Luận văn Thạc sĩ Sinh học ứng dụng: Phân tích trình tự gen mã hóa Flavonol synthase từ cây chè bản địa ở Thái Nguyên (Camellia sinensis)

Chia sẻ: Trương Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:55

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Sinh học ứng dụng: Phân tích trình tự gen mã hóa Flavonol synthase từ cây chè bản địa ở Thái Nguyên (Camellia sinensis) được thực hiện với mục tiêu nhằm tạo dòng, xác định và phân tích trình tự gen mã hóa Flavonol synthase từ cây chè bản địa Thái Nguyên. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sinh học ứng dụng: Phân tích trình tự gen mã hóa Flavonol synthase từ cây chè bản địa ở Thái Nguyên (Camellia sinensis)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC MAI THỊ HUYỀN TRANG PHÂN TÍCH TRÌNH TỰ GEN MÃ HÓA FLAVONOL SYNTHASE TỪ CÂY CHÈ BẢN ĐỊA Ở THÁI NGUYÊN (Camellia sinensis) LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC ỨNG DỤNG THÁI NGUYÊN - 2016
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC MAI THỊ HUYỀN TRANG PHÂN TÍCH TRÌNH TỰ GEN MÃ HÓA FLAVONOL SYNTHASE TỪ CÂY CHÈ BẢN ĐỊA Ở THÁI NGUYÊN (Camellia sinensis) Chuyên nghành: Công nghệ Sinh học Mã số: 60.42.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC ỨNG DỤNG Người hướng dẫn khoa học: TS. Hoàng Thị Thu Yến THÁI NGUYÊN - 2016
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi trích dẫn trong luận văn đều ghi rõ nguồn gốc. Tác giả Mai Thị Huyền Trang
ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Hoàng Thị Thu Yến - Giảng viên, phó trưởng khoa - Khoa Khoa học Sự sống - Trường Đại học Khoa học - người đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin cảm ơn các thầy cô và tập thể cán bộ phòng thí nghiệm Khoa Khoa học Sự sống, cảm ơn lãnh đạo Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên và các cán bộ công tác tại Viện Nghiên cứu hệ gen - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nhiệt tình hướng dẫn tôi trong quá trình làm đề tài. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Cử nhân Phạm Thị Hằng, TS. Huỳnh Thị Thu Huệ, Phòng đa dạng sinh học hệ gen, Viện Nghiên cứu hệ gen, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã tận tình chỉ dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này. Nhân dịp này tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Dương Trung Dũng – Khoa Nông học – Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã giúp đỡ tôi trong thời gian tôi thu thập vật liệu nghiên cứu làm đề tài. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn cổ vũ, động viên tôi trong suốt thời gian qua. Tác giả Mai Thị Huyền Trang
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...........................................................................................................i LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................ii MỤC LỤC .....................................................................................................................iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................................v DANH MỤC CÁC BẢNG ..........................................................................................vi DANH MỤC CÁC HÌNH...........................................................................................vii MỞ ĐẦU........................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu...................................................................................................2 3. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................................2 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÂY CHÈ ...............................................................3 1.1. Giới thiệu chung về cây chè....................................................................................3 1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây chè ........................................................... 3 1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây chè ............................................................. 