Nghiên cứu thành phần hóa học thân cây cà phê Coffea Robusta (Đề tài NCKH)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HOÁ HỌC

THÂN CÂY CÀ PHÊ COFFEA ROBUSTA

Mã số: T2020-13TĐ

Chủ nhiệm đề tài: TS. VÕ THỊ NGÀ

TP. Hồ Chí Minh, Tháng 5/2021


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC & THỰC PHẨM

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HOÁ HỌC
THÂN CÂY CÀ PHÊ COFFEA ROBUSTA

Mã số: T2020-13TĐ

Chủ nhiệm đề tài:

TS. Võ Thị Ngà

Thành viên đề tài:

TS. Hoàng Minh Hảo
TS. Hồ Phương

TP. Hồ Chí Minh, Tháng 5/2021


DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Thành viên
TS. Võ Thị Ngà

TS. Hoàng Minh Hảo

TS. Hồ Phương

Đơn vị công tác
Khoa CN HH-TP,
Trường ĐHSPKT TPHCM
Khoa CN HH-TP,
Trường ĐHSPKT TPHCM
Khoa CN HH-TP,
Trường ĐHSPKT TPHCM

Chun mơn
Hố hữu cơ

Hố hữu cơ

Hố hữu cơ


MỤC LỤC
Trang
Mục lục ........................................................................................................................ i
Danh mục sơ đồ ......................................................................................................... iii
Danh mục hình ảnh ................................................................................................... iii
Danh mục bảng biểu .................................................................................................. iii
Danh mục phụ lục ...................................................................................................... iv
Danh mục chữ viết tắt ................................................................................................. v
Thông tin kết quả nghiên cứu
Information on research results

MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................ 3
1.1 Mô tả thực vật ......................................................................................................... 3
1.2 Những nghiên cứu về thành phần hoá học cây cà phê ........................................... 4
1.3 Những nghiên cứu về hoạt tính sinh học cây cà phê .............................................. 13
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM .................................................................................... 15
2.1 Hoá chất và thiết bị ................................................................................................. 15
2.2 Nguyên liệu............................................................................................................. 16
2.3. Điều chế các loại cao và cơ lập hợp chất ............................................................... 16
2.4 Thử nghiệm hoạt tính ức chế α-glucosidase ........................................................... 17
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................................................. 19

3.1 Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất HN1 ......................................................... 19
3.2 Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất Y01.......................................................... 24
3.3 Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất HN2 ......................................................... 26
3.4 Khảo sát cấu trúc hóa học của hợp chất KK01 ....................................................... 27

i


3.5. Thử nghiệm hoạt tính ức chế α-glucosidase .......................................................... 29
KẾT LUẬN .................................................................................................................. 31
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 33
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 37

ii


DANH MỤC SƠ ĐỒ
Trang
Sơ đồ 2.1. Quy trình tóm tắt trích ly và cơ lập các hợp chất từ cây cà phê robusta,
Coffea canephora ...................................................................................... 18

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1.1. Một số bộ phận cây cà phê . ....................................................................... 4
Hình 2.1. Hình ảnh nguyên liệu dùng trong nghiên cứu . ........................................ 16
Hình 3.1. Một số tương quan COSY và HMBC quan trọng trong HN1 .................. 20
Hình 3.2. Một số tương quan NOESY quan trọng trong HN1 ................................. 21
Hình 3.3. Cấu trúc hố học hợp chất HN1, coffecanolic acid .................................. 21
Hình 3.4. Một số tương quan HMBC quan trọng trong Y01 ................................... 25
Hình 3.5. Cấu trúc hố học hợp chất Y01, sumaresinolic acid ................................ 25

Hình 3.6. Một số tương quan HMBC quan trọng trong HN2................................... 27
Hình 3.7. Cấu trúc hố học hợp chất HN2, oleanolic acid ....................................... 27
Hình 3.8. Một số tương quan HMBC quan trọng trong KK01................................. 28
Hình 3.9. Cấu trúc hoá học hợp chất KK01, 3-O-acetyloleanolic acid .................... 29

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 3.1. Số liệu phổ nghiệm 1H và

