Nguồn: [137]
b. Màu nước
- Màu sắc của matcha sau khi pha có màu xanh sáng như màu cẩm thạch, màu ngọc bích (hình 1.9) hoặc màu xanh lá cây nhưng nhạt hơn màu sắc của bột matcha.
- Bột matcha hòa tan đều trong nước.
Hình 1.9.Màu nước của matcha Nhật Bản
guồn [137].
c. Hương thơm: Ngọt ngào và mượt mà đặc trưng của Matcha [137]. d. Vị: Ngậy, dịu, vị chát rất nhẹ có hậu ngọt.
Chất lượng theo một số chỉ tiêu hóa học
Theo các nhà khoa học về thực phẩm và dinh dưỡng của Nhật Bản, ngoài các chỉ tiêu cảm quan như trên, trong 1, g bột matcha có một số chỉ tiêu hóa học như sau [23]:
- Tổng hàm lượng Catechin 105 mg. - àm lượng EGCG: 61 mg. - Axit amin tổng số: 34 mg. - àm lượng L - theanine: 14,26 mg. - àm lượng caphein: 35 mg - àm lượng vitamin C: 1,75mg - àm lượng vitamin A: 291 units - àm lượng kali (Potassium) 26,6 mg
18
1.1.5.2. Công nghệ sản xuất Matcha ở Hàn Quốc
Matcha Hàn Quốc được sản xuất với công nghệ gần giống như hật Bản. Tuy nhiên, có một vài điểm cơ ản khác với công nghệ Nhật Bản như: nếu cây chè ở Nhật Bản để sản xuất matcha được che bóng bằng lưới thì cây chè ở Hàn Quốc được phát triển trong điều kiện che bóng mờ một cách tự nhiên như óng che của các dãy núi, hay cây chè phát triển trong sương mù. Sự khác nhau này tạo ra tính độc đáo và khác iệt giữa 2 sản phẩm matcha Hàn Quốc và Nhật Bản. Nếu dùng các vật liệu để che bóng cho cây thì thời gian che bóng chỉ một vài ngày và ngắn hơn so với thời gian che bóng của cây chè Nhật Bản là 2 ngày. Điều khác biệt lớn nhất là ở Nhật Bản bổ sung lượng nitơ vào trong đất để tăng cả mầu sắc và hương vị của matcha, ngược lại bột trà Hàn Quốc thường là tự nhiên không có tác động của con người. Với quy trình như vậy nên matcha Hàn Quốc thường có vị hơi đắng, còn vị ngọt ngào, hài hòa giảm hơn so với matcha Nhật Bản. Một điểm khác biệt nữa trong công nghệ chế biến matcha là ở Nhật Bản sử dụng phương pháp hấp để diệt men, trong khi ở Hàn Quốc sử dụng phương pháp xào. Sản phẩm sau sấy ở Nhật Bản là tencha thì ở Hàn Quốc là yeon- cha. Hiện nay, ở Hàn Quốc có các loại matcha chủ yếu đó là ankook Gamnong atcha, Hankook Teuksun, SsangKye Organic Sejak.
1.1.5.3.Công nghệ sản xuất Matcha ở Kenya
Matcha Kenya là bột ch được nghiền từ chè xanh hoặc chè trắng có từ thế kỷ thứ 15. atcha Kenya được sản xuất ở vùng Tây Nguyên Nandi ở Kenya từ giống chè trắng nên được gọi là Matcha trắng. Cây ch để sản xuất Matcha của Kenya thường được trồng trên đồi có độ cao cao hơn 65 fit so với mực nước biển trong thung lũng Great Rift của Kenya để cho lá chè hấp thụ chất chống oxy hóa và các polyphenol vì thế các hợp chất chống oxy hóa, caphein có hàm lượng cao hơn so với matcha Nhật Bản. Với địa hình này không nơi nào có được mà chỉ có ở Kenya và chè tuyệt đối không sử dụng thuốc bảo vệ thực vật như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ [153].
