Nghiên cứu tách chiết hợp chất chống oxy hóa từ hạt cà phê nhân ở tỉnh lâm đồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

PHẠM THỊ THỦY

NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT HỢP CHẤT CHỐNG ƠXY HĨA
TỪ HẠT CÀ PHÊ NHÂN Ở TỈNH LÂM ĐỒNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÕA – 2019


BỘ DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

PHẠM THỊ THỦY

NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT HỢP CHẤT CHỐNG ƠXY HĨA
TỪ HẠT CÀ PHÊ NHÂN Ở TỈNH LÂM ĐỒNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngành:

Công nghệ Sinh học

Mã số:

80420201

Mã số học viên

58CH264

Quyết định giao đề tài:

321/ QĐ-ĐHNT ngày 27/03/2018

Quyết định thành lập HĐ:

1140/QĐ-ĐHNT ngày 10/9/2019

Ngày bảo vệ:

26/9/2019

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
PGS-TS. Ngô Đăng Nghĩa
PGS-TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo

Chủ tịch Hội đồng:
Khoa sau đại học:

KHÁNH HÕA - 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài “Nghiên cứu hoạt chất chống ơxy hóa từ
hạt cà phê nhân ở tỉnh Lâm Đồng” là cơng trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong đề tài là trung thực và chƣa từng đƣợc ai cơng bố trong bất kì cơng
trình nào khác.
Khánh Hòa, ngày

tháng

Tác giả luận văn

Phạm Thị Thủy

iii

năm 2019


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết, tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Nha Trang, Qúi Thầy
Cô Viện Công nghệ Sinh học và Môi trƣờng, Khoa Công nghệ Thực phẩm và Phịng
Đào tạo Sau đại học sự kính trọng, niềm tự hào đƣợc học tập và nghiên cứu tại trƣờng
trong những năm qua.
Sự biết ơn chân thành nhất xin gửi đến Thầy PGS-TS. Ngô Đăng Nghĩa và Thầy
PGS-TS Huỳnh Nguyễn Duy Bảo, Viện Công nghệ Sinh học và Môi trƣờng, Trƣờng
Đại học Nha Trang đã quan tâm sâu sắc, tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức và tạo
mọi điều kiện thuận lợi giúp tơi hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp này.
Xin đƣợc ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của Thầy ThS. Đặng Bửu Tùng Thiện,
Trƣởng khoa Công nghệ Sinh học và Môi trƣờng, Trƣờng Cao Đẳng Kỹ thuật Cơng
nghệ Nha Trang đã nhiệt tình giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình và tất cả bạn bè đã
giúp đỡ, động viên tơi trong suốt q trình học tập và thực hiện đề tài.
Xin chúc Qúy Thầy Cô sức khỏe, thành cơng trong cơng việc và trong cuộc sống.
Khánh Hịa, ngày

tháng

Tác giả luận văn

Phạm Thị Thủy

iv

năm 2019


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...........................................................................................................iii
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................. iv
MỤC LỤC ....................................................................................................................... v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................... viii
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... ix
DANH MỤC HÌNH......................................................................................................... x
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN ........................................................................................... xiii
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................... 3
1.1. Giới thiệu về cà phê .................................................................................................. 3
1.1.1. Sinh học cây cà phê ............................................................................................... 3
1.1.2. Thu hoạch và chế biến cà phê nhân ....................................................................... 6
1.1.3. Giá trị thƣơng mại và giá trị kinh tế của cây cà phê ............................................... 9
1.1.4. Giá trị dinh dƣỡng và y dƣợc của sản phẩm cà phê ............................................. 10
1.2. Các nghiên cứu trong nƣớc và nƣớc ngoài về hoạt tính sinh học của cà phê .......... 17
1.2.1. Các nghiên cứu trong nƣớc .................................................................................. 17
1.2.2. Các nghiên cứu ngoài nƣớc.................................................................................. 17
1.3. Các kỹ thuật chiết ................................................................................................... 19
1.3.1. Kĩ thuật chiết lỏng - lỏng ..................................................................................... 21

1.3.2. Kĩ thuật chiết rắn-lỏng ......................................................................................... 22
1.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị sấy phun ............................................ 24
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 26
2.1. Nguyên vật liệu và hóa chất, dụng cụ, thiết bị thí nghiệm ...................................... 26
2.1.1. Nguyên vật liệu .................................................................................................... 26
2.1.2. Hóa chất và dụng cụ, thiết bị thí nghiệm.............................................................. 26
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................................ 27
v


