Xác định hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong sản phẩm cà phê rang xay bằng phương pháp phổ đạo hàm bậc nhất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TÁT THÀNH

KHOA KỸ THUẬT THựC PHẨM VÀ MƠI TRƯỜNG

NGUYEN TAT THANH

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP PHÂN
TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG
CAFFEINE VÀ CHLOROGENIC
ACID TRONG SẢN PHẨM CÀ PHÊ
RANG XAY BẰNG PHƯƠNG PHÁP
PHỔ ĐẠO HÀM BẬC NHÁT

VƯƠNG NGỌC ÁNH

Tp.HCM, tháng 10 năm 2021


TÓM TẤT
Cà phê (bắt nguồn từ tiếng Pháp: café) là thức uổng phố biến trên thế giới nên
nhiều sản phẩm cà phê khác nhau đã cho ra đời. Xã hội ngày càng phát triển dẫn theo
chất lượng cà phê ngày càng được chú trọng bởi các thành phần hóa học có hoạt tính
cao cùa nó. Tùy thuộc vào giong và điều kiện che biến sẽ cho ra các loại cà phê khác

nhau. Đê góp phần bổ sung dữ liệu cho thành phần nội chất cùa một số sán phẩm cà phê
rang xay tại Việt Nam, nghiên cứu này khảo sát và phát triển phương pháp phân tích hàm

lượng caffeine và chlorogenic acid trong mau cà phê Arabica, Robusta và mau thị trường

được thu thập ờ Lâm Đồng, Việt Nam. Phương pháp xác định hàm lượng cùa hai hợp
chất này dựa trên phổ đạo hàm bậc nhất. Kốt quà kháo sát điều kiện chiết cho thấy các

mẫu cà phê chiết ờ 90 °C trong 60 phút sẽ cho kết quà chiết tắt hơn. Đường chuẩn hon
hợp cùa phương pháp được khảo sát ờ tì lệ 1:1 cho kết quá phù hợp và ổn định với nồng

độ nằm trong khoảng từ 0.5-25.0 pg mL1, cho độ tuyến tính tốt với R2 = 0.9996
(Caffeine) và 0.9991 (Chlorogenic acid), độ lặp và độ tái lặp thỏa mãn yêu cầu cùa

AOAC (2016). Nhiệt độ chế biến tăng thì hàm lượng caffeine và chlorogenic acid giám và

hàm lượng chlorogenic acid có xu hướng giám cao hơn so với caffeine trong cà phê.

Giữa hai giong cà phê, giong Robusta (1.8-2.3%) có lượng caffeine cao hơn Arabica
(0.9-1.9%) và Arabica (1.-12.2%) lại có hàm lượng cholorogenic acid cao hơn Robusta

(1.7-6.0%).


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU......................................................................................................................... 1

1.

ĐẶT VÁN ĐỀ............................................................................................... 1

2.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.......................................................................... 2

2.1.

Mục tiêu tong quát..................................................................................... 2

2.2.

Mục tiêu cụ thể........................................................................................... 2

3.

NỘI DUNG NGHIÊN cứu......................................................................... 3

4.

PHẠM VỊ NGHIÊN cứu............................................................................4

4.1.

Đối tượng nghiên cứu...............................................................................4

4.2.

Thời gian nghiên cứu.................................................................................4

CHƯƠNG 1. TỐNG QUAN VÈ NGHIÊN cứu.............................................7

1.1.

Tổng quan về cà phê.................................................................................. 7

1.1.1. Nguồn gốc và một số vùng trong..............................................................7

1.1.2. Giá trị kinh tế........................................................................................... 8

1.2.

Phân loại cà phê......................................................................................... 9

1.3.

Thành phần hóa học................................................................................ 12

1.4.

Lợi ích sức khỏe...................................................................................... 15

1.5.

Các phưong pháp phân tích chat caffeine và chlorogenic acid trong cà phê
....................................................................................................... 16

1.5.1. Phuong pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)................................ 16
1.5.2. Phuong pháp chiết lỏng lỏng................................................................. 16

1.5.3. Phuong pháp sử dụng pho đảo hàm bậc nhất......................................... 17

1.6.

Tống quan về tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài........................ 20

1.6.1. Tống quan về tình hình nghiên cứu trên thế giới.................................. 20

1.6.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước.................................... 21
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu................................................... 22
1


2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị........................................................................22

2.1.1. Hóa chất................................................................................................. 23
2.1.2. Chuẩn bị hóa chất.................................................................................. 23
2.1.3 Dụng cụ................................................................................................... 24

2.1.4. Thiết bị................................................................................................... 25
2.2. Lấy mẫu và bảo quản mẫu......................................................................... 25

2.2.1. Lấy mẫu.................................................................................................. 26
2.2.2. Tiền xử lý mầu và bảo quản mầu........................................................... 26
2.3. Xác định độ ẩm trong các mẫu cà phê....................................................... 27
2.4. Khảo sát tỉ lệ hồn hợp giữa caffeine và chlorogenic acid........................... 28

2.4.1. Đuờng chuẩn đon caffeine và chloroegnic acid..................................... 28
2.4.2. Khảo sát tỉ lệ caffeine và chlorogenic acid.......................................27
2.5. Khảo sát điều kiện chiết mầu...................................................................... 29

2.5.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ chiết mẫu.......................................... 29
2.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết mẫu.........................................30
2.6. Thấm định phưong pháp phân tích............................................................. 31

2.6.2. Đường chuẩn đạo hàm hồn hợp............................................................. 32

2.6.3. Độ lặp và độ tái lặp................................................................................ 33
2.7. Xác định hàm lượng caffeine và chloro genic acid trong các mẫu cà phê... 33

CHƯƠNG 3.

KẾT LUẬN VÀ THẢO LUẬN.........................................................34

3.1. Độ ấm trong các mầu cà phê......................................................................34
3.2. Ket quả khảo sát tỉ lệ hỗn họp caffeine và chloroegenic acid.................... 34
3.3. Quy trình chiết xác định hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong cà
phê................................................................................................. 35
3.3.1. Ket quả ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng caffeine và
chlorogenic acid.......................................................................... 35

ii


3.3.2. Kết quả ảnh hưởng thời gian chiết đến hàm lượng caffeine và
chlorogenic acid...........................................................................37

3.3.3. Quy trình chiết đươc khảo sát và áp dụng.............................................. 39

3.4. Thấm định phương pháp xác định caffeine và chlorogenic acid trong cà phê
...................................................................................................... 40

3.4.1. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng.............................................40
3.4.2. Đường chuẩn hồn hợp của caffeine và chlorogenic acid...................... 41
3.4.3. Đánh giá độ lặp và độ tái lặp..................................................................41

3.5. Ket quả áp dụng quy trình phân tích........................................................... 43

CHƯƠNG 4.