13

C NMR các hợp chất cô lập từ cây cà phê

robusta, Coffea canephora .......................................................................... 22
Bảng 3.2. Giá trị IC50 khả năng ức chế a-glucosidase của các cao chiết ..................... 30
Bảng 3.3. Giá trị IC50 khả năng ức chế a-glucosidase của các các hợp chất cô lập ..... 30

iii


DANH MỤC PHỤ LỤC
Trang
Phụ lục 1a. Phổ HR-ESI-MS của HN1 ..................................................................... 37
Phụ lục 1b. Phổ FT-IR nmax (film) của HN1 ............................................................. 37
Phụ lục 1c. Phổ 1H–NMR (CDCl3, 500 MHz) của HN1 .......................................... 38
Phụ lục 1d. Phổ 13C–NMR (CDCl3, 125 MHz) của HN1 ......................................... 39
Phụ lục 1e. Phổ 1H–1H COSY NMR (CDCl3) của HN1 .......................................... 40
Phụ lục 1f. Phổ HSQC NMR (CDCl3) của HN1 ...................................................... 41
Phụ lục 1g. Phổ HMBC NMR (CDCl3) của HN1 .................................................... 42
Phụ lục 1h. Phổ NOESY NMR (CDCl3) của HN1 ................................................... 43

Phụ lục 2a. Phổ ESI-MS của Y01............................................................................. 44
Phụ lục 2b. Phổ 1H–NMR (CDCl3, 500 MHz) của Y01........................................... 45
Phụ lục 2c. Phổ 13C–NMR (CDCl3, 125 MHz) của Y01 .......................................... 46
Phụ lục 2d. Phổ HSQC NMR (CDCl3) của Y01 ...................................................... 47
Phụ lục 2e. Phổ HMBC NMR (CDCl3) của Y01 ..................................................... 48
Phụ lục 3a. Phổ ESI-MS của HN2 ............................................................................ 49
Phụ lục 3b. Phổ 1H–NMR (CDCl3, 500 MHz) của HN2 .......................................... 50
Phụ lục 3c. Phổ 13C–NMR (CDCl3, 125 MHz) của HN2 ......................................... 51
Phụ lục 3d. Phổ HSQC NMR (CDCl3) của HN2 ..................................................... 52
Phụ lục 3e. Phổ HMBC NMR (CDCl3) của HN2..................................................... 53
Phụ lục 4a. Phổ ESI-MS của KK01 .......................................................................... 54
Phụ lục 4b. Phổ 1H–NMR (Acetone-d6, 500 MHz) của KK01 ................................ 55
Phụ lục 4c. Phổ 13C–NMR (Acetone-d6, 125 MHz) của KK01................................ 57
Phụ lục 4d. Phổ 13C DEPT–NMR (Acetone-d6, 125 MHz) của KK01 .................... 58
Phụ lục 4e. Phổ HSQC NMR (Acetone-d6) của KK01 ............................................ 59
Phụ lục 4f. Phổ HMBC NMR (Acetone-d6) của KK01 ............................................ 60

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
‘

s

COSY

singlet, mũi đơn
COrrelation SpectroscopY

d

doublet, mũi đôi

dd

doublet of doublets, mũi đôi-đôi

DEPT
EtOAc
FT-IR
HMBC
HR–ESI–MS
HSQC

Distortionless Enhancement by Polarization Transfer
Ethyl acetate
Fourier Transform InfraRed
Phổ hồng ngoại
Heteronuclear Multiple Bond Correlation
High Resolution ElectroSpray Ionization Mass Spectroscopy
Heteronuclear Singlet Quantum Correlation

J

Hằng số ghép cặp

M

Khối lượng phân tử

m

multiplet, mũi đa

MeOH
NMR
NOESY
t

Methanol
Nuclear Magnetic Resonance
Cộng hưởng từ hạt nhân
Nuclear Overhauser Enhancement SpectroscopY
triplet, mũi ba

