Biến đổi vật lý:
- Tạo cho búp chè mềm dẻo, độ bền cơ học cao.
- Màu xanh lá chè bị mất đi thay vào đó là lá có màu xanh đen hoặc đen do nhiệt độ môi trường làm héo từ 44-45 trong 3-4 giờ.
- Hàm lượng nước trong lá chè giảm nên khối lượng chè giảm theo. - Diện tích lá chè tươi thay đổi.
Biến đổi hóa học:
- Độ ẩm giảm: từ 76 - 80% giảm còn 62 – 63% đối với lá chè non, còn 64 – 67% đối với lá chè già.
- Chất tan tăng lên do sự thủy phân của các chất cao phân tử.
- Các chất màu, chất hương được hình thành (do catechin bị oxy hóa rồi kết hợp với polyphenol hoặc alanine, hoặc asparagine).
- Protein biến đổi sâu sắc để tạo thành các axit amin hòa tan. - Tổn thất các chất dễ bay hơi.
Biến đổi tannin:
- Tổng lượng tannin biến đổi giảm từ 1-2% so với ban đầu (do catechin bị ôxi hóa rồi kết hợp với polyphenol hoặc alanin, hoặc asparagic), nhưng có sự biến đổi sâu sắc về chất (một số chất khác như vitamin C, diệp lục, tinh bột giảm đi. Cafein có tăng lên một ít)
+ Nhóm polyhydroxylphenol – Catechin có vị đắng chát giảm mạnh từ 2-3 lần. + Nhóm tannin riêng có vị chát tăng lên 2-3 lần (do nhiệt độ héo tăng làm hàm lượng tannin thay đổi)
Bảng 3:Sự biến đổi hàm lượng tannin phụ thuộc vào nhiệt độ làm héo
Nhiệt độ làm héo
0C
Hàm lượng tannin
(% chất khô) Điểm thử nếm cảmquan Lá chè
tươi Lá chè héo Tổn thất Hương Vị
20 – 25 26,22 24,38 1,84 3,25 3,25
30 – 32 25,05 21,66 3,39 3,18 3,12
55 26,38 30,20 6,10 3,06 3,00
Biến đổi protein và aminoaxit.
- Các axit amin được giải phóng ra sẽ tham gia vào quá trình tạo hương và tạo màu. Biến đổi hoạt tính của men:
- Hoạt tính men oxi hóa khử tăng.
+ Men glucozidaza hoạt tính tăng 200-300% + Men invectaza hoạt tính tăng 50-70% + Men polyphenol oxidaza tăng 1000% Các biến đổi khác:
- Hàm lượng vitamin C giảm 10-20% - Hàm lượng tinh bột giảm nhiều
- Hàm lượng chất màu thay đổi, clorophin giảm 4050% so với ban đầu.
Biến đổi hóa sinh:
- Biến đổi hoạt tính của các enzyme.
Tăng cường hoạt tính các enzyme: polyphenoloxydase, peroxidase, catalase và glucosidase.
- Sự tạo thành hương thơm do enzyme polyphenoloxydase oxy hóa các tannin chè
Khi có mặt phenylalanine: mùi hoa hồng Khi có mặt acid asparaginic : mùi táo chin Khi có mặt valin và alanin: các mùi hoa tươi
- Phân giải protein thành các acid amin tự do hòa tan, trong đó có leusine và phenylalanine.
Bảng 4: Sự biến đổi hàm lượng các hợp chất nitơ trong lá chè khi làm héo (mg/glucid chất khô)
Các chất Lá chè tươi Lá chè héo
Nitơ chung 44.05 44.48
Nitơ phi protein 14.73 14.82
Nitơ protein 29.77 29.66
Amoniac 0.98 0.75
Nitơ amid 2.68 2.98
Nitơ amin 2.28 3.07
Caffein (%) 2.90 2.46
- Lượng pectin hòa tan trong nước tang lên 1 ít do protopectin pectin.