ĐÈ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP............................................................48

KÉT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ........................................................................................... 49

1.

Kết luận....................................................................................................... 49

2.

Đe nghị......................................................................................................... 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 50
PHỤ LỤC...................................................................................................................... 55

iii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TÁT
CFI (Caffine)

CGA (Chlorogenic acid)

HPLC (High Performance Liquid Chromatography): Sac ký lỏng hiệu năng cao
LOD (Limit of detection): Giới hạn phát hiện
LOQ (Limit of Quantitation): Giới hạn định lượng

RSD (Relative Standard Deviation): Độ lệch chuẩn tương đối

TCVN: Tổ chức Tiêu chuẩn Việt Nam

ƯV-Vis (Ultra Violet-Visible): Tử ngoại-Khả biến

IV


DANH MỤC
• HÌNH
Hình 1.1. Xuất khấu cà phê của Việt Nam qua các tháng giai đoạn năm 2018-2020 ..9

Hình 2.1. Thiết bị UV-Vis 1800 Shimadzu tại Phịng thí nghiêm Hóa Phân
tích...................................................................................................................... 25

V


DANH MỤC
BẢNG
•
Bảng 1.1. Thành phần chính trong cà phê rang.......................................................... 13
Bảng 1.2. Công thức phổ đạo hàm.............................................................................. 17

Bảng 2.1. Chú thích mã các mầu cà phê..................................................................... 25
Bảng 2.2. Thơng tin các mầu cà phê.......................................................................... 25
Bảng 2.3. Giá trị xây dựng đường chuan caffeine và chlorogenic acid..................... 27

Bảng 2.4. Giá trị xây dựng đường chuẩn hỗn hợp.................................................... 27
Bảng 2.5. Giá trị xây dựng đường chuẩn.................................................................... 31

Bảng 3.1. Kết quả độ ẩm cho các mầu cà phê............................................................ 33
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát tỉ lệ chuẩn hồn hợp so với chuẩn đơn............................. 34
Bảng 3.3. Kết quả đường chuẩn hồn hợp................................................................... 40

Bảng 3.4. Ket quả thực hiện độ tái lặp của phương pháp (caffeine)...........................40
Bảng 3.5. Ket quả thực hiện độ lặp lại của phương pháp (chlorgenic acid).............. 41

DANH MỤC CÁC BẢNG Ở PHỤ LỤC
Bảng PL1. Ket quả khảo sát nhiệt độ chiết mầu ảnh đướng đế hàm lượng caffeine ..54
Bảng PL2. Ket quả khảo sát nhiệt độ chiết mầu ảnh hướng đến hàm lượng chloro genic

acid.............................................................................................................................. 55
Bảng PL3. Ket quả xác định hàm lượng caffeine trong các mầu cà phê................... 56

Bảng PL4. Ket quả xác định hàm lượng chlorogenic acid trong các mầu cà phê..... 57

VI


MỞ ĐẦU
1. ĐẬT VÁN ĐÈ

Cà phê (trong tiếng Pháp còn là café) là loại thức uống chứa các họp chất có lợi
cho sức khỏe được sử dụng rộng rãi. Cà phê lần đầu tiên được sử dụng vào thế kỉ thứ

IX, khi được tìm thấy từ vùng cao nguyên Ethiopia. Ngày nay cây cà phê được trồng ở
khoảng 50 quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Việt Nam là một trong những

quốc gia sản xuất cà phê noi tiếng thứ 2 trên thế giới về xuất khấu cà phê, sau Brasil.

Hai loại cà phê pho biến nhất trên thế giới là Arabica và Robusta (Canephora), chúng
được coi là loại cà phê phổ biến và được nghiên cứu nhiều nhất trên thế giới.(Davis et

al., 2006).
Trong cà phê chứa nhiều thành phần hóa học quan trọng, nhưng có hai thành
phần đặc trưng trong cà phê là caffeine và chlorogenic acid. Caffeine có trong tự nhiên

trên 60 loại thực vật, là chất màu trắng đắng. Chlorogenic acid trong cà phê được phát
hiện vào năm 1932, là đại diện cho một nhóm các họp chất este và acid trong cà phê

xanh và cà phê rang. Các chất chuyển hóa thứ cấp này có mặt trong hạt cà phê và tham
gia vào vị chát (Buffo et al., 2004) và vị đắng của cà phê. Các hợp chất này giúp tạo
nên khả năng kháng oxy hóa và có lợi về sức khỏe con người (Oestreich, 2010).

Caffeine và đặc biệt là chlorogenic acid trong cà phê xanh được chú trọng vì những lợi

ích sức khỏe như chống viêm, chống béo phì và các tác dụng khác, đã được báo cáo
trong các nghiên cứu trên người (Tajik et al., 2017). Trong quá trình chế biến, dưới tác

động của nhiệt độ cao khi rang hàm lượng chlorogenic acid sè bị suy giảm (Farah et

al., 2005; Wei et al, 2015). Hiện nay, nhu cầu tiêu thụ cà phê trên thế đang tăng cao
nên việc đánh giá và làm rõ thông tin về hàm lượng của hai thành phần trên lại càng

được chú trọng. Đã có nhiều phương pháp được áp dụng để xác định hàm lượng cùa

hai chất như phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao nhưng phương pháp này lại đòi
hỏi kỳ thuật cao và thiết bị hiện đại. Ngồi ra, người ta có the sử dụng kỳ thuật chiết

long lỏng trong bước xử lý mầu và đo bằng quang phổ hấp thu phân tử. Tuy nhiên, quy

trình phân tích này cần thực hiện qua nhiều bước trong giai đoạn chiết lỏng lỏng. Với
những hạn chế trên thì cần phương pháp đơn giản hơn, tiết kiệm thời gian là phương

pháp sử dụng phố đạo hàm bậc nhất. Do đó, trong phương pháp này chúng tơi sẽ phát

1


triển quy trình xác định hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong cà phê dựa trên
phổ đạo hàm bậc nhất.

Đe đề tài đạt được hiệu quả cao thì trước hết sè tiến hành thực hiện khảo sát tỉ

lệ nồng độ của caffeine và chlorogenic acid. Sau đó là tìm ra quy trình phân tích tối ưu

giúp đánh giá hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong cà phê và tìm ra mối

tương quan giữa điều kiện chiết cà phê (trong nghiên cứu này là nhiệt độ và thời gian
chiết) đến hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong cà phê. Ket quả phân tích

hàm lượng caffeine và chlorogenic acid có the kết hợp đe giải thích sự khác biệt về
khả năng kháng oxy hóa cùa các sản phẩn cà phê theo giống, cách chế biến. Nghiên

cứu này góp phần làm giàu và bổ sung dừ liệu về thành phần nội chất cho sản phẩm cà
phê của Việt Nam.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
2.1.