2.2.1. Kỹ thuật thu mẫu và bảo quản mẫu ...................................................................... 27
2.2.2. Phƣơng pháp phân tích hoạt tính chống ơxy hóa ................................................ 27
2.2.2.1. Phƣơng pháp phân tích hoạt tính chống ơxy hóa tổng ...................................... 27
2.2.2.2. Phƣơng pháp phân tích hoạt tính khử sắt .......................................................... 28
2.2.2.3 Phƣơng pháp phân tích hoạt tính bắt gốc tự do DPPH ....................................... 28
2.3. Bố trí thí nghiệm 2.3.1. Khảo sát hoạt tính chống ơxy hóa trên 3 lồi cà phê ......... 29
2.3.1. Khảo sát hoạt tính chống ơxy hóa trên 3 lồi cà phê ............................................ 29
2.3.2. Khảo sát điều kiện chiết ....................................................................................... 29
2.3.2.1. Khảo sát ảnh hƣởng của dung môi chiết ........................................................... 30
2.3.2.2. Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ chiết ............................................................. 32
2.3.2.3. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian chiết ............................................................ 33
2.3.2.4. Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ DM/NL chiết...................................................... 34
2.3.2.5. Khảo sát ảnh hƣởng của pH dung môi chiết ..................................................... 36
2.3.2.6. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ dung môi chiết ............................................. 37
2.3.3. Khảo sát ảnh hƣởng của số lần chiết .................................................................... 39
2.3.4. Khảo sát hoạt tính chống ơxy hóa ở các điều kiện rang ....................................... 41
2.4. Thử nghiệm sản xuất bột hạt cà phê nhân giàu hoạt tính chống ơxy hóa ................ 41
2.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu ...................................................................................... 43
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................................... 44
3.1. Hoạt tính chống ơxy hóa của 3 lồi hạt cà phê nhân liberica, arabica và robusta ........... 44

3.1.1. Hoạt tính chống ơxy hóa tổng trên 3 lồi hạt cà phê nhân ................................... 44
3.2. Nghiên cứu tách chiết các chất có hoạt tính chống ơxy hóa từ hạt cà phê nhân ...... 47
3.2.1. Ảnh hƣởng của dung mơi chiết đến hoạt tính chống ơxy hóa của dịch chiết từ hạt
cà phê nhân arabica........................................................................................................ 47
3.2.2 Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hoạt tính chống ơxy hóa của dịch chiết từ hạt cà phê
nhân arabica ................................................................................................................... 49
3.2.3. Ảnh hƣởng của thời gian chiết đến hoạt tính chống ơxy hóa của dịch chiết từ hạt
cà phê nhân arabica........................................................................................................ 52
vi


3.2.4. Ảnh hƣởng của tỉ lệ DM/NL đến hoạt tính chống ơxy hóa của dịch chiết từ hạt cà
phê nhân ........................................................................................................................ 55
3.2.5. Ảnh hƣởng của pH đến hoạt tính chống ôxy hóa của dịch chiết từ hạt cà phê nhân
arabica ........................................................................................................................... 58
3.2.6. Ảnh hƣởng của nồng độ dung môi đến hoạt tính chống ơxy hóa của dịch chiết từ
hạt cà phê nhân arabica .................................................................................................. 60
3.3. Nghiên cứu số lần chiết .......................................................................................... 64
3.3.1. Hoạt tính chống ơxy hóa tổng .............................................................................. 64
3.3.2. Hoạt tính khử sắt. ................................................................................................. 65
3.3.3. Hoạt tính bắt gốc tự do DPPH ............................................................................. 66
3.4. Ảnh hƣởng của điều kiện rang đến hoạt tính chống ơxy hóa của hạt cà phê nhân
arabica ........................................................................................................................... 67
3.5. Thử nghiệm sản xuất bột hạt cà phê nhân giàu hoạt tính chống ơxy hóa ................ 71
3.5.1. Bột cà phê nhân arabica giàu hoạt tính chống ơxy hóa ........................................ 71
3.5.2. Đánh giá hoạt tính chống ơxy hóa của bột hạt cà phê nhân arabica ..................... 72
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................. 74
4.1. Kết luận .................................................................................................................. 74
4.2. Kiến nghị ................................................................................................................ 74
TÀI LI U THAM KHẢO ............................................................................................. 75