- Sự biến đổi của chlorophyll do enzyme chlorophyllase, lá trở nên sẫm màu hơn.
Lá chè Tinh
bột Protopectin Muối oxalattan limonicAcid MalicAcid Vitamin C(mg/g)
Lá chè tươi 0.90 8.36 0.2 - - 162.47
Lá chè héo 0.77 5.64 0.8 - - 143.06
Lượng biến đổi -0.23 -2.73 +0.6 +0.152 -0.206 -19.41
• Cắt, vò, nghiền
Biến đổi vật lý
- Có sự phá vỡ thành tế bào của lá, dịch bào thoát ra ngoài. - Lá chè bị biến dạng
- Có sự tăng nhẹ nhiệt độ do sự ma sát giữa các lá chè, giữa lá với thiết bị, do sự oxy hóa diễn ra trong quá trình.
Biến đổi hóa học
- Sự xâm nhập của khí Oxy
Các quá trình sinh hóa diễn ra mạnh và liên quan mật thiết với lượng oxy xâm nhập vào khối lá.
- Sự tăng nhiệt độ
Trong quá trình cắt, vò nghiền, do lực ma sát và nhiệt sinh ra của phản ứng oxy hóa, nhiệt độ khối chè tăng lên 4 ÷ 5 0C. Sự tăng nhiệt độ làm cho quá trình oxy hóa diễn ra mạnh, ảnh hưởng xấu đến phẩm chất lá chè.
- Sự oxy hóa tannin làm cho hàm lượng của tannin hòa tan giảm, hàm lượng của catechin giảm, hàm lượng của các tannin đặc biệt tăng lên.
Sự thay đổi các thành phần khác như các hợp chất dễ bay hơi (methanol, benzaldehyde...), các acid hữu cơ, vitamin C, chlorophyll...
Cảm quan: Do quá trình oxy hóa các tannin hình thành các hợp chất tạo màu nâu và đỏ cho chè.
• Lên men:
Biến đổi vật lý:
Nhiệt độ
Quá trình lên men lá chè được bắt đầu từ khi các tế bào của lá bị phá vỡ cho đến khi xếp chè vào khay và đặt trong phòng lên men các quá trình oxy hóa của chè mới xảy ra
mãnh liệt. Nhiệt độ của khối chè lên men tăng lên cho đến khi kết thúc quá trình lên men, sau đó bắt đầu giảm xuống.
Trong thời gian lên men tại phòng lên men nhiệt độ của khối chè tăng lên từ 2-5, phụ thuộc vào chất lượng chè ban đầu, độ dày của lớp chè trong khay lên men, mức độ vò đậo, nhiệt độ không khí và các yếu tố khác. Sự gia tăng nhiệt độ có lien quan chặc chẽ đến quá trình oxy hóa xảy ra trong lá chè.
Sau khi lên men được 1.5-2 giờ kể từ sau khi phân loại chè vò, nhiệt độ của khối chè tăng lên tối đa và không đổi trong một khoảng thời gian ngắn, sau đó bắt đầu giảm xuống.Khi nhiệt độ của khối chè lên men giảm xuống có thể kết thúc quá trình lên men tại đây.
Nhiệt độ của khối chè lên men là một trong các chỉ tiêu khách quan để xác định điểm kết thúc của quá trình lên men.
Biến đổi hóa học:
Nếu tiến hành lên men chè trong điều kiện ấm và thời gian vừa đủ, sự tạo thành flavonoids sẽ làm tăng múc độ sang của nước chè. Tuy nhiên, nếu lên men cùng với điều kiện ấm, nhưng thời gian lại quá dài, màu của nước chè sẽ đậm hơn do hàm lượng
thearubigins tạo ra nhiều hơn và lượng theaflavins tạo thành sẽ ít hơn. Vì vậy, việc đánh giá lượng theaflavins tạo thành là được xem là cách để xác định lên men tối ưu.
