Chiết xuất cao chlorogenic acid từ hạt cà phê xanh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẰN PHƯƠNG THẢO
CHIẾT XUẤT CAO CHLOROGENIC ACID TỪ
HẠT CÀ PHÊ XANH
Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC
Mã số chuyên ngành: 60520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01, năm 2019


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG - HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học:.......................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 1:..............................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2:..............................................................................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG
Tp. HCM ngày .... tháng .... năm ....
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1.................................................................
2.................................................................
3 ..............................................................
4 ..............................................................
5 ..............................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐÒNG
(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
(Họ tên và chữ ký)


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: TRẦN PHƯƠNG THẢO
Ngày, tháng, năm sinh: 26/08/1988

MSHV: 7140799
Nơi sinh: Bình Dương

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học

Mã số : 60520301

I. TÊN ĐỀ TÀI: Chiết xuất cao chlorogenic acid từ hạt cà phê xanh
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Khảo sát phương pháp chiết xuất cao và đánh giá hàm lượng chlorogenic acid từ hạt cà
phê xanh loại Robusta bằng các kỹ thuật chiết xuất.
- Khảo sát hàm lượng của polyphenol và xác định khả năng kháng oxy hóa của sản
phẩm

- Đề xuất ứng dụng sản phẩm chiết xuất làm thực phẩm chức năng
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/7/2018
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2018
V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS. LÊ THỊ KIM PHỤNG
Tp. HCM, ngày.......tháng.....năm 2019

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, sự kính trọng và cảm phục đến
PGS.TS. Lê Thị Kim Phụng, người thầy đã tận tâm hướng dẫn, định hướng nghiên cứu
khoa học, truyền những kiến thức quý giá và tinh thần học hỏi, cũng như lòng nhiệt huyết,
sự kiên trì và động lực để tác giả hoàn thành luận án này.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn tất cả quý thầy cô trường Đại học Bách Khoa ĐHQG Tp. Hồ Chí Minh nói chung, quý thầy cô Khoa Công Nghệ Hóa học, Trung tâm
Lọc hóa dầu nói riêng đã hết lòng hỗ trợ, hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả
học tập và nghiên cứu trong suốt những năm học qua.
Tác giả cũng xin cám ơn gia đình và các bạn trong Công ty Liên Doanh Dược Phẩm
Mebiphar- Austrapharm và Công ty cổ phẩn Dược Phẩm AmVi đã luôn hỗ trợ và tạo mọi

điều kiện về mọi mặt để tác giả có thể hoàn thành đề tài của mình.
Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng không thể tránh khỏi sai sót và do thời gian nghiên
cứu có hạn nên rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để nội dung
nghiên cứu thêm hoàn chỉnh.
Và cuối cùng, kính gởi lời cảm ơn quý thầy cô trong Hội đồng bảo vệ đã xem xét và
góp ý tận tình cho đề tài.
TP. Hồ Chỉ Minh, ngày

tháng 01 năm 2019

Học viên thực hiện

Trần Phương Thảo

1


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong luận văn này, các phương pháp chiết ngâm, chiết xuất có hỗ trợ sóng siêu âm
và chiết suất có hỗ trợ vi sóng được sử dụng để chiết CGA từ hạt cà phê xanh. Hàm lượng
CGA thu được rất đa dạng, trong đó phương pháp chiết ngâm trong 24 giờ sử dụng dung
môi cồn 80% thu được hàm lượng cao nhất (~ 5.31%) tương đương với hàm lượng thu
được từ phương pháp chiết xuất có hỗ trợ sóng siêu âm.
Hàm lượng polyphenol được xác định bằng phương pháp so màu, hoạt tính chống
oxy hóa được xác định dựa vào khả năng khử gốc tự do DPPH. Phương pháp chiết ngâm
có hàm lượng polyphenol cao nhất (11,633 mg/g). Khả năng chống oxy hóa DPPH của
dịch chiết cà phê xanh bằng phương pháp chiết ngâm khá tốt (38,03 mg/L). Đây là nghiên
cứu góp phần quan trọng trong việc tạo ra các sản phẩm có tác dụng ngăn chặn và trì hoãn
quá trình lão hóa.
Bên cạnh đó, khả năng triển khai thực tế của đề tài là tìm công thức bào chế và ứng