4 1.1.3. Thành phần hóa học của lá chè............................................................................6 1.1.4. Giá trị của cây chè ................................................................................ 7 1.2. Tình hình sản xuất chè trên thế giới và Việt Nam .................................... 9 1.2.1. Tình hình sản xuất chè trên thế giới ...................................................... 9 1.2.2. Tình hình sản xuất chè ở Việt Nam..................................................... 11 1.3. Tình hình nghiên cứu chè trên thế giới và ở Việt Nam.......................................12 1.3.1. Tình hình nghiên cứu chè trên thế giới .............................................................12 1.3.2. Tình hình nghiên cứu chè ở Việt Nam..............................................................13 1.4. Flavonol synthase và con đường sinh tổng hợp polyphenol ở chè ....................14 1.4.1. Polyphenol ở chè ................................................................................................14 1.4.2. Con đường sinh tổng hợp polyphenol ở chè.....................................................16 1.4.3. Flavonol synthase ở chè.....................................................................................17 Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............................18
iv 2.1. Vật liệu nghiên cứu ...............................................................................................18 2.1.1. Nguyên liệu ........................................................................................ 18 2.1.2. Hóa chất ..............................................................................................................18 2.1.3. Thiết bị ................................................................................................................19 2.2. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................19 2.2.1. Phương pháp tách chiết RNA tổng số...............................................................19 2.2.2. Điện di RNA tổng số..........................................................................................20 2.2.3. Tổng hợp cDNA.................................................................................................20 2.2.4. Nhân gen FLS bằng kỹ thuật PCR ....................................................................21 2.2.5. Tinh sạch sản phẩm PCR...................................................................................23 2.2.6. Tách dòng gen FLS ............................................................................................24 2.2.7. Xác định trình tự gen..........................................................................................27 2.2.8. Xử lý số liệu bằng các phần mềm chuyên dụng...............................................28 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................................29 3.1. Tách RNA tổng số từ các mẫu chè nghiên cứu...................................................29 3.2. Nhân gen mã hóa Flavonol synthase từ các mẫu chè nghiên cứu......................31 3.3. Tạo dòng gen FLS .................................................................................................32 3.4. Xác định và phân tích trình tự gen mã hóa Flavonol synthase...........................34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................41 KẾT LUẬN ..................................................................................................................41 KIẾN NGHỊ..................................................................................................................41 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................42
