NGHIÊN cứu và sản XUẤT nước GIẢI KHÁT từ TRÀ XANH lên MEN

Tổng quan

Nhìn nhận đề tài

Trong một số vùng dân gian, người dân đã sử dụng con giấm để lên men nước chè, tạo ra một loại nước uống có tác dụng thanh nhiệt và giải khát cho cơ thể.

Sản phẩm giấm trà, hay trà giấm, được nhiều người tin dùng vì lợi ích sức khỏe và có thể uống hàng ngày Qua nghiên cứu ở các quốc gia như Ấn Độ, Nga, Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản và Canada, nhiều công dụng của sản phẩm này đã được xác nhận Tuy nhiên, giấm trà vẫn chưa phổ biến trên thị trường, đặc biệt là ở Việt Nam Chính vì vậy, chúng tôi quyết định nghiên cứu và sản xuất nước giải khát từ trà xanh lên men, nhằm giới thiệu một sản phẩm trà đóng chai mới mẻ.

1.2 Luận điểm mới của đề tài Đưa ra được một sản phẩm nước giải khát mới, góp phần đa dạng hóa sản phẩm trà xanh đóng chai Sử dụng được lá trà xanh là nguyên liệu chính.

Trong đề tài nghiên cứu này, chúng tôi sẽ

- Tìm hiểu khả năng lên men của vi khuẩn A.xylinum trong môi trường dịch trà trích ly

- Đề xuất quy trình công nghệ lên men trà xanh

- Đưa ra được sản phẩm trà xanh lên men đóng chai

Do thời gian, trang thiết bị còn hạn chế, nên chúng tôi chỉ tiến hành:

- Khảo sát quá trình trích ly trà xanh nguyên liệu

- Khảo sát các điều kiện lên men

- Khảo sát quá trình thanh trùng sản phẩm

Page 7 Đề Tài NCKH Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men ĐH SPKT TP.HCM SV 2010 - 49 5

Nguyên liệu

Thành phần hóa học trong lá trà

Trà xanh hiện nay là một loại thức uống phổ biến, nổi bật với thành phần đa dạng và nhiều chất hoạt tính có lợi cho sức khỏe Việc hiểu rõ các thành phần hóa sinh trong trà sẽ là nền tảng quan trọng cho nghiên cứu, từ đó phát triển những sản phẩm mới nhằm khai thác tối đa những lợi ích của trà xanh.

Nước là thành phần chính trong búp trà, đóng vai trò quan trọng trong quá trình biến đổi hóa sinh và hoạt động của các enzym, cần thiết cho sự sống của cây Hàm lượng nước trong búp trà biến đổi tùy thuộc vào giống, tuổi cây, điều kiện đất đai, kỹ thuật canh tác, thời gian hái và tiêu chuẩn hái.

Hàm lượng polyphenol trong búp trà non dao động từ 20 – 35%, trong khi đó, lá trà tươi chứa khoảng 11 – 20% polyphenol Polyphenol, một nhóm hợp chất phenolic, trong đó catechin là thành phần chủ yếu, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên màu sắc và hương vị của trà, đồng thời quyết định chất lượng của sản phẩm trà.

Polyphenol trong trà được chia làm 6 nhóm hợp chất là flavonols, hydroxy-4-flavonols, anthocyanins, flavones, flavonols and phenolic acids Trong số 6 nhóm trên thì nhóm Flavonols

Catechin là thành phần quan trọng nhất trong trà, chiếm từ 60 – 80% tổng lượng polyphenol Khoảng 90 – 95% flavonol trong trà bị oxy hóa, tạo ra các sản phẩm ảnh hưởng đến màu sắc và hương vị của trà Polyphenol là các hợp chất không màu và tan trong nước.

Catechin là thành phần chính trong trà, chiếm một lượng lớn polyphenol, và đóng vai trò quan trọng trong việc tạo vị đắng và vị chát Đây cũng là tiền chất hình thành theaflavin trong trà đen Các catechin chủ yếu có trong lá trà bao gồm EC và (-)-.

Page 8 Đề Tài NCKH Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men

ECG, (-)-EGC, (-)-EGCG, (+)-C và (+)-GC là những catechin chính có trong lá trà, bên cạnh đó còn có nhiều loại catechin khác với tỷ lệ thấp Trong số các catechin này, (-)-ECC và (-)-EGCG có vị đắng và chát rõ rệt hơn so với (-)-EGC và (-)-EC Tỷ lệ các catechin trong trà chủ yếu được xác định bởi yếu tố di truyền.

Hàm lượng catechin trong trà phụ thuộc vào mùa và các yếu tố môi trường, với lượng catechin thường cao hơn vào mùa hè so với mùa xuân Những búp trà non thường chứa nhiều catechin hơn, dẫn đến chất lượng trà cao hơn so với những lá trà già có hàm lượng catechin thấp và nhiều chất xơ Do đó, hàm lượng catechin là yếu tố quyết định phẩm chất của trà.

Hình 1 Hình dạng tinh thể của các catechin khác nhau [TLTK 10]

Bảng 1 - Các catechin có trong trà [TLTK 10]

Hình 2 – Cấu trúc tinh thể của một số catechin Bảng 2 – Cấu trúc tinh thể và một số đặc tính vật lý của catechin trong trà

2.3 Flavonols và flavonol glycoside ồ ĐH SPKT TP.HCM SV 2010 - 49 8

Trà chứa hàm lượng flavonol và flavonol glycoside không cao, với ba flavonol chính là kaempherol, quercetin và myricetin Các flavonol này có thể tồn tại độc lập hoặc kết hợp với nhóm glycoside như glucose, rhamnose hoặc galactose.

Flavonol chính là hợp chất tạo nên tính chống oxy hóa trong trà.

