Luận văn Nghiên cứu quá trình khử caffeine trên lá chè tươi nguyên liệu trong công nghệ sản xuất chè xanh

heø sau khöû caffeine ñöôïc theå hieän ôû baûng 3-15. Baûng 315: AÛnh höôûng cuûa thôøi gian ñeán haøm löôïng polyphenol toång cuûa laù cheø sau khöû caffeine. Maãu Thôøi gian khöû (phuùt) Haøm löôïng polyphenol trong maãu (tính theo g acid gallic treân 100g chaát khoâ) Nguyeân lieäu ban ñaàu 23.066 1 3 27.2133 ± 2.918 2 5 26.8610 ± 1.305 3 7 24.9090 ± 0.652 4 9 23.4350 ± 1.759 5 11 20.7910 ± 0.792 6 13 19.7257 ± 1.09 Hình 310: AÛnh höôûng cuûa thôøi gian ñeán haøm löôïng polyphenol trong laù cheø sau khöû. Baûng 316: AÛnh höôûng cuûa thôøi gian ñeán söï thay ñoåi löôïng polyphenol toång cuûa laù cheø sau khöû Maãu Thôøi gian khöû (phuùt) Söï thay ñoåi löôïng polyphenol toång (%) 1 3 17.2020 2 5 15.5790 3 7 6.9353 4 9 (3.1047) 5 11 (14.2807) 6 13 (18.6710) Cuõng töông töï nhö möùc ñoä toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine, theo hình 3-10, ta thaáy: khi thôøi gian khöû caffeine taêng thì möùc ñoä toån thaát polyphenol toång trong laù cheø taêng (haøm löôïng polyphenol toång trong laù cheø sau khöû caffeine giaûm). Nguyeân nhaân cuûa ñieàu naøy laø do: döôùi taùc duïng cuûa nhieät vaø thôøi gian khöû keùo daøi thì polyphenol trong nöôùc khöû bò oxi hoaù, caáu truùc teá baøo bò phaù vôõ... Ñieàu naøy laøm cho ñoä cheânh leäch noàng ñoä cuûa polyphenol giöõa dòch trong teá baøo laù vaø dòch nöôùc taêng. Do ñoù, caùc polyphenol trong laù cheø bò trích ly ra ngoaøi. Qua ñoù laøm taêng möùc ñoä toån thaát polyphenol toång coù trong laù cheø töôi. Theo hình 3-10, ta thaáy, khi thôøi gian khöû caffeine ngaén thì haøm löôïng polyphenol toång tính theo haøm löôïng chaát khoâ trong laù cheø taêng so vôùi nguyeân lieäu ban ñaàu. Ñoù laø do löôïng nöôùc baùm vaøo laù cheø laø nöôùc caân baèng chöùa nhieàu polyphenol. Tieáp tuïc taêng thôøi gian khöû thì polyphenol trong laù cheø baét ñaàu bò trích ly khoûi laù cheø nguyeân lieäu vaø laøm cho haøm löôïng polyphenol toång trong laù cheø giaûm. Khi tieáp tuïc taêng thôøi gian khöû caffeine thì möùc ñoä oxi hoùa polyphenol trong nöôùc taêng, toác ñoä trích ly polyphenol trong laù cheø taêng vaø haøm löôïng polyphenol trong nöôùc cheø ít bieán ñoåi neân haøm löôïng polyphenol toång trong laù cheø nguyeân lieäu sau khöû giaûm vaø thaáp hôn trong nguyeân lieäu ban ñaàu. Ñoàng thôøi vôùi ñoù, theo hình 3-10, ta thaáy sau khoaûng thôøi gian 11 phuùt heä coù xu höôùng ñi vaøo traïng thaùi caân baèng do noàng ñoä caùc chaát caân baèng vôùi nhau. Keát luaän Theo caùc ñoà thò treân thì khi thôøi gian cuûa quaù trình khöû caffeine taêng thì hieäu suaát khöû caffeine taêng, möùc ñoä toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine taêng vaø möùc ñoä toån thaát polyphenol toång trong laù cheø töôi nguyeân lieäu cuõng taêng. Töø caùc giaù trò treân chuùng toâi choïn thôøi gian khöû laø 7 phuùt. Taïi giaù trò naøy cho hieäu suaát khöû caffeine cao (90.062%), möùc ñoä toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine ôû möùc ñoâ thaáp (5.015%) vaø haøm löôïng polyphenol toång trong laù cheø taêng nheï so vôùi trong nguyeân lieäu ban ñaàu (taêng 6.9353%) Keát luaän vaø so saùnh vôùi caùc keát quaû khaùc Vaäy qua caùc khaûo saùt, chuùng toâi choïn caùc thoâng soá thích hôïp cho quaù trình khöû caffeine baèng phöông phaùp Swiss water laø: Löôïng cheø/100ml nöôùc: 3.75g/100ml nöôùc (tyû leä caùi:nöôùc laø 1:26) Nhieät ñoä khöû: 90oC Thôøi gian khöû: 7 phuùt Hieäu suaát khöû caffeine ñaït ñöôïc laø khoaûng 90%, ñoä toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine laø khoaûng 5% vaø haøm löôïng polyphenol toång trong laù cheø sau khöû taêng 6.935%. So vôùi keát quaû nghieân cöùu cuûa Huiling Liang tieán haønh khöû caffeine baèng nöôùc noùng khoâng chöùa chaát khoâ hoøa tan (tieán haønh vôùi tyû leä caùi/nöôùc laø 1:20, thôøi gian 3phuùt vaø nhieät ñoä laø 100oC) [35], phöông phaùp Swiss water cho hieäu suaát khöû caffeine cao hôn (90% so vôùi 83%). Ñoàng thôøi vôùi ñoù, ñoä toån thaát polyphenol toång vaø chaát khoâ hoøa tan phi caffeine trong laù cheø cuûa quaù trình khöû caffeine baèng phöông phaùp Swiss water cuõng thaáp hôn. Ñieàu naøy cho thaáy öu ñieåm cuûa phöông phaùp Swiss water trong khöû caffeine laø hieäu suaát khöû caffeine cao vaø möùc ñoä toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine vaø polyphenol toång thaáp. So vôùi caùc keát quaû nghieân cöùu cuûa Hyong Seok Park tieán haønh khöû caffeine baèng phöông phaùp CO2 sieâu tôùi haïn [26, 27], thì keát quaû thu ñöôïc baèng phöông phaùp Swiss water laø khaù toát. Theo keát quaû nghieân cöùu cuûa Hyong Seok Park, khi tieán haønh khöû caffeine vôùi laù cheø töôi coù kích thöôùc 5.5 – 17.4mm baèng phöông phaùp CO2 sieâu tôùi ôû 70oC, 300bar, toác ñoä doøng CO2 laø 11.5g/phuùt trong 120 phuùt thì hieäu suaát khöû caffeine laø 80.6% vaø toån thaát EGCG laø 47.5%, EGC laø 64.2%, ECG laø 50.9% vaø EC laø 31.7%. Keát quaû treân cho thaáy khaùc vôùi nguyeân lieäu laø coffee, vôùi nguyeân lieäu laø laù cheø xanh thì phöông phaùp khöû baèng CO2 sieâu tôùi haïn cho keát quaû khöû caffeine vaø ñoä toån thaát polyphenol toång khoâng nhö mong muoán vaø phöông phaùp khöû caffeine baèng phöông phaùp Swiss water cho keát quaû toát hôn. So vôùi nguyeân lieäu laø coffee thì phöông phaùp Swiss water tieán haønh treân laù cheø töôi cho hieäu suaát khöû caffeine thaáp hôn (trong coffee thöôøng cho hieäu suaát khöû caffeine laø 99.99%). Nguyeân nhaân laø do söï khaùc nhau veà caáu truùc nguyeân lieäu vaø thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nguyeân lieäu. Vôùi nguyeân lieäu laø coffee nhaân, nguyeân lieäu ñaõ qua böôùc tieàn xöû lyù laøm bieán ñoåi caáu truùc teá baøo, tính chaát cô lyù cuûa nguyeân lieäu (nguyeân lieäu trôû neân gioøn hôn) vaø coù nhieàu khoâng gian troáng hôn so vôùi laù cheø. Trong khi ñoù, laù cheø coù caáu truùc haàu nhö chöa bieán ñoåi nhieàu, coù maøng teá baøo laù vaø haøm löôïng cellulose cao neân quaù trình khöû caffeine cho hieäu suaát khöû caffeine thaáp hôn. Beân caïnh ñoù, söï khaùc nhau veà thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa nguyeân lieäu cuõng aûnh höôûng raát lôùn ñeán quaù trình. Beân caïnh ñoä aåm thì trong coffee