101
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG Tập 11, Số 1 (2025): 101 - 110
*Email: nvphuong@fic.edu.vn
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG
Tập 11, Số 1 (2025): 101 - 110
HUNG VUONG UNIVERSITY
JOURNAL OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol. 11, No. 1 (2025): 101 - 110
Email: tapchikhoahoc@hvu.edu.vn Website: www.jst.hvu.edu.vn
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ
TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CHÈ XANH HÒA TAN
TỪ NGUYÊN LIỆU LÁ CHÈ GIÀ GIỐNG PH1
Trần Trung Kiên1, Nguyễn Việt Phương2*, Ngô Phương Hồng3
1 Viện Nghiên cứu Ứng dụng và Phát triển, Trường Đại học Hùng Vương, Phú Thọ
2 Trung tâm Công nghệ sinh học, Trường Cao đẳng Công nghiệp Thực phẩm, Phú Thọ
3Trường THCS Tân Dân, Việt Trì, Phú Thọ
Ngày nhận bài: 04/3/2025; Ngày chỉnh sửa: 16/3/2025; Ngày duyệt đăng: 20/3/2025
DOI: https://doi.org/10.59775/1859-3968.271
Tóm tắt
Nghiên cứu xác định một số thông số công nghệ trong quy trình sản xuất bột chè xanh hòa tan từ nguyên
liệu lá chè già giống PH1 tại Phú Thọ. Quy trình tối ưu gồm: chần diệt men 1 phút, nghiền lỗ 6 mm, chiết
bằng etanol 75% (tỷ lệ 10:1) trong 120 phút (2 lần), cô đặc tỷ lệ 4:1. Sản phẩm thu được có màu xanh đẹp, tan
tốt trong nước, hàm lượng tanin 37,5%. Kết quả cho thấy lá chè già hoàn toàn có thể sử dụng để sản xuất bột
chè chất lượng cao, góp phần nâng cao giá trị cây chè và tận dụng phụ phẩm trong chế biến.
Từ khóa: Bột chè xanh hòa tan, chiết xuất, cô đặc, sấy phun.
1. Đặt vấn đề
Chè xanh (Camellia sinensis) là một trong
những đồ uống phổ biến nhất trên thế giới
nhờ hương vị đặc trưng và nhiều lợi ích
đối với sức khỏe [1, 2]. Các nghiên cứu đã
chứng minh rằng lá chè chứa hàm lượng lớn
polyphenol, flavonoid và catechin có hoạt
tính chống oxy hóa mạnh, mang lại nhiều
tác dụng sinh học quan trọng như chống lão
hóa, ngăn ngừa ung thư, bệnh tim mạch và
tiểu đường [3, 4]. Trong các polyphenol,
epigallocatechin gallate (EGCG) được xem
là hoạt chất chiếm tỷ lệ nhiều nhất và có hiệu
quả sinh học cao nhất trong chè xanh [5, 6].
Ngoài ra, catechin chè xanh đã được ứng
dụng để bổ sung trong nhiều loại thực phẩm
chức năng, thức uống dinh dưỡng, kem, kẹo,
sữa trà và cả trong các chế phẩm mỹ phẩm
[7, 8].
Việt Nam hiện là quốc gia đứng thứ tư
thế giới về diện tích trồng chè, với sản lượng
hàng năm đạt 140.000-150.000 tấn khô
(FAO, 2022). Tuy nhiên, giá trị kinh tế các
sản phẩm trà Việt Nam vẫn còn thấp do chưa
102
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG Trần Trung Kiên và ctv.
đa dạng hóa sản phẩm và chất lượng chưa
đồng đều [9]. Do đó, việc nghiên cứu phát
triển các sản phẩm chè chế biến sâu như chè
hòa tan (chè cô đặc, bột chè xanh) đang trở
thành xu hướng mới nhằm tăng giá trị gia
tăng của sản phẩm chè [10]. Trên thế giới,
chè xanh hòa tan đã trở thành sản phẩm phổ
biến do tính tiện lợi và lợi ích của các hoạt
chất sinh học trong chè [11]. Quá trình sản
xuất bột chè bao gồm các bước chính: chiết
xuất, cô đặc và sấy phun [12, 13]. Trong đó,
công nghệ sấy phun được áp dụng rộng rãi vì
giúp thu được bột chè đồng nhất về độ ẩm,
kích thước và hạn chế sự suy giảm hoạt chất
sinh học trong quá trình chế biến [14, 15].