Approximately 18 types of flavones have been identified in tea, including significant compounds such as vitexin, isovitexin, three isomers of C-glycosyl apigenin, saponarin, vicemin-2, theiferin A, and theiferin B These water-soluble flavones contribute to the yellow color of tea infusions.

Trong trà, các acid phenolic chủ yếu bao gồm acid gallic, acid chlorogenic và acid courmaryl quicnic, với depside quan trọng nhất là 3-galloyl quinic acid (hay còn gọi là theogallin) Những hợp chất này có mặt với hàm lượng cao trong trà, dẫn đến sự quan tâm và nghiên cứu về tác động của chúng đối với đặc tính của trà Hàm lượng các chất này trong dịch trích trà xanh dao động khoảng 0.4 – 1.6 g/kg trọng lượng khô.

Trà chứa khoảng 2-4% amino acid, trong đó theanin (5-N-ethyl glutamine) là loại amino acid nổi bật nhất, chiếm 50% tổng lượng amino acid tự do trong trà Hợp chất này được tìm thấy dưới dạng tinh thể trong trà.

Page 11 Đề Tài NCKH Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men không màu Theanine có hai đồng phân quang học là L-theanine và D-theanine Trong đó, D- theanine chiếm tỷ lệ khoảng 1,85% tổng lượng theanine Trà nếu có hàm lượng D-theanine thấp

Chất lượng trà sẽ cao khi tỷ lệ D-theanine dưới 1% D-theanine trong trà tăng đáng kể khi được bảo quản ở nhiệt độ cao Tiền chất tổng hợp của theanine là acid glutamic và ethylamine, và quá trình sinh tổng hợp diễn ra từ rễ cây trà trước khi chuyển đến các lá non Do đó, amino acid trong trà chủ yếu tập trung ở rễ, trong khi hạt trà không chứa theanine Theanine cũng đóng vai trò là chất bảo vệ enzyme khỏi sự khử do các sản phẩm polyphenolic.

Có nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng theanine có tác dụng làm giảm huyết áp, và làm giảm stress ở những người làm việc căng thẳng.

In addition to proteins, tea contains 26 unique amino acids, including glutamic acid, arginine, glutamine, aspartic acid, glycine, serine, asparagine, lysine, threonine, histidine, α-alanine, β-alanine, tyrosine, proline, hydroxyproline, valine, S-methylmethionine, tryptophan, leucine, isoleucine, phenylalanine, γ-glutanyl methylamide, γ-aminobutylic acid, γ-N-ethylasparagine, cysteic acid, and pipecolic acid Notably, the first four amino acids—glutamic acid, arginine, glutamine, and aspartic acid—are present in concentrations of 200 to 280 mg per 100 g of processed tea The high levels of these amino acids significantly enhance the quality of tea and contribute to its distinctive flavor profile.

Lá trà tươi chủ yếu chứa hai loại chất màu là chlorophyll và carotenoid, với hàm lượng chlorophyll dao động từ 0.2% đến 0.6% trên cơ sở khô Tỷ lệ cân đối giữa chlorophyll và carotenoid đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng và hương vị của trà.

Giống vi sinh vật

Vi sinh vật được sử dụng là vi khuẩn Acetobacter xylinum

Acetobacter xylinum, a species originating from the Philippines, belongs to the acetic acid bacteria group According to Bergey's classification system, it is categorized under the class Schizomycetes, order Pseudomonadales, and family Pseudomonadieae.

- A.xylinum là loại vi khuẩn hình que dài khoảng 2μm, gram âm, đứng riêng lẽ hoặc xếp thành chuỗi, có khả năng di động nhờ tiên mao.

- A.xylinum sinh trưởng ở điều kiện pH nhỏ hơn hoặc bằng 5, nhiệt độ khoảng 28-32o C và có thể tích luỹ 4.5% acid acetic.

- Có khả năng tạo thành váng hemicellulose khá dày trên môi trường lỏng, bắt màu với thuốc nhuộm Iod và H2SO4.

Acid acetic là sản phẩm được tạo ra từ hoạt động của vi khuẩn Tuy nhiên, khi nồng độ acid acetic vượt quá mức cho phép, nó sẽ gây ức chế hoạt động của vi khuẩn, ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng.

- Đặc trưng sinh hóa của A.xylinum là việc sinh tổng hợp lớp màng cellulose trên môi trường lỏng và sinh ra acid acetic.

A.xylinum hấp thụ glucose và saccharose từ môi trường nuôi cấy Trong tế bào vi khuẩn, glucose kết hợp với acid béo để tạo thành một tiền chất trên màng tế bào Sau đó, tiền chất này được giải phóng ra ngoài cùng với một enzyme, enzyme này có khả năng polyme hóa glucose thành cellulose.

A xylinum sản xuất lớp cellulose dày nhờ vào môi trường nuôi cấy được bổ sung đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết Cellulose, một polysaccharide không tan trong nước nhưng tan trong môi trường kiềm, là thành phần chính cấu tạo nên màng tế bào thực vật.

- Polysaccharide của vi sinh vật thường được tích tụ đáng kể trong các môi trường lỏng.

Vi sinh vật có khả năng tổng hợp oligo và polysaccharide, với lượng nội bào có thể chiếm đến 60% trọng lượng khô của tế bào.

Tất cả oligo và polysaccharide được hình thành thông qua quá trình kéo dài chuỗi saccharide hiện có bằng cách thêm các đơn vị monosaccharide Các đơn vị monosaccharide thường được kích hoạt dưới dạng dẫn xuất của uridin diphosphat (UDP-X).

- Sự tổng hợp diễn ra theo các phản ứng sau:

Quá trình sinh tổng hợp polysaccharide phân nhánh diễn ra thông qua sự tổng hợp các loại polysaccharide, mặc dù cơ chế chính xác vẫn chưa được làm rõ Thứ tự các gốc đường và tính đặc trưng của chúng trong chuỗi polysaccharide được cho là phụ thuộc vào các enzyme transferase.

Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Vật liệu

1.1 Đối tượng nghiên cứu 1.1.1 Trà xanh

Trà xanh (dạng nguyên cành lá) được mua từ siêu thị CoopMart Xa Lộ Hà Nội.

Giống vi khuẩn Acetobacter xylinum, lấy từ phòng giống vi sinh vật, trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM.

Tại phòng thí nghiệm vi sinh của Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, nguồn nước được sử dụng có pH là 6.7 Nước này đạt tiêu chuẩn cảm quan với đặc điểm không màu, không mùi và không vị.

Sử dụng đường Biên Hòa mua tại siêu thị CoopMart trên xa lộ Hà Nội để điều chỉnh nồng độ chất khô hòa tan trong dịch trích ly và hiệu chỉnh độ Brix cho sản phẩm.

1.2 Dụng cụ - thiết bị - hóa chất 1.2.1 Dụng cụ

- Môi trường thạch Nutrient Agar: thành phần gồm có glucose, tryptone và chất chiết nấm men.[TLTK 6]

Phương pháp

Xác định thông số kỹ thuật cho quá trình trích ly trà xanh

Xác định tỷ lệ giống cấy phù hợp

Khảo sát các thông số kỹ thuật của quá trình lên men

Khảo sát các thông số kỹ thuật của chế độ thanh trùng

Khảo sát cảm quan tỷ lệ hương bổ sung

Các phương pháp thí nghiệm

Lá trà xanh được chọn lọc kỹ lưỡng, loại bỏ cuống và những lá hư hỏng Sau khi rửa sạch với nước, lá trà được để ráo và cân định lượng trước khi tiến hành vò, nhằm tối ưu hóa quá trình trích ly.

3.2 Phương pháp xác định các thông số cho quá trình trích ly [4, 11, 14]

Sản phẩm cuối cùng sẽ là một loại nước giải khát, vì vậy chúng tôi đã chọn nước làm dung môi trích ly Để xác định các thông số của quá trình, chúng tôi tiến hành thực hiện các thí nghiệm cần thiết.

- Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly [TLTK 4]

Để thực hiện quá trình trích ly trà, cần cân chính xác 10 gram trà và bổ sung nước theo tỷ lệ 1:15 Sau đó, tiến hành trích ly ở các mức nhiệt độ khác nhau: 80 o C, 85 o C, 90 o C, 95 o C và 100 o C, với thời gian trích ly được điều chỉnh phù hợp.

45 phút, sau đó tiến hành lọc và đo hàm lượng polyphenol theo phương pháp Prussian Blue

- Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi : cơ chất đến quá trình trích ly

Để thực hiện quy trình trích ly trà, bạn cần cân khoảng 10 gram trà và cho vào bình Erlen Tiếp theo, thêm nước vào theo tỷ lệ từ 1:5 đến 1:30, sau đó tiến hành trích ly trong 45 phút ở nhiệt độ 85 độ C Lưu ý rằng nước phải được đun nóng đến 85 độ C trước khi cho vào bình trích Cuối cùng, lọc lấy dịch trích và xác định hàm lượng polyphenol bằng phương pháp Prussian Blue.

- Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình trích ly

Nguyên tắc: Cân chính xác 10 gram trà, bổ sung nước theo tỷ lệ 1:15, tiến hành trích ly ở

90 0 C, với các chế độ thời gian khác nhau: 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 phút Sau đó lọc lấy dịch, mang xác định hàm lượng polyphenol theo phương pháp Prussian Blue.

Phương pháp Prussian Blue [ TLTK 6 ]

Lấy 0.1 ml dung dịch (chất chuẩn hoặc mẫu cần đo đã pha loãng đến nồng độ thích hợp) cho vào ống nghiệm, cho tiếp 3ml nước cất, lắc đều, tiếp theo cho nhanh 1ml K3Fe(CN)6 và 1 ml

FeCl3, lắc đều dung dịch Để yên dung dịch trong 15 phút, sau đó bổ sung chất ổn định cho đủ

10ml, đo độ hấp thu A tại bước sóng 700nm.

3.3 Phương pháp xác định tỷ lệ giống cấy

Page 23 Đề Tài NCKH Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men Đặc trưng của giống vi khuẩn A.xylinum là tạo váng cellulose trên bề mặt canh trường lên ố ố ấ ấ ố ĐH SPKT TP.HCM SV 2010 - 49 21 men, chính vì vậy việc xác định số lượng giống cấy là rất khó khăn Tuy nhiên, sự gia tăng khối lượng màng cellulose trong quá trình lên men lại tỷ lệ thuận với số lượng A.xylinum có trong dịch lên men Do đó, chúng tôi xác định số lượng vi khuẩn lên men gián tiếp thông qua khối lượng màng cellulose

Để tiến hành thí nghiệm, cần cân chính xác khối lượng màng cellulose và rửa qua nước muối vô trùng ba lần Sau đó, sử dụng thiết bị sấy đối lưu để sấy đến khối lượng không đổi Chuẩn bị 10 erlen, mỗi erlen chứa 350ml dịch trước lên men và cho vào quá trình lên men Mỗi ngày, lấy lớp màng cellulose từ một erlen, rửa với nước muối và sấy cho đến khi đạt khối lượng không đổi Cuối cùng, so sánh sự chênh lệch khối lượng giữa các mẫu để phân tích kết quả.

Lưu ý: Tiến hành lên men với 3 khối lượng màng cellulose ban đầu khác nhau.