nhaân chöùa raát ít polyphenol vaø haàu nhö khoâng laø ñoái töôïng quan taâm cuûa vieäc xeùt toån thaát trong quaù trình khöû caffeine. Trong khi ñoù, nguyeân lieäu cheø xanh chöùa moät löôïng lôùn polyphenol vaø ñaây laø moät thaønh phaàn quan troïng trong laù cheø töôi caàn ñöôïc duy trì trong quaù trình khöû caffeine cuõng nhö trong coâng ngheä saûn xuaát cheø xanh. Khaûo saùt aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä dòch qua than hoaït tính ñeán quaù trình haáp phuï caffeine Trong thí nghieäm naøy, chuùng toâi tieán haønh quaù trình vôùi tyû leä than laø 4% (w/v), thôøi gian haáp phuï laø 25 phuùt vaø thay ñoåi nhieät ñoä ban ñaàu cuûa dòch trích caân baèng tröôùc khi qua than hoaït tính ôû caùc giaù trò khaùc nhau ñeå ñaùnh giaù hieäu suaát haáp phuï caffeine. Chuùng toâi tieán haønh ôû 5 cheá ñoä nhieät ñoä: 40oC, 50oC, 60oC, 70oC, 80oC. Keát quaû khaûo saùt nhö sau: Baûng 317: AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä ñeán hieäu suaát haáp phuï caffeine cuûa than hoaït tính. Maãu Nhieät ñoä dòch nöôùc qua than (oC) Hieäu suaát haáp phuï caffeine (%) 1 40 7.4626 ± 0.621 2 50 6.3147 ± 2.248 3 60 10.0224 ± 3.193 4 70 24.0238 ± 2.350 5 80 12.6774 ± 3.786 Hình 311: AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä dòch ban ñaàu ñeán hieäu suaát haáp phuï caffeine cuûa than Theo hình 3-11, ta thaáy hieäu suaát haáp phuï caffeine cuûa than hoaït tính chòu aûnh höôûng raát lôùn bôûi nhieät ñoä ban ñaàu cuûa dòch nöôùc. ÔÛ nhieät ñoä thaáp (40 – 60oC), hieäu suaát haáp phuï thaáp (khoaûng 6 – 10%) vaø chæ taêng nheï khi nhieät ñoä taêng. Khi nhieät ñoä taêng ñeán 70oC, hieäu suaát haáp phuï caffeine taêng nhanh vaø ñaït giaù trò cao nhaát (24.02%). Khi tieáp tuïc taêng nhieät ñoä ban ñaàu cuûa dòch nöôùc leân 80oC thì hieäu suaát haáp phuï caffeine giaûm coøn 12.67%. Nhö vaäy, hieäu suaát haáp phuï caffeine cuûa heä coù xu höôùng nhö sau: taêng khoaûng nhieät ñoä 40 – 70oC vaø giaûm khi nhieät ñoä treân 70oC. Ñieàu naøy coù theå ñöôïc giaûi thích nhö sau: ôû nhieät ñoä dòch nöôùc thaáp, khi nhieät ñoä taêng thì möùc ñoä chuyeån ñoäng cuûa caùc phaân töû taêng vaø caùc phaân töû caffeine deã daøng chuyeån ñoäng vaø haáp phuï vaøo than hoaït tính. Khi nhieät ñoä cuûa dòch trích qua than hoaït tính cao (treân 70oC) thì möùc ñoä chuyeån ñoäng cuûa caùc phaân töû taêng nhanh vaø deã daøng haáp phuï vaøo than hoaït tính vaø ñaït hieäu suaát haáp phuï cao nhaát. Khi nhieät ñoä taêng cao, döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä, lieân keát giöõa than hoaït tính vaø caffeine trôû neân yeáu, caùc caffeine haáp phuï leân beà maët than hoaït tính deã daøng taùch ra trôû laïi. Do ñoù, hieäu suaát haáp phuï caffeine cuûa than hoaït tính giaûm. Nhö vaäy, vôùi muïc ñích cuûa quaù trình laø choïn nhieät ñoä thích hôïp ñeå ñaït hieäu suaát haáp phuï caffeine laø cao nhaát neân chuùng toâi choïn nhieät ñoä thích hôïp cho quaù trình laø 70oC. Khaûo saùt aûnh höôûng cuûa tyû leä than:nöôùc ñeán quaù trình haáp phuï caffeine cuûa than hoaït tính Trong thí nghieäm naøy, chuùng toâi tieán haønh quaù trình vôùi nhieät ñoä ban ñaàu cuûa dòch trích qua than laø 70oC , thôøi gian haáp phuï laø 25 phuùt vaø thay ñoåi tyû leä than hoaït tính ôû caùc giaù trò khaùc nhau ñeå ñaùnh giaù hieäu suaát haáp phuï caffeine, möùc ñoä toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine vaø polyphenol toång cuûa quaù trình. Chuùng toâi tieán haønh thí nghieäm ôû 3 tyû leä than hoaït tính: 2%, 3%, 4%. Keát quaû khaûo saùt nhö sau: Hieäu suaát haáp phuï caffeine Keát quaû thu ñöôïc veà aûnh höôûng cuûa tyû leä than hoaït tính ñeán hieäu suaát haáp phuï caffeine cuûa quaù trình ñöôïc theå hieän ôû baûng 3-18. Baûng 318: AÛnh höôûng cuûa tyû leä than hoaït tính ñeán hieäu suaát haáp phuï caffeine. Maãu Löôïng than haáp phuï (g/100ml nöôùc) Hieäu suaát haáp phuï caffeine (%) 1 2 17.7626 ± 4.41 2 3 19.6428 ± 3.805 3 4 20.6876 ± 1.141 Hình 312: AÛnh höôûng cuûa tyû leä than hoaït tính ñeán hieäu suaát haáp phuï cuûa quaù trình. Theo hình 3-12 treân ta thaáy, hieäu suaát haáp phuï caffeine töø dòch trích caân baèng chaát khoâ hoøa tan baèng than hoaït tính baõo hoøa chaát khoâ hoøa tan phi caffeine vaø chöùa ít caffeine coù hieäu suaát dao ñoäng khoaûng 17.7 ñeán 20.68% khi tyû leä than dao ñoäng töø 2 – 4% so vôùi löôïng nöôùc. Khi tyû leä than hoaït tính taêng thì hieäu suaát haáp phuï caffeine taêng nhöng khoâng ñaùng keå. Veà maët lyù thuyeát, khi vôùi cuøng moät löôïng nöôùc qua than thì khi tyû leä than hoaït tính taêng leân thì khaû naêng tieáp xuùc cuûa dòch trích vôùi than taêng. Neân caffeine töø dòch trích ñöôïc haáp phuï nhieàu hôn vaø laøm cho hieäu suaát haáp phuï caffeine taêng. Tuy nhieân, nhìn hình ta thaáy sai soá cuûa quaù trình laø lôùn neân ñoä taêng hieäu suaát haáp phuï ôû ñaây chuû yeáu laø do sai soá cuûa quaù trình. Toån thaát chaát khoâ hoøa tan Keát quaû thu ñöôïc veà aûnh höôûng cuûa tyû leä than hoaït tính ñeán toån thaát chaát khoâ hoøa tan ñöôïc theå hieän ôû baûng 3-19, 3-20. Baûng 319: AÛnh höôûng cuûa tyû leä than hoaït tính ñeán toån thaát chaát khoâ hoøa tan toång Maãu Löôïng than haáp phuï (g/100ml nöôùc) Toån thaát chaát khoâ hoøa tan toång (%) 1 2 4.5558 ± 3.329 2 3 3.2944 ± 0.739 3 4 3.5584 ± 0.436 Baûng 320: AÛnh höôûng cuûa tyû leä than ñeán toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine. Maãu Löôïng than haáp phuï (g/100ml nöôùc) Toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine (%) 1 2 3.0521 ± 0.326 2 3 1.4325 ± 0.296 3 4 1.6054 ± 0.499 Hình 313: AÛnh höôûng cuûa tyû leä than hoaït tính ñeán toån thaát chaát khoâ hoøa tan cuûa quaù trình. Cuõng gioáng nhö caffeine, ñoä thay ñoåi möùc ñoä toån thaát chaát tan phi caffeine cuûa qua trình khi thay ñoåi tyû leä than hoaït tính baõo hoøa söû duïng laø khoâng ñaùng keå. Khi löôïng than taêng töø 2% xuoáng coøn 4% thì möùc ñoä toån thaát chæ giaûm töø 3% xuoáng 1.6%. Ñieàu naøy coù theå laø do ñoä baõo hoøa chaát tan hoøa tan phi caffeine cuûa than hoaït tính laø chöa hoaøn toaøn. Nguyeân nhaân laø do quaù trình röûa giaûi than hoaït tính baõo hoøa baèng acid acetic 1% ñaõ röûa giaûi maát moät phaàn caùc chaát khoâ hoøa tan phi caffeine laøm cho ñoä baõo hoøa chaát khoâ hoøa tan phi