PHỤ LỤC .........................................................................................................................I

vii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CGA

: Chlorogenic acid

DM/NL

: Dung môi/nguyên liệu

USDA

: Bộ nơng nghiệp Mỹ

EtOH

: Ethanol

h

: Giờ

TAA

: Hoạt tính ơxy hóa tổng

Frad

: Hoạt tính khử sắt

DPPH

: Bắt gốc tự do

MeOH

: Methanol

t

: Nhiệt độ

T

: Thời gian

Green coffee beans

: Hạt cà phê nhân

Light roast

: Rang nhẹ

Medium roast

: Rang vừa

Dark roast

: Rang đậm

viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của hạt cà phê nhân và rang .............................................. 11
Bảng 1.2. Số liệu xuất khẩu của USDA về hạt cà phê nhân. Diện tích trồng cà phê theo
MARD. .......................................................................................................................... 16
Bảng 3.1. Hoạt tính chống ơxy hóa tổng, hoạt tính khử sắt, hoạt tính bắt gốc tự do
DPPH của bột hạt cà phê nhân arabica đƣợc thể hiện ở bảng 3.1. ................................. 72

ix


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Lá, cành cà phê tại tỉnh Lâm Đồng .................................................................. 4
Hình 1.2. Hoa cà phê tại tỉnh Lâm Đồng ......................................................................... 5
Hình 1.3. Quả cà phê tại tỉnh Lâm Đồng ......................................................................... 5
Hình 1.4. Cấu trúc của các hợp chất polyphenol đơn giản ............................................. 10
Hình 1.5. Cấu trúc tổng quát của hợp chất flavonoid ..................................................... 10
Hình 1.6. Sơ đồ sản lƣợng xuất khẩu cà phê Việt Nam ................................................. 15
Hình 2.1. Hạt cà phê liberica (cà phê mít), arabica (cà phê chè) và robusta .................. 26
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hoạt tính chống ơxy hóa của 3 loại hạt cà phê
nhân ............................................................................................................................... 29

Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát xác định các thơng số thích hợp cho cơng
đoạn chiết tách chất chống ơxy hóa từ hạt cà phê nhân. ................................................ 30
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của dung mơi đến hoạt tính chống ơxy hóa
của dịch chiết từ hạt cà phê nhân ................................................................................... 31
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hoạt tính chống ơxy hóa
của dịch chiết từ hạt cà phê nhân ................................................................................... 32
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của thời gian đến hoạt tính chống ơxy hóa
của dịch chiết từ hạt cà phê nhân ................................................................................... 33
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của tỷ lệ DM/NL đến hoạt tính chống ơxy
hóa của dịch chiết từ hạt cà phê nhân ............................................................................ 35
Hình 2.8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của pH đến hoạt tính chống ơxy hóa của
dịch chiết từ hạt cà phê nhân ......................................................................................... 36
Hình 2.9. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của nồng độ dung môi đến hoạt tính chống
ơxy hóa của dịch chiết từ hạt cà phê nhân ..................................................................... 38
Hình 2.10. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của số lần chiết đến hoạt tính chống ôxy
hóa của dịch chiết từ hạt cà phê nhân. ........................................................................... 40

x


Hình 2.11. Sơ đồ quy trình sản xuất bột hạt cà phê nhân giàu hoạt tính chống ơxy
hóa ................................................................................................................................. 42
Hình 3.1. Hoạt tính chống ơxy hóa tổng của 3 loại hạt cà phê nhân .............................. 44
Hình 3.2. Hoạt tính khử sắt của 3 lồi hạt cà phê nhân .................................................. 45
Hình 3.3. Xác định hoạt tính bắt gốc tự do DPPH trên 3 lồi hạt cà phê nhân............... 46
Hình 3.4. Ảnh hƣởng của dung mơi chiết đến hoạt tính chống ơxy hóa tổng của dịch
chiết từ hạt cà phê nhân arabica. .................................................................................... 47
Hình 3.5. Ảnh hƣởng của loại dung mơi chiết đến hoạt tính khử sắt của dịch chiết từ hạt
cà phê nhân arabica........................................................................................................ 48
Hình 3.6. Mối quan hệ giữa hàm lƣợng của dịch chiết từ hạt cà phê nhân arabica với