Mục tiêu tổng quát

Nghiên cứu và phát triển một quy trình phân tích hàm lượng caffeine và
chlorogenic acid trong cà phê bằng phương pháp quang phổ hấp thu phân tử sử dụng
phổ đạo hàm bậc nhất. Áp dụng quy trình đã phát triển với một số loại cà phê được sản
xuất tại Việt Nam, góp phần bo sung vào bộ dừ liệu về hàm lượng caffeine và

chlorogenic aicd bằng phương pháp mới tại Việt Nam.
2.2.

Mục tiêu cụ thể

Đe đạt được mục tiêu tổng quát đã nêu trên, chúng tôi đặt ra các mục tiêu cụ thể
như sau:

■

Khảo sát tỉ lệ nồng độ caffeine và chlorogenic acid trong việc xây dựng đường
chuẩn xác định hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong nền mầu cà phê;

■

Khảo sát và tối ưu quy trình chiết trong việc xác định hàm lượng caffeine và

chlorogenic acid trong cà phê bột thành phẩm;

■

Thấm định phương pháp phân tích hàm lượng caffeine và chlorogenic acid

(giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng, độ lặp lại và độ tái lặp) với nền mầu
cà phê bột thành phẩm trên thiết bị UV-Vis Shimadzu 1800 tại Phịng thí

nghiệm Hóa Phân tích, Khoa Kỹ thuật Thực phấm và Môi trường;

■

Đánh giá hàm lượng caffeine trong một số loại cà phê bột thành phẩm tại Việt

Nam dựa trên phương pháp đã được thấm định;

2


■ Đánh giá hàm lượng chlorogenic acid trong một số loại cà phê bột thành phẩm
tại Việt Nam dựa trên phương pháp đã được thấm định.
3. NỘI DƯNG NGHIÊN CỨU
STT

1

2

3

4

5

6

7

Kết quả cần đạt
Nội dung cơng việc
Nội dung 1. Tìm kiêm, tông hợp tài liệu và xây Báo cáo tông họp tài liệu và đê
dựng đê cương nghiên cứu.
cương nghiên cứu.
Các mẫu cà phê được thu thập gồm:
cà phê Arabica, cà phê Robusta ở
các chê độ rang khác nhau không
Nội dung 2. Thu thập mẫu, bảo quàn mầu tại
chứa bơ, cà phê thị trường có bơ 5%
Phịng thí nghiệm và tiền xữ lý mầu:
và các mầu cà phê thị trường phối
■ Nội dung 2.1. Thu thập mâu và bảo
trộn giữa cà phê Arabica và Robusta.
qn mẫu tại Phịng thí nghiệm.
Báo cáo về điều kiện bão quân mầu
■ Nội dung 2.2. Thực hiện quy trình tiên
thích họp tại Phịng thí nghiệm.
xữ lý mâu.
Báo cáo về quy trình tiền xù lý mẫu
và các mầu cà phê đã qua bước tiền
xừ lý.
Báo cáo kêt quả khâo sát ti lệ nông
Nội dung 3. Kháo sát ti lệ nong độ caffeine và
độ caffeine và chlorogenic acid.
chlorogenic acid trong việc xây dựng đường
Kêt quà được trình bày dưới dạng
chuẩn xác định hàm lượng caffeine và
bàng sô liệu và đô thị kèm theo nhận

chlorogenic acid trong nen mầu cà phê.
xét, đánh giá của người làm.
Nội dung 4. Kháo sát quy trình chiết mẫu (ảnh Báo cáo kểt quà:
■ Khảo sát ành hưởng cùa điêu
hưởng cùa điêu kiện chiêt) trong xác định hàm
kiện chiết mầu.
lượng caffeine và chlorogenic acid trong cà
Ket q được trình bày dưới dạng
phê.
bàng sơ liệu và đô thị kèm theo nhận
xét, đánh giá cùa người làm.
Nội dung 5. Thâm định phương pháp phân tích
hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trên
Báo cáo kết quả:
thiết bị UV-Vis 1800 Shimadzu, bao gồm:
■ Giá trị giới hạn phát hiện,
■ Ước lượng giới hạn phát hiện và giới
giới hạn định lượng ước
hạn định lượng;
lương;
■ Xây dựng đường chuân và đường
■ Đường chuẩn;
chuẩn đạo hàm;
■ Độ lặp, độ tái lặp.
■ Đánh giá độ lặp, độ tái lặp;
■ Các tiêu chỉ cho thâm định được đánh
giá theo Phụ lục F của AO AC -2016.
Nội dung 6. Đánh giá hàm lượng caffeine và
Ket quả hàm lượng caffeine và
chlorogenic acid trong các mầu cà phê khác

chlorogenic acid các mẫu cà phê.
nhau:
Kêt quà được trình bày dưới dạng
■ Cà phê Arabica;
bàng sô liệu và đô thị kèm theo nhận
■ Cà phê Robusta;
xét, đánh giá cùa người làm.
■ Cà phê thị trường.
Nội dung 7. Đánh giá ảnh hưởng điểu kiện
Kểt quâ đánh giá ánh hưởng cùa
điều
kiện chiết cà phê đen hàm
chiêt cà phê đên hàm lượng caffeine và
chlorogenic acid trong nước chiêt cà phê từ
lượng caffeine và chlorogenic acid
trong nước chiết cà phê từ các mầu
các mầu cà phê khác nhau:
■ Cà phê Arabica;
cà phê.
■ Cà phê Robusta;
Kêt quà được trình bày dưới dạng

3


■

Cà phê thị trường.

Nội dung 8. Tông họp sô liệu, viêt các báo cáo

tổng kêt:
■ Tong họp so liệu và trình bày kết quả;
■ Thiết ke poster khoa học tóm tắt ve nội
dung và ket quả cũa nghiên cửu;
■ Viêt bài khóa luận và chỉnh sửa theo
góp ý cũa cán bộ hướng dẫn;
■ Thiêt kê file trình đê bảo vệ đê tài
trước hội đong đánh giá khóa luận tốt
nghiệp;
■ Viet bài tóm tất bang tiếng Anh.

8

báng sồ liệu và đồ thị kèm theo nhận
xét, đánh giá của người làm.
Bàng sô liệu và đơ thị trong file
excel.
Poster khoa học tóm tắt về nội dung
và kết quà cũa đe tài khóa luận tốt
nghiệp.
Bài viêt khóa luận tơt nghiệp hồn
chình.
Bài trình dưới dạng file powerpoint.
Bài viết tóm tắt bang tiếng Anh theo
quy định cùa Khoa Kỳ thuật Thực
phâm và Môi trường.