v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Việt Nghĩa tiếng Anh cDNA cDNA Complementary DNA DNA Axit Deoxiribonucleic Deoxyribonucleic Acid dNTP dNTP Deoxynucleoside triphosphate Đtg Đồng tác giả et al. EDTA EDTA Ethylene Diamine Tetraacetic Acid EST Đoạn trình tự biểu hiện Expressed Sequence Tag EtBr EtBr Ethidium Bromide Kb Kilô bazơ Kilo base LB Môi trường LB Luria Bertani PCR Phản ứng chuỗi trùng hợp Polymerase Chain Reaction Primer F Mồi xuôi Primer forward Primer R Mồi ngược Primer reverse RNA Axit Ribonucleic Ribonucleic Acid Rnase Enzyme phân hủy RNA Ribonuclease SDS SDS Natri Dodexyl Sulfat TAE TAE Tris Acetate EDTA Taq Vi khuẩn chịu nhiệt Thermus aquaticus HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao High Performance Liquid Chromatography FLS Flavonol synthase Flavonol synthase
vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng chè trên thế giới giai đoạn 2001- 2010 ..................................................................................... 9 Bảng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng một số nước trồng chè trên thế giới năm 2010............................................................................... 10 Bảng 1.3. Tình hình diện tích, năng suất, sản lượng chè ở Việt Nam trong những năm gần đây ............................................................ 12 Bảng 2.1. Thành phần phản ứng tổng hợp cDNA......................................................21 Bảng 2.2. Chu trình nhiệt thực hiện phản ứng tổng hợp cDNA................................21 Bảng 2.3. Trình tự các đoạn oligonucleotide sử dụng nhân gen FLS .......................21 Bảng 2.4. Thành phần phản ứng PCR nhân gen FLS ................................................22 Bảng 2.5. Thành phần phản ứng nối đoạn gen FLS với vector pJET 1.2.................24 Bảng 2.6. Thành phần phản ứng ghép nối giữa đoạn gen và vector .........................25 Bảng 2.7. Phản ứng cắt được tiến hành với thành phần.............................................27 Bảng 3.1. Kết quả kiểm tra nồng độ RNA tổng số từ các mẫu chè Trung Du.......30 Bảng 3.2. Sự sai khác trình tự nucleotide gen FLS của chè Trung du xanh và chè Trung du tím với trình tự đã công bố trên Genbank ........... 38 Bảng 3.3. Sự sai khác trình tự amino acid của FLS với trình tự FLS chè Trung du xanh và Trung du tím .................................................... 38
vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Một số giống chè trồng tại Thái Nguyên......................................................9 Hình 1.2. Sơ đồ con đường sinh tổng hợp các hợp chất polyphenol ở chè [26] ......16 Hình 2.1. Chu kỳ nhiệt thực hiện phản ứng nhân gen FLS .......................................22 Hình 2.2. Sơ đồ vector tách dòng pJET 1.2 ................................................................24 Hình 3.1. Kết quả điện di kiểm tra sản phẩm tách chiết RNA tổng số .....................30 Hình 3.2. Kết quả PCR nhân gen FLS từ cDNA của hai mẫu chè Trung du xanh (chè xanh) và chè Trung du tím (chè tím)...................................................................31 Hình 3.3. Hình ảnh điện di tách plasmid của mẫu chè Trung du tím........................32 Hình 3.4. Hình ảnh điện di tách plasmid của mẫu chè xanh......................................33 Hình 3.5. Hình ảnh điện di kiểm tra 4 dòng plasmid .................................................34 Hình 3.6. Kết quả phân tích trình tự gen FLS phân lập từ mẫu chè xanh và chè tím ......................................................................................................... 37 Hình 3.7. So sánh trình tự amino acid suy diễn của FLS đã công bố (DQ198089.1) với FLS chè Trung du xanh (FLS CX) và chè Trung du tím (FLS CT)...................40
1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Chè (Camellia sinensis (L) O. Kuntze) là loại cây công nghiệp lâu năm, có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và Á nhiệt đới. Cây chè sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, tập trung chủ yếu ở Châu Á và Châu Phi. Chè là thứ nước uống tự nhiên lâu đời nhất, được tiêu thụ rộng rãi với chi phí thấp. Sản phẩm từ cây chè đang được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới dưới nhiều công dụng khác nhau nhưng phổ biến nhất vẫn là đồ uống. Uống chè chống được lạnh, khắc phục được sự mệt mỏi của cơ bắp và hệ thần kinh trung