nhiệt độ chiết. Hoạt tính chống ơxy hóa tổng. ............................................................... 50
Hình 3.7. Mối quan hệ giữa hàm lƣợng của dịch chiết từ hạt cà phê nhân arabica với
nhiệt độ chiết. Hoạt tính khử sắt (oC)............................................................................. 51
Hình 3.8. Ảnh hƣởng của thời gian (h) đến hoạt tính chống ơxy hóa tổng (mg ascorbic
acid/g DW) của dịch chiết từ hạt cà phê nhân arabica. .................................................. 52
Hình 3.9. Ảnh hƣởng của thời gian chiết đến hoạt tính khử sắt của dịch chiết từ hạt cà
phê nhân arabica. ........................................................................................................... 53
Hình 3.10. Ảnh hƣởng của tỉ lệ DM/NL đến hoạt tính chống ơxy hóa tổng của dịch chiết
từ hạt cà phê nhân arabica.............................................................................................. 55
Hình 3.11. Ảnh hƣởng của tỉ lệ DM/NL đến hoạt tính khử sắt của dịch chiết từ hạt cà
phê nhân arabica. ........................................................................................................... 56
Hình 3.12. Ảnh hƣởng của pH đến hoạt tính chống ôxy hóa tổng của dịch chiết từ hạt cà
phê nhân arabica. ........................................................................................................... 58
Hình 3.13. Ảnh hƣởng của pH đến hoạt tính khử sắt của dịch chiết từ hạt cà phê nhân
arabica. .......................................................................................................................... 59
Hình 3.14. Ảnh hƣởng của nồng độ dung mơi chiết đến hoạt tính chống ơxy hóa tổng
của dịch chiết từ hạt cà phê nhân arabica. ...................................................................... 61

xi


Hình 3.15. Ảnh hƣởng của nồng độ dung mơi đến hoạt tính khử sắt của dịch chiết từ hạt
cà phê nhân arabica........................................................................................................ 62
Hình 3.16. Hoạt tính chống ơxy hóa tổng của bột cà phê arabica và số lần chiết ............... 64
Hình 3.17. Hoạt tính khử sắt của dịch chiết hạt cà phê nhân với số lần chiết ................ 65
Hình 3.18. Hoạt tính bắt gốc tự do DPPH của dịch chiết cà phê nhân arabica với số lần
chiết ............................................................................................................................... 66
Hình 3.19. Hạt cà phê arabica ở các mức độ rang khác nhau......................................... 67
Hình 3.20. Hoạt tính chống ơxy hóa tổng của dịch chiết từ hạt cà phê rang ở các điều
kiện khác nhau ............................................................................................................... 68

Hình 3.21. Hoạt tính khử sắt của hạt cà phê nhân rang ở các điều kiện khác nhau ........ 69
Hình 3.22. Hoạt tính bắt gốc tự do DPPH của hạt cà phê nhân rang ở các điều kiện khác
nhau ............................................................................................................................... 70
Hình 3.23. Bột hạt cà phê nhân arabica giàu hoạt tính chống ơxy hóa.......................... 72

xii


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Đề tài luận văn “Nghiên cứu hoạt chất chống ơxy hóa từ hạt cà phê nhân ở
tỉnh Lâm Đồng”.
Mục tiêu đạt đƣợc là: Xây dựng đƣợc quy trình tách chiết giàu hoạt chất chống
ơxy hóa từ hạt cà phê nhân ở tỉnh Lâm Đồng ở quy mô phịng thí nghiệm..
Các phƣơng pháp phân tích trong phịng thí nghiệm đƣợc sử dụng bao gồm các
phƣơng pháp xác định: hoạt tính chống ơxy hóa tổng, hoạt tính khử sắt, hoạt tính bắt
gốc tự do DPPH. Các phƣơng pháp phân tích số liệu và đánh giá kết quả đảm bảo tính
khách quan về độ chính xác cho phép đƣợc áp dụng với sự hỗ trợ của phần mềm
Microsoft Excel 2019.
Kết quả hồn thiện đƣợc quy trình thu nhận hoạt chất chống ơxy hóa từ 3 loại hạt
cà phê nhân: liberica, arabica, robusta, đƣợc thu nhận cụ thể là: Dung môi chiết: Ethanol
80%; nhiệt độ chiết 600C; thời gian chiết 2,5 giờ; tỷ lệ dung môi /nguyên liệu là 60/1;
pH=6,0. Ở các điều kiện này thì hoạt tính chống ơxy hóa tổng và hoạt tính khử sắt của
dịch chiết thu đƣợc cao nhất tƣơng ứng 37,498±0.012 mg/g DW, 78,782 ±0,021 mg/g
DW. Dịch chiết sau đó sẽ đƣợc sấy phun để tạo sản phẩm bột hạt cà phê nhân hòa tan.
Đã nghiên cứu sấy phun dịch chiết từ hạt cà phê nhân và xác định đƣợc các thơng
số cho q trình sấy phun tạo bột cà phê nhân bằng máy sấy phun.
Đã nghiên cứu đánh giá và so sánh đƣợc hoạt tính chống ơxy hóa tổng, hoạt tính khử
sắt và hoạt tính bắt gốc tự do DPPH của hạt cà phê nhân arabica với hạt cà phê rang [Rang
nhẹ (light), rang vừa (medium) và rang đậm (dark)] ở cùng điều kiện chiết khác nhau.
Kết quả hoạt tính chống ơxy hóa tổng của hạt cà phê nhân là 37,498 ±0,012, cà