Khác với Nhật Bản, ở Kenya nguyên liệu cho chế biến chỉ được thu hái lá non, quá trình thu hái được thực hiện nhẹ nhàng nhằm tránh dập nát. Sau khi sấy khô, sử dụng máy xay đá truyền thống để nghiền những chiếc lá chè trắng thành bột mịn. Matcha trắng Kenya đầy đủ các chất chống oxy hóa và polyphenol. Matcha trắng Kenya tạo ra một hương vị thực sự sắc nét. Khi sử dụng matcha có thể dùng theo cách truyền thống hoặc có thể pha thêm cùng cà phê hoặc pha trộn với gừng, chanh, mật ong và nước đá. Theo kết quả phân tích được thực hiện tại Đại học Toronto, Kenya matcha trắng có chứa L - theanine gấp 5 lần hơn
19
chè xanh thông thường [72]. Vì vậy, một tách matcha trắng của Kenya thúc đẩy sự tập trung và tỉnh táo mà không có cảm giác “ ồn chồn” như ảnh hưởng của caphein.
1.1.5.4. Công nghệ sản xuất matcha ở Trung Quốc
Rất ít người biết rằng việc dùng matcha trong ch đạo Nhật Bản xuất phát từ thời nhà Tống ở Trung Quốc hơn 1. năm trước đây, sau đó được tiến hành ở tu viện Phật giáo của Nhật Bản và hiện được coi là một trụ cột của nền văn hóa truyền thống Nhật Bản. Ngày nay, matcha quay lại được sử dụng ở Trung Quốc và Đài Loan. Tuy nhiên matcha của Trung Quốc có nhiều điểm khác biệt so với Nhật Bản. Theo phân tích, nguồn nguyên liệu để sản xuất matcha ở Trung Quốc thường hay bị nhiễm một lượng chì lớn do ảnh hưởng của vấn đề ô nhiễm không khí ở Trung Quốc, do cây chè là loại cây có khả năng hấp thụ chì từ môi trường không khí cao hơn các loại cậy khác [76]. Trong khi đó thì nguyên liệu chè Nhật Bản hoàn toàn không có chì. Công nghệ sản xuất matcha ở Trung Quốc cũng giống như hật Bản. Tuy nhiên để đình chỉ quá trình oxy hóa thì ở Nhật Bản sử dụng phương pháp hấp nhưng ở Trung Quốc sử dụng phương pháp xào. Đánh giá sự khác nhau về mầu sắc giữa matcha Trung Quốc và matcha Nhật Bản thấy rằng: màu sắc matcha của Trung Quốc thường có mầu nâu vàng, điều này cho thấy quá trình oxy hóa đã xảy ra hoặc là do nguyên liệu an đầu thu hái và bảo quản không tốt, còn matcha Nhật Bản thì có mầu xanh tươi sáng [126]. Kích thước hạt của matcha Trung Quốc được đánh giá thô hơn matcha hật Bản (độ đồng đều) [76]. Kiểm tra đánh giá chính xác mầu sắc của matcha bằng cách bôi trên nền trắng thì thấy rằng sự khác nhau rõ rệt về mầu sắc. Tiến hành pha một lượng matcha Trung Quốc và Nhật Bản cùng với một lượng nước thấy rằng matcha Trung Quốc không có mầu xanh lá cây tươi sáng như matcha hật Bản (hình 1.10) [76]. Về hương vị của matcha Nhật Bản là ngọt dịu, nếu uống có vị cay đắng thì đó đảm bảo không phải là matcha Nhật Bản. Còn matcha Trung Quốc thì yêu cầu hay cần phải có “hương vị đắng nhẹ” [93].
Hình 1. 10. Matcha Nhật Bản (a) và matcha Trung Quốc (b)
Nguồn:[76] a a b b a a b b a b
20
Việc bổ sung matcha vào thực phẩm ở Trung Quốc ngày càng tăng trong những năm gần đây ởi giúp cải thiện màu sắc và làm tăng giá trị của sản phẩm [93]. Tuy nhiên, khi đưa matcha Trung Quốc vào thực phẩm vấn đề gặp phải là kích thước hạt. Kích thước hạt của matcha ình thường dao động từ 1 - 100 μm, nhưng matcha tốt có kích thước chỉ từ 1 - 20 μm và phù hợp để bổ sung vào thực phẩm đường kính hạt của matcha tốt nhất là trong khoảng 3,2 - 11,5 μm, với kích thước này khi pha trong nước matcha lơ lửng trong nước và có tốc độ lắng đọng nhỏ hơn so với matcha có kích thước lớn hơn. Vì vậy, matcha phù hợp trong chế biến thực phẩm.