ương, kích thích vỏ đại não làm cho tinh thần minh mẫn sảng khoái, hưng phấn trong những thời gian lao động căng thẳng cả về trí óc và chân tay. Lá chè có khả năng chữa được một số bệnh đường ruột như kiết lị, tiêu chảy (do chứa tamin), lợi tiểu (do chứa theofilin, theobromin), chống lão hóa. Hơn nữa, còn kích thích tiêu hoá mỡ, chống béo phì, chống sâu răng, hôi miệng, phòng ngừa ung thư (do chứa catesin), phòng ngừa bệnh tăng huyết áp, tiểu đường và ngăn ngừa cholesteron tăng cao… Trong chè còn chứa nhiều loại vitamin như C, B2, PP, K, E, F… và những amino acid cần thiết cho cơ thể. Ngoài ra, chè còn có khả năng bảo vệ da khỏi tác hại của tia cực tím, chè cũng được cho là ức chế sự xâm nhiễm và sinh sản của HIV. Hầu hết các đặc tính có lợi cho sức khỏe được liệt kê ở trên đã được chứng minh là do các hợp chất polyphenol có trong chè. Thành phần hóa học chính trong chất rắn chiết xuất từ chè xanh là polyphenol, thành phần các chất hóa học trong chè đen giống với chè xanh. Tuy nhiên, hàm lượng của một số hợp chất polyphenol được thay đổi do quá trình oxi hóa. Hàm lượng polyphenol quyết định đến màu sắc, độ chát của nước chè và góp phần tạo hương vị của chè. Có rất nhiều các hợp chất polyphenol được tìm thấy ở chè. Tuy nhiên, tùy vào loại sản phẩm chè mà
2 thành phần hóa học của polyphenol khác nhau, các polyphenol phức tạp được tạo ra trong quá trình sản xuất từ sự trùng hợp của các polyphenol đơn giản. Bằng kỹ thuật HPLC đã xác định nhanh chóng một số polyphenol quan trọng ở chè bao gồm catechin, f1avonols, glycosides flavonol và theaflavins… Ở Việt Nam, cây chè còn mang lại nhiều lợi ích kinh tế xã hội như: giải quyết công ăn việc làm, đem lại nguồn thu nhập ổn định cho người dân, thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa nông thôn. Hiện nay, hoạt tính sinh học và cơ chế tổng hợp polyphenol ở mức độ phân tử được các nhà khoa học trên thế giới tập trung nghiên cứu, đặc biệt là các gen thực hiện chức năng tổng hợp polyphenol. Trong đó, Flavonol synthase là enzyme quan trọng trong cơ chế tổng hợp polyphenol. Ở chè Việt Nam, gen mã hóa Flavonol synthase vẫn chưa được phân lập. Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Phân tích trình tự gen mã hóa Flavonol synthase từ cây chè bản địa ở Thái Nguyên”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Tạo dòng, xác định và phân tích trình tự gen mã hóa Flavonol synthase từ cây chè bản địa Thái Nguyên. 3. Nội dung nghiên cứu + Tách chiết RNA tổng số từ lá chè của 1 số mẫu nghiên cứu. + Nhân gen mã hóa Flavonol synthase bằng kỹ thuật PCR và tạo dòng gen. + Xác định và phân tích trình tự gen mã hóa Flavonol synthase.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÂY CHÈ 1.1. Giới thiệu chung về cây chè 1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây chè Nguồn gốc cây chè là vấn đề phức tạp, cho đến nay có nhiều quan điểm khác nhau về nguồn gốc cây chè, dựa trên những cơ sơ về lịch sử, khảo cổ học và thực vật học. Một số quan điểm được nhiều nhà khoa học công nhận nhất là: + Cây chè có nguồn gốc ở Vân Nam Trung Quốc: Nhiều công trình nghiên cứu, khảo sát trước đây cho rằng nguồn gốc của cây chè là ở Vân Nam – Trung Quốc, nơi có khí hậu ẩm ướt và ấm. Theo các tài liệu Trung Quốc thì cách đây trên 4000 năm, người Trung Quốc đã biết dùng chè làm dược liệu và sau đó là để uống [35]. Theo Daraselia Gruzia (1989) thì các nhà khoa học Trung Quốc như: Schenpen, Jaiding, …đã giải thích cây chè mẹ ở Trung Quốc: Tỉnh Vân Nam là nơi bắt đầu hàng loạt các con sông lớn đổ về các con sông ở Việt Nam, Lào, Campuchia, Mianma. Đầu tiên cây chè mọc ở Vân Nam, sau đó hạt chè di chuyển theo đường nước đến các nước nói trên và sau đó lan dần ra các nơi khác, dọc theo cao nguyên Tây Tạng [7], [11]. + Cây chè có nguồn gốc ở vùng Atxam (Ấn Độ): Năm 1823, Bruce đã phát hiện được cây chè dại lá to ở vùng Atxam (Ấn Độ), từ đó các học giả người Anh cho rằng: Nguyên sản của cây chè là ở vùng Atxam chứ không phải ở Vân Nam – Trung Quốc [7]. + Cây chè có nguồn gốc ở Việt Nam: Những công trình nghiên cứu của Djemukhatze (1961 – 1976) về phức catechin của lá chè từ các nguồn gốc khác nhau, so sánh về thành phần các chất