dụng chiết xuất làm thực phẩm chức năng rất có triển vọng trong tương lai. Nhu cầu sử
dụng thực phẩm chức năng của người tiêu dùng ngày càng lớn, nhất là trong lĩnh vực hóa
mỹ phẩm. Do đó, đề tài có tính ứng dụng rất cao với phương pháp chiết xuất đơn giản,
tinh chế trong dung môi không độc hại cùng với nguồn nguyên liệu phong phú.

1
1


ABSTRACT
In this study, conventional solvent extraction, ultrasonic-assisted extraction (UAE)
and microwave-assisted extraction (MAE) are used for the isolation of chlorogenic acid
compounds from green coffee bean. Aqueous and alcoholic extracts of green coffee bean
obtained by three methods were quantitatively analysed for total yield of extracts,
chlorogenic acids, total polyphenol content. The extracts were also evaluated for radicalscavenging activity, using l,l-diphenyl-0- picrylhydrazyl radical. The maximum CGA was
extracted from coffee green bean with alcoholic (80 degree) using the conventional
solvent extraction for 24 hours (~ 5.31%), which was as the same as the UAE.
Polyphenol total content was determined by spectrophometric method, antioxidant
activity was measured based on DPPH free radical-scavenging ability. Solvent extraction
method was polyphenol total (11,633 mg/g) higher than the other method. The
conventional solvent extraction was the highest antioxidant activity (38,03 mg/L), even at
the concentration of 25 ppm. It is an important researcher which support in order to make
the product to prevent the senescence.
In addition, the practical deployment is to find the formula and application of
extract to make functional foods are very promising. The demand of functional foods is
growing, especially in the field of beauty.
In conclusion, the conventional solvent extraction process can thus be predicted and
controlled for industrial application because of operational simplicity, the absence of
toxical organic solvents and source of diversified raw material.

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân tác
giả và đuợc thục hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Lê Thị Kim Phụng, Khoa Kỹ
Thuật Hóa Học, Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG Tp.Hồ Chí Minh.
Các số liệu, những kết quả nghiên cứu và kết luận trong luận văn này là hoàn toàn
trung thực, chưa từng được công bố trong bất cứ một công trình nào khác trước đây.
Tác giả xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Tác giả

Trần Phương Thảo

rv


Mục
lục
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................i
1.3.3.3................................................................................................................... Liều
dùng lý tưởng.................................................................................................15
1.3.3.4...................................................................................................................
Tác
dụng phụ.........................................................................................................15
1.3.3.5................................................................................................................... Tương
tác thuốc.........................................................................................................15
1.4 Tại sao phải dùng cà phê xanh để giảm cân...................................................15
1.5 Các công trình nghiên cứu về chlorogenic acid từ cà phê xanh...................17
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM..................................................................................20
2.1 Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị sử dụng......................................................20

2.1.1 Chuẩn bị nguyên liệu............................................................................20
2.1.2 Mất khối lượng do làm khô......................................................................20
2.1.3 Hóa chất sử dụng........................................................................................20
2.1.4 Thiết bị sử dụng..........................................................................................21
2.2 Tiến hành thí nghiệm....................................................................................24
2.2.1 Phương pháp chiết ngâm........................................................................25
2.2.2 Phương pháp chiết có hỗ trợ sóng siêu âm...........................................25
2.2.3 Phương pháp chiết có hỗ trợ của vi sóng.............................................26
2.3 Phương pháp làm giàu....................................................................................26
2.3.1 Quy trình làm giàu..................................................................................26
2.3.2 Các thông số làm giàu............................................................................27
2.4 Phương pháp định tính và định lượng............................................................27
2.4.1 Phương pháp định tính............................................................................27
2.4.2 Phương pháp định lượng........................................................................27
2.5 Xác định hàm lượng polyphenol................................................................29