Ở Việt Nam, tuy chè hầu như được trồng
và khai thác trên diện rộng, nhưng nguồn lá
chè già hoặc búp trà kém chất lượng chưa
được tận dụng hiệu quả. Các nghiên cứu
gần đây đã chứng minh rằng lá chè già vẫn
chứa hàm lượng polyphenol tương đối cao,
phù hợp cho chiết xuất [9, 16]. Việc sử dụng
nguồn nguyên liệu này không những góp
phần tăng giá trị cây chè mà còn giải quyết
được vấn đề đầu ra cho nông dân. Hiện nay,
trên địa bàn tỉnh Phú Thọ có nhiều giống chè
có năng suất cao. Trong đó giống chè PH1
được chọn lọc tại Viện nghiên cứu Chè từ Ấn
Độ, được công nhận năm 1985 có khả năng
sinh trưởng tốt, năng suất cao và diện tích
trồng lớn trên địa bàn tỉnh Phú Thọ nói riêng
và trên cả nước. Mặt khác giống chè này có
hàm lượng tanin cao (32-34%) và hàm lượng
chất hòa tan (42-45%) rất phù hợp cho quá
trình chế biến các loại chè sau này.
Do đó, việc nghiên cứu quy trình sản xuất
bột chè xanh hòa tan từ lá chè già giống PH1
là hướng đi có nhiều ý nghĩa thực tiễn. Nghiên
cứu này không chỉ giúp Việt Nam tận dụng
tối đa nguồn nguyên liệu sẵn có, mà còn có
thể đóng góp vào việc xây dựng thương hiệu
chè Việt Nam trên thị trường quốc tế.
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Vật liệu
Lá chè già giống chè PH1 được trồng tại
đồi chè Phú Hộ - thị xã Phú Thọ.
Các chất chuẩn, hóa chất, dung môi trong
nghiêu cứu trong phòng thí nghiệm có xuất
xứ từ Mỹ, Trung Quốc, Đức và Việt Nam
như: Etanol thực phẩm, axeton, Chloroform,
Forlin-Dennis, H2SO4, HCl, K2SO4, CuSO4,
H3BO3, KMnO4, Pb(CH3COO)2, giấy lọc...
2.2. Địa điểm và thiết bị nghiên cứu
Địa điểm nghiên cứu
Trung tâm Công nghệ Sinh học, Trường
CĐCN Thực phẩm; Bộ môn Công nghệ Sau
thu hoạch, Viện KHKT Nông lâm nghiệp
miền núi phía Bắc.
Thiết bị nghiên cứu
Các thiết bị máy móc dùng trong nghiên
cứu thuộc Trung tâm Công nghệ Sinh học
Trường CĐCN Thực phẩm gồm: Nồi hấp tiệt
trùng Hirayama (Nhật Bản), cân phân tích
Presisa (Thụy Sỹ), tủ sấy (Hàn Quốc), máy
đo quang UVS-Vis (Mỹ), máy đo pH Thermo
- Scientific (Mỹ), máy cô chân không IKA
(Đức), máy sấy phun Eyela (Nhật Bản)...
Thiết bị dùng cho sản xuất thử nghiệm
quy mô pilot thuộc Bộ môn Sau thu hoạch,
Viện Nông lâm Miền núi phía Bắc gồm: máy
sấy phun Mobile Minor (Đan Mạch), máy
cô đặc GN-100 (Trung Quốc), máy nghiền
CIF28 (Trung Quốc).
2.3. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp hóa lý
- Xác định hàm lượng tanin bằng phương
pháp Leventhal
- Định lượng Polyphenol tổng số bằng
phương pháp Folin - Dennis
- Xác định hàm lượng chất hòa tan trong
chè bằng phương pháp Voronxob
103
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG Tập 11, Số 1 (2025): 101 - 110
- Xác định hàm lượng cafein trong chè
bằng phương pháp Bertrand
- Xác định độ ẩm bằng phương pháp trọng
lượng (105oC/3h)
Quy trình công nghệ tóm tắt sản xuất bột
chiết chè xanh
Lá chè già → chần diệt men → nghiền →
chiết xuất bằng dung môi → cô đặc → sấy
phun → bột chè xanh thành phẩm.