caffeine cuûa than giaûm. Chính ñieàu naøy laøm cho vaãn coù moät phaàn chaát khoâ hoøa tan phi caffeine töø dòch trích haáp phuï vaøo than. Haøm löôïng polyphenol toång Keát quaû thu ñöôïc veà aûnh höôûng cuûa tyû leä than hoaït tính ñeán toån thaát polyphenol toång cuûa quaù trình ñöôïc theå hieän ôû baûng 3-21. Baûng 321: AÛnh höôûng cuûa tyû leä than hoaït tính ñeán toån thaát polyphenol toång cuûa quaù trình . Maãu Löôïng than haáp phuï (g/100ml nöôùc) Toån thaát polyphenol (%) 1 2 12.8490 ± 2.47 2 3 15.0877 ± 3.34 3 4 13.0968 ± 1.35 Hình 314: AÛnh höôûng cuûa tyû leä than ñeán toån thaát polyphenol toång cuûa quaù trình. Veà toån thaát haøm löôïng polyphenol toång trong dòch nöôùc: coù theå thaáy toån thaát polyphenol laø cao. Ñieàu naøy coù theå giaûi thích cho hai nguyeân nhaân: thöù nhaát laø do caùc phaân töû polyphenol coù kích thöôùc lôùn neân trong moät thôøi gian haáp phuï ngaén chuùng deã daøng taïo lieân keát vôùi than hoaït tính. Thöù hai laø döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä, caùc polyphenol bò oxi hoùa. Nhìn hình 3-14 ta thaáy aûnh höôûng cuûa tyû leä than ñeán toån thaát polyphenol toång laø khoâng ñaùng keå, söï khaùc bieät chuû yeáu laø do sai soá cuûa quaù trình. Keát luaän Nhìn chung aûnh höôûng cuûa tyû leä than hoaït tính ñeán quaù trình haáp phuï caffeine laø khoâng lôùn. Vôùi tyû leä than hoaït tính dao ñoäng töø 2 – 4%, thì hieäu suaát haáp phuï caffeine cuûa quaù trình laø 17.7 – 20.6%, ñoä toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine laø 1.6% - 3%, ñoä toån thaát löôïng polyphenol toång dao ñoäng trong khoaûng 13 – 15%. Muïc ñích cuûa khaûo saùt laø choïn tyû leä than hoaït tính thích hôïp sao cho hieäu suaát haáp phuï laø cao nhaát, toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine vaø polyphenol toång laø thaáp nhaát. Theo caùc ñoà thò treân, ta thaáy caùc sai soá cuûa quaù trình haáp phuï caffeine ôû tyû leä than 4% laø thaáp hôn so vôùi caùc tyû leä than khaùc. Do ñoù, chuùng toâi choïn tyû leä than hoaït tính thích hôïp cho quaù trình haáp phuï caffeine töø dòch trích laø 4% so vôùi löôïng nöôùc. Khaûo saùt aûnh höôûng cuûa thôøi gian haáp phuï ñeán quaù trình haáp phuï caffeine cuûa than hoaït tính Trong thí nghieäm naøy, chuùng toâi tieán haønh quaù trình vôùi nhieät ñoä ban ñaàu cuûa dòch trích qua than laø 70oC, tyû leä than hoaït tính laø 4% vaø thay ñoåi thôøi gian haáp phuï ôû caùc giaù trò khaùc nhau ñeå ñaùnh giaù hieäu suaát haáp phuï caffeine, möùc ñoä toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine vaø polyphenol toång cuûa quaù trình. Chuùng toâi tieán haønh ôû 6 cheá ñoä thôøi gian haáp phuï: 10 phuùt, 20 phuùt, 40 phuùt, 60 phuùt, 80 phuùt, 100 phuùt. Keát quaû khaûo saùt nhö sau: Hieäu suaát haáp phuï caffeine Keát quaû thu ñöôïc veà aûnh höôûng cuûa thôøi gian ñeán hieäu suaát haáp phuï caffeine cuûa quaù trình ñöôïc theå hieän ôû baûng 3-22. Baûng 322: AÛnh höôûng cuûa thôøi gian ñeán hieäu suaát haáp phuï caffeine. Maãu Thôøi gian haáp phuï (phuùt) Hieäu suaát haáp phuï caffeine (%) 1 10 15.1150 ± 1.340 2 20 17.9351 ± 1.615 3 40 20.9556 ± 1.868 4 60 21.4041 ± 1.718 5 80 19.6898 ± 1.114 6 100 22.1582 ± 1.039 Hình 315: AÛnh höôûng cuûa thôøi gian ñeán hieäu suaát haáp phuï caffeine cuûa than hoaït tính. Theo hình 3-15 ta thaáy, thôøi gian coù aûnh höôûng lôùn ñeán hieäu suaát haáp phuï caffeine cuûa than hoaït tính. Khi thôøi gian taêng thì hieäu suaát haáp phuï caffeine taêng. Ñieàu naøy laø phuø hôïp vôùi lyù thuyeát vì khi thôøi gian taêng thì vieäc tieáp xuùc cuûa than hoaït tính vôùi dòch nöôùc keùo daøi vaø nhieàu caffeine ñöôïc haáp phuï vaøo than hôn. Theo ñoà thò ta thaáy hieäu suaát haáp phuï cuûa quaù trình taêng nhanh trong khoaûng 60 phuùt ñaàu vaø ñaït giaù trò caân baèng trong khoaûng thôøi gian sau 60 phuùt. Ñieàu naøy coù theå ñöôïc giaûi thích nhö sau: Treân beà maët cuûa than hoaït tính coù caùc loã xoáp to (macrospones) vaø caùc loã xoáp nhoû (microspones) [41]. Caùc loã xoáp to ñoùng vai troø trong vieäc taïo ra löïc mao daãn giuùp caùc phaân töû nhoû khueách taùn nhanh vaøo caùc loã xoáp nhoû vaø bò haáp phuï taïi ñoù [41]. Caùc phaân töû nhoû bò haáp phuï vaøo caùc loã xoáp to laø khoâng ñaùng keå vaø löïc haáp phuï vaät lyù cuûa caùc phaân töû nhoû treân caùc loã xoáp naøy laø khaù yeáu [41]. Trong thôøi gian ñaàu cuûa quaù trình, ñoä baõo hoøa caffeine cuûa than hoaït tính laø thaáp neân caùc phaân töû caffeine (coù kích thöôùc nhoû) deã daøng di chuyeån qua caùc mao quaûn (ñöôïc taïo bôûi caùc loã xoáp to) vaø ñöôïc haáp phuï vaøo caùc loã xoáp nhoû. Khi thôøi gian taêng, thì do caùc phaân töû chaát tan coù kích thöôùc lôùn baùm vaøo caùc loã xoáp to laøm cho soá löôïng caùc mao quaûn giaûm vaø khaû naêng haáp phuï cuûa than hoaït tính giaûm neân löôïng caffeine bò haáp phuï giaûm vaø heä coù xu höôùng ñi vaøo traïng thaùi caân baèng. Toån thaát chaát khoâ hoøa tan Keát quaû thu ñöôïc veà aûnh höôûng cuûa thôøi gian ñeán toån thaát chaát khoâ hoøa tan cuûa quaù trình ñöôïc theå hieän ôû baûng 3-23, 3-24. Baûng 323: AÛnh höôûng cuûa thôøi gian ñeán söï tieâu hao chaát khoâ hoøa tan toång. Maãu Thôøi gian haáp phuï (phuùt) Toån thaát chaát khoâ hoøa tan toång (%) 1 10 4.9463 ± 0.9276 2 20 9.2624 ± 1.3310 3 40 9.4403 ± 0.1633 4 60 6.4090 ± 0.9263 5 80 5.4419 ± 1.1585 6 100 5.3198 ± 0.7287 Baûng 324: AÛnh höôûng cuûa thôøi gian ñeán toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine. Maãu Thôøi gian haáp phuï (phuùt) Toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine (%) 1 10 3.7868 ± 0.783 2 20 8.2757 ± 1.548 3 40 8.1291 ± 0.273 4 60 4.6985 ± 0.545 5 80 3.8148 ± 1.385 6 100 3.3979 ± 0.422 Hình 316: AÛnh höôûng cuûa thôøi gian ñeán toån thaát chaát khoâ hoøa tan cuûa quaù trình. Theo hình 3-16 ta thaáy: thôøi gian cuûa quaù trình coù aûnh höôûng lôùn ñeán söï thay ñoåi haøm löôïng chaát khoâ hoøa tan phi caffeine trong dòch trích. Theo ñoù, trong thôøi gian khoaûng 40 phuùt ñaàu cuûa quaù trình, ñoä toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine laø cao (dao ñoäng töø 4 – 9%), töùc laø haøm löôïng chaát khoâ hoøa tan phi caffeine trong dòch trích giaûm. Sau thôøi gian khoaûng 40 phuùt ñaàu, baét ñaàu xaûy ra hieän töôïng nhaû haáp phuï cuûa than, haøm