Mục
lục
3.6 Xác định khả năng chống oxy hóa của dịch chiết .........................................31
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN..................................................................35


Mục
lục

4.2 Kiến nghị.........................................................................................................52
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................54
PHỤ LỤC....................................................................................................................61

viii


Mục
lục

DANH MỤC HÌNH
•


Mục
lục

Hình 23: Quy trình sản xuất thủ nghiệm.....................................................................49
Hình 24: Các loại tá dược độn được cân theo tỉ lệ và trộn đều.................................49
Hình 25: Bột thuốc trước khi được đóng viên.............................................................49
Hình 26: Thành phẩm của viên nang có chứa hoạt chất CGA....................................50


Danh mục bảng

DANH MỤC BẢNG
•


Danh mục bảng


Danh mục các từ vỉêt tãt

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẤT

Các từ viết tắt

Chú thích

CGA

Chlorogenic acid

TPC

Hàm lượng polyphenol tổng

UV-Vis

Phương pháp phân tích quang phổ hấp thu

GC

Sắc ký khí

HPLC

Sắc ký hiệu năng cao

DPPH

1,1 -diphenyl-2-picrylhydrazyl

USP/BP/EP

Dược điển Mỹ/Dược điển Anh/ Dược điển Châu Âu

AMPK

AMP kích hoạt protein kinase

CPT

Carnitine Palmitoltransferase

G-6-PASE

Glucose - 6 - Phosphatase

GLUT4

Glucose transporter type - 4

13


Mở
đầu

MỞ ĐẦU
1.1 Cơ sở và lý do chọn đề tài
Việc cân bằng giữa béo phì và thừa cân đang được mở rộng nghiên cứu trên toàn
thế giới và hiện nay nó đang ảnh hường hơn 60% dân số thế giới. Béo phì được xem như

là nguyên nhân gây ra bệnh tiểu đường type 2, bệnh tim mạch và nhiều loại bệnh khác. Do
đó, điều quan trọng là phải tìm ra cách an toàn và hiệu quả để quản lý cân nặng cơ thể đặc
biệt là các bệnh nhân bị béo phì.
Việc quản lý cân nặng là một mục tiêu dài hạn để có cuộc sống khỏe mạnh hơn bao
gồm ăn uống khỏe mạnh và hoạt động thể chất để duy trì cân bằng giữa việc nạp và tiêu
thụ năng lượng. Và nhiều giải pháp đã được đưa ra để điều trị béo phì cũng như các biến
chứng khác của nó, tuy nhiên không có hiệu quả.
Cà phê là một trong những loại đồ uống được tiêu thụ một cách rộng rãi, và trong
các nghiên cứu gần đây cho thấy cà phê cũng là một loại cây trồng có khả năng ngăn chặn
sự phát triển của các bệnh mãn tính như tiểu đường type 2, tim mạch, ung thư...
Trong cà phê có chứa nhiều chlorogenic acid (CGA), đây là một trong những chất
có khả năng làm giảm sự chuyển hóa glucose trong đường ruột, ngăn ngừa sự hấp thụ chất
béo, thúc đẩy quá trình trao đổi chất, ngoài ra, hợp chất này còn có hoạt tính kháng oxy
hóa cực kĩ mạnh,...
Những sản phẩm trên thị trường Việt Nam có chứa hợp chất CGA có giá thành cao
và có nguồn gốc từ nước ngoài. Do đó, việc giảm giá thành sản phẩm cũng như việt hóa
các sản phẩm hiện tại đang là thách thức đối với các nhà nghiên cứu cũng như các doanh
nghiệp sản xuất dược - mỹ phẩm hiện nay. Và đề tài “Chiết xuất cao chlorogenic acid từ
hạt cà phê xanh” được thực hiện cũng dựa trên cơ sở đó.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá phương pháp chiết xuất cao chlorogenic acid từ hạt cà phê xanh loại
Robusta bằng các kỹ thuật chiết xuất truyền thống và hiện đại như ngâm, siêu âm và vi
sóng nhằm tìm ra phương pháp chiết xuất phù hợp để triển khai trong thực tế.
- Thử nghiệm khả năng kháng oxy hóa của cao chlorogenic acid.