4. PHẠM VỊ NGHIÊN CỨU
4.1.

Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu thực hiện phân tích và đánh giá hàm lượng caffeine và chlorogenic
acid trong cà phê và ảnh hưởng của điều kiện chiết (nhiệt độ và thời gian) cà phê đến

hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong nước chiết cà phê từ một số loại cà phê

sản xuất tại Việt Nam gồm ba loại cà phê Arabica, cà phê Robusta và cà phê thị trường

được trồng ở Lâm Hà, Lạc Dương, cầu Đất tỉnh Lâm Đồng. Phương pháp phân tích

hàm lượng caffeine và chlorogenic acid được thực hiện theo phương pháp quang phổ
hấp thu phân tử sử dụng phổ đạo hàm bậc nhất với với một số điều chỉnh cho phù họp
điều kiện hiện có của Phịng thí nghiệm Khoa Kỳ thuật Thực phấm và Môi trường,

trường Đại học Nguyễn Tất Thành.
4. 2.

Thời gian nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện trong thời gian từ ngày 1/5/2021 đen ngày

30/9/2021. Thời gian sau ngày bảo vệ khóa luận được tính đe hồn thành bài tóm tắt
bằng tiếng Anh.

Dự kiến nội dung thực hiện và thời gian dự kiến được trình bày trong Gantt
chart bên dưới. Các màu sắc khác nhau thể hiện nội dung công việc khác nhau.

4

CHƯƠNG 1.

1.1.

TÓNG QUAN VỀ NGHIÊN cứu

Tổng quan về cà phê

1.1.1. Nguồn gốc và một số vùng trồng

Cà phê là loại thuộc bộ Rubiales, họ Rubiacea, chi Coffea. Cà phê có khoảng
6000 loại và 500 loài theo phân loại thực vật học. Hầu hết, cà phê thuờng bắt nguồn từ
Châu Phi (Ethiopia), tiếp theo là có ở Ả Rập, sau đó là Constaninople và Venice
(Mojsaka et al., 2011). Cà phê bắt đầu được thưởng thức ở châu Âu vào năm 1615, do

những người du lịch mang theo. Người Đức, người Pháp và người Ý đang tìm cách
phát triển việc trồng cà phê tại các thuộc địa cùa họ. Nhưng chính những người Hà

Lan mới là người có những cây con đầu tiên và trồng chúng trong nhà kính của vườn
bách thảo Amsterdam, điều này đã làm cho cà phê trở thành một trong những thức

uống được tiêu thụ nhiều nhất ở lục địa lâu đời và trở thành một phần thói quen cùa

người châu Âu. Tiếp theo, những người Pháp được viên chính cùa Amsterdam tặng
một cây cà phê và họ bắt đầu trồng ở các đảo Sandwich và Bourbon (Neves 1974). Với

kinh nghiệm của người Hà Lan và người Pháp, việc trồng cà phê đã được đưa đến các
nước châu Âu khác. Sự tăng trưởng của thị trường châu Âu tạo điều kiện thuận lợi cho

việc mở rộng vùng trong cà phê ở các nước chầu Phi và cũng nhờ các thực dân châu
Âu mà cà phê đã đến được Cuba, Suriname, Puerto Rico, Guianas và São Domingos.
Qua Guianas, cà phê đến phía bẳc của Brazil. Sau đó, bí mật của người Á Rập được

toàn thế giới lan truyền (Mussatto et al., 2011).
Nói đến các vùng chuyên canh cà phê ở Việt Nam, người ta không the không

nhắc đến Tây Nguyên. Những nơi ở Tây Nguyên như Dak Mil (Đắk Nông), Đắk Hà
(Kon Tum), Chư Sê (Gia Lai), đặc biệt là Buôn Ma Thuột-Đắk Lắk là những địa

danh xuất khấu cà phê Robusta hàng đầu thế giới.. Đặc điếm thố nhưỡng ở đây được
đánh giá là rất thích hợp cho việc trồng cà phê, ví dụ: đất đỏ bazan, cao khoảng 500600 m so với mực nước biến, khí hậu mát mẻ, ít mưa. Đây là một trong những lý do
chính làm cho cà phê Robusta ở Tây Nguyên trở thành “sản vật nổi tiếng”. Giống cà

phê Robusta được chọn lọc có nhiều ưu điểm nổi bật như tiềm năng năng suất cao, từ

4-7 tấn/ha; chất lượng tốt, khối lượng hạt cao hơn 20-70% so với các giống phổ biến;
kháng bệnh gỉ sắt cao; tỷ lệ hạt loại I đạt 70-95%, cao hơn nhiều so với giống chất

lượng cũng chỉ đạt 35-40% (Chế Thị Đa, 2011). Giống được chọn trồng tái canh trên

7


vườn cà phê, năng suất bình quân hơn 4 tấn / ha, cao hơn vườn cà phê lâu năm 2 tấn /
ha, cho hiệu quả kinh tế cao (Cà et al., 2016).

Bên cạnh cà phê Robusta, Tây Nguyên cũng sản xuất cà phê Arabica có hương
thơm quyến rũ đặc, sản lượng ổn hàng năm. Cà phê Arabica chủ yếu tập trung ở Lâm
Đồng, Quảng Trị và miền núi ở tỉnh phía Bắc như Sơn La, Điện Biên, ở một số nơi có

độ cao trên 1500 m, có nhiều đoi dốc thoải, khí hậu mát mẻ, đất đỏ bazan rất thích hợp

cho sự sinh trưởng và phát triển của giống Arabica. Ngồi ra, xuất xứ cà phê Arabica ở

đây cịn được đánh giá là chất lượng nhất nhì thế giới. Tuy Sơn La không ở độ cao lý

tưởng và vùng đất bazan như Tây Nguyên, nhưng thổ nhưỡng của Sơn La thuộc nhóm
đất đỏ vàng rất thích họp đe trong cây cà phê. Cà phê ở Sơn La được trồng với bón
phân hữu cơ, khơng cần tưới nước những vần có sức sống rất mãnh liệt. Nhiều cây có

ti đời hàng chục năm, thân to, tán rộng nhưng hạt cà phê không thua kém giống cà
phê do người Pháp trồng ở Lâm Đồng từ những năm 1930 (Cà et al., 2016).