löôïng chaát khoâ hoøa tan trong dòch nöôùc taêng leân vaø ñoä toån thaát chaát khoâ hoøa tan giaûm xuoáng. Theo ñoà thò coù theå thaáy, möùc ñoä nhaû haáp phuï gaàn nhö tuyeán tính vaø raát nhanh. Sau moät thôøi gian, heä ñi vaøo traïng thaùi caân baèng. Ñieàu naøy coù theå ñöôïc giaûi thích nhö sau: trong thôøi gian ñaàu cuûa quaù trình, khi nhieät ñoä cuûa dòch vaø than cao thì caùc phaân töû chaát tan deã daøng haáp phuï leân beà maët than hoaït tính. Nhö ñaõ noùi ôû treân, than hoaït tính coù nhöõng loã xoáp to vaø caùc loã xoáp nhoû. Vôùi than hoaït tính ñaõ baõo hoøa chaát khoâ hoøa tan phi caffeine thì caùc loã xoáp to ñöôïc bao phuû bôûi caùc phaân töû coù kích thöôùc lôùn (caùc phaân töû chaát tan nhö carbonhydrate, polyphenol...). ÔÛ thôøi gian ñaàu cuûa quaù trình, caùc phaân töû chaát tan di chuyeån vaø baùm leân beà maët caùc loã xoáp to (ñaõ ñöôïc baùm giöõ bôûi caùc phaân töû chaát tan). Ñieàu naøy laøm cho haøm löôïng chaát khoâ hoøa tan phi caffeine trong nöôùc giaûm. Tuy nhieân, khi haøm löôïng caùc chaát khoâ hoøa tan phi caffeine baùm treân beà maët than hoaït tính caøng nhieàu thì lieân keát giöõa than hoaït tính vôùi caùc phaân töû chaát tan ngoaøi cuøng caøng giaûm vaø deã daøng nhaû haáp phuï vaøo trong dòch nöôùc. Ñieàu naøy laøm cho haøm löôïng chaát khoâ hoøa tan phi caffeine trong dòch nöôùc taêng leân. Moät nguyeân nhaân khaùc coù theå aûnh höôûng ñeán ñoä toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine trong dòch nöôùc laø do möùc ñoä baõo hoøa chaát khoâ hoøa tan cuûa than hoaït tính laø khoâng hoaøn toaøn. Toån thaát haøm löôïng polyphenol toång Keát quaû thu ñöôïc veà aûnh höôûng cuûa thôøi gian ñeán toån thaát polyphenol toång cuûa quaù trình ñöôïc theå hieän ôû baûng 3-25. Baûng 325: AÛnh höôûng cuûa thôøi gian ñeán toån thaát polyphenol toång. Maãu Thôøi gian haáp phuï (phuùt) Toån thaát polyphenol (%) 1 10 15.7521 ± 2.074 2 20 19.9068 ± 2.754 3 40 15.7085 ± 2.320 4 60 15.0795 ± 2.586 5 80 14.4340 ± 2.250 6 100 11.9453 ± 2.462 Hình 317: AÛnh höôûng cuûa thôøi gian ñeán toån thaát polyphenol toång cuûa quaù trình. Cuõng gioáng nhö chaát khoâ hoøa tan phi caffeine, trong thôøi gian ñaàu cuûa quaù trình, polyphenol bò haáp phuï leân beà maët cuûa than hoaït tính. Sau khoaûng thôøi gian khoaûng 20 phuùt thì baét ñaàu xaûy ra hieän töôïng nhaû haáp phuï cuûa than hoaït tính. So vôùi ñoä toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine noùi chung, ta thaáy ñoä toån thaát polyphenol toång cao hôn. Nguyeân nhaân laø do polyphenol coù kích thöôùc phaân töû lôùn (vôùi EGCG laø 458.4g) neân caùc phaân töû polyphenol raát deã baùm leân caùc loã xoáp to cuûa beà maët than hoaït tính vaø maéc keït vaøo caùc mao quaûn. Neân caùc polyphenol deã daøng haáp phuï vaøo than hoaït tính vaø toác ñoä nhaû haáp phuï chaäm. Theo keát quaû cuõng thaáy sau moät thôøi gian thì heä ñi vaøo traïng thaùi caân baèng. Keát luaän Theo caùc keát quaû treân ta thaáy: trong thôøi gian ñaàu cuûa quaù trình haáp phuï (khoaûng 40 phuùt ñaàu), caffeine di chuyeån qua caùc mao quaûn vaø ñöôïc haáp phuï nhanh vaøo loã xoáp nhoû treân beà maët than hoaït tính. Ñoàng thôøi vôùi ñoù, caùc phaân töû chaát tan phi caffeine vaø polyphenol cuõng haáp phuï leân caùc loã xoáp lôùn cuûa than hoaït tính. Söï haáp phuï cuûa caùc phaân töû coù kích thöôùc lôùn hôn laøm cho caùc mao quaûn ít daàn. Ñieàu naøy daãn ñeán hieäu suaát haáp phuï cuûa caffeine trong thôøi gian sau cuûa quaù trình taêng chaäm. Sau moät thôøi gian khoaûng 40 phuùt, nhieät ñoä cuûa dòch nöôùc giaûm thì baét ñaàu xaûy ra hieän töôïng nhaû haáp phuï caùc phaân töû coù kích thöôùc lôùn (carbonhydrate, polyphenol,...), khi ñoù laøm taêng nheï caùc mao quaûn vaø caffeine laïi ñöôïc haáp phuï theâm moät phaàn nhoû. Tuy nhieân do ôû thôøi ñieåm naøy nhieät ñoä cuûa dòch nöôùc vaø than thaáp neân quaù trình haáp phuï theâm caffeine laø khoâng cao. Nhö vaäy, töø caùc keát quaû treân chuùng toâi choïn thôøi gian haáp phuï laø 100 phuùt. Keát luaän Vaäy, caùc thoâng soá thích hôïp cho quaù trình haáp phuï caffeine töø dòch trích baèng than hoaït tính (baõo hoøa chaát khoâ hoøa tan phi caffeine vaø khoâng chöùa caffeine) laø: Nhieät ñoä dòch nöôùc ban ñaàu laø: 70oC. Löôïng than söû duïng laø 4%. Thôøi gian haáp phuï laø 100 phuùt. KEÁT LUAÄN VAØ KIEÁN NGHÒ Qua nghieân cöùu, chuùng toâi thu ñöôïc caùc keát quaû nhö sau: Xaùc ñònh caùc thoâng soá coâng ngheä thích hôïp cho quaù trình khöû caffeine baèng phöông phaùp Swiss water nhö sau: Tyû leä cheø/nöôùc: 3.75g/100ml nöôùc. Nhieät ñoä khöû: 90oC. Thôøi gian khöû: 7 phuùt. Vôùi nhöõng thoâng soá coâng ngheä naøy thì quaù trình ñaït ñöôïc hieäu suaát khöû caffeine laø 90%, toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine laø 5% vaø toång löôïng polyphenol toång trong laù cheø sau khöû taêng 6.935%. Xaùc ñònh caùc thoâng soá coâng ngheä thích hôïp cho quaù trình haáp phuï caffeine töø dòch trích caân baèng chaát khoâ hoøa tan toång baèng than hoaït tính phi caffeine baõo hoøa chaát khoâ hoøa tan: Tyû leä than hoaït tính/löôïng nöôùc: 4%. Nhieät ñoä ban ñaàu cuûa dòch nöôùc: 70oC. Thôøi gian haáp phuï: 100 phuùt. Vôùi nhöõng thoâng soá coâng ngheä treân, hieäu suaát haáp phuï caffeine cuûa quaù trình dao ñoäng töø 22 – 25%, toån thaát chaát khoâ hoøa tan phi caffeine laø 3.39% vaø toån thaát polyphenol toång laø khoaûng 11 – 12%. Vôùi nhöõng keát quaû ñaït ñöôïc, chuùng toâi ñaõ chöùng minh ñöôïc nhöõng nhöõng öu ñieåm cuûa phöông phaùp Swiss water so vôùi caùc phöông phaùp khaùc (nhö phöông phaùp duøng nöôùc noùng khoâng baõo hoøa, phöông phaùp duøng CO2 sieâu tôùi haïn) trong vieäc khöû caffeine trong laù cheø töôi nguyeân lieäu, ñoàng thôøi goùp phaàn thuùc ñaåy coâng ngheä khöû caffeine treân laù cheø töôi baèng phöông phaùp Swiss water trong töông lai. Qua ñoù, chuùng toâi chuùng toâi coù nhöõng ñeà nghò sau: Caàn tieán haønh nghieân cöùu ñaùnh giaù chaát löôïng vaø söï khaùc nhau veà thaønh phaàn hoùa hoïc vaø tính chaát caûm quan cuûa cheø xanh thaønh phaåm khöû caffeine vaø cheø xanh thöông maïi khoâng khöû caffeine. Vieäc ñaùnh giaù caûm quan ôû ñaây chuû yeáu laø xeùt ñeán möùc ñoä öu thích saûn phaåm cuûa ngöôøi tieâu duøng veà vò ñaéng vaø chaùt cuûa saûn phaåm. Tieán haønh nghieân cöùu vieäc khöû caffeine trong dòch trích baõo hoøa caffeine baèng phöông phaùp vi sinh vaät. Töø ñoù ñaùnh giaù söï khaùc nhau veà haáp phuï taùch caffeine töø dòch trích baõo hoøa caffeine baèng than than hoaït tính vaø vi sinh vaät. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1] Boä moân caäy nhieät ñôùi, Hoùa sinh cheø, NSB Ñaïi hoïc Baùch khoa Haø Noäi, 1984. [2] Boä moân Coâng ngheä thöïc phaåm, Giaùo truønh thí nghieäm phaân tích thöïc phaåm, NSB Ñaïi hoïc Quoác Gia TpHCM, TpHCM, 2005. {3} Ñoã Ngoïc Quyù, Caây cheø saûn xuaát cheá bieán vaø tieâu thuï, NSB Ngheä An, 2003. [4] Leâ Baïch Tuyeát, Caùc quaù trình coâng ngheä cô baûn trong saûn xuaát thöïc phaåm, NSB giaùo duïc, Vieät Nam, 1996. [5] Leâ ngoïc Tuù, Hoùa sinh coâng nghieäp, NSB Khoa hoïc vaø kyõ thuaät, Haø Noäi, 2002, 443 trang. [6] Toáng Vaên Haèng, Cô sôû sinh hoùa vaø kyõ thuaät cheá bieán cheø, NSB Thaønh phoá Hoà Chí Minh [7] Traàn Bích Lam, Toân Nöõ Minh Nguyeät, Ñinh Traàn Nhaät Thu, Thí nghieäm hoùa sinh thöïc phaåm, NSX Ñaïi hoïc quoác gia TpHCM, TpHCM, 2004. [8] Boä noâng nghieäp vaø phaùt trieån noâng thoân, Tuyeån taäp tieâu chuaån noâng nghieäp Vieät Nam – Boä noâng nghieäp vaø phaùt trieån noâng thoân, Taäp IV - Tieâu chuaån noâng saûn, Phaàn 2 – Tieâu chuaån cheø, Haø Noäi, 2001. [9] Heä thoáng tieâu chuaån Vieät Nam: TCVN 1053 – 86: Cheø ñoït töôi: phöông phaùp xaùc ñònh haøm löôïng baùnh teû. TCVN 1054 – 86: Cheø ñoït töôi, phöông phaùp xaùc ñònh löôïng nöôùc ngoaøi ñoït. TCVN 1455 – 1993: cheø xanh, ñieàu kieän kyõ thuaät. TCVN 1458 – 86: cheø ñoït khoâ, phöông phaùp thöû. TCVN 2843 – 79: Cheø ñoït töôi, yeâu caàu kyõ thuaät. TCVN 5084 – 2007 (ISO 1576:1975): Cheø, xaùc ñònh tro tan trong nöôùc vaø tro khoâng tan trong nöôùc. TCVN 5085 – 90 (ISO 1578:1975): Cheø, xaùc ñònh ñoä kieàm cuûa tro tan trong nöôùc. TCVN 5069 – 2007 (ST SEV 6250 – 88): cheø, phöông phaùp nghieäm thu vaø phöông phaùp laáy maãu. TCVN 5610 – 1991 (ST SEV 6252 – 88): cheø, phöông phaùp xaùc ñònh haøm löôïng chaát tan. TCVN 5611 – 1991 (ST SEV 6253 – 88): cheø, phöông phaùp xaùc ñònh haøm löôïng tro chung. TCVN 5612 – 1991 (ST SEV 6254 – 88): cheø, phöông phaùp xaùc ñònh tro khoâng tan trong acid. TCVN 5613 – 1991 (ST SEV 6255 – 88): cheø, phöông phaùp xaùc ñònh ñoä aåm. TCVN 5615 – 1991 (ST SEV 6257 – 88): cheø, phöông phaùp xaùc ñònh haøm löôïng taïp chaát laï. TCVN 5714 – 1993: cheø, phöông phaùp xaùc löôïng chaát xô. TCVN 6603 – 2000 (ISO 10095 – 1992): caø pheâ, xaùc ñònh haøm löôïng caffeine baèng phöông phaùp HPLC. [10] Abdul Mumin Md., Kazi Farida Akhter, Zainal Abedin Md, Zakir Hossain Md, Determination and Characterization of caffeine in tea, coffee and soft drinks by solid phase extraction and high performance liquid chromatography (SPE – HPLC), Malaysian Journal of Chemistry 2006, Vol 8, No. 1, p045 – 051. [11] Araud M. J, The Pharmacology of caffeine, prog Drug, 1987, 273 pages. [12] Barry D. Smith and Kenneth Tola, Caffeine_Chapter 12: caffeine: effects on psychological functioning and performance, Califormia, 2000. [13] Bhagwat S. et al, Flavonoid composition of tea: comparison of black and green teas, USDA. [14] Christian G.D., Analytical Chemistry, John Wiley, 5th Editor, 1994, 505 pages. [15] Clarke R.J and Macrae R, Coffee Vol.1: Chemistry, Elsevier Applied Science Publishers Ltd, London and Newyork, 1987, p.116-127. [16] Clarke R.J and Macrae R, Coffee Vol.2: Technology, Elsevier Applied Science Publishers Ltd, London and Newyork, 1987, p.59 -70. [17] Clementz G. L, Dailey J. W, Psychotropic effects of caffeine, Amer. Fan Physician, 1988, 167 pages. [18] Dixon D, Johnston J, Supercritical fluids, In: Encyclopedia of separation technology, 1997, p 1544 – 1569. [19] Douglas A. Balentine, Matthew E. Harbowy, and Harold N. Graham, Caffeine Chapter 3: Tea: The Plant and Its Manufacture; Chemistry and Comsumption of Beverage, Califormia, 2000. [20] Fernandez P. L, Martin M. J, Gonzalez A. G and Pablos F, HPLC determination of catechins and caffeine in tea. Differentiation of green, black and instant teas, Department of Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, University of Seville, 2000, p421 – 425. [21] Gardimer W. P, Statistical Analysis Methods for Chemists, Royal Society of Chemistry, Cambridge, 1997. [22] Gene A. Spiller, Caffeine_Chapter 10: Basic Metabolism and Physiological Effects of the Methylxanthines, Califormia, 2000. [23] Gerd Brunner, Monika Johannsen, New aspects on adsorption from supercritical fluid phases, J. of Supercritical Fluids 38, 2006, p181 – 200. [24] Giovanna Caderni et al, Effects of black tea, green tea and wine extracts on intestinal carcinogenesis induced by azoxymethane in F344 rats, Carcinogenesis vol. 21. No. 11, 2000, p1965 – 1969. [25] Gokulakrishnan S, Chandraraj K, Sathyanarayana N.Gummadi, Microbial and enzymatic methods for the removal of caffeine, Enzyme and Microbial Technology, 2005, p 225 – 232. [26] Hiroshi Ashihara and Alan Crozier, Caffeine: a well known but little mentioned compound in plant science, Trends in Plant Science, Vol 5, No. 9, 2001, p407 – 413. [27] Hyong Seok Park a, Hee Jin Lee a, Min Hye Shin a, Kwang-Won Lee a, Hojoung Lee b, Young-Suk Kim c, Kwang Ok Kim c, Kyoung Heon Kim a, Effects of cosolvents on the decaffeination of green tea by supercritical carbon dioxide, 2007,p1011 – 1017. [28] Hyong Seok Park a, Hyung-Kyoon Choi b, Sung Jun Lee a, Kwon Woo Park a, Sung-Gil Choi c, Kyoung Heon Kim a,*, Effect of mass trnsfer on the removal of caffeine from green tea by supercritical carbon dioxide, J of Supercritical Fluids 42, 2007, p205 – 211. [29] James J. E, Caffeine and Health, Academic Press, London, 1991. [30] Kalmar JM, Cafarelli E, Effects of caffeine on neuromuscular function, J Appl Physiol 1999. [31] Katz SN, Decaffeination of coffee, In: Clarke RJ, Macrae R, ediotors, Coffee technology, New York: Elsevier Applied Science, 1987. [32] Landolt HP, Dijk D-J, Gauss SE, Botbely AA, Caffeine reduces low-frequency delta activity in human sleep EEG, Neuropsy-chopharmacol 1995, 12:229 – 38. [33] Laurent Bazinet, David Labbe, Angelo Tremblay, Production of green tea EGC- and EGCG-neriched fractions by a two-step extraction procedue, Separation