1.1.6. ì ì i cứ và sả x ất bột c è x dạ m tc ở Việt N m
Ở Việt Nam hiện nay chưa có ất kỳ một kết quả nào công bố về nghiên cứu sản xuất bột chè xanh dạng matcha. Hiện nay, ở miền Bắc duy nhất có 4 doanh nghiệp sản xuất chè nhưng không phải là matcha, chủ yếu là sencha: chi nhánh Công ty chè Sông Cầu; chi nhánh Công ty chè Mộc Châu; Nhà máy chè Vân Hồ; Công ty cổ phần chè Cờ Đỏ.
Một số Doanh nghiệp tư nhân tại Bảo Lộc, Lâm Đồng sản xuất bột trà xanh Bảo Lộc với tên sản phẩm Bột chè xanh matcha Bảo Lộc quy trình công nghệ như sau [155]:
Hình 1. 11. Quy trình công nghệ sản xuất bột trà xanh matcha Bảo Lộc
Hình 1. 12.Sản phẩm bột trà xanh Bảo LộcNguồn: [155] Nguồn: [155] Thu hoạch Rửa sạch Để ráo Loại bỏ tạp chất Nghiền Giống chè Matcha Làm khô
21
Giống chè được chọn để sản xuất bột trà xanh Bảo Lộc là các giống chè có búp to lá non như: Shan, TB14…Thu hoạch với tiêu chuẩn 1 búp 2 lá. Sau đó ch xanh nguyên liệu sẽ được rửa sạch và để ráo nước tối đa trong 2 giờ và chuyển sang công đoạn sấy khô ở nhiệt độ cao. Quá trình này hoàn toàn bằng kinh nghiệm lâu năm của những người công nhân. Để có được chất lượng tốt nhất chè phải vừa đủ chín. Nếu chín quá sẽ mất đi màu xanh, nếu chưa chín thật sự trà sẽ có vị đắng như nước khổ qua. Tiếp theo, trước khi nghiền để bột chè xanh có chất lượng tốt nhất, người công nhân tỉ mỉ nhặt tạp chất và cọng chè. Sau đó chè được nghiền mịn trong khoảng thời gian 3 phút. Được đóng vào các chai thủy tinh. Tuy nhiên với công nghệ sản xuất như trên thì sản phẩm chỉ là bột trà xanh thông thường chứ không phải matcha.
Hiện nay ở Việt am chưa có công trình nào nghiên cứu một cách đầy đủ, có hệ thống về công nghệ sản xuất matcha.
1.2. Cơ sở khoa học về sự hình thành các hợp chất hóa học trong nguyên liệu chè
1.2.1. Cơ c ế si tổ ợp L- theanine
Sinh tổng hợp theanine trong cây ch đầu tiên được nghiên cứu vào năm 196 [117], [118]. Kể từ đó, có một vài nghiên cứu đã được công bố cho thấy hàm lượng của các axit amin trong lá ch được tăng lên ở rễ và chồi khi phát triển trong điều kiện cường độ ánh sáng giảm [36], [133], [141], [143]. Axit amin trong cây ch được tổng hợp từ quá trình chuyển hóa các chất, sử dụng carbon, oxy từ không khí, hydro từ nước và carbohydrate để thực hiện quá trình quang hợp. Axit amin tăng như L-theanine, trong điều kiện ánh sáng giảm. Con đường sinh tổng hợp L-theanine từ NH3, axit glutamic, alanine và ethylamine trong cây ch được trình bày hình 1.13:
Hình 1. 13. Sơ đồ u tr nh sinh tổng hợp L - theanine trong cây chè
Nguồn: [117], [118]
Axit Glutamic
22
Từ NH3 có thể được đồng hóa thành axit glutamic bởi enzyme glutamine synthetase (GS) và glutamine bởi 2 - oxoglutarate aminotransferase (GOGAT). Từ axit glutamic có thể chuyển amin hóa với axit pyruvic để tạo thành alanine khi có sự tham gia của enzym alanine aminotransferaza [78], [86], [119]. .