3.4 Phương pháp xác định các thông số của quá trình lên men [TLTK 3, 4, 9, 10]

Quá trình lên men đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất, vì vậy việc kiểm soát quá trình này là cần thiết để tối ưu hóa quy trình Loài A.Xylinum có nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là 30°C, do đó chúng tôi đã điều chỉnh nhiệt độ lên men trong khoảng 29-31°C nhằm giảm chi phí năng lượng và đầu tư thiết bị Sau khi cố định nhiệt độ, chúng tôi tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.

- Thí nghiệm: Khảo sát hàm lượng chất khô hòa tan ảnh hưởng đến quá trình lên men

Để thực hiện quy trình lên men, cần bổ sung saccharose vào dịch trích ly với các tỷ lệ nhằm đạt nồng độ 5%, 7.5% và 10% (đo bằng Brix kế) Sau đó, tiến hành lên men ở nhiệt độ phòng trong thời gian 10 ngày Trong suốt quá trình lên men, cần theo dõi sự biến đổi hàm lượng đường sót.

- Thí nghiệm: Khảo sát pH ảnh hưởng đến quá trình lên men [TLTK 3, 4]

Để thực hiện quá trình lên men hiệu quả, cần điều chỉnh pH của dịch trích ly với các tỷ lệ tương ứng, đạt được pH đầu là 5.5, 5 và 4.5 Sau đó, tiến hành lên men ở nhiệt độ phòng trong thời gian 10 ngày Trong suốt quá trình này, việc theo dõi sự biến đổi pH là rất quan trọng để đánh giá tiến trình lên men.

- Thí nghiệm: Khảo sát thời gian lên men

Nguyên tắc của nghiên cứu là thu dịch trích ly và bổ sung saccharose với tỷ lệ tối ưu trong thí nghiệm "Khảo sát hàm lượng chất khô hòa tan ảnh hưởng đến quá trình lên men" Quá trình lên men diễn ra trong 11 ngày, trong đó hàm lượng đường sót và pH được đo từ ngày thứ 2 đến ngày thứ 11.

3.5 Thu nhận dịch lên men [ TLTK 3]

Quá trình lên men trà xanh diễn ra trên bề mặt trong môi trường lỏng, cho phép thu nhận dịch lên men một cách dễ dàng Sau khi xác định thời điểm dừng lên men, chúng tôi tách sinh khối khỏi dịch lên men bằng cách sử dụng vải lọc để lọc thô 3 lần Cuối cùng, dịch lên men được lọc chân không để đảm bảo chất lượng.

3.6 Phương pháp khảo sát các thông số thanh trùng [TLTK 3, 4, 7] Để sản phẩm có thể thương mại hóa, thì yêu cầu bắt buộc là thời gian bảo quản sản phẩm phải đủ dài và đảm bảo chất lượng sản phẩm không bị biến đổi Vì vậy khảo sát chế độ bảo quản là yêu cầu bắt buộc Do sản phẩm có pH thấp, nên chúng tôi chỉ khảo sát các thông số thanh trùng mà không tiệt trùng Trong khâu bảo quản, số lượng tổng VSV hiếu khí là chỉ tiêu phản ánh mức độ hư hỏng của sản phẩm một cách khách quan Bên cạnh đó, khi xử lý thanh trùng thì làm lượng polyphenol, cũng như cảm quan của sản phẩm cũng bị ảnh hưởng theo, vì vậy việc xác định các thông số thanh trùng sẽ dựa vào: hàm lượng polyphenol, cảm quan sản phẩm và tổng số VSV hiếu khí Chúng tôi tiến hành xác định tổng số VSV hiếu khí thông qua những thí nghiệm dưới đây:

- Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thanh trùng

Nguyên tắc thanh trùng sản phẩm đóng chai thủy tinh 330ml bao gồm việc xử lý ở các nhiệt độ 70°C, 80°C, 90°C và 95°C trong thời gian 25 phút Sau khi hoàn tất quá trình thanh trùng, sản phẩm cần được để ở nhiệt độ thường trong 3 tuần Cuối cùng, tiến hành xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí có trong sản phẩm.

- Thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thanh trùng

Nguyên tắc thực hiện là tiến hành thanh trùng sản phẩm trong chai thủy tinh 330ml với các thời gian khác nhau: 15, 20, 25, 30, 35 và 40 phút, ở nhiệt độ đã chọn từ thí nghiệm trước Sau khi thanh trùng, sản phẩm được bảo quản ở nhiệt độ thường trong 3 tuần Cuối cùng, tiến hành xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí có trong sản phẩm.

Nguyên tắc xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí [TLTK 6]

Kết quả và bàn luận

Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình trích ly Chúng tôi tiến hành thí nghiệm với điều kiện như sau:

- Dung môi trích ly: nước

- Tỷ lệ dung môi : cơ chất là 15:1

Thí nghiệm này được thực hiện trong thời gian trích ly 45 phút, nhằm khảo sát sự thay đổi độ hấp thu OD của các mẫu ở các điều kiện trích ly khác nhau về nhiệt độ Kết quả đo đạt được cho thấy sự biến đổi rõ rệt, góp phần vào việc hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình trích ly ĐH SPKT TP.HCM, SV 2010 - 49 24.

Bảng 5 – Hệ số hấp thu OD qua các chế độ nhiệt độ trích ly

Dựa vào bảng kết quả, chúng tôi đã xây dựng đồ thị thể hiện sự thay đổi OD qua 5 chế độ nhiệt khác nhau: chế độ 1 ở nhiệt độ 800°C, chế độ 2 ở 850°C, chế độ 3 ở 900°C, chế độ 4 ở 950°C và chế độ 5 ở 1000°C Đồ thị OD này minh họa quá trình trích ly trong các chế độ nhiệt khác nhau.