4 catechin giữa các loại chè được trồng và chè mọc hoang dại đã nêu lên luận điểm về sự tiến hóa sinh hóa của cây chè, trên cơ sở đó xác minh nguồn gốc của cây chè. Djemukhatze đã kết luận rằng những cây chè mọc hoang dại từ cổ xưa, tổng hợp chủ yếu là (-) - epicatechin galat, ở chúng có khả năng tổng hợp (-) - epigalocatechin và các galat của nó để tạo (+) galocatechin chậm hơn. Nghiên cứu các cây chè dại ở Việt Nam cho thấy chủ yếu là tổng hợp (-) – epicatechin và (-) – epicatechin galat (chiếm 70 % tổng các loại catechin). Khi di thực các cây chè dại này lên phía Bắc với các điều kiện khí hậu khắc nghiệt hơn, chúng sẽ thích hợp dần với các điều kiện sinh thái bằng cách có thành phần catechin phức tạp hơn, cùng với tạo thành (-) epigalocatechin và các galat của nó. Điều đó có nghĩa là trao đổi chất ở đây hướng về phía tăng cường quá trình hidroxil hóa và galil hóa. Từ những biến đổi hóa sinh này của các cây chè dại và cây chè được trồng trọt, chăm sóc cho phép đi tới một kết luận mới là “Nguồn gốc cây chè chính là ở Việt Nam”. Từ đó có sơ đồ tiến hóa cây chè trên thế giới: Camellia → Chè Việt Nam → Chè Vân Nam lá to → Chè Trung Quốc → Chè Assam (Ấn Độ) [7], [11]. Tuy có sự khác nhau nhưng quan điểm nêu trên đều có sự thống nhất rằng: Cây chè có nguồn gốc từ Châu Á, nơi có điều kiện khí hậu nóng, ẩm. 1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây chè Đặc điểm hình thái Thân: Thẳng và tròn, phân nhánh liên tục thành một hệ thống cành và chồi. Trên thân có mấu chia thành nhiều lóng. Cành: Do mầm dinh dưỡng biến đổi thành. Trên cành chia ra làm nhiều đốt, chiều dài đốt cành biến đổi từ 1 - 10 cm tùy theo giống và điều kiện sinh trưởng. Tùy theo lứa tuổi mà màu sắc cành chè biến đổi từ màu xanh thẫm, xanh nhạt, màu đỏ, màu nâu và khi cành già có màu xám. Chồi: Mọc ra từ nách lá, chia theo sự biệt hóa của chồi có chồi dinh dưỡng mọc ra lá và chồi sinh thực mọc ra nụ, hoa, quả. Chia theo vị trí trên cành có: Chồi ngọn (đỉnh), chồi nách, chồi ngủ (trong cành).
5 Lá: Lá chè là loại lá hình đơn nguyên, có hệ gân lá rất rõ, rìa lá có răng cưa, chiều dài từ 4 - 15 cm, rộng từ 2 - 5 cm. Mặt phiến lá có thể nhẵn, lồi lõm, láng bóng. Hệ gân lá hình mạng lông chim. Lá chè có thể có hình thuôn, mũi mác, ô van, trứng gà, gần tròn. Gốc lá nhọn, tròn đến tù; chóp lá nhọn tù. Lá chè thường thay đổi về hình dạng, màu sắc và kích thước tùy theo giống, điều kiện tự nhiên và điều kiện canh tác. Các độ tuổi khác nhau của lá chè tạo ra các các sản phẩm chè có chất lượng khác nhau do thành phần hóa học trong các lá này khác nhau. Hoa: Hoa chè là loại hoa lưỡng tính, trong hoa có 5 - 8 cánh màu trắng, có khi lại hơi phớt hồng. Tràng có 5 - 9 cánh màu trắng hay phớt hồng, bộ nhị đực trung bình có 200 - 300 cái; bao phấn có hai nửa bao, chia 4 túi phấn, hạt phấn hình tam giác màu vàng nhạt (khi chín màu hoàng kim). Bầu nhị cái có 3 - 4 ô, chứa 3 - 4 noãn, ngoài phủ lớp lông tơ, núm nhị cái chẻ ba. Ở gốc bầu nhụy có tuyến mật làm thành một vòng tròn gọi là đĩa. Quả: Quả chè là một loại quả nang có từ 1- 4 hạt. Quả chè có dạng hình tròn, tam giác, vuông tùy theo số hạt. Khi còn non quả chè có màu xanh, khi chín chuyển sang màu xanh thẫm hoặc nâu. Khi quả chín vỏ nứt ra giải phóng các hạt chè. Kích thước của hạt phụ thuộc vào giống, kỹ thuật canh tác. Hạt chè có khối lượng từ 0,6 - 2g thường từ 1- 1,6g. Hạt: Hình cầu, bán cầu, tam giác tùy giống chè; vỏ sành thường màu nâu, cứng, bên trong là lớp vỏ mỏng. Hệ rễ: Gồm rễ cọc (trụ), rễ dẫn (hay rễ nhánh, rễ bên) màu nâu hay nâu đỏ và rễ hút hay rễ hấp thụ màu vàng ngà. Đặc tính sinh lý, sinh thái của cây chè Nhiệt độ không khí thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của chè là 22 - 28oC, độ ẩm không khí tương đối thích hợp là 80 - 85 %. Hàm lượng nước cần thiết cho cây chè biến động tùy từng giống chè. Loại đất thích hợp cho trồng chè dày 60 - 100 cm; mực nước ngầm dưới 100 cm; độ chua pH: 4,5 - 5,5; tỷ lệ mùn 3 - 4 %.