Mở
đầu

- ứng dụng sản phẩm chiết xuất làm thực phẩm chức năng

1.3 Nội dung nghiên cứu
- Chiết xuất cao chlorogenic acid có trong hạt cà phê xanh loại Robusta bằng các
phuơng pháp sau: chiết ngâm phân đoạn, chiết suất có hỗ trợ sóng siêu âm và vi sóng.
- Đánh giá hàm luợng của chlorogenic acid bằng phương pháp quang phổ hấp thu
(UV-Vis) và phương pháp HPLC.
- Đánh giá hàm lượng của polyphenol bằng phương pháp Folin - Ciocalteu
- Xác định khả năng kháng oxy hóa của các hợp chất theo cơ chế dập tắt gốc tự do
(DPPH)
- Đề xuất ứng dụng sản phẩm chiết xuất làm thực phẩm chức năng
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Hạt cà phê xanh loại Robusta được mua tại cửa hàng cà phê
thuộc tỉnh Bình Dương.
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu này được thực hiện quy mô phòng thí nghiệm Đại học Bách Khoa Đại học Quốc Gia - Tp.Hồ Chí Minh, Công ty Liên Doanh Dược
Phẩm Mebiphar-Austrapharm, Công ty cổ phẩn Dược Phẩm AmVi.

2


Chương 1. Tổng
quan

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Giói thiệu chung
Cà phê được trồng ở khoảng 80 quốc gia, là một trong những loại nước giải khát
phổ biến nhất trên thế giới và là hàng hóa lớn thứ hai sau dầu mỏ [1]. Trên thế giới hiện có
khoảng 75 nước trồng cà phê và chủ yếu tập trung ở Nam Mỹ, Châu Phi và Châu Á. Và
có 4 nước trồng cà phê với diện tích xấp xỉ 1 triệu ha đến dưới 1 triệu ha: đó là Brazil
(hơn 2,3 triệu ha); Indonesia (1,22 triệu ha), Colombia và Coóte d’Ivoire mỗi nước xấp xỉ
1 triệu ha. Đây là những nước xuất khẩu cà phê chủ lực của toàn cầu. Theo Tổ chức Cà
Phê Quốc tế (ICO), tổng sản lượng toàn cầu trong mùa vụ 2017 - 2018 ước đạt 158,6 triệu

bao. Tuy nhiên, sản lượng được dự báo sẽ tăng 14,2% lên 78,4 triệu bao tại các quốc gia
có mùa vụ năm 2018 - 2019 bắt đầu từ tháng 4/2018. Xuất khẩu từ nhóm cà phê Robusta
tăng 4,7% lên 3,99 triệu bao. Tại Việt Nam, trong tháng 7/2018, xuất khẩu ước đạt 2,22
triệu bao, tăng 20,7% so với tháng 7/2017. Theo số liệu của Vicofa, tổng diện tích cà phê
trồng tái canh và ghép cải tạo tại các tỉnh Tây Nguyên đến hết năm 2017 là 98.210 ha (đạt
trên 81 % kế hoạch đến năm 2020 là 120.000 ha). Trong đó, tỉnh Lâm Đồng có diện tích
trồng tái canh và ghép cải tạo cao nhất 51.971 ha (đạt 113 % kế hoạch đến 2020); Đắk
Lắk là 22.850 ha (đạt 77 % kế hoạch đến 2020);Đắk Nông là 10.342 ha (đạt 42 % kế
hoạch đến 2020); Gia Lai là 9.409 ha (đạt 53 % kế hoạch đến 2020) [2].
Cà phê xanh hay chiết xuất cà phê xanh (Green coffee bean) là một sản phẩm bổ
sung được chiết xuất từ hạt cà phê không qua rang hay chế biến. Thông thường, các hạt
phê dùng để pha chế đồ uống truyền thống thường được rang ở nhiệt độ 246 độ c (475 độ
F). Nhiệt độ cao sẽ làm thay đổi cấu trúc hóa học, màu sắc, hương, vị và nồng độ các chất
dinh dưỡng của hạt cà phê.
Cà phê xanh rất giàu các chất chống oxy hoá và các hợp chất có lợi khác, bao gồm
một so polyphenol. Một loại polyphenol được gọi là chlorogenic acid được tìm thấy với
hàm lượng cao trong hạt cà phê xanh, hoạt động như chất hỗ trợ giảm cân tự nhiên và đốt
cháy mỡ thừa.
1.2 Thành phần hóa học của cà phê
1.2.1