v


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CN HỐ HỌC & THỰC PHẨM

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Tp. HCM, ngày

tháng 5

năm 2021

THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thơng tin chung:
-Tên đề tài: Nghiên cứu thành phần hoá học thân cây cà phê Coffea robusta
- Mã số: T2020-13TĐ
- Chủ nhiệm: TS. Võ Thị Ngà
- Cơ quan chủ trì: Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM
- Thời gian thực hiện: Tháng 1/2020-12/2020. Gia hạn đến tháng 31/5/2021.
2. Mục tiêu:
Đây là nghiên cứu cơ bản về thành phần hoá học thân cây cà phê robusta, Coffea
canephora. Nguồn nguyên liệu này là nguồn sinh khối lớn, thường bị chặt bỏ đi sau
thời gian dài thu hoạch trái cà phê. Thời gian sinh trưởng của cây cà phê kéo dài
khoảng 15-20 năm nên quá trình sinh tổng hợp kéo dài và cơ hội tích luỹ các hoạt chất
ở thân làm nó trở thành nguồn nguyên liệu có tiềm năng cao. Tuy nhiên, đối tượng này
chưa được nghiên cứu về thành phần hóa học và dược tính. Mục tiêu của nghiên cứu
này là khảo sát thành phần hóa học, cơ lập hợp chất hữu cơ hiện diện trong thân cây cà
phê, tiếp theo là thử nghiệm hoạt tính sinh học ức chế α-glucosidase. Mục tiêu này
được đề ra nhằm tìm kiếm tiềm năng chữa đái tháo đường của nguyên liệu này với
những thông tin liên hệ từ khả năng giảm đường huyết của hạt cà phê đã từng được
nghiên cứu trên thế giới. Từ đó đóng góp thơng tin về cấu trúc hố học vào kiến thức
về hoá học hợp chất thiên nhiên và tìm kiếm nguồn dược liệu vào kho tàng dược liệu
Việt Nam.
3. Tính mới và sáng tạo:
Nghiên cứu này đã đóng góp các thơng tin về cấu trúc hố học hợp chất mới trong
thiên nhiên, về nhóm các hợp chất mới phát hiện trong chi Coffea, cũng như nhận ra
hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase của các cao chiết và một số hợp chất tinh khiết
cô lập từ thân cây cà phê robusta.
Cụ thể là, hợp chất coffecanolic acid (HN1), một hợp chất triterpene khung oleanane
lần đầu tiên được phát hiện có hiện diện trong tự nhiên.

Tất cả bốn hợp chất triterpene khung oleanane, coffecanolic acid (HN1), sumaresinolic
acid (Y01), oleanolic acid (HN2), và 3-O-acetyloleanolic acid (KK01), đều lần đầu tiên
cô lập từ thân cây cà phê robusta, Coffea canephora cũng như từ chi Coffea.
Phát hiện khả năng ức chế enzyme α-glucosidase của cả cao n-hexane với IC50 là 13.5
µg/mL và bốn hợp chất triterpene cơ lập (IC50 từ 83-203 µM) đều có hoạt tính tốt hơn
chứng dương acarbose (IC50 = 135.4 µg/mL # 209.8±0.3 µM).


4. Kết quả nghiên cứu:
Từ thân cây cà phê robusta, Coffea canephora (Rubiaceae) thu hái ở Bảo Lộc, tỉnh Lâm
Đồng, sử dụng phương pháp trích ly ngâm dầm ở nhiệt độ phòng, cùng các phương pháp
sắc ký cột silica gel pha thường và sephadex đã cô lập được 4 hợp chất tinh khiết. Sử
dụng các phương pháp hóa lý hiện đại như HR–ESI–MS, FT-IR, 1D và 2D–NMR, và so
sánh với các tài liệu tham khảo, chúng tôi đã xác định được cấu trúc hóa học của 4 hợp
chất triterpene khung oleanane là coffecanolic acid (HN1), sumaresinolic acid (Y01),
oleanolic acid (HN2), và 3-O-acetyloleanolic acid (KK01). Những hợp chất này lần đầu
tiên được biết có hiện diện trong cây cà phê robusta, Coffea canephora, hợp chất
coffecanolic acid được cô lập lần đầu tiên trong tự nhiên.
Cao n-hexane ức chế a-glucosidase với IC50 là 13.5 µg/mL. Cả bốn hợp chất tinh khiết
đều thể hiện hoạt tính ức chế a-glucosidase với giá trị IC50 từ 83-203 µM. Hợp chất
HN1 có hoạt tính cao nhất và gấp 2.5 lần so với chứng dương acarbose (IC50 =
209.8±0.3 µM # 135.4 µg/mL) trong thử nghiệm này.
Việc nghiên cứu cơ lập và xác định cấu trúc hóa học các hợp chất nhằm cung cấp thêm
thông tin về thành phần hóa học của cây cà phê robusta, Coffea canephora (Rubiaceae)
nói riêng và chi Coffea nói chung. Hoạt tính ức chế a-glucosidase của các hợp chất
triterpene cô lập được cho thấy đây là nguồn dược liệu tiềm năng cho các nghiên cứu về
khả năng chữa bệnh đái tháo đường.
5. Sản phẩm:
STT