Ethylamine tổng hợp từ Alanine bởi emzym alanine decarboxylase (ADC) [133]. L - theanine được tổng hợp từ axit glutamic và ethylamine bởi enzym theanine synthetase (TS) [101], [118], [141 ]. Ethylamine được tổng hợp từ alanine trong cây chè bởi enzyme alanine decarboxylase (ADC) [133]. Cũng như trong các loại thực vật khác, trong cây chè L - theanine là một chất quan trọng trong quá trình chuyển hóa, là một trong số hợp chất nitơ tự do và các axit amin được tìm thấy trong lá chè và cũng phân ố ở tất cả các phần của cây chè.Các tiền chất của L - theanine được thực hiện trong lá, từ đây chúng được vận chuyển đến gốc rễ [81]. Hoạt động sinh tổng hợp L - theanine chủ yếu ở trong gốc rễ, sau đó từ gốc rễ đưa lên lá ch (theo sơ đồ hình 1.14). L - theanine chỉ có trong lá chè mà không được tìm thấy ở bất kỳ cây xanh nào khác [114].
Hình 1. 14. Sơ đồ vận chuyển axit amin trong cây chè
Nguồn: [81]
Trong chu trình sinh tổng hợp L - theanine, alanine có thể được chuyển đổi sang ethyla- mine do tác động xúc tác của enzym alaninedecarboxylase và từ đó tạo ra theanine trong cây chè. Tuy nhiên, khi gặp ánh nắng chiếu trực tiếp, theanine sẽ chuyển dần thành catechin
Sự tổng hợp axit amin ở lá chè Ammonia Glutamine Glutamate Ornithine Glycine Apartate Arginine Citrulline Carbamyl phosphate Urê Purine metabolism Capheine Glutamine Glutamate Alanine Ethylamine L - theanine
Di chuyển tới rễ cây chè
Di chuyển tới búp chè
23
(hình 1.15). Điều đó giải thích tại sao chè xanh sản phẩm được làm từ những cây chè trồng dưới ánh sáng khuếch tán thường có hàm lượng L - theanine cao hơn so với sản phẩm từ cây chè trồng trong điều kiện tự nhiên [96].
Hình 1. 15. Quá trình chuyển hóa L - theanine thành catechin trong lá chè
Nguồn: [82], [96]
Từ đó kết luận rằng che bóng vừa phải có thể cải thiện chất lượng và năng suất của chè. Lá ch được trồng trong bóng râm có chứa axit amin cao cụ thể L - theanine cao và tăng cường hương vị êm dịu cho chè [67], [125], [142] nhưng hàm lượng catechin giảm [84].
1.2.2. Cơ c ế si tổ ợp c tec i
Chất lượng và mùi vị đặc trưng của chè là do catechin cùng với caphein và một số axit amin gồm theanine tạo thành. Catechin có nhiều dược lý chống oxi hóa, kháng ung thư, các bệnh kháng mạch và chống viêm nhiễm. hìn chung, cơ chế tác động của catechin là loại bỏ các gốc tự do trong cơ thể và ức chế một số enzym như cytochrome P45 đây là enzyme tham gia vào quá trình khởi phát ung thư. Catechin được tổng hơp thông qua con đường chuyển hóa glucose, bao gồm con đường pentose, shikimate và flavonoid. Một số enzyme xúc tác cho phản ứng sinh tổng hợp catechin là glucose - 6 phosphat dehydrogenase và shi- kimate dehydrogenase. Tuy nhiên các con đường sinh tổng hợp vẫn chưa được biết nhiều. Các nhà khoa học đã cô lập, mô tả đặc tính của nhiều gen liên quan đến sinh tổng hợp cate- chin như: phenylalanine ammonialyase (PAL), chalcone synthase (C S), flavanone 3- hydroxylase (F3H), flavonoid 3p, 5p hydroxylase (F3p5pH), dihydroflavonol reductase (DFR), leuacoanthocyanidin reductase (LAR) [50], [98].