Có 4 cách để xa1x định thời gian lên men tối ưu:
- Đo mức độ giảm của EGCG, cách này dđược sử dụng tại Ấn Độ
- Xem xét sự hình thành theaflavin, được gọi là phương pháp in-line theaflavin, sử dụng tại Malawi.
- Phương pháp cảm quan, sử dụng tại Kenya Các biến đổi về chất màu
Màu sắc của chè đen khi pha không phải là màu đen, mà có màu cam sang, hơi đỏ hay đỏ nâu. Các chất màu đặc trưng cho chè đen được hình thành chủ yếu trong quá trình lên men. Chất màu của chè đen là tổng hợp của nhiều hợp chất tạo màu khác nhau gồm các loại chính sau:
Thành phần TFs trong chè đen chiếm khoảng 0.2-0.3%. Trong chè đen có 4 loại TFs chính gồm Theaflavin, Theaflavin 3 – gallate, Theaflavin 3’ – gallate, Theaflavin – 3, 3’ gallate.
Các Theaflavin này được tạo thành bởi sự oxi hóa các hợp chất quinon.Dưới tác dụng của enzyme polyphenoloxidase chuyển hóa từ Epigallocatechin thành các hợp chất trung gian là các hợp chất quinon, cụ thể nhóm Galloyl ester của catechin bị oxi hóa tạo thành benzotropolone.Cuối cùng các hợp chất quinon này kết hợp lại với nhau tạo nên các loại Theaflavin khác nhau. Chính chất này tạo màu cam cho nước chè khi pha. Trong các loại Theaflavin, Theaflavin monogallate tạo màu sắc sáng hơn Theaflavin, Theaflavin
digallate cho màu sang hơn nhiều so với Theaflavin monogallate. EGC + EC –Theaflavin
EGCG + EC – Theaflavin-3 monogallate EGCG + ECG – Theaflavin-3’3’ digallate EGC + ECG – Theaflavin-3’- monogallate GC + EC – Isotheaflavin
Các phản ứng tạo theaflavin trong lên men chè đen
• Thearubigins (TRs)
Trong chè đen Thearubigin chiếm khoảng 10-20%, là hỗn hợp các chất màu phenol, có khối lượng phân tử từ 700 đến 40.000 Da. Chúng được tạo thành do phản ứng trùng ngưng. TRs được tạo thành do sự oxi hóa bất kì Catechin nào hoặc do sự kết hợp giữa chúng dưới sự xúc tác của enzyme Peroxidase. Trong quá trình lên men, một lượng lớn TRs tăng lên tương ứng với lượng TFs giảm đi. Điều đó chứng tỏ có sự chuyển hóa TFs thành TRs trong quá trình lên men.Thearubigin tạo màu đỏ nâu cho chè đen.
Cùng một loại chè đen có nguồn gốc từ các vùng khác nhau sẽ có màu sắc khác nhau. Chính mối quan hệ giữa Theaflavin và Thearubigin quyết định màu sắc của nước chè khi pha. Nếu hàm lượng TFs cao thì nước chè có màu sang hơn, ngược lại nếu hàm lượng TFs quá cao thì nước chè có màu nâu tối.
Trong quá trình tạo màu TRs, có thể xảy ra phản ứng trùng ngưng không thích hợp các Catechin và các hợp chất phenol khác tạo nên các sản phẩm kém tan trong nước chè. Đây chính là nguyên nhân làm cho nước chè bị đục.
Trong quá trình lên men, Anthocyanidin bị oxy háo tạo nên các chất tan trong nước tạo cho nước chè có màu đồng đỏ. Khi hàm lượng Anthocyanidin trong nước chè nguyên liệu càng nhiều thì màu nước chè đen thành phẩm càng đẹp.
Bên cạnh TFs, TRs, Anthocyanidin tạo màu chính cho sản phẩm chè đen, các phản ứng tạo phức của các mono- và disaccharide giảm từ 1.97% xuống 1.64%, disaccharide giảm từ 1.25% xuống 0.5%.