Phương pháp nghiên cứu sản xuất bột chè
xanh hòa tan
Dùng 50g lá chè già nguyên liệu để chiết
xuất cho mỗi mẻ thí nghiệm. Cố định các điều
kiện sau, khi khảo sát đến yếu tố nào thì thay
đổi yếu tố đó theo thiết kế thí nghiệm. Phương
pháp chiết xuất: ngâm chiết; tỷ lệ dung môi/
nguyên liệu: 10/1; nhiệt độ chiết xuất: nhiệt độ
phòng (20 - 25oC); thời gian chiết: 2 giờ; số lần
chiết: 2 lần; Dịch chiết được lọc tách cặn, cô
ở 60oC đến tỷ lệ dịch chiết/dịch cô là 3/1. Sấy
phun thu bột chiết chè xanh.
- Nghiên cứu phương pháp diệt men cho
nguyên liệu: Tiến hành diệt men bằng các
phương pháp sau: lá chè sau khi thu hái sẽ
được diệt men bằng chần (74-77oC) trong 1
phút, diệt men bằng vi sóng (sóng viba) trong
1 phút và hấp diệt men ở 100oC trong 3 phút
sau đó dùng nguyên liệu đã được diệt men
để thực hiện các nghiên cứu tiếp theo. Tiến
hành đánh giá cảm quan của nguyên liệu sau
khi diệt men.
- Nghiên cứu lựa chọn kích thước nghiền:
Chè sau diệt men được làm nguội nhanh và
ráo hết nước bề mặt, sau đó được nghiền sơ bộ
30 giây cuối cùng được mang đi nghiền mịn
bằng máy nghiền trục vít với các kích thước
lỗ nghiền khác nhau lần lượt là 4mm, 6mm,
8mm, 10mm và 12mm. Tiến hành phân tích
hàm lượng các chất hòa tan, polyphenol tổng
số, caffein, catechin, tanin và hiệu suất trích
ly thu được có trong dịch chiết chè xanh.
- Nghiên cứu lựa chọn dung môi chiết
xuất: Loại dung môi khảo sát: etanol 40, 60,
75 và 96% với đối chứng là H2O. Ảnh hưởng
của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: Khảo sát các
tỷ lệ DM/NL: 5/1; 10/1; 15/1 và 20/1. Tiến
hành phân tích hàm lượng các chất hòa tan,
polyphenol tổng số, caffein, catechin, tanin
và hiệu suất trích ly thu được có trong dịch
chiết chè xanh.
- Nghiên cứu nhiệt độ chiết xuất: Tiến
hành chiết xuất với 2 loại dung môi là etanol
75% và nước. etanol 75%: Chiết ở nhiệt độ
phòng và gia nhiệt tại điểm sôi của dung
dịch. Nước: Chiết xuất ở các dải nhiệt độ:
60, 70, 80, 90 và 100oC. Tiến hành phân tích
hàm lượng các chất hòa tan, polyphenol tổng
số, caffein, catechin, tanin và hiệu suất trích
ly thu được có trong dịch chiết chè xanh.
- Nghiên cứu thời gian và số lần chiết:
Tiến hành ở các dải thời gian: 30, 60, 120,
240 và 360 phút. Số lần chiết: 1 lần/120 phút,
2lần/120 phút (tương ứng với mỗi lần chiết
60 phút), 3lần chiết/120 phút (mỗi lần chiết
40 phút). Tiến hành phân tích hàm lượng các
chất hòa tan thu được có trong dịch chiết chè
xanh và hiệu suất trích ly.
- Nghiên cứu chế độ cô đặc dịch chiết:
Tiến hành cô đặc dịch chiết ở các tỷ lệ: Dịch
chiết/dịch cô: 2/1, 3/1, 4/1. Tiến hành phân
tích hàm lượng các chất hòa tan và đánh giá
màu sắc dịch chiết chè xanh.
- Phương pháp sấy phun để thu hồi sản
phẩm: Nhiệt độ khí đầu vào: 165oC, tốc độ
bơm nhập liệu là 10v/ph, áp suất khí nén là
4,25 bar.