1.1.2. Giả trị kinh tế
Hạt cà phê được sản xuất từ cây Coffea L., trong đó có hơn 70 lồi. Tuy nhiên,

chỉ có hai trong số những lồi này được khai thác thương mại trên toàn thế giới là
Coffea Arabica (Arabica), được xem là có sản lượng cao nhất và cung cấp 75% sản
lượng của thế giới và Coffea canephora (Robusta), được xem là có nhiều acid hơn
nhưng có khả năng chống lại bệnh dịch tốt hơn và cung cấp 25% sản lượng của thế

giới (Mussatto et al., 2011).
Hạt Arabica được thương mại đánh giá cao hơn vì chúng được nhận xét là có

hương vị thơm ngon hơn và do đó được người tiêu dùng nhận xét là cao hơn hạt
Robusta. Hiện tại, hầu hết đồ uống cà phê thương mại được sản xuất từ cà phê Arabica
và Robusta hoặc hồn hợp của hai loại này (Barbin et al., 2014).
Năm 2006, sản lượng cà phê đạt 7.4 triệu tấn trên toàn thế giới (ICO, 2007), với

các nước tiêu thụ chính là Hoa Kỳ, Brazil, Ý và Đức (ABIC, 2007). Tuy nhiên, mức

tiêu thụ tính trên bình qn đầu người ở các nước Bắc Âu có thể đạt hơn hai lần so với
Hoa Kỳ hoặc Brazil. Lý do việc tiêu thụ cà phê gia tăng là do cải thiện chất lượng tách

thông qua việc chọn lựa giống và lai tạo, trong thực hành nơng nghiệp có cải tiến, tạo

ra các cửa hàng đặc sản và thay đổi hình ảnh cà phê thơng qua việc phổ biến thơng tin
về tác dụng có lợi cho sức khỏe trong việc tiêu thụ cà phê lâu dài. Ngày nay, cà phê
8


được nhiều người coi như một loại thực phẩm chức năng chủ yếu do hàm lượng cao
cao trong hợp chất sinh học có tính kháng oxy hóa và sự có lợi của các đặc tính sinh
học khác. Hương vị đặc trưng và sự phong phú của hương thơm cà phê cũng làm cho
nó trở thành một loại đồ uống độc đáo, với gần một nghìn hợp chất dề bay hơi được
xác định trong cà phê rang (Farah, 2009).

Việt Nam là nước xuất khẩu cà phê lớn thứ hai trên thế giới. Theo ước tính,
tháng 12/2018 đạt 160 nghìn tấn, trị giá 287 triệu USD, so với tháng 12/2018 thì về

lượng thì tăng 15,8%, về giá tăng 11,5%. Giá cà phê xuất khẩu bỉnh quân của Việt

Nam năm 2018 là 1.883 USD / tấn, giảm 15,7% so với năm 2017 (Lý, 2015).
Theo thống kê của Tổng cục Hải quan, tổng giá trị cà phê xuất khẩu tháng
3/2020 đạt đến 170 nghìn tấn, trị giá đến 294.78 triệu USD (Hải quan Việt Nam) (Hình

1.1).

(Đơn vị tính: nghìn tấn)

Nguồn: Tổng cục Hải quan
Hình 1.1. Xuất khẩu cà phê của Việt Nam qua các tháng giai đoạn năm 2018-2020

Do các thành phần có lợi trong cà phê đã được chứng minh, lối sống và nhận
thức của con người về cà phê ngày càng có nhiều thay đổi, do đó tốc độ phát triển
của ngành cà phê ngày càng tăn.
1.2.

Phân loại cà phê

9


Cà phê có nhiều cách phân loại cách khác nhau như đặc điểm, cấu tạo, cách chế
biến... nhưng phổ biến nhất là phân loại theo giong. Trên thị trường hiện nay, có hai

loại cà phê được ưa chuộng là cà phê Arabica và cà phê Robusta. So với Arabica thì
hạt cà phê Robusta có kích thước hạt to hon, trịn có rãnh giữa là đường thăng, thơm

nồng, vị đắng nhằn và chua, màu đậm hơn Arabica do lượng dầu giúp ổn định lớp
caramel. Cịn cà phê Arabica có kích thước hạt dài, rãnh giữa là đường gợn sóng, thơm
nhẹ, đắng dịu hơn Robusta do sấy trực tiếp.

Ngoài sự khác biệt theo lồi, nguồn gốc địa lý... thì phương pháp chế biến cà
phê nhân cũng được xem là đặc điểm điểm phân loại cà phê, cà phê nhân được chế

biến theo quy trình khơ (tự nhiên) hoặc quy trình ướt (rửa sạch) (Vincent, 1985). Hạt

cà phê được phơi nắng hoặc sấy bằng khơng khí cho đến khi độ ẩm cịn khoảng 10-

12% để tránh vi khuẩn và nấm mốc phát triển đã sau khi dã qua chế biến khô (Trugo,
2003). Trừ khi có máy sấy khí, lượng mưa thấp trong thời kỳ thu hoạch là rất quan
trọng để đảm bảo cà phê có chất lượng tốt. Sau khi sấy khơ, quả cà phê được làm sạch
và loại bỏ vỏ. Vỏ và cùi khô được loại bỏ, để lại chất nhầy bao gồm hạt (vỏ lụa) vẫn
cịn dính trên bề mặt của chúng. Đe có được loại cà phê chất lượng tốt, các hạt (hai hạt

đậu cho mồi quả) được phân loại bằng cơ học và điện tử để loại bỏ các khuyết tật khỏi
các hạt khỏe mạnh. Phương pháp này thường được sử dụng ở Brazil và Châu Phi, nơi

có nhiều ánh nắng mặt trời và không gian cũng phổ biến hơn (Farah, 2009).

Chế biến ướt phức tạp hơn và có xu hướng tạo ra đồ uống chất lượng cao hơn.
Trong kiều chế biến này, trước khi tách vỏ và tách hạt, việc lựa chọn những quả cà phê

được tiến hành trong các thùng ủ, sau đó là ngâm và lên men. Trong giai đoạn lên

men, có the xảy ra với việc bo sung các enzyme, vỏ lụa bị loại bỏ, độ acid tăng lên và
pH có the giảm xuống 4.5 (Flament, 2002). Sau đó, hạt cà phê được rửa sạch, đánh

bóng và phơi nắng hoặc sấy khơ bằng khơng khí nóng hoặc kết hợp cả hai phương
pháp. Thơng thường, chế biến ướt được sử dụng ở những nơi thu hoạch cà phê bằng
cách hái, chăng hạn như Colombia, Châu Á và Trung Mỹ (Farah, 2009).

Cả hai phương pháp sau khi hạt cà phê trải qua giai đoạn sấy khô, tiếp đến cà
phê được định cỡ, phân loại thủ công và/hoặc bằng máy móc để loại bỏ những hạt cà
phê bị lồi. Hạt cà phê xanh sau đó đã sẵn sàng để trải qua q trình rang, xay và đóng

gói (Hình 1.2) (Vincent, 1985).
10

Hình 1.2. Sơ đồ quy trình chế biến cà phê xay

Hạt cà phê nhân thường được áp dụng cho chế biến ướt là cà phê Arabica. Chế

biến ướt cho ra hạt cà phê nhân có vị chua, độ ngọt đậm hơn, khơng có vị lạ. Ưu điếm

cùa phương pháp này là cho ra cà phê nhân có hương vị, màu sắc đồng nhất, chất

lượng vượt trội và tiết kiệm thời gian sấy. Còn nhược điểm của phương pháp này là

tốn nhiều nước, cần theo dõi suốt quá trình lên men và sẽ hình thành hương vị khơng
mong muốn nếu lên men quá mức (Farah et al, 2006).