Catechin được tổng hợp thông qua con đường flavonoid (hình 1.16). Trong đó enzyme PAL xúc tác sự khử amin của L - phenyllalanine tạo thành axit cinamic và NH4+ đây là ước đầu tiên trong sinh tổng hợp phenylpropanoid mà cuối cùng là tạo catechin. Enzym chalcone synthase (CHS) là enzyme quan trọng trong con đường flavonoid ở thực vật, xúc tác các phản ứng tạo chalcone [110]. Chalcone isomerase (C I) xúc tác các đồng phân của chal-
Hàm lượng theanine tăng lên ở rễ cây và chuyển thành catechin khi có ánh nắng mặt trời
24
cone để tạo flavanone [104]. Chất này sau đó sẽ chuyển đổi thành đồng vị dihydroflavonol nhờ flavanone 3 - hydroxylase (F3H), flavonoid 3’ - hydroxylase (F3’H), flavonoid 3’5’ - hydroxylase (F3’5’H). Dihydroflavonol tiếp đó chuyển đổi thành leucoanthocyanidin nhờ dihydroflavonol 4 - reductase (DFR). Từ đây sự chuyển hóa chia thành từng nhánh: leuco- anthocyanidin 4 - reductase (LAR) xúc tác leucoanthocyanidin để sản xuất GC, C và một phần leucoanthocyanidin được chuyển đổi thành EGC và EC bởi hoạt tính của synthase an- thocyanidin (ANS) và reductase anthocyanidin (ANR) [113], [135].
Hình 1. 16. Sơ đồ u tr nh sinh tổng hợp catechin
Nguồn: [18], [53] Phenylalanine Axit Cinamic Axit 4-Coumaric Dihydroquercetin 4 – Coumaroyl CoA Flavanone Chalcon PAL Dihydroflavonol Leucoanthocyanidin Catechin Anthocyanidin Epicatechin Dihydromyrice- tin C4H 4CL CHS ANR F3 H F3’5’ H F3’H DFR LAR CH I 3 x Malonyl CoA DFR DFR ANS Anthocyanidin UFGT Con đường tổng hợp phenylpropanoid
25
Ánh sáng là một trong những yếu tố môi trường quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự điều hòa sinh trưởng và phát triển ở tất cả các giai đoạn chu kỳ sống của cây trồng [88]. Sự trao đổi tổng hợp của chất thường hiển thị một nhịp ngày và đêm. Cường độ ánh sáng cao ảnh hưởng đến sự tích lũy các hợp chất có nguồn gốc trong con đường sinh tổng hợp flavonoid [144], [150]. Kinh nghiệm trồng chè cho rằng ánh sáng có thể ảnh hưởng đến sự sinh tổng hợp của catechin, dựa trên thực tế rằng khi che bóng cây chè làm giảm vị chát của chè. Nghiên cứu về ảnh hưởng của điều kiện chiếu sáng đến sự trao đổi chất thứ cấp trong cây ch đã được bắt đầu trong giữa thế kỷ XX và chủ yếu chú ý đến nghiên cứu quá trình sinh tổng hợp catechin [77], [83], [115], [128], [152]. Trong những năm gần đây, người ta đã chú ý tới nghiên cứu về cấu trúc và sự tiến hóa gen có liên quan đến quá trình sinh tổng hợp fla- vonoid, các chất chuyển hóa dưới mức tế bào và cấu trúc của enzyme quan trọng [61], [111], [144].
Cơ sở sinh lý học ảnh hưởng của ánh sáng cũng đã được nghiên cứu và thảo luận rằng cường độ ánh sáng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển cũng như sự tổng hợp thành phần các hợp chất hóa học trong cây chè [30], [49]. Các nhóm flavonoid có vai trò bảo vệ trong quá trình sinh tổng hợp mô thực vật. Flavonoid thường tăng để chống lại những tác động từ ên ngoài như: cường độ tia cực tím quá mạnh (UV) [16], [88], hạn hán [144],