Danh mục sản
phẩm

Số
lượng

I

1.1

Sản phẩm khoa học
Bài báo trong
danh mục Hội
đồng chức danh
nhà nước,
0.75-1 điểm

1 bài

II
2.1

Kết quả thực tế

Minh Hao Hoang, Thi Anh Tuyet Nguyen, Nguyen Kim
Tuyen Pham, Van Son Dang, Thi Nga Vo (2021), “A new
oleanane-skeleton
triterpene
isolated
from

Coffea
canephora”, Natural Product Research (đã được chấp nhận
đăng ngày 19/4/2021 và xuất bản online). (SCIE, Q2)
Sản phẩm đào tạo (Thạc sỹ, PhD,...)

Đào tạo
Thạc sỹ

N/A

III
3.1

Hợp chất tinh
khiết

4

3.2

Bộ phổ nghiệm
4 hợp chất tinh
khiết

4 bộ

Sản phẩm ứng dụng
4 hợp chất tinh khiết, với lượng tối thiểu 6 mg/hợp chất, mức
độ tinh khiết phân tích NMR
4 bộ phổ nghiệm

6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:
Kết quả nghiên cứu được chuyển giao cho Khoa Cơng nghệ Hố học và Thực phẩm,
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM. Kết quả này sẽ dùng làm tài liệu cho các
bài giảng chuyên môn về phân lập hợp chất hữu cơ và các phương pháp phổ nghiệm.
Về khả năng áp dụng xa hơn, kết quả nghiên cứu giúp định hướng cho việc sử dụng hợp
lý nguồn tài nguyên cây cà phê robusta, đây là lồi cây cơng nghiệp được trồng phổ biến
ở Bảo Lộc. Tuy nhiên, đây chỉ mới là những bước nghiên cứu đầu tiên và cần đầu tư
nghiên cứu chi tiết và sâu hơn về đối tượng này trong những đề tài, dự án tiếp theo.
Nghiên cứu này góp phần nâng cao năng lực nghiên cứu cho nhóm tác giả trong lĩnh
vực hóa học các hợp chất thiên nhiên, từ đó phục vụ đắc lực cho việc giảng dạy các mơn
học chun ngành tại trường.
Bài báo đăng trong tạp chí chun ngành quốc tế góp phần nâng cao uy tín học thuật cho
nhà trường.

Trưởng Đơn vị
(ký, họ và tên)

Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ và tên)

TS. Võ Thị Ngà


INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information:
Project title: Study on chemical composition of the trunk of robusta coffee tree.
Code number: T2020-13TĐ
Coordinator: Vo Thi Nga, PhD

Implementing institution: Ho Chi Minh City University of Technology and Education.
Duration: from January 2020 to December 2020. Extension: 31 May 2021
2. Objective(s):
This project is basic research on the chemical composition of the trunk of the robusta
coffee tree, Coffea canephora. This material resource is huge biomass, which is usually
cut off after harvesting the coffee fruit. Furthermore, the coffee tree is one of the
perennial plants. Its long-lasting growth (15-20 years) impacts the biosynthesis
transformation, resulting in the accumulation of interesting bioactive secondary
metabolites in the trunks. However, there has not been any study on the chemical
composition and pharmaceutical activity of this species.
The purpose of this research is the investigation of chemical composition, isolation of
organic compounds, followed by the bioassay of α-glucosidase inhibitory activity,
clarifies the ability for treating diabetes according to the previous study on coffee beans.
Thereby, the results contribute information about chemical structures for natural product
chemistry and Vietnam's medicinal treasure.
3. Creativeness and innovativeness:
This study contributed the information about a new chemical structure isolated in
nature, a group of triterpenes isolated for the first time from the species Coffea, also αglucosidase inhibitory activity of the isolated compounds from the robusta coffee tree.
Detailly, coffecanolic acid (HN1), an oleanane-skeleton triterpene, was a new
compound from nature. All four oleanane-skeleton triterpenes were isolated for the
first time from the robusta coffee trunk, Coffea canephora. They included coffecanolic
acid (HN1), sumaresinolic acid (Y01), oleanolic acid (HN2), and 3-O-acetyloleanolic
acid (KK01). Investigation of α-glucosidase inhibition led to the IC50 values of the
isolated compounds from 83 to 203 µM. The n-hexane extract inhibites a-glucosidase
with IC50 value of 13.5 µg/mL. Moreover, HN1 was found that it was more potent than
the positive control, acarbose (IC50 = 209.8±0.3 µM # 135.4 µg/mL).
4. Research results:
From the robusta coffee trunk, Coffea canephora (Rubiaceae) collected in Bao Loc,
Lam Dong province, applying maceration technique at room temperature, and silica gel
or sephadex colum chromatographic techniques, four pure compounds were isolated.