6 Sinh trưởng và phát triển của cây chè Sự phát triển của cây chè chia làm hai chu kỳ: Chu kì phát triển lớn gồm suốt đời sống cây chè từ khi hạt nảy mầm đến khi cây chết và chu kì phát triển nhỏ bao gồm các giai đoạn sinh trưởng, phát triển lặp lại nhiều lần trong một năm. 1.1.3. Thành phần hóa học của lá chè Cây chè được trồng chủ yếu để lấy búp và lá, do đó thành phần hóa học của lá chè có liên quan chặt chẽ với quy trình sản xuất và chế biến chè thành phẩm, gồm chủ yếu là nước, các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Nước là thành phần quan trọng và chủ yếu trong búp chè, chiếm 75 - 80 % khối lượng lá chè, hàm lượng phụ thuộc vào giống chè, thời vụ và độ non già của lá chè. Nước trong nguyên liệu chè tham gia trực tiếp vào nhiều phản ứng thủy phân, oxi hóa khử, liên quan trực tiếp đến các quá trình hóa sinh trong búp chè và có ảnh hưởng đến sự hoạt động của các enzyme.Trong chế biến chè, nước có vai trò quan trọng trong các quá trình biến đổi, tạo nên mùi vị và ngoại hình của búp chè, nó có liên quan trực tiếp đến chất lượng chè nguyên liệu và chất lượng chè thành phẩm. Chất khô chiếm 18 - 25 % khối lượng lá chè, gồm có các polyphenol, pectin, chất xơ (xenlulo), protein, amino acid, các alcoloit (cafein, theofilin, theobromin), các enzyme (enzyme oxi hóa và enzyme thủy phân) và chất tro. Các hợp chất polyphenol chiếm 28 - 37 % chất khô, nó quyết định tính chất, chất lượng chè tươi và sản phẩm. Polyphenol tạo màu, mùi, vị cho chè, có vị chát đắng dưới tác dụng của enzyme thủy phân có trong nước bọt. Hợp chất polyphenol trong chè là thành phần quan trọng được xúc tác bởi enzyme polyphenol oxidase có trong lá chè, nó có tính chất quyết định đến màu sắc nước pha, hương thơm và vị chát của chè (các polyphenol chứa 70% là các dạng catechin) [33].
7 Hợp chất alkaloid: trong chè có nhiều loại nhưng nhiều nhất vẫn là loại cafein. Hàm lượng cafein trong chè chiếm từ 3 - 5% chất khô. Hàm lượng cafein trong chè thay đổi phụ thuộc vào giống, kỹ thuật canh tác, mùa vụ thu hái và thay đổi theo bộ phận của cây. Protein và amino acid: là hợp chất phức tạp có chứa N, phân bố không đều ở phần búp chè và thay đổi tùy theo giống và thời vụ, điều kiện canh tác và các yếu tố khác. Protein có thể kết hợp trực tiếp với tanin, polyphenol tạo nên những phẩm chất chè Thái Nguyên đen. Do đặc điểm của của việc chế biến chè xanh là dệt men ngay từ đầu, nên hàm hượng tanin bị thay đổi và còn quá cao làm cho chè có vị đắng. Protein kết hợp với một phần tanin làm cho có vị chát và đắng giảm đi. Vì thế trong một trừng mực nào đó, protein có lợi cho phẩm chất chè xanh. Ngoài ra, trong chè còn có các amino acid, gluxit và pectin, dầu thơm, các loại vitamin trong chè, các enzyme, chất tro… 1.1.4. Giá trị của cây chè Cây chè là loại cây công nghiệp lâu năm, mau cho sản phẩm, cho hiệu quả kinh tế cao, có đời sống kinh tế lâu dài. Chè trồng một lần, có thể thu hoạch 30 - 40 năm hoặc lâu hơn nữa. Chè được dùng làm nước uống từ thời xa xưa, đến nay đã trở thành một thức uống lý tưởng được nhân dân trên thế giới ưa dùng. Có giá trị về nhiều mặt như: Thực phẩm, dược liệu, kinh tế xã hội, văn hóa… Giá trị về mặt thực phẩm: Trong chè có các thành phần hóa học giàu chất dinh dưỡng, có tác dụng tốt đối với cơ thể con người như hỗn hợp tanin chè có khả năng giải khát, chữa một số bệnh đường ruột (tả lỵ, thương hàn), các loại protein, vitamin, muối khoáng… Cafein và một số alkanoit khác là chất có thể kích thích hệ thần kinh trung ương, vỏ cầu đại não, giúp tăng cường sự hoạt động của cơ thể, giảm mệt nhọc [34].