Hình 4 Đồ thị biểu diễn quá trình trích ly qua các chế độ nhiệt khác nhau

Thông qua đồ thị, chúng tôi nhận thấy rằng ở nhiệt độ 80°C, khả năng trích ly vẫn có thể gia tăng, do cấu trúc tế bào vẫn còn bền vững, ngăn cản dịch bào thoát ra Tuy nhiên, ở 85°C, quá trình trích ly đạt hiệu quả tối ưu, vì tại nhiệt độ này, vách tế bào bị phá vỡ đáng kể, giúp dịch bào tràn ra và tăng nồng độ polyphenol được trích ly.

Nghiên cứu cho thấy, khi điều chỉnh chế độ nhiệt từ 90°C đến 1000°C, nồng độ chất trích ly tỷ lệ nghịch với nhiệt độ Biểu đồ hệ số hấp thu OD của polyphenol, chủ yếu là catechin, cho thấy catechin không bền nhiệt Do đó, khi trích ly ở nhiệt độ cao, một phần polyphenol sẽ bị phân hủy, dẫn đến giảm độ OD Phân tích dữ liệu qua bảng ANOVA cũng chỉ ra sự khác biệt rõ rệt giữa các chế độ xử lý nhiệt.

0 ế ố ấ ĐH SPKT TP.HCM SV 2010 - 49 25 biệt và chế độ 85 C là chế độ trích ly tốt nhất.

Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ dung môi - cơ chất đến quá trình trích ly

Quá trình trích ly chất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, tỷ lệ và loại dung môi Trong nghiên cứu này, dung môi được sử dụng là nước, và chúng tôi đã xác định mối tương quan giữa nồng độ chất trích ly và tỷ lệ dung môi Các điều kiện thí nghiệm được giữ cố định để đảm bảo tính chính xác của kết quả.

- Thời gian trích ly: 45 phút

Thí nghiệm đã được thực hiện để đo sự thay đổi độ hấp thu OD của các mẫu với các điều kiện trích ly khác nhau về tỷ lệ dung môi Kết quả thu được cho thấy sự biến đổi rõ rệt trong độ hấp thu, phản ánh ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi đến quá trình trích ly.

Bảng 6- Hệ số hấp thu OD qua các tỷ lệ trích ly khác nhau

Dựa vào bảng kết quả trên, chúng tôi xây dựng đồ thị biểu diễn sự thay đổi OD như sau:

Page 28 Đề Tài NCKH Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men Đồ thị biểu diễn giá trị OD theo tỷ lệ dung môi : cơ chất

Hình 5 Đồ thị biểu diễn giá trị OD theo tỷ lệ dung môi : cơ chất

Quan sát đồ thị cho thấy, ở tỷ lệ 1:5, OD thấp biểu thị nồng độ chất trích ly cũng thấp do lượng dung môi không đủ, dẫn đến quá trình trích ly nhanh chóng đạt trạng thái bão hòa Tuy nhiên, khi tăng tỷ lệ từ 1:10 đến 1:20, OD tăng đáng kể, đạt giá trị cao nhất tại tỷ lệ 1:20 với OD = 2.55 Điều này cho thấy, tại tỷ lệ này và thời gian trích ly 45 phút, dung môi đã đủ để đảm bảo quá trình trích ly diễn ra nhanh chóng và hiệu quả.

Khi áp dụng các tỷ lệ 1:25 và 1:30, độ hấp thu OD giảm rõ rệt, do hàm lượng polyphenol trích ly không tăng đáng kể so với tỷ lệ 1:20, trong khi thể tích dung môi lại có sự chênh lệch lớn Điều này dẫn đến nồng độ chất trích ly giảm, cho thấy từ tỷ lệ 25:1 trở đi, nồng độ không chỉ không tăng mà còn giảm Sự gia tăng thể tích dung môi làm giảm hiệu quả trích ly, với tỷ lệ 1:25 cho kết quả tốt hơn so với 1:30 Phân tích dữ liệu qua bảng ANOVA cũng xác nhận rằng tỷ lệ 1:20 là tỷ lệ trích ly tối ưu nhất.

Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình trích ly

Tỷ lệ dung môi và nhiệt độ trích ly là yếu tố quan trọng trong quá trình trích ly, bên cạnh đó, thời gian trích ly cũng ảnh hưởng sâu sắc đến hiệu quả của quá trình này Việc xác định thời gian trích ly có ý nghĩa kinh tế lớn, vì tối thiểu hóa thời gian sẽ nâng cao hiệu quả sản xuất Thời gian trích ly dài hơn thường dẫn đến nồng độ chất trích cao hơn.

Trong quá trình trích ly, có một giá trị thời gian ngắn nhất cho thấy hiệu quả tối ưu, với nhiệt độ thí nghiệm được xác định là 850°C Các điều kiện thí nghiệm được thiết lập để đạt được kết quả tốt nhất.

- Tỷ lệ dung môi : cơ chất là 1:20 Bảng bên dưới cho thấy các giá trị OD của các mẫu có thời gian trích ly khác nhau.

Bảng 7 - Độ hấp thu OD qua các thời gian trích ly khác nhau

OD trung bình 1.9765 2.163 2.175 2.2946 2.2962 ĐH SPKT TP.HCM SV 2010 - 49 27

OD trung bình 2.2966 2.2975 2.2965 2.2975 2.2995 2.323 Đồ thị biểu diễn độ hấp thu qua các thời gian khác nhau

Hình 6 Đồ thị biểu diễn độ hấp thu qua các chế độ nhiệt khác nhau

Đồ thị cho thấy hiệu suất trích ly thay đổi theo các chế độ nhiệt, với OD tăng rõ rệt trong khoảng thời gian từ 10 đến 20 phút Tuy nhiên, từ 25 phút đến 55 phút, OD không có sự thay đổi đáng kể.

Page 30 Đề Tài NCKH Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men thay đổi không đáng kể Tại 60 phút, OD có tăng khác biệt, tuy nhiên ở chế độ 60 phút, khoảng tăng này không cho thấy hiệu suất trích ly tốt, bởi vì thời gian quá dài.