andd Purification Technology, 2007, p53 – 56. [34] Li Hua-Bin, Jiang Yue, Wong Chi-Chun, Cheng Ka-Wing, Chen Feng, Evaluation of two methods for the extraction of antioxidants from medicinal plants, Anal Bioanal Chem 388, 2007, p483 – 488. [35] Liang Huiling, Liang Yuerong, Dong Junjie, Lu Jianliang, Xu Hairong, Wang Hui, Decaffeination of fresh green tea leaf (Camellia sinensis) by hot water treatment, 2006,p1451 – 1456. [36] Lin Jen-Kun, Liang Yu-Chih, Cancer chemoprevention by tea polyphenols, Proc. Natl. Sci. Couce. Roc(B), vol. 24, No. 1, 2000, p1 – 13. [37] Lorist MM, TOPs M, Caffeine, fatigue and cognition, Brain Coga 2003; 53:82 – 94. [38] Lyold, L. L., Warner, F.P., Journal Chromatography, 1988, 447 pages. [39] Makhtar H, Ahmad N, Tea polyphenols: prevention of cancer and optimizing health. [40] Mehr C.B, Biswal R.N, Collims J.L, Cochran H.D, Supercritical carbon dioxide extraction of caffeine from guarana, J. Supercrit. Fluide 9, 1996, p185 – 191. [41] Milan Smisek, Rndr, Slavoj cerny, Active carbon_manufacture properties and applications, Elsevier publishing company, London, 1970, 480 pages. [42] Miller J. C and Miller J. N, Statistics for Analytical Chemistry, Ellis Horwood, Chichester, 1988. [43] Peker H, Srinvasn M. P, Smith J. M, McCoy B. J, Caffeine extraction rates from coffee beans with supercritical carbon dioxide, AIChE J. 38, 1992, p761 – 770. [44] Roland J. Lamarine, Caffeine_Chapter 11: Caffeine as an ergogenic aid, Califormia, 2000. [45] Shiao Mei Lee, Greg Skistimas, Michael Robinson, Decaffeination of Coffee Beans, 2000. [46] Shizuka Sasazuki, Manami Inoue, Tomoyuki Hanaoka, Seiichiro Yamamoto, Tomotaka Sobue and Shoichiro Tsugane, green tea Consumption and Subsequent Risk of Gastric Cancer by Subsite: The JPHC Study, 2004. [47] Udayasanka K, Manaohar B, Chokkalingam A, A note on supercritical carbondioxide decaffeination of caffeine, J Food Sci Technol 1986; 23:326 – 328. [48] Sarath Babua V.R, Patraa S, Thakura,* M.S, Karantha N.G, Varadaraj M.C, Degradation of caffeine by Pseudomonas alcaligenes CFR 1708, Enzyme and Microbial Technology, 2005, p 617 – 624. [49] Yang C. S, Landau J. M, Effect of tea comsumption on nutrition and health, J. Nutz, 2000, p 2409 – 2412. [50] Yoko Yanagawa, Yoshimasa Yamamoto, Yukihiko Hara and Tadakatsu Shimamura, A Combination Effect of Epigallocatechin Gallate, a Major Compound of green tea Catechins, with Antibiotics on Helicobacter pylori Growth In Vitro, 2004. [51] W.D. Phillips and TJ. Chilton, Sinh hoïc_taäp1, nhaø xuaát baûn giaùo duïc, 2002. PHUÏ LUÏC Phuï luïc 1: Caùc phöông phaùp phaân tích 1. Phöông phaùp xaùc ñònh ñoä aåm cuûa cheø: TCVN 5613:1991 (ST SEV 6255:88). 1.1 Nguyeân taéc: Saáy maãu ñeán khoái löôïng khoâng ñoåi ôû nhieät ñoä 150oC, caân phaàn khoái löôïng coøn laïi ta xaùc ñònh ñöôïc ñoä aåm cuûa nguyeân lieäu: 1.2 Thieát bò söû duïng: Duøng maùy saáy aåm hoàng ngoaøi SCALTEC. 2. Phöông phaùp xaùc ñònh haøm löôïng tro toång: theo TCVN 5611:1991 (ST SEV 6253 – 88) 2.1 Nguyeân taéc: Ñoát chaùy vaø nung naáu laù cheø ôû nhieät ñoä 600oC ñeán khoái löôïng khoâng ñoåi. 2.2 Duïng cuï: Caân phaân tích vôùi ñoä sai leäch nhoû hôn 0.001g. Cheùn nung coù dung tích 50 vaø 200 cm3 ñöôïc laøm baèng söù hay thaïch anh. Loø nung coù theå ñieàu chænh ñöôïc nhieät ñoä trong loø (525 ± 25oC). Bình huùt aåm. Beáp ñieän. Boä giaù giöõ cheùn nung. 2.3 Tieán haønh thí nghieäm: Ñaët cheùn nung vaøo loø ñaõ ñöôïc ñoát noùng, giöõ trong 60 phuùt ôû nhieät ñoä 600 ± 25oC. sau ñoù laáy ra vaø ñaët vaøo bình huùt aåm khi nhieät ñoä ôû trong bình huùt aåm ngang baèng vôùi nhieät ñoä moâi tröôøng xung quanh. Tieán haønh caân cheùn nung vôùi sai soá không vöôït quaù ±0.001g. Caân moät maãu cheø 5g vôùi sai soá khoâng lôùn hôn 0.001g. Cho cheø vaøo trong cheùn nung ñaõ ñöôïc chuaån bò saün. Cheùn nung coù maãu cheø ñöôïc ñaët leân beáp ñieän vaø nung naáu ñeán nhieät ñoä 100oC cho ñeán khi maát nöôùc hoaøn toaøn. Sau ñoù ñaët cheùn vaøo loø nung ôû nhieät ñoä 600 ± 25oC trong khoaûng 60 phuùt, laøm nguoäi ôû trong bình huùt aåm ñeán nhieät ñoä moâi tröôøng xung quanh vaø ñem caân. Quaù trình naøy ñöôïc laëp ñi laëp laïi cho ñeán khi hieäu quaû hai laàn caân cuoái cuøng khoâng vöôït quaù 0.001g. Ghi laïi giaù trò khoái löôïng nhoû nhaát. 2.4 Xöû lyù keát quaû: Haøm löôïng tro chung (X) tính baèng phaàn traêm khoái löôïng cuûa löôïng chaát khoâ coøn laïi so vôùi khoái löôïng chaát khoâ ban ñaàu, ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Trong ñoù: m: khoái löôïng cheø ñem phaân tích, (g). m1: khoái löôïng tro sau khi nung, (g). W: ñoä aåm cuûa nguyeân lieäu, (%). Laáy keát quaû trung bình cuûa hai thí nghieäm song song vaø sai soá giöõa chuùng khoâng quaù 0.2%, keát quaû tính ñeán 1 soá thaäp phaân. 3. Phöông phaùp xaùc ñònh haøm löôïng tro tan vaø khoâng tan trong nöôùc: theo TCVN 5084:2007 3.1 Nguyeân taéc: Chieát tro toång soá baèng nöôùc noùng, loïc qua giaáy loïc khoâng tro, nung vaø caân phaàn coøn laïi ñeå xaùc ñònh löôïng tro khoâng tan trong nöôùc, tính toaùn tro tan trong nöôùc baèng caùch tính hieäu soá. 3.2 Thieát bò: Beân caïnh caùc thieát bò duøng ñeå xaùc ñònh tro toång thì coøn theâm moät soá duïng cuï sau: Noài caùch thuûy, giaáy loïc khoâng tro. Caân phaân tích. 3.3 Tieán haønh: Söû duïng tro toång soá thu ñöôïc töø pheùp xaùc ñònh theo TCVN 5611:1991. Theâm 20ml nöôùc caát (hoaëc nöôùc coù ñoä tinh khieát toái thieåu töông ñöông) vaøo cheùn chöùa tro toång soá, ñem ñun ñeán gaàn soâi vaø loïc qua giaáy loïc. Röûa cheùn vaø giaáy loïc baèng nöôùc caát noùng cho ñeán khi theå tích hoãn hôïp dòch loïc vaø dòch röûa khoaûng 60ml. Chuyeån giaáy loïc vaø dòch loïc vaøo cheùn, laøm bay hôi nöôùc caån thaän treân noài caùch thuûy vaø nung trong loø nung ôû nhieät ñoä 600 ± 25oC cho ñeán khi tro hoùa hoaøn toaøn. Laøm nguoäi trong bình huùt aåm vaø ñem caân. Nung tieáp trong loø nung khoaûng 30 phuùt, laøm nguoäi, caân vaø laëp laïi caùc thao taùc treân, neáu caàn, cho ñeán khi cheânh leäch giöõa hai laàn lieân tieáp nhoû hôn 0.001g. Ghi khoái löôïng nhoû nhaát. 