Using the analysis of HR–ESI–MS, FT-IR, 1D&2D–NMR and comparison with the


previous studies, their structures were determined as four oleanane-skeleton triterpenes,
including coffecanolic acid (HN1), sumaresinolic acid (Y01), oleanolic acid (HN2), and
3-O-acetyloleanolic acid (KK01). These four compounds have been isolated for the first
time from the robusta coffee trunk, Coffea canephora, and coffecanolic acid was a new
compound.
All four isolated compounds showed a-glucosidase inhibitory capacity with the IC50
values from 83 to 203 µM. The n-hexane extract inhibites a-glucosidase with IC50 value
of 13.5 µg/mL. The potency of HN1 (IC50 = 83.0±1.2 µM) was improved by 2.5-fold
over acarbose (IC50 = 209.8±0.3 µM # 135.4 µg/mL) in this assay.
The study of isolation and elucidation of the chemical structures contributed to the
knowledge of the chemical composition of the robusta coffee tree, Coffea canephora
(Rubiaceae), and Coffea. The a-glucosidase inhibitory activity of the isolated triterpenes
demonstrated that this is a potential medicinal resource for studies related to diabetes.
5. Products:
No

Product item

I

Scientific product

Scientific article
1.1 published on domestic
profesional journal
II
2.1

1 article

Minh Hao Hoang, Thi Anh Tuyet Nguyen, Nguyen
Kim Tuyen Pham, Van Son Dang, Thi Nga Vo
(2021), “A new oleanane-skeleton triterpene isolated
from Coffea canephora”, Natural Product Research
(accepted on 19/4/2021, online published).

Education training product (Bachelor, Master, PhD,...)
Education training
Master

N/A

III
3.1 Pure compounds
3.2

Practical result

Quantity

Spectroscopic data set
of 4 pure compounds

4
4

Application product

4 pure compounds, at least 6 mg/compound, purity
for NMR analysis
4 spectroscopic data set

6. Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:
The initial research resulted on the chemical composition and bioactivity of Coffea
canephora will be transferred to the Faculty of Chemical and Food Technology,
HCMUTE. The research results will be the teaching material for professional lectures on
the isolation of organic compounds and the spectroscopic method.
The further application of the research results helps to orient the proper use of the coffee
trees, which are grown popularly in Lam Dong Province. However, this is initial basic
research and needs more detailly studying in further projects.
This research contributes to improving the research capacity of the authors in natural
product chemistry, thus effectively serving the teaching of specialized subjects at
HCMUTE.
The research results published in the international professional journal will increase
academic credibility for HCMUTE.