Cà phê xanh

Cà phê xanh là cà phê chưa rang có chứa nhiều thành phần chống oxy hóa đặc biệt
là chlorogenic acid. Có một điểm cần lưu ý rằng cà phê Arabica chứa 3,5% - 7,5% (khối
3


Chương 1. Tổng
quan

lượng khô), trong khi cà phê Robusta chứa 7,0% - 14,0% (khối lượng khô) CGA. Cà phê
chưa rang có hàm lượng CGA cao hơn rất nhiều so với cà phê rang [3].
Caffeine là thành phần được biết đến nhiều nhất của hạt cà phê. Ở cà phê Arabica
thô, caffein có thể được tìm thấy với các giá trị khác nhau giữa 0,8% và 1,4% khối lượng
khô, trong khi đối với Robusta các giá trị này thay đổi từ 1,7% đến 4,0% khối lượng khô
[4].
Hạt cà phê được cấu thành bởi nhiều thành phần khác nhau như cellulose, khoáng
chất, đường, lipid, tannin, và polyphenol. Khoáng chất bao gồm kali, magiê, canxi, natri,
sắt, mangan, kẽm, đồng, crôm, bari, niken, coban, molybden, titan,... Đường bao gồm
sucrose, glucose, fructose, arabinose, galactose, và mannose. Một số axit amin như alanin,
arginine, asparagine, cysteine, axit glutamic, glycine, histidine, izoleucin, leucine, lysine,
methionine, phenylalanine, proline, serine, threonine, tyrosine, và valine cũng có thể được
tìm thấy trong cà phê xanh. Ngoài ra, hạt cà phê còn chứa vitamin phức hợp B, niacin
(vitamin B3 và PP) và chlorogenic acid từ 7% đến 12%, gấp ba đến năm lần so với caffein
[4].
Bảng 1: Thành phần hóa học của hạt cà phê Arabica và Robusta [5]
Thành phần

Arabica

Robusta

Soluble
carbohydrates

9-12,5

6-11,5

Monosaccharides

0,2-0,5

Oligosaccharides

6-9

Cấu tạo

Fructose, glucose, galactose,
arabinose (traces)
3-7

4

Sucrose (>90%), raffinose (00,9%), stachyose (0-0,13%)


Chương 1. Tổng
quan

Polysaccharides

3-4
3—4 Polymers of galactose (5565%), mannose (10-20%), arabinose
(20-35%), glucose (0- 2%)

Insoluble
polysaccharides

46-53

34—44

Hemicelluloses

5-10

3-4

Cellulose, P(l4)mannan

41-43

32-40

3—4 Polymers of galactose (6575%), arabinose (25-30%), mannose
(0-10%)