Như vậy Catechin có ảnh hưởng quan trọng hình thành các chất màu đặc trưng cho chè đen
Trong chè đen, nếu EGC và các ester galloyl của chúng không bị oxy hóa hoàn toàn trong quá trình lên men thì các Catechin và acid chlorogenic không bị biến đổi hoàn toàn. Do đó, trong chè đen, các sản phẩm của quá trình oxi hóa có thể có nguồn gốc từ EGC và các gallate của chúng.
Trong gian đoạn đầu của quá trình lên men, thearubigin hình thành rất chậm nhưng sau đó tăng lên khi mà theaflavin đạt đếnmức cực đại.
Các biến đổi về mùi:
Các chất tạo mùi hình thành trong quá trình chế biến
Người ta đã xa1x định hơn 600 hợp chất có ảnh hưởng đến mùi của chè thành phẩm, trong đó các rượu monoterpene (như linalool, gernariol), các rượu thơm (rượu benzylic, 2 – phenyllethanol) là những thành phần chính tạo nên mùi thơm cho chè. Người ta cho rằng những chất mùi có chức rượu này có mặt trong lá chè dưới dạng các glycoside, trong quá trình lên men sẽ được giải phóng bởi enzyme nội bào glycoside. Các glycoside tiền thâncho những chất tạo mùi trong chè này đã được phân lập, chủ yếu là các
diglycoside, gồm các thành phần như sau: - primeveroside (6-o--D-xylopyranosul--D- glucopyranoside), -acuminoside (6-o--D-apifuranosul--D-glucopyranoside), và -D- glucopyranoside. Trong đó, -primeverroside là glycoside được tìm thấy nhiều nhất. Bên cạnh đó, người ta cũng đã phân lập được 1 enzyme có khối lượng phân tử là 61 kDa, làm nhiệm vụ thủy phân các glycoside tiền than này trong chè tươi để tạo các hợp chất mùi cho chè đen, và đặt tên là -glycosidase.
Các sản phẩm của quá trình thủy phân bởi -glycosidase
Bằng các thí nghiệm, và phân tích các thành phần của các chất mùi trong chè, người ta đã kết luận -glycosidase là một enzyme chủ lực trong quá trình tạo ra mùi thơm đặc trưng cho chè đen trong quá trình lên men. Điều này càng được cũng cố hơn nữa vì- glycosidase còn được tìm thấy không chỉ trên cây chè mà còn được tìm thấy trong các loại hoa và trái cây để tạo mùi đặc trưng cũng bằng cơ chế như vậy.
Hương thơm của chè thành phẩm cũng được góp phần bởi sự tương tác giữa đường và acid amin, giữa acid amin và tannin. Hiện vẫn còn rất nhiều giả thiết về cơ chế tạo hương thơm trong quá trình lên men chè đen, song các hợp chất tạo hương thơm có thể
thốngnhất theo bảng sau:
Bảng 6: Các hợp chất tạo hương thơm cho sản phẩm chè đen
Tên các hợp chất Hương
Linalool, linalool oxide Ngọt
Geraniol, phenylacetaldehyde Cỏ
Neronidol, benzaldehyde, methyl
salicylate, phenyl ethanol Hoa quả (Táo, hoa hồng) Trans-2-hexenal, n-hexenal, cis-3-hexenol,
Catechin có ảnh hưởng đến sự tạo thành mùi thơm cho chè. Các đồ thị dưới đây cho thấy khi hàm lượng Catechin giảm sẽ làm cho tổng hàm lượng các chất thơm tăng, đặc biệt là các rượu monoterpene, đây là chất quan trọng đối với hương chè đen thành phẩm.