8 Giá trị y học: Nước chè tươi còn giảm được các quá trình viêm như viêm khớp, viêm gan mãn tính, tăng cường tính đàn hồi của thành mạch máu. Uống chè giảm nguy cơ tim mạch, chống lão hóa, chống nhiễm độc. Mới đây nhất, các nhà khoa học còn phát hiện ra chè còn có tác dụng chống khả năng gây ung thư của các chất phóng xạ. Người ta đã trích ly các chất trong chè để điều chế các thuốc trợ tim, cầm máu, lợi tiểu… Những giá trị tiềm ẩn của cây chè vẫn còn đang được quan tâm nghiên cứu [34]. Giá trị về mặt kinh tế xã hội: Cây chè giữ vai trò quan trọng trong cơ cấu cây trồng nông nghiệp, sản phẩm chè là mặt hàng xuất khẩu quan trọng của ngành nông nghiệp Việt Nam. Sản xuất chè đã góp phần tạo công ăn việc làm, xóa đói giảm nghèo, tạo nguồn thu nhập ổn định cho người dân và thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông thôn, nhất là vùng Trung du và miền núi [34]. Ngoài ra, trồng chè còn giúp phủ xanh đất trống đồi trọc, chống sói mòn đất, bảo vệ môi trường… Giá trị về mặt văn hóa: Lá chè được sử dụng không chỉ để chế biến thức uống phục vụ nhu cầu của con người, mà từ lâu chè thành phẩm đã trở thành nét văn hóa đặc trưng của nhiều quốc gia. Uống chè là nét văn hóa lâu đời của người Việt Nam, mang một giá trị thiêng liêng, cao quý trong đời sống tinh thần của con người. Thưởng thức chè là một thú vui tao nhã, tạo được cảm hứng trong văn thơ, hội họa… Ở Việt Nam chè không thể thiếu trong lễ nghi giao tiếp, giáo dục, cưới xin, ma chay, hội hè.
9 Hình 1.1. Một số giống chè trồng tại Thái Nguyên 1.2. Tình hình sản xuất chè trên thế giới và Việt Nam 1.2.1. Tình hình sản xuất chè trên thế giới Cây chè sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện nóng ẩm, tập trung chủ yếu ở Châu Á và Châu Phi, tuy nhiên ngày nay chè được trồng phổ biến ở 58 quốc gia với quy mô khác nhau, phân bố rộng khắp 5 Châu. Nhu cầu về mặt hàng chè thành phẩm cao cấp ngày càng tăng vì vậy sản xuất chè trên thế giới tăng nhanh cả về diện tích, năng suất và sản lượng. Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng chè trên thế giới giai đoạn 2001- 2010 Năm Diện tích (ha) Năng suất (Tạ khô/ ha) Sản lượng (Tấn khô) 2001 2.395.093 12.928 3.096.274 2002 2.448.862 13.039 3.192.978 2003 2.449.723 13.035 3.258.426 2004 2.578.977 13.380 3.450.569 2005 2.686.924 13.624 3.660.637 2006 2.738.701 13.524 3.703.751 2007 2.905.768 13.678 3.974.514 2008 2.967.935 14.190 4.211.397 2009 2.997.607 14.152 4.242.280 2010 3.123.561 14.464 4.518.060 Nguồn: http:// FAOSTAT.FAO.ORG (23/02/2012)