Acids and phenols
Volatile acids

0,1

Nonvolatile
aliphatic acids

2-2,9

1,3-2,2

Citric acid, malic acid, quinic acid

Chlorogenic acid

6,7-9,2

7,1-12,1

Mono-, dicaffeoyl-, and
feruloylquinic acid

Lignin

1-3

Lipids

15-18

Wax

0,2-0,3

Oil

7,7-17,7

8-12

Main fatty acids: 16:0 and 18:2 (9,12)
N compounds

11-15

Free amino acids

0,2-0,8

Proteins

8,5-12

Caffeine

0,8-1,4

Main amino acids: Glu, Asp, AspNH2

1,7-4,0
5

Traces of theobromine and
theophylline


Chương 1. Tổng
quan

Trigonelline

0,6-1,2

Minerals

3-5,4

0,3-0,9

Trong số các chất có trong thành phần hóa học của cà phê, chỉ có chất caffein có
khả năng chịu nhiệt, nghĩa là không bị phá hủy bởi quá trình rang. Các chất nhu protein,
đuờng, chlorogenic acid, trigonelline và lipid có thể được bảo quản hoặc thậm chí bị phá
hủy và biến thành sản phẩm phản ứng trong quá trình rang cà phê [6].
Hợp chất phenolic chủ yếu được tìm thấy trong hạt cà phê xanh là CGA (lên tới
12% chất rắn), là este của axit trans-cinnamic và axit quinic. Sự kết họp giữa axit
hydroxycinnamic với các axit amin (cinnamoyl amides) hoặc glycosides (cinnamoyl
glycosides) cũng đã được trình bày cụ thể trong các nghiên cứu trước đó [3, 6]. Bên cạnh
đó, CGA còn có các tác dụng khác như bảo vệ gan, hạ đường huyết và các hoạt động
kháng vi-rút [7]. Các hợp chất phenol khác như tannin, lignan và anthocyanins được tìm
thấy trong hạt cà phê xanh với lượng thấp hơn [8].
Thành phẩn lipid trong hạt cà phê xanh chủ yếu gồm triacylglycerols, sterol,
tocopherols và diterpene, trong đó sterol chiếm đến 20% tổng số lipid [9].
Quá trình rang cà phê sẽ gây ra các thay đổi đối với các thành phần trong hạt cà phê
vì một số hợp chất sẽ bị suy thoái hoặc biến đổi dẫn đến sự biến đổi về hương thơm,
hương vị và màu sắc. Đe tránh mất mát một số hợp chất có lợi cho sức khỏe, người ta tìm
ra các phương pháp chiết xuất cà phê xanh với nước nóng, rượu hoặc hỗn hợp rượu - nước
[10].
1.2.2

Cà phê rang

Tính chất đặc trưng của thức uống cà phê, như hương vị và mùi thơm, được phát
triển trong quá trình rang, khi các hạt cà phê trải qua một loạt các phản ứng gây ra những
thay đổi đối với thành phần hóa học [11]. Polysaccharides bị phân hủy trong suốt quá
trình rang đến hàm lượng carbohydrate thấp [12], Dưới ảnh hưởng của quá trình rang, đặc
điểm màu sắc bên ngoài của hạt cà phê thay đổi (từ sáng đến nâu đậm do sự phân huỷ của
các hợp chất hữu cơ) [3]. Các hợp chất được tạo ra trong quá trình rang cũng chịu trách
nhiệm cho các hoạt động sinh học tích cực của cây cà phê [13]. Tuy nhiên, các hợp chất
gây ung thư, như polycyclic aromatic hydrocarbon (hoặc polyaromatic hydrocarbons