Sự thay đổi của tổng hàm lượng các chất tạo mùi và hàm lượng catechin trong các giai đoạn sản xuất
Vị của chè được tạo nên do sự cân bằng giữa các vị cơ bản như: đắng, chát, ngọt, umami. Mặc dù vị đắng, chát gây cảm giác khó chịu nhưng đối với sản phẩm chè hai vị này là tính chất quan trọng tạo nên chất lượng cho nước chè pha.
Vị đắng, chát trong chè là do Catechin, ECG, EGCG tạo vị đắng và chát, trong khi EGC, EC tạo nên vị đắng và hậu vị ngọt. cường độ vị đắng, chát có thể xếp theo thứ tự sau: ECG>EGCG>GCG>EC>EGC=GC>C. Từ đó cho thấy Gallated catechin có vị đắng và chát hơn các non-gallated catechin. Bên cạnh các catechin có sẵn trong nguyên liệu, các theaflavin được tạo thành trong quá trình lên men cũng góp phần tạo vị cho
chè.Trong đó, Theaflavin digallate có vị đắng và chát hơn hẵn so với Theaflavin monogallate.
Cafein trong chè chiếm khoảng 2.5 đến 4%, tạo vị đắng gắt cho chè. Trong quá trình lên men có sự tạo phức giữa caffein và hợp chất phenol làm giảm hàm lượng caffeine giúp đều vị cho nước chè pha. Sản phẩm của quá trình này là caffeine tannate, tan trong nước nóng không tan trong nước lạnh.
Các Flavonoid có trong chè thường có vị đắng nhiều hơn chát và khi các Flavonoid có kích thước hay khối lượng phân tử càng tăng thì có vị chát nhiều hơn đắng. Trong quá trình lên men, các Polymer Flavonoid bị thủy phân tạo các mạch nhỏ hơn làm cho chè đen có vị đắng nhiều hơn. Vị đắng này dịu, dễ chịu hơn vị đắng của caffeine.
Biến đổi hóa lý:
Sự thay đổi hàm lượng rượu methylic
Theo Goghia trong thời gian vò và lên men có sự biến đổi hàm lượng rượu methylic về tổng số cũng như về dạng tự do như sau
Theo bảng trên ta thấy, từ lúc phá vỡ các tế bào của lá chè và có sự tiếp xúc của dịch ép của không khí đã xảy ra sự bay hơi của rượu methylic nhờ tính dễ bay hơi của nó. Đồng thời methylic tham gia vào sự tạo thành ester giúp tạo hương của chè trong khi vò và lên men chè.
Biến đổi hóa sinh:
Sự biến đổi của tannin trong quá trình lên men chè
Trong thời gian lên men chè lượng tannin giảm đi rất lớn, thường chiếm khoảng 50% hàm lượng ban đầu của nó trong nguyên liệu.Bên cạnh sự tổn thất về hàm lượng, trong quá trình lên men tannin còn biến đổi sâu sắc về thành phần các cấu tử.Hiện tượng này
Trong quá trình lên men nhóm chất catechin trong hỗn hợp tannin chè giảm xuống do + 1 phần tannin chuyển hóa thành tannin đặc biệt, chính là các sản phẩm oxy hóa của chúng khi lên men
+ 1 phần sau khi ngưng tụ thành hợp chất lớn hơn đã kết hợp với protein tạo thành những chất không tan
Nhờ sự oxy hóa nhóm chất catechin và làm tăng hàm lượng nhóm chất tannin đặc biệt nên vị chát đắng của chè mất đi và thay vào đó là vị chát dịu dễ chịu của chè đen.
Sự biến đổi của các saccharide
Trong thời gian lên men, lượng monosacaride, disacaride giảm xuống do tham gia vào quá trình tạo thành các phức chất để tạo các cấu tử hương và màu.
Theo khorobava
+ Lượng monosaccharide giảm từ 1.97% xuống 1.64%
+ Lượng disaccharide giảm từ 1.25% xuống 0.5% (theo chất khô) Sự biến đổi của protein