phê rang nhẹ ở nhiệt độ rang (190oC, 7 phút) là 33,344 ±0,028, cà phê rang vừa ở nhiệt
độ rang (190oC, 14 phút) là 16,968 ±0,015 mg/g DW, cà phê rang đậm ở nhiệt độ rang
(190oC, 21 phút) là 9,955 ±0,031 mg/g DW; Hoạt tính khử sắt đối với hạt cà phê nhân là
78,78±0,021 mg/g DW, cà phê rang nhẹ ở nhiệt độ rang (190oC, 7 phút) là 74,612
±0,002 mg/g DW, cà phê rang vừa ở nhiệt độ rang (190oC, 14 phút) là 62,972 ±0,030
mg/g DW, cà phê rang đậm ở nhiệt độ rang (190oC, 21 phút) là 30,071 ±0,019 mg/g DW;

Hoạt tính bắt gốc tự do DPPH của hạt cà phê nhân là 89,01 ± 0,015 %, cà phê rang nhẹ
ở nhiệt độ rang (190oC, 7 phút) là 77,78± 0,021%, cà phê rang vừa ở nhiệt độ rang
(190oC, 14 phút) là 73,29±0,015%, cà phê rang đậm ở nhiệt độ rang (190oC, 21 phút) là
48,11±0,013%.
xiii


LỜI MỞ ĐẦU
* Tính cấp thiết của đề tài
Cà phê là một đặc sản nhiệt đới có giá trị kinh tế trên thế giới, nó là mặt hàng đứng
thứ hai trong số các mặt hàng giao thƣơng trên thế giới chỉ sau dầu mỏ. Sản lƣợng cà phê
trung bình 6 tháng đầu năm 2018 trên thế giới khoảng 10,47 triệu tấn, lƣợng cà phê giao
dịch 6 tháng đầu năm 2018 khoảng 5,83 triệu tấn (International Coffee Organization,
2018) Nƣớc ta có điều kiện khí hậu thiên nhiên thích hợp để phát triển loại cây này. Nhiều
vùng đất đỏ rất thích hợp để trồng cà phê, điển hình là các tỉnh thuộc Tây Nguyên nƣớc ta
nhƣ Đắk Lắk, Đắk Nông, Gia Lai, Kon Tum, Lâm Đồng..., các tỉnh miền Trung nhƣ
Quảng Trị, Hà Tĩnh….( Xuân Hiền và Hoàng Long, 2018).
Ở Việt Nam, hạt cà phê nhân là một sản phẩm hạt cà phê không qua rang xay.
Thông thƣờng, các hạt cà phê dùng để pha chế đồ uống truyền thống thƣờng đƣợc rang ở
nhiệt độ 1900C – 2200C. Ở nhiệt độ cao thƣờng làm thay đổi cấu trúc hóa học, màu sắc,
hƣơng vị và nồng độ các hoạt chất sinh học của hạt cà phê rang so với hạt cà phê nhân.
Hạt cà phê nhân rất giàu các chất chống ơxy hố và các hợp chất có lợi khác,
các nhà khoa học đã nghiên cứu tách chiết một số hoạt chất tự nhiên từ hạt cà phê