Do hàm lượng acid trong cà phê Robusta cao hơn trong cà phê Arabica, khi kết

hợp với phương pháp che biến ướt sẽ càng làm tăng vị chua gắt, nên cà phê Robusta

11


thường được dùng trong chế biến khô. Sau chế biến khơ, hạt cà phê nhân có thêm

hương hoa quả thom, đôi khi là hương cỏ dại hay hương hoa quả lên men. Điểm đặc
biệt của phương pháp này là sử dụng nắng ít và phơi thủ cơng, nhưng đây cũng là

nhược điểm làm cho chất lượng hạt cà phê không đồng đều và thời gian sấy lâu (Farah
et al, 2006).

Ngoài ra,cà phê còn được phân loại dựa trên màu sắc và chế độ rang. Quy trình

sản xuất cà phê trải qua rất nhiều cơng đoạn phức tạp, có thể kể đến một số cơng đoạn

chính như: hái, phân loại, phơi khơ, rang, xay, đóng gói. Trong đó, rang là cơng đoạn
quan trọng nhất, rang tạo nên màu sắc, mùi thom, hương vị và là khâu quyết định chất
lượng của cà phê. Theo Hiệp hội cà phê Hoa Kỳ (NCA), dựa vào màu sắc và thời gian

rang có the chia cà phê thành 4 loại gom: rang nhạt, rang vừa, rang đậm vừa và rang

đậm (Quỳnh và cộng sự, 2019). Các mầu cà phê được rang ở nhiều nhiệt độ khác nhau

trong khoảng thời gian không đổi là 5 phút, tạo ra các sản phẩm ở các mức độ rang
khác nhau. Các tác giả kết luận từ việc nếm tách cà phê đã pha rằng sự hình thành

hương thơm bắt đầu ở khoảng 170 °C, khi đó có thể nhận thấy vị rang giống như đậu
phông, ớ 180 đến 190 °C, bắt đầu có hương vị giống cà phê, hạt chuyến sang màu
vàng đậm và đây là giai đoạn no lần đầu tiên của hạt. Trong khi đó, hương vị “thực”

cùa cà phê rang chỉ xuất hiện ở 220 đến 230 °C, hạt lúc này bắt đầu tiết dầu làm cho

hạt sáng bóng hơn, màu chuyến sang nâu và hạt bắt đầu no lần thứ hai. Ngoài diem
này, hương vị được đánh giá là rang đậm ở 240 đến 250 °C với hương vị cà phê rõ rệt

nhất, hạt chuyển sang màu nâu đậm, thể tích hạt đạt tối đa, trọng lượng giảm 20-30%
(Schenker, 2002).
1.3.

Thành phần hóa học

Trong q trình rang, thành phần của cà phê biến đổi đáng ke do kết quả của

phản ứng nhiệt phân, caramel hóa và phản ứng Maillard, cùng với sự phá hủy các họp
chất khác nhau và hình thành các hợp chất khác, bao gồm các hợp chất hoạt tính sinh

học và các chất có độ bay hơi cao và trung bình, đóng vai trị quan trọng trong sự hình
thành hương thơm và hương vị của đồ uống. Thành phần cùa cà phê rang sẽ thay đổi

tùy theo nguyên liệu, mức độ rang và các thông số rang như thời gian, nhiệt độ và tốc
độ diễn ra q trình rang. Các thành phần chính cà phê rang được cung cấp trong Bảng

1.1. dựa vào sự đa dạng và mức độ rang cà phê (A. Farah, 2009).
12


13


Bảng 1.1. Thành phần chính trong cà phê rang

Thành phần
Các hợp chất chứa nitrogen
Caffeine
Protein
Trigonelline, niacin
Các lipid
Coffee oil
Các diterpene ester
Các carbohydrate
Các polysaccharide
Các pectin
Trigonelline, niacin

Các acid và các ester
Các aliphatic acid
Các chlorogenic acid
Các họp chất dễ bay hoi
Khoáng
Các melanoidin

Hàm lượng (%)
Arabica

Robusta

1.1-1.3
7.5-10.0
0.2-1.2

2.4-2.5
7.5-10.0
0.3-0.7

17.0
0.9

11.0
0.2

31-33
2.0
0.2-1.2

37
2.0
0.3-0.7

1.6
1.9-2.5
0.1
4.5
25.0

1.6
3.3-3.8
0.1
4.7
25.0

Caffeine (CFI) là thành phần tạo nên vị đắng chủ yếu trong cà phê, nó chiếm

10% vị đắng trong đồ uống cà phê nhưng nó lại tác động khơng ít đến người tiêu dùng
nên việc xác định hàm lượng caffeine trong cà phê là rất quan trọng (Flament et al.,

2002). Trên thị trường cà phê, có khơng ít loại cà phê chứa tạp nhiễm (bắp, phụ gia...)
dần đến quan niệm về chất lượng cà phê ngày càng đi xuống. Đe đánh giá được chất

lượng cà phê thì cần kiếm sốt hàm lượng caffeine có trong loại cà phê đó. VI caffeine

được xem như một chỉ tiêu chất lượng của cà phê, người ta dùng hàm lượng caffeine
để đánh giá chất lượng của từng loại cà phê (Barbosa et al., 2012).

Chlorogenic acid (CGA) là các hợp chat phenolic chính trong cà phê. Chúng

được cho là có đặc tính kháng oxy hóa được cho là đóng vai trị quan trọng trong việc
bảo vệ thực phàm, tế bào và bất kỳ co quan nào khỏi q trình thối hóa do oxy hóa
(Moreira et al., 2005). Ngồi ra, chlorogenic acid đóng góp một vai trị to lớn trong

việc hình thành sắc tố, mùi vị và hương vị của hạt cà phê, quyết định chất lượng và sự
chấp nhận cùa đồ uống. Các báo cáo nghiên cứu trước đây đã chỉ ra mối quan hệ giữa
thành phần của chlorogenic acid và chất lượng của hạt cà phê (Adriana Farah et al.,

2005). Theo Farah và cộng sự (Farah et al., 2006) hàm lượng chlorogenic acid có mối

liên hệ nghịch với chất lượng cà phê với hàm lượng cao hơn quan sát thấy trong mầu
cà phê chất lượng thấp hơn. Trong quá trình rang, hàm lượng chlorogenic acid sẽ giảm

dần theo thời gian rang và rang chưa đủ yêu cầu thì hàm lượng sẽ khơng đạt được mùi

14


vị đặc trưng, làm cho chất lượng của cà phê đó giảm đi. Do đó, hợp chất này góp phần

tạo nên chất lượng của cà phê nên sè áp dụng một phưong pháp phân tích nhanh, đơn

giản và ít chí phí để xác định chlorogenic acid trong hạt cà phê.
Theo đó, các nghiên cứu trước đây của Farah cùng cộng sự (Farah et al., 2006)

đã chứng minh rằng các giá trị hàm lượng caffeine và chlorogenic acid chồng chéo lên

nhau giữa các loại cà phê. Nhưng sự phân biệt giữa các loại chỉ dựa trên một thành
phần hóa học duy nhất (caffeine hoặc chlorogenic acid) là không đáng tin cậy. Mặt

khác, ưu điểm cùa việc đo hàm lượng caffeine và chlorogenic acid vì chúng là các họp
chất quan trọng chỉ ra hương vị cà phê, chúng liên quan đến vị đắng. Do đó, hàm
lượng họp chất này càng cao có the sẽ tạo ra vị cà phê đắng hơn, dần đến góp phần

làm giảm chất lượng cốc cà phê pha như được xác định bởi các tham luận viên được

đào tạo (Farah et al., 2006).
1.4.