Kết quả xử lý bảng ANOVA cho thấy không có sự khác biệt đáng kể về mối tương quan giữa OD và thời gian trích ly ở các chế độ 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 và 60 phút Do đó, chúng tôi quyết định chọn thông số 25 phút làm thời gian trích ly tối ưu.

Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy đến quá trình lên men

Giống là yếu tố quan trọng trong quá trình lên men, do đó việc xác định lượng giống cấy là điều kiện thiết yếu Lượng giống cấy quyết định các yếu tố khác trong quá trình lên men.

Tiến hành cấy giống ban đầu với 3 giá trị khối lượng màng Cellulose: 1g, 2g, 3 g, với:

- Thể tích dịch trích ly là 350ml.

- Nhiệt độ lên men: nhiệt độ phòng.

Kết quả thu được thể hiện qua bảng sau

Bảng 8 - Biểu diễn sự thay đổi khối lượng màng cellulose qua các ngày lên men

Khối lượng màng ban đầu

(đã sấy khối lượng không

Biến đổi khối lượng qua các ngày lên men

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ĐH SPKT TP.HCM SV 2010 - 49 28 đổi ở 1050 C) [g]

Khi cấy 1g màng cellulose đã được sấy, tốc độ tăng sinh khối diễn ra chậm, và dịch lên men không có nhiều biến đổi, đồng thời mùi trà có dấu hiệu ôi đặc trưng.

- Khi cấy 2 g màng celluolose, tốc độ tăng trưởng tốt, đặc biệt pH sinh ra ở ngày thứ 7 đạt 3.8-4, rất phù hợp Màu dịch sau lên men vàng sáng, đặc trưng.

Cấy 3 g màng cellulose giúp tăng tốc độ sinh trưởng nhanh chóng và pH giảm đều qua các ngày Đến ngày thứ 7, pH đạt khoảng 3.8, trong khi màu sắc của trà sau quá trình lên men trở nên sẫm đen.

Cấy khoảng 2g màng cellulose mang lại điều kiện lên men tối ưu, đạt pH lý tưởng và cải thiện cảm quan về màu sắc Vì vậy, chúng tôi quyết định sử dụng 2g, tương đương với 75g màng chưa sấy, để lên men 350ml dịch trích ly.

Khảo sát ảnh hưởng của độ Brix ban đầu đến quá trình lên men

Trong quá trình lên men, nồng độ chất khô đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật (VSV) Nếu nồng độ chất khô quá thấp, VSV sẽ không có đủ cơ chất để hoạt động, trong khi nồng độ quá cao sẽ tạo ra áp suất thẩm thấu lớn, ức chế sự sinh trưởng của VSV Bên cạnh đó, nồng độ chất khô còn góp phần vào việc hình thành màu sắc và mùi vị đặc trưng của sản phẩm.

- Nhiệt độ lên men: nhiệt độ phòng

- Thời gian lên men: 10 ngày

- Thể tích mỗi erlen lên men: 350ml

- pH lên men: 5 Trong thí nghiệm này, 3 nồng độ chất khô được chọn là 5%, 7.5%, 10%.

Dưới đây là đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng đường theo thời gian. ĐH SPKT TP.HCM SV 2010 - 49 29

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 days do Brix ban dau 5% do birx ban dau 7.5% do bix ban dau 10%

Hình 7 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ chất khô qua các ngày lên men

Ở nồng độ chất khô ban đầu 10%, sự thay đổi nồng độ chất khô qua 10 ngày lên men là không đáng kể, cho thấy A.xylinum bị ức chế Áp suất thẩm thấu của môi trường có thể ảnh hưởng lớn đến vi sinh vật Trà có mùi nồng và màu sắc không thay đổi nhiều.

Ở nồng độ 5%, sự thay đổi nồng độ đường trong quá trình lên men diễn ra chậm, cho thấy A.xylinum không phát triển tốt do môi trường nghèo dinh dưỡng Màu sắc của trà lên men là vàng nhạt.

Ở nồng độ 7.5%, nồng độ chất khô trong quá trình lên men có sự thay đổi rõ rệt Trong giai đoạn đầu, cơ chất thay đổi chậm, nhưng từ ngày thứ 3 đến ngày thứ 7, nồng độ cơ chất giảm nhanh và liên tục, đạt mức rất thấp (khoảng 2) Điều này cho thấy vi sinh vật (VSV) sinh trưởng tốt ở nồng độ này Bên cạnh đó, trà có màu vàng sáng, đồng nhất, mùi đặc trưng và độ chua tương đối với pH đo được là 3.9.

Dựa trên đồ thị thay đổi nồng độ đường trong quá trình lên men và bảng ANOVA (phụ lục 6), chúng tôi đã quyết định chọn nồng độ chất khô ban đầu là 7.5% cho quá trình lên men, đồng thời áp dụng thông số này cho các thí nghiệm tiếp theo.

Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men

Một số nghiên cứu đã cho thấy, vi khuẩn A.xylinum, có khoảng pH tối ưu khoảng

5 – 4.5 Tuy nhiên, trong điều kiện dung dịch trà, pH này có thể thay đổi, dao động.

Chúng tôi đã khảo sát ba giá trị pH: 5.5, 5 và 4.5, đồng thời đo sự thay đổi pH qua các ngày lên men Hàm lượng chất khô trong dịch trà được xác định là 7.5% Đồ thị dưới đây minh họa sự biến đổi pH trong quá trình lên men.

Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH qua các ngày lên men cho thấy sự biến động của pH ở cả ba giá trị Ở pH ban đầu 5.5, pH giảm chậm, cho thấy vi sinh vật cần thời gian thích nghi dài Trong khi đó, ở pH 5 và 4.5, sự giảm pH diễn ra nhanh hơn Đặc biệt, pH giảm xuống 3.8 chỉ sau 7 ngày lên men khi bắt đầu ở mức 5, trong khi với pH ban đầu 4.5, pH không đạt đến 3.8 Do đó, pH 5 được xác định là điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men.

