng tan trong mơi trường phản ứng pha lỏng ( cơ chất và sản phẩm ở dạng hịa tan).
- Enzyme ( dạng hịa tan) được gắn lên chất mang ( dạng hịa tan) để tao phức “enzyme- chất mang” hịa tan trong mơi trường phản ứng pha lỏng nhưng sự dịch chuyển của phức “enzyme-chất mang” trong mơi trường phản ứng bị hạn chế.
- Enzyme ( dạng hịa tan) trong mơi trường phản ứng pha lỏng ( cơ chất và sản phẩm ở dạng hịa tan) nhưng vị trí của enzyme trong bình phản ứng bị hạn chế bởi hệ thống membrane.
Ứng dụng invertase cố định trong quá trình nghịch đảo saccharose theo phương pháp tĩnh: cố định enzyme trong gel alginate. Hiệu suất thủy phân tăng từ chu kì một đén chu kỳ 4, sau đĩ giảm dần. hiệu suất thủy phân cao nhát là 95% ở chu kỳ 4 và thấp nhất là 73% ở chu kỳ 10. Mansour và cộng sự (2003) cố định invertase trên chất mang celite và polyacrylamide. Kết quả thực nghiệm cho thấy invertase cố định cĩ thẻ tái sử dụng đến
20 chu kỳ mà hoạt tính enzyme bị giảm đi khơng đáng kể. Tumturk và cộng sự (2000) khi thủy phân saccharose bàng invertase cố định trên acid-co-alkyl polyamine, các tác gi ả cĩ thể tái sử dụng invertase cố định đến 50 lần trong 5 ngày liên tiếp. Ở lần sử dụng thứ 50, hoạt tính invertase cố định vẫn giữ được 98% so với giá trị ban đầu.
Quy trình thủy phân saccharose bằng invertase cố định được thực hiện tương tự như trong trường hợp sử dụng invertase tự do. Đặc điểm khác biệt là sau mỗi chu kì phản ứng,
chúng ta cần lọc hỗn hợp qua rây để tách chế phẩm invertase cố định ra khỏi dung dịch phản ứng. sau đĩ dung dich phản ứng được đưa trở lại nồi nấu syrup. Ngồi ra, việc đun sơi cịn cĩ tác dụng vơ hoạt ngững phân tử enzyme invertase bị tách khỏi chất mang và bị rửa trơi vào dung dịch phản ứng trong quả trình thủy phân. Cuối cung syrup được đưa qua thiết bị lọc khung bản để tách các tạp chất khơng tan cịn sĩt lại rồi được làm nguội trên thiết bị trao bổi nhiệt trước khi được bơm vào bồn bảo quản.
NƯỚC TRÀ XANH ĐĨNG CHAI GVHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn
Đối với chế phẩm invertase cố định, sau khi được tách khỏi syrup , sẽ được đem xử lý trước khi tải sử dụng cho mẻ sản xuất tiếp theo. Tùy thuộc vào bản chất của chất mang và phương pháp cố định mà phương pháp sử lý sẽ khác nhau. Ví dụ như trong trường hợp invertase cố định trong gel alginate, đầu tiên người ta sẽ ngâm các hạt gel cĩ chứa enzyme tronng nước vơ khuẩn cĩ khuấy đảo nhẹ. Nhiệt độ của nước rửa là 2-40C. Khi đĩ, một số tạp chất bám trên vùng bề mặt của hạt gel sẽ khuếch tán vào nước. Cần chú ý là sự khuấy đảo trong quá trình rửa các hạt gel cần phải được thực hiện nhẹ nhàng, tránh làm vỡ hạt. Thời gian rửa hạt kéo dài khoảng 15-30 phút. Sau quá trình rửa, các hạt gel chứa invertase cĩ thể được tiếp tục tái sử dụng ngay cho một chu kì sản xuất mới. Trong một số trường hợp, đẻ tăng độ rắn chắc cho các hạt gel, người ta cĩ thể ngâm hạt trong dung dịch CaCl2 2% trong thời gian vài giờ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. KS. Bùi Thế Đạt - PGS.PTS. Vũ Khắc Nhượng, Kỹ thuật gieo trồng và chế biến trà và cà phê, Nhà xuất bản Nơng nghiệp Hà Nội, 1999.
[2]. Lê Bạch Tuyết, Các quá trình cơng nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm, Nhà xuất bản giáo dục, 1996.
[3]. Lê Ngọc Tú, Hố sinh cơng nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2002.
[4]. Ngơ Hữu Hợp, Hĩa sinh chè, Nhà xuất bản Đại học Bách Khoa, 1984.
[5]. Lê Văn Việt Mẫn, Cơng nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống, tập 1 :
cơng nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa, Nhà xuất bản Đại Học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004
[6]. Lê Văn Việt Mẫn, Cơng nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống , tập21 : cơng nghệ sản xuất thức uống, Nhà xuất bản Đại Học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004.
[7]. Võ Văn Bang-Vũ Bá Minh, Quá trình và thiết bị cơng nghệ hĩa học và thực phẩm, Tập 3: truyền khối, Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2001.
[8]. Phạm Văn Bơn, Quá trình và thiết bị truyền nhiệt Tập1, tập 2, Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004.
[9 ]. Brennan J.G., Butter J.R., Cowell N.D., Lilley A.E.V., Food engineering operations 3rd edition, Elsevier Applied Science, London & New York, 1990.
[10].George Di.Saravacos, Athanasios E.Kostaropoulos, Handbook of food processing equipment, Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2002.
[11]. I.A.Khơtrơlava (dịch: Ngơ Hữu Hợp - Nguyễn Đăng Vinh), Kỹ thuật chế biến trà, Nhà xuất bản nơng nghiệp Hà Nội, 1985.
[12]. Malcolm J.W.Povey and Timothy J.Mason, Ultrasound in food processing, Blackie academic & professional.
Một số tài liệu tham khảo từ internet. http://www.dactai.com/traxanh.html