MỞ ĐẦU
Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước:
Cây cà phê có nguồn gốc từ châu Phi. Ở Việt Nam, người Pháp đưa cà phê vào
trồng thử nghiệm từ năm 1857 ở Ninh Bình, Quảng Bình. Mãi tới năm 1920 trở đi
cây cà phê mới thực sự có diện tích đáng kể do thích hợp với vùng cao nguyên và
vùng núi cao từ 800 – 2000 m và có nhiệt độ từ 15-30oC. Hiện nay Tây Nguyên là
khu vực có diện tích trồng cà phê lớn nhất nước ta, trong đó tỉnh Đăklăk là tỉnh có
diện tích cà phê lớn nhất. Có bốn loại cà phê được trồng ở Việt Nam gồm cà phê
arabica, cà phê robusta, cà phê liberica và cà phê stenophylla.
Các nghiên cứu trên cà phê chủ yếu tập trung ở phần hạt, một vài nghiên cứu
bắt đầu quan tâm bộ phận lá cây cà phê. Các hướng nghiên cứu trên cà phê liên quan

đến thành phần hố học, tìm kiếm các hợp chất định hương của các loại cà phê, khảo
sát hoạt tính sinh học và sự chuyển hố các hợp chất trong q trình chế biến cà phê.
Các nghiên cứu về thành phần hóa học của hạt cà phê chỉ ra sự có mặt của các nhóm
hợp chất sterol, terpenoid, trigonelline, chlorogenic acid, amide, alkaloid, glycoside.
Một số nghiên cứu định danh và định lượng một số hợp chất hương đặc trưng nhằm
so sánh và làm tiêu chuẩn phân biệt hai loại cà phê arabica và robusta. Một số nghiên
cứu khảo sát hàm lượng của tổng các phenol, flavonoid và caffeine nhằm so sánh một
số nguồn cà phê từ các thương hiệu khác nhau. Phương pháp này đã xây dựng được
quy trình chuẩn dùng phương pháp HPLC xác định caffeine và các polyphenol như
gallic acid, catechin, caffeic acid, vanillin, chlorogenic acid, epicatechin và ferulic
acid.
Các nghiên cứu về thành phần hóa học của cây cà phê robusta ở Việt Nam còn
rất hạn chế. Một đề tài xác định các thành phần chủ yếu trong cà phê cho biết nó có
chứa tannin, trigonelline, saccharose, cellulose, caffeic acid, pentosane, protein và
hemicellulose. Một đề tài khác đã phân lập được các hợp chất hexantriacontanol, βsitosterol, stigmast-5,22-dien-24(R)-3β-ol, 3β-sitosteryl-1-O-β-glucopyranoside,
acid lup-3β-hydroxy-12(13)-en-28-oic và caffeine.
Tính cấp thiết
Việt Nam là nước xuất khẩu cà phê robusta đứng đầu thế giới. Các điều kiện
thuận lợi đặc điểm khí hậu, lượng mưa, độ cao phù hợp cho cây cà phê robusta của
Việt Nam khi được trồng ở các tỉnh Lâm Đồng, Gia Lai, Kon Tum, Daklak và
Daknong. Cây cà phê robusta được trồng chủ yếu với mục đích lấy hạt, khi già cỗi
thường bị chặt bỏ để làm củi. Trên thế giới và tại Việt Nam đã có một số nghiên cứu

1


về thành phần hóa học và tác dụng dược lý của cây cà phê đã được đăng trên báo, tạp
chí chuyên ngành chủ yếu tập trung vào phân lập các chất có trong lá, hạt và quả cà
phê sau đó xác định các thành phần hóa học, cơng dụng, hoạt tính sinh học của những
chất đó. Cịn đối với phần thân cây thì chưa tìm thấy bài báo nghiên cứu về thành

phần hóa học, hoạt tính sinh học của các hợp chất trong thân cây. Nhằm tìm kiếm khả
năng nâng cao hiệu quả sử dụng của cây cà phê, hướng xa hơn nữa là thử nghiệm
hoạt tính sinh học của những hợp chất có trong thân cây nhằm tìm ra những tiềm năng
mới của cây cà phê để góp phần bổ sung kiến thức về thành phần hóa học cây cà phê
nói riêng cũng như kiến thức về các hợp chất tự nhiên nói chung. Q trình thực hiện
đề tài là cơ hội cho sinh viên hoàn thiện các kỹ năng làm việc trong phịng thí nghiệm
hố hữu cơ. Kết qủa của đề tài góp phần bổ sung tài liệu tham khảo cho môn học Các
phương pháp phổ nghiệm gỉang dạy cho sinh viên ngành Cơng nghệ Hố học tại
trường.
Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài này thuộc hướng nghiên cứu cơ bản, lựa chọn khảo sát hoá học trên bộ
phận thân cây cà phê robusta.
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu cơ bản về thành phần hoá học trên thân cây
cà phê robusta vì đây là nguồn dược liệu phù hợp với thổ nhưỡng Việt Nam nhưng
có rất ít nghiên cứu về thành phần hóa học trên lồi này.
Phương pháp nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, nội dung nghiên
cứu:
Phương pháp trích ly: Phương pháp ngâm ly ở nhiệt độ phòng.
Phương pháp sắc ký: sắc ký lớp mỏng, sắc ký cột với các loại chất hấp phụ silica
gel pha thường, sephadex LH-20.
Các phương pháp phổ nghiệm xác định cấu trúc hoá học hợp chất hữu cơ: phổ
cộng hưởng từ hạt nhân 1H, 13C, DEPT, 1H-1H COSY, HSQC, HMBC, NOESY
NMR, phổ hồng ngoại FT-IR và phổ khối lượng HR-ESI-MS.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 MÔ TẢ THỰC VẬT
Cây cà phê thuộc họ Rubiaceae (thiến thảo), chi Coffea.