10 Từ bảng 1.1 trên ta thấy: diện tích, năng suất, sản lượng chè trên thế giới đạt 10 năm qua tăng đều, đến năm 2010 diện tích chè trên thế giới đã đạt 3.123.561 ha, năng suất đạt 14,464 tạ khô/ha, sản lượng đạt 4.242.280 tấn chè búp khô. Bảng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng một số nước trồng chè trên thế giới năm 2010 Xuất khẩu Diện tích Năng suất Sản lượng STT Nước năm 2009 (ha) (tạ khô/ha) (tấn khô) (tấn) 1 Trung Quốc 1.419.530 10,338 1.467.467 305.352 2 Ân Ðộ 583.000 17,001 991.180 203.863 3 Srilanca 218.300 12,932 282.300 228.528 4 Kênia 171.900 23,211 399.000 331.594 5 Việt nam 113.200 17,532 198.466 82.416 Toàn thế giới 3.123.561 14,464 4.518.060 1.774.815 Nguồn: http:// FAOSTAT.FAO.ORG (23/02/2012) Từ bảng số liệu trên, ta thấy mặc dù có tới 58 quốc gia trồng chè trên thế giới, nhưng sản suất chè chỉ tập trung ở một số nước như Trung Quốc, Ấn Độ, Srilanca, Kênia và Việt Nam, trong đó: Trung quốc là quốc gia đứng đầu thế giới về diện tích đạt 1.419.530 ha, chiếm 45,45% diện tích chè thế giới, tuy năng suất chè của Trung Quốc không cao, chỉ đạt 10.338 tạ khô/ha, nhưng do diện tích cao nên sản lượng chè của Trung Quốc vẫn đứng đầu thế giới đạt 1.467.467 tấn, chiếm 32,48 % sản lượng chè thế giới. Ấn Độ đứng thứ 2 về diện tích chè, đạt 583.000 ha, chiếm 17,22 % diện tích thế giới, năng suất đạt 17.001 tạ/ha, sản lượng đứng thứ 2 sau Trung Quốc, đạt 991.180 tấn, chiếm 21,94 % sản lượng chè thế giới.
11 Srilanca đứng thứ 3 trên thế giới về diện tích 218.300 ha, sản lượng đạt 282.300 tấn. Kênia là nước đứng thứ 4 về diện tích chè đạt 171.900 tấn, nhưng lại là nước có năng suất chè cao nhất, chiếm 8,83 % sản lượng chè toàn thế giới. Việt Nam có diện tích trồng chè đứng thứ 5 trên thế giới nhưng về năng suất lại đứng thứ 2 (17.532 tạ khô/ha) chỉ sau Kênia. Tuy nhiên về xuất khẩu, nước ta chỉ đạt 82.416 tấn (đứng thứ 8). 1.2.2. Tình hình sản xuất chè ở Việt Nam Tại Việt Nam, cây chè và sản phẩm chè đã được người dân sản xuất, chế biến và sử dụng từ rất lâu. Theo Nguyễn Ngọc Kính, lịch sử của ngành sản xuất chè Việt Nam có thể chia làm 3 giai đoạn: Giai đoạn từ 1890 đến 1945: giai đoạn nền móng, sơ khai của ngành sản xuất chè, những đồn điền đầu tiên được thiết lập. Năm 1938 diện tích trồng chè là 13 nghìn ha, sản lượng đạt 6100 tấn chè khô. Giai đoạn 1945 đến 1954: do ảnh hưởng của chiến tranh, ngành sản xuất chè suy giảm rõ rệt, tổng sản lượng chè khô năm 1946 chỉ đạt 300 tấn. Giai đoạn từ năm 1954 đến nay: giai đoạn phát triển không ngừng của ngành chè, không chỉ đáp ứng nhu cầu nội địa mà còn hướng tới xuất khẩu. Năm 2013 tổng sản lượng chè xuất khẩu của cả nước đạt 145 nghìn tấn. Hiện nay chè được trồng ở trên 35 tỉnh thành trong cả nước, tập trung chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc (cả về diện tích và sản lượng). Với lợi thế về giống, đất đai và nguồn lao động, chè được xác định là ngành kinh tế chủ đạo các tỉnh trung du và miền núi nước ta. Phát triển cây chè ở nước ta là một trong 10 chương trình trọng điểm về phát triển nông nghiệp nông thôn. Đến nay, cây chè được xác định là cây có giá trị kinh tế cao, thực sự là cây trồng mũi nhọn, có tầm quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế, xã hội của vùng trung du và miền núi phía Bắc