6


Chương 1. Tổng
quan

(PAHs)) , cũng có thể được hình thành bởi quá trình đốt cháy không hoàn toàn chất hữu
cơ trong quá trình rang nhưng không đáng kể [14].
Sự hình thành acrylamide trong quá trình rang cà phê đã được xác nhận, đặc biệt là
trong những giai đoạn đầu của quá trình rang. Người ta cũng thấy rằng khi rang cà phê
Robusta chứa nhiều acrylamide hơn cà phê Arabica và nồng độ acrylamide giảm dần theo
thời gian rang [15]. Cà phê rang bao gồm carbohydrate (38-42%), melanoidins (23%),
lipid (11-17%), protein (10%), khoáng chất (4.5- 4,7%), CGA (2,7-3,1%), axit aliphatic
(2,4-2,5%), caffein (1,3-2,4%),...Từ 850 hợp chất dễ bay hơi được xác định cho đến bây
giờ cà phê rang chỉ có khoảng 40 hợp chất đóng góp vào mùi hương [3]. CGA cũng đóng
góp vào các tính chất chống oxy hóa của cà phê rang [16]. Nhiệt độ cao trong quá trình
rang cà phê làm giảm lượng CGA, phù hợp với cường độ của điều kiện rang. Sự biến đổi
xảy ra với CGA không hoàn toàn rõ ràng. Tuy nhiên việc xuất hiện axít lacton chlorogenic
cũng như kết quả của quá trình này và ảnh hưởng của chúng đối với vị đắng của cà phê đã

được nghiên cứu [17].
Cũng có bằng chứng cho rằng CGA, caffeic và axit quinic, được kết hợp vào
melanoidins với các hợp chất khác [18]. Melanoidins là hợp chất có tỷ trọng phân tử cao,
cấu trúc không rõ do sự phức tạp của các phân tử với hoạt động chống oxy hoá. Chúng là
kết quả của sự kết hợp của đường và các axit amin thông qua phản ứng Maillard hoặc làm
caramel hóa carbohydrate. Các hoạt động chống oxy hóa giảm dần thông qua mức độ rang
cà phê, cho thấy cà phê rang trung bình có khả năng chống oxy hóa cao nhất, là do sự cân
bằng giữa sự giảm các hợp chat phenolic và việc tạo ra các sản phẩm phản ứng Maillard
trong quá trình này nhận thấy rằng chiết xuất cà phê Robusta có tác dụng chống oxy hóa
cao hơn từ hạt cà phê Arabica. Phương pháp hiệu quả nhất để chiết xuất là đun sôi hạt cà
phê trong nước dưới áp lực cao[19, 20]. Rang cũng có ảnh hưởng đến lượng chất xơ hòa
tan hiện diện trong hạt cà phê. Nghiên cứu cho thấy sự gia tăng từ 39,4 mg /100 mg chất
khô hòa tan trong cà phê xanh đến 64,9 mg /100 mg ở hạt cà phê rang thô. Dầu cũng có
thể chiết xuất từ cà phê rang. Tuy nhiên trong quá trình rang, hạt cà phê đã tích tụ một số
hợp chất dễ bay hơi, làm ảnh hường đến hương vị và mùi thơm [3, 21].
Hơn nữa, người ta đã quan sát thấy cà phê rang có hoạt tính kháng khuẩn chống lại
một số vi sinh vật, như Staphylococcus aureus và Streptococcus mutans và một vài chủng
enterobacteria có thể là do hoạt động kháng khuẩn của một số thành phần cà phê đặc
7


Chương 1. Tổng
quan

trưng, chẳng hạn như axit caffeic, trigonelline, caffeine, axit chlorogenic và axit
protocatechuic, cũng như của melanoidins tạo ra trong suốt quá trình rang [22,23].
1.2.3. Cà phê hòa tan
Cà phê được tạo ra bằng cách sử dụng một số kỹ thuật, tất cả chúng về cơ bản liên
quan đến đun sôi hạt cà phê rang trong nước và sau đó lọc. Cà phê hòa tan có chứa rất
nhiều thành phần quan trọng được biết đến như flavonoid (catechins và anthocyanins),