Bảng phụ lục 7, cho kết quả phân tích bảng ANOVA cũng có kết quả tương đồng.

Khảo sát thời gian lên men

pH sau lên men được chọn làm hàm mục tiêu trong nghiên cứu, với pH 3.8 là thông số lý tưởng để xác định điểm dừng quá trình lên men Chúng tôi đã tiến hành khảo sát thời gian lên men tại ĐH SPKT TP.HCM, với kết quả cho thấy sau 7 ngày, pH ban đầu là 5 đã giảm xuống còn 3.8.

Page 34 Đề Tài NCKH Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men nghiệm bên trên) Do đó, thời gian lên men được cố định là 7 ngày Khi xác định hàm lượng acid tổng ở ngày lên men thứ 7: cho kết quả 3.9% , (phụ lục 8).

Khảo sát nhiệt độ lên men

Vi khuẩn A.xylinum có khả năng sinh trưởng ở nhiệt độ 30°C, vì vậy tất cả các thí nghiệm khảo sát quá trình lên men được thực hiện ở nhiệt độ này Điều này không chỉ giúp đơn giản hóa quy trình mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc quy mô hóa và sản xuất sản phẩm.

Khảo sát các thông số của chế độ thanh trùng

Chế độ thanh trùng là yếu tố quan trọng trong việc bảo quản sản phẩm Đề tài này sử dụng hơi nước gia nhiệt làm tác nhân thanh trùng, điều này có thể ảnh hưởng đến các giá trị cảm quan của sản phẩm Do đó, bên cạnh việc xác định số lượng vi sinh vật có trong mẫu, chúng tôi cũng tiến hành đánh giá cảm quan sản phẩm.

9.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ thanh trùng Ở các mẫu thí nghiệm, chúng tôi nuôi cấy ở hai độ pha loãng 10-1 và 10 -2 Kết quả thu được như sau:

Bảng 9- Số lượng VSV hiếu khí qua các chế độ nhiệt độ thanh trùng khác nhau

Hệ số pha loãng Số khuẩn lạc đếm được Kết quả

Theo bảng trên, chế độ thanh trùng ở nhiệt độ 90°C và 95°C được xác định là hai phương pháp an toàn cho sản phẩm, phù hợp với tiêu chuẩn của Bộ Y tế [TLTK 7] Như đã đề cập trước đó, quá trình thanh trùng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn thực phẩm.

Page 36 Đề Tài NCKH Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men ĐH SPKT TP.HCM SV 2010 - 49 34 ảnh hưởng đến cảm quan sản phẩm, cũng như hàm lượng polyphenol có trong sản phẩm Do đó, chúng tôi lấy 2 mẫu thanh trùng ở 90 0 C và 95 0 C đem xác định hàm lượng polyphenol và đánh giá cảm quan. Đồ thị bên dưới cho thấy sự biến đổi của hàm lượng polyphenol qua các chế độ: đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ hấp thu

Hình 9 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi độ hấp thu

Chế độ 3 và 4 liên quan đến OD của sản phẩm thanh trùng ở 90°C và 95°C Kết quả cho thấy, khi thanh trùng ở nhiệt độ cao, hàm lượng polyphenol trong sản phẩm sẽ bị tổn thất do tính không bền nhiệt của polyphenol.

Bảng10 - Bảng đánh giá cảm quan ở 2 chế độ thanh trùng 90 và 95 0 C

Nhiệt độ thanh trùng Màu Mùi Vị

90 0 C Vàng sáng Mùi chanh, thơm Chua ngọt

95 0 C Vàng Mùi chanh, có mùi nấu

Qua đánh giá cảm quan và phân tích hàm lượng polyphenol, thanh trùng ở 90 độ C cho kết quả cảm quan tốt và tổn thất polyphenol ít Vì vậy, 90 độ C được chọn làm nhiệt độ thanh trùng tối ưu.

9.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thanh trùng Ở các mẫu thí nghiệm, chúng tôi nuôi cấy ở hai độ pha loãng 10-1 và 10 -2 Kết quả thu được như sau:

Bảng 11- Số lượng VSV hiếu khí qua các chế độ thời gian thanh trùng khác nhau

Thời gian thanh trùng (phút)

Hệ số pha loãng Số khuẩn lạc đếm được Kết quả

Theo tiêu chuẩn bộ y tế, số lượng VSV hiếu khí trong nước giải khát không cồn là dưới

Theo bảng số liệu, từ chế độ thời gian 25 phút trở đi, số lượng khuẩn lạc trên 1ml mẫu nhỏ hơn 10, điều này chứng tỏ các chế độ này đáp ứng được tiêu chuẩn đã đề ra.

Chúng tôi đã thu thập 4 mẫu thanh trùng ở các thời gian 25, 30, 35 và 40 phút để xác định hàm lượng polyphenol và thực hiện đánh giá cảm quan Đồ thị dưới đây minh họa sự biến đổi hàm lượng polyphenol theo từng chế độ thanh trùng, đồng thời thể hiện giá trị OD qua các chế độ khác nhau.

Hình10 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi độ hấp thu

Qua các thời gian thanh trùng, hàm lượng polyphenol bị biến đổi, giảm dần.Vì polyphenol không bền nhiệt.