3.4 Xöû lyù soá lieäu: Tro khoâng tan trong nöôùc, tính theo % chaát khoâ, cuûa maãu nghieàn ñöôïc tính theo coâng thöùc: Trong ñoù m0: khoái löôïng cuûa phaàn maãu thöû laáy töø maãu nghieàn ñeå xaùc ñònh tro toång soá, tính theo g. m2: khoái löôïng cuûa tro khoâng tan trong nöôùc, tính theo g. RS: haøm löôïng chaát khoâ cuûa maãu nghieàn, ñöôïc xaùc ñònh theo ISO 1572, tính theo % khoái löôïng. a: haøm löôïng tro khoâng tan trong nöôùc (tính theo phaàn traêm chaát khoâ). Tro tan trong nöôùc, tính theo % khoái löôïng, tính baèng coâng thöùc: m1: khoái löôïng cuûa tro toång soá, (g). b: haøm löôïng tro tan trong nöôùc (tính theo phaàn traêm chaát khoâ). Phaàn traêm tro tan trong nöôùc so vôùi tro toång soá: 5. Phöông phaùp xaùc ñònh haøm löôïng chaát khoâ hoøa tan: (theo TCVN 5610 – 1991) 5.1 Baûn chaát: Trích ly kieät chaát khoâ hoøa tan trong cheø baèng nöôùc noùng ôû nhieät ñoä 100oC trong 20 phuùt. Sau ñoù ñem xaùc ñònh haøm löôïng chaát khoâ hoøa tan trong dòch trích thu ñöôïc. 5.2 Chuaån bò maãu: Khi chuaån bò maãu ñeå thí nghieäm thì caàn söû duïng: Saøng coù ñöôøng kính loã 0.5mm. Caân kyõ thuaät. Loï thuûy tinh mieäng roäng coù nuùt maøi, dung tích 150 – 200 cm3. Maùy nghieàn thí nghieäm. Laáy 50 ± 0.1g cheø töø maãu cheø trung bình cho vaøo maùy nghieàn nhoû, nghieàn ñeán möùc cheø coù theå loït qua loã saøng ñöôøng kính 0.5mm. Sau ñoù, nhanh choùng cho cheø ñaõ nghieàn vaøo loï khoâ coù nuùt kín. 5.3 Duïng cuï: Baùt söù coù theå tích 100cm3. Bình caàu ñaùy coù theå tích 500cm3 coù naép sinh haøn ngöôïc. Noài caùch thuûy. Pipet coù dung tích 50cm3. Tuû saáy ñieàu chænh nhieät ñoä 103 ± 20oC. Bình ñònh möùc coù dung tích 500cm3. Caân phaân tích. 5.4 Tieán haønh thí nghieäm: Xaùc ñònh ñoä aåm cuûa nguyeân lieäu. Caân 3.75g cheø, cho vaøo bình caàu coù dung tích 100cm3 vaø hoøa chuùng vaøo nöôùc caát soâi, ñun treân beáp caùch thuûy trong 60 phuùt, khuaáy ñeàu nöôùc trong bình ñeå cheø khoâng dính vaøo thaønh bình. Sau khi chieát thì tieán haønh laøm nguoäi nhanh bình döôùi voøi nöôùc. Dòch chieát ñöôïc chuyeån ñònh löôïng vaøo bình ñònh möùc coù dung tích 100cm3 ñeå theâm nöôùc caát cho ñeán vaïch ñònh möùc vaø laéc ñeàu. Sau ñoù loïc qua phieãu loïc khoâ. Laáy 10cm3 dung dòch vaøo baùt söù khoâ ñaõ bieát troïng löôïng. Cho bay hôi treân noài caùch thuûy, sau ñoù ñaët cheùn coù phaàn caën vaøo tuû saáy ôû nhieät ñoä 103 ± 2oC. Saáy trong 2h, laøm nguoäi vaø caân. Neáu caàn, thieát laäp laïi nhöõng ñoäng taùc treân cho ñeán khi hieäu soá cuûa hai keát quaû caân lieân tieáp khoâng lôùn hôn 0.002g. 6. Xaùc ñònh haøm löôïng ñöôøng khöû: baèng phöông phaùp quang phoå so maøu 6.1 Nguyeân taéc: Phöông phaùp döïa treân cô sôû phaûn öùng taïo maøu giöõa ñöôøng khöû vôùi thuoác khöû dinitrosalicylic (DNS). Phöông trình phaûn öùng: Cöôøng ñoä maøu cuûa hoãn hôïp phaûn öùng tæ leä thuaän vôùi noàng ñoä ñöôøng khöû trong moät phaïm vi nhaát ñònh, ñöôïc ño baèng maùy quang phoå so maøu. Döïa vaøo ñoà thò ñöôøng chuaån cuûa glucose tinh khieát vôùi thuoác khöû, tính haøm löôïng ñöôøng khöû cuûa maãu nghieân cöùu. 6.2 Hoùa chaát: Thuoác thöû acid dinitrosalicylic (DNS): pha hoãn hôïp Acid dinitrosalicylic (C7H4N2O7) 1g NaOH 1.6g Muoái seignette (KNaC4H4O6.4H2O) 30g Hoøa tan trong nöôùc maãu vaø ñònh möùc leân 100ml. Acethate chì 10%. Na2HPO4 baõo hoøa. 6.3 Tieán haønh: Xöû lyù maãu: Caân 5g cheø. Cho vaøo coái söù nghieàn thaät nhoû vôùi 30ml nöôùc caát noùng 70 – 80oC. Trích li nhieàu laàn baèng nöôùc noùng. Chuyeån löôïng dòch vaøo bình ñònh möùc, boû phaàn baõ ñaõ trích heát ñöôøng. Theâm nöôùc caát tôùi vaïch ñònh möùc 100ml, loïc qua giaáy loïc vaøo coác hay bình khoâ. Nöôùc qua loïc duøng laøm dung dòch maãu phaân tích ñöôøng khöû. Döïng ñöôøng chuaån glucose: Dung dòch glucose chuaån: glucose 0.1%. Chuaån bò daõy oáng nghieäm theo baûng 0-1 Baûng 01: Caùch laáy hoùa chaát trong phaân tích ñöôøng khöû STT ÑC 1 2 3 4 5 Maãu Dung dòch chuaån 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Dung dòch maãu 1 Nöôùc caát 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2 2 Thuoác thöû DNS 1 1 1 1 1 1 1 Ñeå caùc oáng nghieäm vaøo noài caùch thuûy ñang soâi ñuùng 5 phuùt. Laáy ra, laøm laïnh ñeán nhieät ñoä phoøng roài ñem ñi ño maät ñoä quang ôû böôùc soùng 540nm vôùi maãu ñoái chöùng laø nöôùc caát. Ghi caùc keát quaû. 6.4 Xöû lyù keát quaû: Töø caùc keát quaû ño dung dòch chuaån, xaây döïng phöông trình vaø döïng ñöôøng chuaån Glucose y = f(x) vôùi truïc tung laø maät ñoä quang, truïc hoaønh laø haøm löôïng Glucsoe (ppm). Tính heä soá töông quan bình quan bình phöông R2 cuûa ñöôøng chuaån. Döïa vaøo ñöôøng chuaån tính noàng ñoä (mg/ml) glucose trong dung dòch maãu (X). Haøm löôïng ñöôøng khöû tính theo glucose trong nguyeân lieäu ñöôïc tính nhö sau: Vôùi X: noàng ñoä ñöôøng khöû trong dung dòch maãu tính theo glucose, mg/ml. V: theå tích ñònh möùc cho dung dòch thí nghieäm, ml. f: heä soá pha loaõng. m: khoái löôïng maãu thí nghieäm, g. G: haøm löôïng ñöôøng khöû coù trong nguyeân lieäu cheø töôi (%). Haøm löôïng ñöôøng khöû tính theo glucose coù trong nguyeân lieäu (tính theo khoái löôïng chaát khoâ): G’ = Trong ñoù: G’: haøm löôïng ñöôøng khöû tính theo glucose coù trong nguyeân lieäu (tính theo % chaát khoâ). G: haøm löôïng ñöôøng khöû tính theo glucose coù trong nguyeân lieäu (tính theo % laù cheøtöôi). W: ñoä aåm (%). 7. Phaân tích haøm löôïng caffeine (phöông phaùp HPLC) 7.1 Thieát bò: Heä thoáng phaân tích HPLC. 7.2 Cheá ñoä vaän haønh: Coät C18. Böôùc soùng 275nm. Löu löôïng doøng 1ml/phuùt. Thaønh phaàn pha ñoäng laø: KH2PO4 50mM (pH = 2):acetonitrile:methanol (40:8:2). 7.3 Chuaån bò maãu: Chaát chuaån: duøng dung dòch caffeine tinh khieát laøm chaát chuaån Pha loaõng maãu chuaån theo kieåu baäc thang: caân x mg chaát chuaån, ñònh möùc leân 100ml, laéc ñeàu. Laáy 10ml pha loaõng tieáp leân 100ml. Cöù pha loaõng nhö vaäy cho tôùi noàng ñoä thích hôïp. Trong thí nghieäm pha caùc dung dòch chuaån ôû caùc noàng ñoä töø 10 – 70ppm. Maãu thöû: 3.75g cheø ñöôïc nghieàn caét vaø trích ly baèng caùch ñun trong 100ml nöôùc soâi ôû nhieät ñoä 100oC trong khoaûng thôøi gian 20 phuùt. Dòch trích ñöôïc loïc vaø ñònh möùc leân 100ml. Sau ñoù dòch trích ñöôïc pha loaõng ñeán moät giaù trò thích hôïp (pha loaõng 40 laàn) vaø ñöôïc tieâm vaøo thieát bò phaân tích HPLC. 7.4 Xöû lyù keát quaû: Xaây döïng ñöôøng chuaån vaø choïn khoaûng tuyeán tính Töø caùc giaù trò xaùc ñònh ñöôïc töø caùc maãu chuaån, ta bieát caùc caùc giaù trò veà dieän tích peak ôû moãi noàng ñoä khaùc nhau. Phöông trình ñöôøng hoài qui C = f(A) coù daïng C = kA. Vôùi Xeùt heä soá töông quan bình phöông: Vôùi laø giaù trò trung bình. Noàng ñoä caffeine trong maãu pha loaõng ñöôïc xaùc ñònh döïa treân ñöôøng chuaån. Töø ñoù xaùc ñònh haøm löôïng caffeine trong maãu phaân tích baèng coâng thöùc sau: Trong ñoù: CM: noàng ñoä caffeine trong dung dòch maãu phaân tích, (ppm). C: haøm löôïng caffeine trong nguyeân lieäu phaân tích (tính theo laù cheø töôi), (mg%). V1: theå tích ñònh möùc dung dòch thu ñöôïc sau khi trích ly, (ml). V2: heä soá pha loaõng. m: khoái löôïng maãu, (g). 