axit caffeic và ferulic [24]. Ngoài ra còn tìm thấy các hoạt chất sinh học khác trong cà phê
là acid nicotinic, trigonelline, axit quinolinic, axit tannic, axit pyrogalic và caffeine [25].
Cà phê hòa tan cũng được biết đến với tính chất chống oxy hoá của các thành phần
caffeine, CGA, hydroxycinnamic axit và melanoidins. Melanoidins từ cà phê cho thấy
hoạt động chống oxy hoá cao hơn hơn so với những chất làm giàu từ các nguồn khác [26,
27].
Như đã đề cập ở trên, khả năng chống oxy hoá của cà phê có liên quan đến sự có
mặt của hợp chất tự nhiên và các chất được phát triển trong quá trình rang [28]. Chất
chống oxy hoá của nhóm axit hydroxycinnamic chẳng hạn như các dạng kết hợp hoặc liên
hợp của caffeic, chlorogenic, coumaric, ferulic và sinapic acid, cũng được tìm thấy trong
thức uống cà phê [29].
Có bằng chứng chỉ sự đóng góp của caffeine vào khả năng chống oxy hóa của cà
phê hòa tan. Trong khi Brezova, Slebodova, và Stasko (2009) tìm thấy hoạt động chống
oxy hóa cao của axít caffeic nhưng không phải của caffeine, những người khác chỉ ra rang
caffeine đóng góp vào các khả năng chống oxy hóa của cà phê hòa tan [28, 30].
Các phương pháp được sử dụng cho việc pha cà phê có ảnh hưởng trực tiếp đến
lượng diterpenes, liên quan trực tiếp đến tổng lượng lipid trong cà phê hòa tan [31]. Trong
khi đun sôi cà phê thì nồng độ của dầu cà phê là cao nhất do thời gian tiếp xúc lâu giữa
những hạt cà phê rang, nước và nhiệt độ cao. Diterpenes hầu như không hiện diện trong
phần lọc chiết xuất từ cà phê, do phần lipid là không tan lẫn trong nước và nó sẽ có xu
hướng nổi lên trên bề mặt, do đó chủ yếu được lưu giữ trong các bộ lọc [ 32].
về các hợp chất khác có trong cà phê hòa tan thấy rằng carbohydrate có các hoạt
động sinh học khác nhau, chẳng hạn như làm giảm nguy cơ ung thư ruột kết, ngoài việc
cải thiện tính chất của cà phê [12]. Hơn nữa, một số hoạt tính sinh học amine, cũng có
trong cà phê, có vẻ như là cần thiết cho sự phát triển và tăng trưởng bình thường, ức chế
8


Chương 1. Tổng
quan

lipid peroxidation, ổn định màng tế bào, bảo vệ đường tiêu hóa [33]. Ngoài các chất
phytochemicals có trong cà phê, đã có các nghiên cứu cho rằng đồ uống này cũng là một
nguồn cung cấp chất xơ quan trọng, và cà phê hòa tan có chất xơ hòa tan cao hơn (0.470,75 g / 100 mL) [34].
1.3 Chlorogenic acid (CGA)
1.3.1

Tính chất vật lý

• Màu sắc: Màu vàng nhạt đến bột trắng.
• Khối lượng riêng: 1,28 g/cm3
• Điểm nóng chảy: 205°C ~ 209°C
• Độ tan: dễ tan trong dung môi phân cực (độ tan trong nước là 40 mg/mL, ở 25°C;
độ tan trong cồn là 25 mg/mL, cồn 100%); tan trong acetone, kém tan trong etyl acetat
• Công thức phân tử: C16Iỉ 18Og
• Công thức cấu tạo: về cấu trúc, chlorogenic acid là este của caffeic acid với nhóm
3-hydroxyl của quinic acid.

9


Chương 1. Tổng
quan

Bỉnh 1: Công thức cấu tạo của CGA
•Đồng phân: Chlorogenic acỉd được tạo thành bởi phản ứng ester hóa của
hydroxycinnamic acids, như caffeic, ferulic, và p-coumaric với quinic [3]. CGA bao gồm
các loại: caffeoylquinic acids (CQA), dicaffeoylquinic acids (diCQA) và feruloylquinic
acids (FQA) và p-coumaroylquinic acids (pCoQAs) với ít nhất 3 đồng phân của mỗi
nhỏm [3]. Trong các hợp chất này, 5-CQA chiếm gần 35% tổng lượng CGA trong cà phê

rang, tổng lượng CQA và diCQA chiếm khoảng 92 - 96% tổng hàm lượng CGA [3].

1
0