- Tính hiệu suất thu hồi chất khô hòa tan trong bột chiết:
HS thu hồi chất
hòa tan (%) =Lượng chất hòa tan thu được trong bột chiết (g) × 100
Lượng chất hòa tan trong nguyên liệu ban đầu (g)
104
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG Trần Trung Kiên và ctv.
Phương pháp đánh giá cảm quan
Đánh giá chất lượng của các sản phẩm
thực phẩm bằng phương pháp cho điểm theo
TCVN 3218-2012.
3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
3.1. Lựa chọn phương pháp diệt men cho
nguyên liệu
Mục tiêu nghiên cứu là tạo bột chiết chè
xanh dùng trong thực phẩm nên màu sắc là
chỉ tiêu quan trọng. Trong chế biến chè xanh,
cần giữ tanin không bị oxy hóa bởi enzyme.
Do đó, ngay từ đầu, người ta thường dùng
nhiệt độ cao để diệt enzyme như peroxydase,
polyphenoloxydase, amylase, protease.
Nhiệt độ cao phá hủy enzyme, ngăn quá
trình oxy hóa, giữ màu xanh tự nhiên và vị
chát, đồng thời làm bay hơi nước, làm mềm
lá chè, thuận lợi cho công đoạn vò. Ngoài ra,
còn giúp giảm mùi hăng, góp phần tạo hương
thơm đặc trưng cho chè. Một số phương pháp
diệt men đang được thử nghiệm gồm: chần,
vi sóng, hấp và không diệt men.
Lá chè sau khi diệt men được sử dụng cho
quá trình chiết xuất tiếp theo, do đó việc đánh
giá ảnh hưởng của các phương pháp diệt
men chính là yếu tố cảm quan về màu sắc
của nguyên liệu. Qua bảng 1 thấy rằng, với
phương pháp chần diệt men cho nguyên liệu
có màu sắc rất đẹp (màu xanh thẫm) và khi
sử dụng trong tách chiết, nguyên liệu không
bị biến đổi màu nhiều so với các phương
pháp còn lại. Phương pháp diệt men bằng vi
sóng cũng cho nguyên liệu có màu sắc đẹp
nhưng khi áp dụng phương pháp diệt men
này ở quy mô lớn cần phải đầu tư nhiều hơn.
Vì vậy, phương pháp diệt men bằng chần đã
được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.
Bảng 1. Kết quả nghiên cứu lựa chọn phương
pháp diệt men
Thí nghiệm Nhận xét về cảm quan
Không diệt men Màu nâu vàng khi phơi khô
Chần Màu xanh thẫm, ổn định màu khi
phơi khô
Vi sóng Màu sắc dịch chiết xanh sáng đẹp, ổn
định màu khi phơi khô
Hấp Màu vàng hơi xanh, chuyển sang
màu nâu khi phơi khô.
3.2. Nghiên cứu lựa chọn kích thước nghiền
Độ mịn chè nghiền ảnh hưởng đáng kể
đến chất lượng dịch thu được do tác động
đến quá trình ép. Kết quả bảng 2 cho thấy,
lỗ sàng càng nhỏ thì hàm lượng chất hòa
tan, polyphenol, caffein và catechin trong
dịch chè càng cao. Cụ thể, lỗ nghiền 4mm
cho kết quả cao nhất: 17,45% chất hòa tan,
4,40% polyphenol, 0,92% caffein và 3,89%
catechin tổng số. Tuy nhiên, sự chênh lệch
giữa lỗ nghiền 4mm và 6mm không đáng kể.
Trong khi đó, nghiền bằng lỗ 4mm gây nóng
máy và dễ tắc, ảnh hưởng đến tuổi thọ thiết
bị. Vì vậy, chọn lỗ nghiền 6mm là tối ưu, vừa
đảm bảo chất lượng dịch chiết, vừa duy trì
hiệu quả sản xuất và tuổi thọ máy.