8. Phaân tích haøm löôïng polyphenol toång trong nguyeân lieäu: 8.1 Hoùa chaát: Acid gallic chuaån daïng boät cuûa Nhaät. Dung dòch K3Fe(CN)6 0.016M. Dung dòch FeCl3 0.02N (pha trong HCl 0.1N). Chaát oån ñònh: laø hoãn hôïp nöôùc caát:H3PO4 85%:gum arabic (1:1:1). 8.2 Chuaån bò maãu: Maãu ñöôïc trích ly theo phöông phaùp cuûa Suematsu et al: 0.5g nguyeân lieäu cheø ñöôïc nghieàn caét vaø trích ly vôùi 100ml dung dòch acetonitrile-nöôùc (1:1 v/v) ôû nhieät ñoä phoøng trong 40 phuùt vôùi thieát bò khuaáy töø. Dòch trích thu ñöôïc ñöôïc loïc vaø ñònh möùc laïi 100ml. Dung dòch thu ñöôïc ñöôïc pha loaõng 4 laàn vaø ñem ñi phaân tích. 8.3 Chuaån bò chuaån: Chaát chuaån ñöôïc söû duïng ôû ñaây laø acid galllic chuaån cuûa Nhaät. Ta tieán haønh pha caùc dung dòch chuaån coù noàng ñoä laø 10ppm, 20ppm, 40ppm, 60ppm, 80ppm. 8.4 Tieán haønh thí nghieäm: Laáy 0.1ml dung dòch (chaát chuaån hoaëc maãu caàn ño ñaõ pha loaõng ñeán noàng ñoä thích hôïp) cho vaøo oáng nghieäm. Cho tieáp 3ml nöôùc caát, laéc ñeàu. Tieáp theo cho nhanh 1ml K3Fe(CN)6 0.016M vaø 1ml FeCl3 0.02M, laéc ñeàu dung dòch. Ñeå yeân dung dòch trong 15 phuùt. Sau ñoù boå sung chaát oån ñònh cho ñuû 10ml vaø tieán haønh ño ñoä haáp thu cuûa maãu taïi böôùc soùng 700nm. 8.5 Xöû lyù soá lieäu: Töø caùc keát quaû ño dung dòch chuaån, tính phöông trình vaø döïng ñöôøng chuaån acid gallic y = f(x) vôùi truïc tung laø ñoä haáp thu, truïc hoaønh laø haøm löôïng acid gallic (ppm). Tính heä soá töông quan bình phöông R2 cuûa ñöôøng chuaån. Döïa vaøo ñöôøng chuaån tính noàng ñoä (mg/ml) acid gallic trong dung dòch maãu. Vôùi maãu ban ñaàu laø maãu loûng thì haøm löôïng polyphenol toång tính theo acid gallic trong dung dòch laø: X’ = X*f Trong ñoù X: noàng ñoä polyphenol toång tính theo acid gallic trong dung dòch maãu ñem phaân tích, ppm. X’: noàng ñoä polyphenol toång tính theo acid gallic trong dung dòch, ppm. f: heä soá pha loaõng. Vôùi maãu ban ñaàu laø maãu raén: Haøm löôïng polyphenol toång tính theo acid gallic trong nguyeân lieäu ñöôïc tính nhö sau: Trong ñoù X: noàng ñoä polyphenol toång tính theo acid gallic trong dung dòch maãu ñem phaân tích, ppm. V: theå tích ñònh möùc cho dung dòch thí nghieäm, ml. f: heä soá pha loaõng. m: khoái löôïng maãu thí nghieäm, g. G: haøm löôïng polyphenol toång tính theo acid gallic coù trong nguyeân lieäu cheø töôi (%). Haøm löôïng polyphenol toång tính theo acid gallic coù trong nguyeân lieäu (tính theo khoái löôïng chaát khoâ): G’ = Trong ñoù: G’: haøm löôïng polyphenol toång tính theo acid gallic coù trong nguyeân lieäu (tính theo % chaát khoâ). G: haøm löôïng polyphenol toång tính theo acid gallic coù trong nguyeân lieäu (tính theo % laù cheø töôi). W: ñoä aåm (%). Phuï luïc 2: Xaây döïng ñöôøng chuaån caffeine: Tieán haønh phaân tích caffeine vôùi heä thoáng saéc kí loûng cao aùp goàm: bôm LC-10AS, ñaàu doø quang phoå SPD-6AV,ø maùy ghi Chromatopac CR 6A vaø söû duïng coät ET 250/8/4 NucleosilÒ 120-5 C18. Baûng 02: Thôøi gian löu vaø dieän tích peak cuûa caùc maãu chuaån caffeine: Noàng ñoä (ppm) Thôøi gian löu (phuùt) Thôøi gian löu trung bình (phuùt) Dieän tích peak Dieän tích peak trung bình 10 5.682 5.669 245,051.000 252,862.667 10 5.632 255,696.000 10 5.693 257,841.000 20 5.660 5.651 498,579.000 505,150.667 20 5.680 505,146.000 20 5.612 511,727.000 30 5.695 5.698 754,441.000 793,922.667 30 5.702 799,577.000 30 5.698 827,750.000 40 5.677 5.677 982,268.000 1,012,898.667 40 5.680 1,027,112.000 40 5.673 1,029,316.000 50 5.662 5.650 1,277,436.000 1,285,534.667 50 5.640 1,266,941.000 50 5.648 1,312,227.000 60 5.633 5.638 1,549,622.000 1,540,751.333 60 5.638 1,547,529.000 60 5.643 1,525,103.000 70 5.628 5.625 1,776,575.000 1,821,723.333 70 5.630 1,881,243.000 70 5.617 1,807,352.000 80 5.650 5.639 2,387,435.000 2,333,895.667 80 5.660 2,388,298.000 80 5.608 2,225,954.000 Hình 01: Dieän tích peak cuûa caùc chuaån caffeine ôû caùc noàng ñoä khaùc nhau Nhìn ñoà thò treân ta thaáy, ñoä haáp thu cuûa caùc dung dòch chöùa caffeine ôû caùc noàng ñoä khaùc nhau chæ tuyeán tính khi noàng ñoä cuûa caffeine dao ñoäng trong khoaûng töø 0ppm ñeán 70ppm. Do ñoù ñöôøng chuaån cuûa caffeine nhö sau: Hình 02: Ñöôøng chuaån caffeine. Vaäy phöông trình ñöôøng chuaån cuûa caffeine laø: Y = 25801 * x Trong ñoù: y laø dieän tích peak. x laø noàng ñoä caffeine (ppm). Heä soá töông quan bình phöông cuûa ñöôøng chuaån laø: R2 = 0.9996. Phuï luïc 3: Xaây döïng ñöôøng chuaån xaùc ñònh haøm löôïng polyphenol toång theo phöông phaùp Prussian Blue: tính theo mg acid gallic/ 100g chaát khoâ Baûng 03: Ñoä haáp thu cuûa caùc maãu chuaån ôû caùc noàng ñoä khaùc nhau. Noàng ñoä chuaån (ppm) Ñoä haáp thu laàn 1 Ñoä haáp thu laàn 2 Trung bình 0 0 0 0 10 0.052 0.057 0.055 20 0.111 0.094 0.103 40 0.205 0.230 0.218 60 0.343 0.337 0.340 80 0.488 0.490 0.489 100 0.610 0.693 0.652 Hình 03: Ñöôøng chuaån polyphenol toång baèng phöông phaùp Prussian blue Vaäy phöông trình ñöôøng chuaån xaùc ñònh haøm löôïng polyphenol toång trong dòch loûng (tính theo acid gallic) laø: y = 0.0062*x Trong ñoù: y: ñoä haáp thu. x: noàng ñoä cuûa polyphenol tính theo acid gallic (ppm). Heä soá töông quan bình phöông cuûa ñöôøng chuaån laø: R2 = 0.9901. Phuï luïc 4: Xaây döïng ñöôøng chuaån xaùc ñònh haøm löôïng ñöôøng khöû coù trong nguyeân lieäu (tính theo glucose) Baûng 04: Ñoä haáp thu cuûa caùc maãu chuaån glucose ôû caùc löôïng khaùc nhau Löôïng dung dòch glucose chuaån 0.1% (ml) Ñoä haáp thu 0 0 0.2 0.115 0.4 0.306 0.6 0.517 0.8 0.696 1.0 0.976 Hình 04: Ñöôøng chuaån phaân tích ñöôøng khöû tính theo glucose.