Lọi ích sức khỏe

Trong vài năm gần đây, một loạt các nghiên cứu dịch tễ học và lâm sàng đã liên

quan đến việc tiêu thụ cà phê, khơng phụ thuộc vào caffeine, với những lợi ích sức
khỏe như giảm nguy cơ tương đối của bệnh tiểu đường loại 2, bệnh Parkinson, bệnh

Alzheimer và ung thư gan (Haase, 2010).

Caffeine làm giảm lượng cholesterol trong máu cao, nguy cơ cao mắc bệnh
mạch vành và ung thư, các báo cáo khác cho thấy mối tương quan giữa việc tiêu thụ
nó với việc giảm tỷ lệ tự vong và xơ gan; trong khi lượng caffeine từ thấp đến trung

bình thường liên quan đến cải thiện sự tỉnh táo, khả năng học tập, hiệu suất tập thể dục
và tâm trạng; liều cao có the tạo ra tác động tiêu cực ở một số người nhạy cảm, bao
gồm lo lắng, nhịp tim nhanh và mất ngủ, trong suốt thời gian bán hủy của nó, thay đổi

2 đến 6 giờ sau khi uống; trong khi tiêu thụ caffeine cấp tính cho thấy có tác động xấu

đến khả năng dung nạp glucose và giảm thải glucose và nhạy cảm với insulin ở những

người gầy, béo phì và tiếu đường loại 2, các họp chất khác có trong cà phê có the

chống lại tác động này (Haase, 2010).
Chlorogenic acid là một thành phần chính của cà phê và một polyphenol quan

trọng trong chế độ ăn uống với những lợi ích sức khỏe tiềm năng, bao gồm tác dụng

chống viêm, chống đái tháo đường, chống béo phì và chống ung thư (Tajik, 2017).
Năm 2008, báo cáo của Fuioko cùng cộng sự (Fụioka et al., 2008) chì ra rằng chế độ
15


ăn chứa nhiều hợp chất chlorogenic acid đóng một vai trò lớn trong việc ngừa các
bệnh khác nhau liên quan đến stress oxy hóa như ung thư, tim mạch, lão hóa và bệnh

thối hóa thần kinh.
1.5.

Các phương pháp phân tích caffeine và chlorogenic acid trong cà phê

1.5.1. Phương pháp sẳc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)

Sắc ký là công cụ ngày càng quan trọng trong Hóa học Phân tích trong 20 năm
qua, hồ trợ việc tách nhiều hợp chất/thành phần trong một chất nền phức tạp và do đó
xác định chính xác lượng chất phân tích có trong mầu. sắc ký lỏng hiệu suất cao

(HPLC) kết hợp với đầu dò khối phổ được sử dụng để phân tích hợp chất caffeine.
Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) theo TCVN 9723:2013. Trong đó,

caffeine được chiết ra khởi mầu với nước cùng sự có mặt của magnesium oxide (MgO)

bằng cách đun cách thủy ở 90 °C trong 20 phút. Hàm lượng caffeine được xác định
bằng thiết bị HPLC-ƯV sử dụng trên cột RP-18 (125mm:4.6mm:5pm), chế độ rửa

giải đẳng dòng với pha động là hồn hợp methanol (MeOH) với nước với tỉ lệ 24:76
(CHíOH:H2O), ở bước sóng 272 nm.
Phương pháp sắc ký có độ phân giải cao nên đã loại trừ đáng kế những ảnh

hưởng của nền mẫu do bản chất phức tạp của nền mầu. Cà phê chứa nhiều thành phần
phức tạp có the gây ảnh hưởng đen kết quả phân tích hàm lượng caffeine, dien hình là
chlorogenic acid có phố hấp thu chồng chập với caffeine. Ngoài ra, độ phân giải cao,
cùa phương pháp đã làm góp phần đơn giản hóa quy trình xử lý mẫu khi khơng trải
qua nhiều bước tách loại nền mầu từ đó rút ngắn đáng kể thời gian phân tích và loại trừ
các yếu tố làm sai lệch kết quả khi xử lý mầu (Mesbah et al., 1989).
Tuy nhiên, phương pháp sắc ký có chi phí vận hành cao khi cần thiết bị đắt tiền,

tốn nhiều dung mơi hữu cơ và địi hởi kỳ thuật cùa người vận hành.
1.5.2. Phương pháp chiết lỏng lỏng
Phương pháp chiết lỏng lỏng là phương pháp phân chia các chất tan giữa 2

dung mơi khơng trộn lẫn, trong đó có một hoặc vài cấu tử chuyến từ tướng này sang
tướng kia (Quý, 2010). Phương pháp chiết lỏng lỏng đã được ứng dụng trong việc xác
định hàm lượng caffeine trong cà phê. Chuẩn bị mẫu bằng cách cân 50 mg cà phê xay

và thêm với 25 mL nước cất để làm ướt mầu, sau đó thêm tiếp 25 mL dichloromethane

theo tỷ lệ thể tích để chiết caffeine từ cà phê. Đầu tiên, hồn hợp dung dịch được khuấy
16


trong 10 phút sau đó để yên chờ tách lớp, lớp trên là pha nước với dung dịch sẫm màu

và lớp dưới là dichloromethan trong suốt. Thu phần dung môi dichloromethan sau đó

thực hiện chiết lặp lần thứ hai với 25 mL dung môi dichloromethan. Gộp phần dung

môi dichloromethan sau hai lần chiết lại và làm khô với 1 g. Dịch chiết được làm khô
với 1 g magnesium sulphate anhydrous (MgSƠ4 khan), lọc dung dịch. Sau đó, rút 5.00

mL dịch lọc cho vào bình định mức 50 mL và thêm hồn hợp nước cất: dichloromethan
đến vạch. Cuối cùng, đo độ hấp thụ của dung dịch bằng máy quang phố ƯV-Vis trong
khoảng 200-500 nm trên mẫu trắng thuốc thử tưong ứng. Tất cả dụng cụ làm bằng