Bảng12- Bảng đánh giá cảm quan ở 4 chế độ thanh trùng: 25, 30, 35 và 40 phút ĐH SPKT TP.HCM SV 2010 - 49 37

Thời gian thanh trùng (phút)

25 Vàng sáng Mùi chanh, thơm Chua ngọt

30 Vàng Mùi chanh, thoảng vị nấu

35 Vàng sẫm vừa Mùi chanh, có mùi nấu

40 Vàng sẫm Mùi nấu Chua

Dựa trên bảng đánh giá cảm quan và đồ thị thể hiện hàm lượng polyphenol cùng số lượng vi sinh vật hiếu khí đếm được, chúng tôi đã chọn thời gian thanh trùng là 25 phút cho sản phẩm.

Khảo sát cảm quan sản phẩm

Mục đích của nghiên cứu này là xác định nồng độ chất hương bổ sung vào sản phẩm sau quá trình lên men, nhằm đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng theo tiêu chuẩn của ĐH SPKT TP.HCM, khóa SV 2010 - 49 38.

Thí nghiệm được thiết kế theo phương pháp hoàn toàn ngẫu nhiên với một yếu tố, bao gồm 4 nghiệm thức, trong đó mỗi đơn vị thí nghiệm có thể tích 350 ml.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã thực hiện bốn nghiệm thức với các nồng độ chất hương bổ sung vào sản phẩm khác nhau: nghiệm thức 1 với nồng độ 0.1ml, nghiệm thức 2 với nồng độ 0.3ml, nghiệm thức 3 với nồng độ 0.5ml và nghiệm thức 4 với nồng độ 0.7ml Các nghiệm thức này giúp đánh giá tác động của nồng độ chất hương đến chất lượng sản phẩm.

• Thí nghiệm được tiến hành theo quy trình chế biến sản phẩm trà xanh lên men

Đánh giá cảm quan được thực hiện thông qua các phép thử cho điểm thị hiếu, trong đó các điều kiện thí nghiệm như nồng độ chất khô hòa tan, pH và chế độ thanh trùng được xác định tương tự như các thí nghiệm trước đó.

Giá trị cảm quan về mùi của sản phẩm.

Kết quả của thí nghiệm được trình bày ở bảng dưới đây:

Bảng 13 trình bày kết quả đánh giá cảm quan về mức độ ưa thích của người tiêu dùng đối với mùi hương ở các nồng độ khác nhau thông qua phép thử cho điểm thị hiếu Các mẫu hương đã được người tiêu dùng đánh giá, cho thấy sự khác biệt rõ rệt trong mức độ yêu thích dựa trên nồng độ chất hương Kết quả này cung cấp thông tin quý giá cho việc phát triển sản phẩm hương liệu phù hợp với sở thích của khách hàng.

Mẫu Nồng độ chất hương

(ml) Điểm của các thành viên Điểm trung

A 0.1 5 4 6 3 5 5 6 4 4 4,67 ĐH SPKT TP.HCM SV 2010 - 49 39

D 0.7 6 4 4 5 6 7 4 7 6 5,44 Điểm trung bình thể hiện mức độ ưa thích của người tiêu dùng về mùi của các mẫu được thể hiện trên đồ thị cột như sau:

Hình10: Đồ thị biểu diễn điểm cảm quan mức độ ưa thích về mùi của các mẫu.

Từ đồ thị trên và kết quả phân tích thống kê (xem phụ lục), chúng tôi có những nhận xét sau đây:

Việc bổ sung các nồng độ chất hương khác nhau vào sản phẩm có ảnh hưởng đáng kể đến mùi của sản phẩm, với sự khác biệt ý nghĩa về mức độ ưa thích mùi được xác định ở mức ý nghĩa 0,05.

Các nghiệm thức 0.1ml, 0.3ml và 0.7ml có mức độ ưa thích về mùi thấp hơn mong muốn (8 điểm), với sự khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức 0.5ml ở độ tin cậy 95% Nhiều người thử nhận xét rằng nghiệm thức 0.1ml và 0.3ml không cảm nhận được mùi, trong khi nghiệm thức 0.7ml có mùi không tự nhiên Điều này cho thấy nồng độ 0.1ml, 0.3ml và 0.7ml chưa đáp ứng được thị hiếu người tiêu dùng Ngược lại, nghiệm thức 0.5ml đạt điểm cảm quan 8,0, phù hợp với mục tiêu của chúng tôi Do đó, chúng tôi quyết định chọn nồng độ 0.5ml để tạo ra mùi hương phù hợp với người tiêu dùng.

10.2 Đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm

Chúng tôi thực hiện đánh giá tổng quát chất lượng sản phẩm dựa trên các tiêu chí cảm quan, bao gồm trạng thái, màu sắc, mùi và vị Phương pháp đánh giá được áp dụng theo tiêu chuẩn TCVN 3215 – 79, nhằm đảm bảo tính chính xác và khách quan trong việc cho điểm chất lượng sản phẩm.

Bảng14 - Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm theo TCVN 3215 – 79

Chỉ tiêu Điểm của từng thành viên

Tổng Điểm trung bình chưa có hệ số

Hệ số quan trọng Điểm trung bình có hệ số quan

Page 43 Đề Tài NCKH Nghiên cứu quy trình sản xuất trà xanh lên men quan trọng trọng

Sản phẩm của chúng tôi đã được đánh giá cảm quan với điểm số 18,2, theo tiêu chuẩn TCVN 3215 – 79, đạt loại khá Đánh giá này được thực hiện bởi sinh viên ĐH SPKT TP.HCM năm 2010 với 49 mẫu cảm quan.

Như vậy, sản phẩm của chúng tôi bước đầu đã được sự chấp nhận của người tiêu dùng

Tiêu đề	Nghiên Cứu Và Sản Xuất Nước Giải Khát Từ Trà Xanh Lên Men
Tác giả	Phạm Quang Huy, Lê Thị Thùy Linh, Đồn Minh Tuấn
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Khoa CNHH&TP
Thể loại	Đề Tài NCKH
Năm xuất bản	2010
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	52
Dung lượng	286,23 KB