Bảng 2. Ảnh hưởng của độ mịn chè nghiền đến chất lượng dịch ép
Kích thước
lỗ nghiền
Độ nhỏ chè
nghiền (cm)
Nồng độ các chất (%)
Chất hòa tan Caffein Catechin Polyphenol tổng
4mm 0,84 17,45 0,92 3,89 4,40
6mm 0,94 17,35 0,82 3,42 4,38
8mm 0,96 16,50 0,75 3,38 4,24
10mm 1,10 16,15 0,67 3,15 4,14
12mm 1,36 16,11 0,74 3,27 3,21
105
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG Tập 11, Số 1 (2025): 101 - 110
3.3. Nghiên cứu lựa chọn dung môi
3.3.1. Nghiên cứu lựa chọn loại dung môi
Việc lựa chọn dung môi phù hợp đóng
vai trò quan trọng trong chiết xuất bột chè
xanh. Dung môi cần có hiệu suất chiết cao
và ít tạp chất, đồng thời đảm bảo an toàn cho
sức khỏe. Trong thực phẩm, etanol và nước
là hai dung môi phổ biến vì an toàn khi sử
dụng. Etanol 96% có độ phân cực thấp, hòa
tan tốt các chất không phân cực; Etanol 30%
gần tương đương nước, phù hợp cho các chất
phân cực; trong khi đó etanol 75% có độ
phân cực trung bình, hòa tan tốt nhiều hợp
chất khác nhau. Vì vậy, nghiên cứu lựa chọn
nồng độ etanol thích hợp giúp tối ưu chiết
xuất các hợp chất alkaloit từ chè xanh. Mục
tiêu là tạo ra dịch chiết có màu sắc hấp dẫn và
hàm lượng chất hòa tan cao, vì chất hòa tan
thường chứa khoảng 50% hợp chất phenol,
phần còn lại là gluxit tan, protein, axit amin,
alcaloit (chủ yếu là cafein), sắc tố, vitamin
và enzyme [17]. Kết quả thu được như trong
bảng 3.
Bảng 3. Kết quả phân tích hàm lượng các chất trong dịch chiết chè xanh
ở các nồng độ etanol khác nhau (% chất khô)
Nồng độ etanol
(%)
Nồng độ các chất (%)
Chất hòa tan Caffein Catechin Polyphenol tổng Tanin
0 15,02 1,18 7,28 9,21 12,4
40 27,2 1,57 6,53 12,05 18,5
60 29,1 1,85 5,12 14,11 21,42
75 31,05 2,07 4,75 20,36 22,4
96 30,12 2,25 4,52 19,4 21,8
Kết quả bảng 3 cho thấy, hàm lượng chất
hòa tan tăng theo nồng độ etanol, nhưng
khi nồng độ >60%, sự gia tăng không đáng
kể. Dịch chiết ở etanol 75% và 96% có
màu xanh vàng, trong khi dùng nước thì
hàm lượng chất hòa tan rất thấp do thí
nghiệm ở nhiệt độ phòng. Dung môi nước
cho hàm lượng catechin cao nhất (7,28%),
tiếp theo là etanol 40% (6,53%), thấp nhất
là etanol 96% (4,52%), phù hợp với nghiên
cứu của Beata Druynska và cộng sự [16].
Về polyphenol, etanol 75% đạt hàm lượng
cao nhất (20,36%), giảm dần ở nồng độ
thấp hơn. Etanol 96% cũng cho hàm lượng
polyphenol cao nhưng không hiệu quả về
chi phí. Hàm lượng cafein dao động không
nhiều, cao nhất ở etanol 96% (2,25%). Về
cảm quan, nồng độ etanol >75% cho dịch
chiết có màu xanh đặc trưng, <75% cho
màu nâu. Do đó, etanol 75% được lựa chọn
để tiếp tục nghiên cứu.
3.3.2. Lựa chọn tỷ lệ dung môi/nguyên liệu
Khi đã lựa chọn được dung môi là etanol
75% chúng tôi đã tuần tự chiết xuất các mẫu
chè với tỷ lệ dung môi/nguyên liệu lần lượt
là 5/1, 10/1, 15/1 và 20/1. Trong quá trình
chiết xuất, các chất hòa tan sẽ chuyển vào
dung môi do sự khuếch tán. Vì vậy, hiệu
suất chiết xuất tăng khi tăng tỷ lệ dung môi/
nguyên liệu. Kết quả thể hiện ở hình 1.