Có bốn loại cà phê được trồng ở Việt Nam: cà phê arabica (cà phê chè), cà phê
robusta (cà phê vối), cà phê liberica (cà phê mít) và cà phê stenophylla (cà phê Sierra
Leon). Do đặc thù khí hậu và thổ nhưỡng nên Việt Nam chỉ thích hợp trồng cà phê
robusta, sản lượng cà phê robusta chiếm gần 95% sản lượng cà phê hàng năm của cả
nước.[1]
Đặc điểm cây cà phê robusta [1]
Cây cà phê robusta có dạng cây gỗ hoặc cây bụi, chiều cao của cây trưởng thành
4.5-6.5 mét. Quả cà phê có hình trịn, hạt nhỏ hơn hạt cà phê arabica. Cây cà phê
robusta 3-4 tuổi có thể bắt đầu thu hoạch. Cây cho hạt trong khoảng từ 20 đến 30
năm.
Hệ thống rễ: Cây cà phê robusta có hệ thống rễ lớn được chia làm 4 loại: rễ cọc,
rễ trụ, rễ ngang và rễ tơ. Mỗi loại đều đảm nhiệm một vai trị quan trọng. Rễ cà phê
thuộc loại rễ háo khí, bộ rễ ăn sâu, rễ phát triển theo độ dài của tán lá.
Thân, tán, lá: Cây cà phê robusta có đường kính thân khá lớn, ở cây trưởng
thành đường kính thân khoảng 80-90 cm, có thể cao tới 10 m. Tuy nhiên ở các trang
trại cà phê người ta thường phải cắt tỉa để giữ được độ cao từ 2–4 m. Cây có cành
thon dài, lá cuống ngắn, xanh đậm, hình oval. Mặt trên lá có màu xanh thẫm, mặt
dưới xanh nhạt hơn. Chiều dài của lá khoảng 8-15 cm, rộng 4–6 cm.
Hoa, quả, hạt: Hoa màu trắng, có năm cánh, thường nở thành chùm đôi hoặc
chùm ba. Hoa chỉ nở trong vòng 3 đến 4 ngày và thời gian thụ phấn chỉ vài ba tiếng.
Cây trưởng thành có từ 30,000 đến 40,000 bơng hoa/cây. Cà phê là lồi cây tự thụ
phấn. Sau khi thụ phấn, quả sẽ phát triển trong 7 đến 9 tháng và có hình bầu dục, bề
ngồi giống như quả anh đào. Hạt có thể có hình trịn hoặc dài, lúc cịn tươi có màu
xám vàng, xám xanh hoặc xanh.