thủy tinh đã được làm sạch kỳ lưỡng, tráng bằng nước cất và làm khô trước khi sử

dụng (Talab, 2019).
Phương pháp chiết lỏng lỏng được ưu chuộng bởi những ưu diem nổi bật là cân
bằng chiết (phân bố), thiết lập nhanh và cho phép tách những chất có tính chất giống

nhau ra. Ngồi khả năng tách chất còn là phương pháp làm giàu mẫu (Quý, 2010).
Mỗi phương pháp cũng sẽ có ưu điểm và nhược điểm riêng và nhược điểm cùa

phương pháp chiết lỏng lỏng là dung cụ thủy tinh cồng kềnh, hiệu suất thu hồi không
cao, đặc biệt là gây ra sự mất cân bằng giữa các chất và rất khó chiết và là phương

pháp xử lý mẫu phức tạp. Ngoài ra, phương pháp chiết lỏng lỏng cịn sử dụng nhiều

dung mơi và khó có thể sử dụng để tự động hóa (Trang, 2017).
1.5.3. Phương pháp sử dụng phổ đảo hàm bậc nhất
Các phương pháp trên đòi hỏi điều kiện thiết bị cao (HPLC-UV), q trình thực
hiện trải qua nhiều cơng đoạn và mất khá nhiều thời gian (chiết lỏng lỏng). Khi pho

cùa nhiều cấu tử chồng lên nhau, việc xác định nồng độ của các cấu tử theo phương

pháp cố điển gặp nhiều khó khăn và kém chính xác. Do đó để mở rộng phương pháp
xác định ƯV-VIS, phương pháp đo pho hấp thu đã được cải tiến bằng cách lấy đạo
hàm của phổ hấp thu theo bước sóng.

17


Bậc 0

Công thức
A = £1C
de
dẢ

SỐ cực trị của phổ đạo hàm
một cực trị (cực đại)

Bậc 1

dA _
dẢ

Bậc 2

d Á CỊ d s
dẰ2 =
dẢ2

ba cực trị (hai cực đại và một cực tiểu

Bậc 3

d?'A _ Qịds
dẢ2 ~
dẢ2

Bốn cực trị (hai cực đại và hai cực tiểu)

hai cực trị (một cực đại và một cực tiểu)

Phương pháp phố đạo hàm được ứng dụng trong việc định tính và định lượng
các hợp chất có phổ phân tử chồng chập lên nhau. Trong định tính một đặc điểm của

phương pháp phổ đạo hàm mà có thể dùng để định tính đó chính là sự đặc trưng so với
phổ hấp thu. Phổ hấp thu có hình dạng gần như giống nhau nên khó áp dụng để định

tính. Ngược lại, khi lấy phố đạo hàm thì có the nhận ra sự đặc trưng của phổ qua đó áp

dụng để định lượng. Phổ đạo hàm có một tính chất đặc biệt mà có thể áp dụng để định
lượng đó là tại bước sóng hấp thu cực đại thì khi lấy phổ đạo hàm bậc nhất (bậc 1) tại

bước sóng đó sẽ có giá trị bằng 0. Trường hợp đơn giản nhất là hồn hợp 2 cấu tử A và
B, để định lượng riêng từng chất bằng phương pháp phồ đạo hàm thì ta tiến hành dựng

đường chuẩn độ hấp thu cùa pho đạo hàm bậc một của A theo nồng độ tại bước sóng
cực đại phổ hấp thu của B. Và ngược lại dựng đường chuẩn đạo hàm bậc nhất của B

theo nồng độ tại bước sóng cực đại pho hấp thu của A. Đối với hồn hợp, đo phổ đạo

18


hàm bậc một đồng thời tại 2 bước sóng đã chọn, dựa vào đường chuẩn đã dựng xác
định hàm lượng của từng cấu tử.

Phương pháp sử dụng pho đạo hàm bậc một đã được ứng dụng trong việc xác
định hàm lượng caffeine trong cà phê. Đầu tiên là cân 0.02 g cà phê xay vào cốc và

thêm vào 50 ml nước cất, hỗn họp được khuấy trong 1 giờ bằng máy khuấy từ ở nhiệt
độ phòng. Phổ hấp thụ UV-Vis của mồi mầu được đo bằng quang phổ UV-Vis và phồ

dần xuất bậc nhất tương ứng của chúng thu được. Điểm cực trị của bước sóng 256 và
292 nm được sử dụng làm cực đại hấp thu tương ứng cho caffeine và cholorogenic
acid. Nồng độ caffeine và chlogogenic acid trong hạt cà phê được suy ra từ phương

trình hồi quy tuyến tính của đường cong liên quan sử dụng các điếm cực trị của pho
đạo hàm bậc nhất (Habtamu et al., 2020).

Uu điểm lớn nhất của phương pháp phổ đạo hàm là có thể định lượng được các

hợp chất cùng tồn tại trong mầu có phổ hấp thu chồng chập lên nhau và có cực đại hấp
thu cách nhau vài nm mà không cần phải trải qua các bước tách chiết phức tạp. Ngồi
ra, phổ đạo hàm cịn là phương pháp đơn giản có thể loại bỏ được ảnh hưởng của nền

mẫu, độ chọn lọc, độ ồn định cao và cải thiện độ chính xác của phép định lượng do

loại bỏ được hiện tượng trôi nền gây ra bởi thao tác kỳ thuật viên hoặc không ổn định
cùa thiết bị và giảm ảnh hưởng của tán xạ ánh sáng khi các tiểu phân nhỏ xuất hiện

trong mẫu. Quá trinh xử lý mẫu sè trở nên đơn giản từ đó rút ngắn thời gian xác định
một chất (Quý, 2010).

Có thể nói nhược điểm lớn nhất của phương pháp phổ đạo hàm chính là độ
nhạy. Khi lấy phố đạo hàm thì cũng làm giảm cường độ tín hiệu, lấy đạo hàm bậc càng

cao thì độ giảm càng lớn nên thường chỉ sử dụng đạo hàm bậc 1 hoặc 2. Độ chính xác

có thể giảm nếu tách không triệt để và phải trải qua nhiều công đoạn. Trong một số

trường hợp, việc tách các chất ra khỏi nhau là hết sức khó khăn. Bên cạnh đó, đe sử

dụng phương pháp này địi hỏi thiết bị phải có phần mềm chuyên dụng chuyến từ phố
hấp thu sang phổ đạo hàm (Quý, 2010). Tuy nhiên, trong nghiên cứu này phương pháp

phổ đạo hàm được sử dụng để xác định các hợp chất chiếm hàm lượng lớn (lên đến

phần trăm) trong cà phê như caffeine và chlorogenic acid nên ảnh hưởng của việc độ

nhạy kém đến phương pháp sẽ không quá lớn.

19