3


a) Hoa cà phê

c) Quả cà phê

b) Thân cây cà phê

d) Hạt cà phê

Hình 1. 1 Một số bộ phận cây cà phê
1.2 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ THÀNH PHẦN HĨA HỌC CÂY CÀ PHÊ
Thành phần hóa học phổ biến có trong cây cà phê như: alkaloid, glycoside,
flavonoid, terpenoid, protein và amino acid, sterol, lipid, acid hữu cơ... [2]
Alkaloid
Hai alkaloid có tầm quan trọng lớn đối với các tính chất của cà phê là caffeine
(1) và trigonelline (2). Caffeine (hay 1,3,7-trimethyl-xanthine) (1) tạo nên vị đắng
trong cà phê và là một chất kích thích hệ thống thần kinh trung ương [3].
Trigonelline hay N-methylpyridinium 3-carboxylate (2) được tìm thấy trong hạt
cà phê. Trong quá trình rang hạt cà phê, trigonelline thay đổi thành hai sản phẩm
chính N-methylpyridinium (3) và nicotinic acid (4). [4]
Acid hữu cơ
Trong số tất cả các acid hữu cơ trong cà phê, chlorogenic acid (5) có hàm lượng
lớn nhất và quan trọng nhất. Chlorogenic acid (5) là một họ các ester có nhiều đồng
phân khác nhau được hình thành giữa quinic acid (6) và một số trans-cinnamic acid,
4


phổ biến nhất là caffeic acid (7), p-coumaric và ferulic acid. Các dẫn xuất chlorogenic
acid được tìm thấy trong hạt cà phê robusta với tổng cộng là 69 chất (8-77) [5].
Ngồi ra, trong hạt cà phê cịn có một số loại acid hữu cơ khác như acetic acid
(78), citric acid (79), formic acid (80), oxalic acid (81), succinic acid (82), malic acid
(83),...[5,6].
Protein và amino acid

Protein chiếm 8-12% hạt cà phê xanh khô, phần lớn protein bị phân giải thành
các acid amine tự do dưới tác động của nhiệt độ. Trong cà phê robusta, alanine (84) là
acid amine có hàm lượng cao nhất, tiếp theo là asparagine (85) [7,8].
Một nghiên cứu cà phê xanh, người ta xác định được hàm lượng amino acid như
sau: isoleucine (86) 81 mg/kg, leucine (87) 100 mg/kg, valine (88) 93 mg/kg, tyrosine
(89) 81 mg/kg, phenylalanine (90) 133 mg/kg. Hàm lượng của acid gammaaminobutyric (91) là một chất dẫn truyền thần kinh đã được xác định trong khoảng
143 mg/kg đến 703 mg/kg trong hạt cà phê xanh từ Tanzania [9]. Một nghiên cứu
khác trong hạt cà phê xanh xác định amino acid có hàm lượng cao nhất là N-methylL-histidine (92), tiếp theo là L-glutamic acid (93), L-proline (94), L-asparagine (95),
4-aminobutyric acid (96) [4].
Lipid
Thành phần lipid của cà phê chủ yếu là triacylglycerol (75.2%), ester của
diterpene alcohol (18.5%) và chứa một lượng nhỏ lượng ester của steroid (3.2%),
diterpene alcohol (0.4%), sterol (2.2%), tocopherol (0.05%), phosphatide (0.4%), dẫn
xuất tryptamine (0.8%). Cho đến nay, gần 100 diterpenoid với các cấu trúc khác nhau
đã được xác định trong cà phê, hầu hết các diterpene được tìm thấy trong cà phê được
bắt nguồn từ khung sườn kaurane (97) thơng qua q trình oxy hóa, ngưng tụ, chuyển
vị và các phản ứng xúc tác khác trong cây cà phê, một vài trong số đó có thể được tạo
thành trong q trình rang [10, 11].
Các diterpene được tìm thấy trong cà phê xanh bao gồm cafestol (98), kahweol
(99), 16-O-methylcafestol (100), 16-O-methylkahweol (101), dehydrocafestol (102),
dehydrocafestol (103), cafestal (104), kahweal (105) [12].
Các sterol như 24-methylenecholesterol (106), Δ5-avenasterol (107), 𝛽sitosterol (108), 5-hydroxytryptophan (109) [5], 3-β-sitosteryl-1-O-β-Dglucopyranoside (110).[13]
Carbohydrate
Carbohydrate chiếm khoảng 50% trọng lượng khô của hạt cà phê xanh gồm các
cellulose, mannan, arabinogalactan, galactomannan. Hai thành phần phổ biến của
arabinogalactan có trong cà phê là galactose (111) và arabinose (112) [14].
Galactomannan (113) được hình thành từ mannose và glactose. Ngồi ra cịn có các
phân tử đường như sucrose (114), mannitol (115)...[15]
5

6


7


8


9


10


11


12