nhân, ứng dụng trong sản xuất thực phẩm và dƣợc phẩm gồm một số polyphenol. Một
loại polyphenol đƣợc gọi là acid chlorogenic (CGA) đƣợc tìm thấy với hàm lƣợng cao
trong các hạt cà phê nhân. Acid chlorogenic là một chất có trong hạt cà phê hoạt động
nhƣ chất hỗ trợ giảm cân tự nhiên. Nhƣng acid chlorogenic trong hạt cà phê khi gặp
nhiệt cao sẽ bị phân hủy một phần. Đó là lý do tại sao việc sử dụng hạt cà phê nhân sẽ
mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe của con ngƣời hơn. Hạt cà phê nhân có chứa các
loại acid chlorogenic, caffeoylquinic, acid dicaffeoylquinic và các chất chống ơxy hố,
bao gồm caffeic, ferulic, isoferulic và acid p-coumaric (Ochiai và cộng sự,2002). Sau
khi thử nghiệm cho 10 ngƣời uống 170mg hạt cà phê nhân, các nhà nghiên cứu nhận
thấy rằng, các chất này thể hiện các lợi ích cao nhất trong khoảng nửa giờ đến 8 giờ
sau khi uống. Các nhà nghiên cứu kết luận rằng các hợp chất chống ơxy hóa có trong
hạt cà phê nhân đƣợc hấp thu và chuyển hóa cao ở ngƣời. Gần đây một số nghiên cứu
đã chứng minh hạt cà phê nhân chứa khoảng 46% acid chlorogenic (CGA), cùng với
các acid hydroxycinnamic khác giúp chống ơxy hố mạnh mẽ. Tổng cộng nồng độ
acid chlorogenic và hàm lƣợng acid hydroxycinnamic khác là khoảng 57% (Ochiai và
cộng sự, 2002)
1


Xuất phát từ những vấn đề trên, nghiên cứu này đƣợc thực hiện nhằm đánh giá
hoạt tính chống ơxy hóa của hạt cà phê nhân ở tỉnh Lâm Đồng.
* Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu chung: Xây dựng đƣợc qui trình thu nhận sản phẩm tách chiết có hoạt
tính chống ôxy hóa từ hạt cà phê nhân ở tỉnh Lâm Đồng ở qui mơ phịng thí nghiệm.
- Mục tiêu cụ thể:
+ Sàng lọc loài cà phê trồng tại Lâm Đồng cho hạt có hoạt tính chống ơxy hóa
cao nhất để làm đối tƣợng nghiên cứu chiết tách hoạt chất chống ôxy hóa.
+ Nghiên cứu các điều kiện chiết đối hạt cà phê nhân của lồi đã chọn sao cho
hoạt tính chống ơxy hóa ít tổn thất.
+ So sánh hoạt tính chống ơxy hóa của hạt cà phê nhân với hạt cà phê rang

[Rang nhẹ (light), rang vừa (medium) và rang đậm (dark)] ở cùng điều kiện chiết đã
nghiên cứu ở trên;
+ Sấy phun thu hồi bột chứa hoạt chất từ dịch chiết hạt cà phê nhân và định
lƣợng hoạt tính chống ơxy hóa của bột chứa hoạt chất từ hạt cà phê nhân thu hồi đƣợc
sau sấy phun.
Ý nghĩa khoa học
Thu nhận đƣợc dữ liệu về thành phần hóa học của hạt cà phê từ 3 loài cây cà
phê tại Lâm Đồng.
Xây dựng đƣợc qui trình cơng nghệ ở qui mơ phịng thí nghiệm với các điều
kiện tách chiết làm cơ sở cho việc nghiên cứu ở qui mô lớn hơn sau này.
Cung cấp dữ liệu về tính chất chống ôxy hóa của sản phẩm chiết từ hạt cà phê
nhân tại Lâm Đồng.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Cung cấp cơ sở công nghệ để làm nền tảng cho việc nghiên cứu sản xuất sản
phẩm chiết từ hạt cà phê nhân, tạo tiền đề xây dựng một hƣớng ứng dụng mới cho
ngành cà phê Việt Nam.

2


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về cà phê
1.1.1. Sinh học cây cà phê
* Phân loại cây cà phê
Cà phê là tên một chi thực vật thuộc họ Thiên thảo (Rubiaceae): Gồm
- Giới (Kingdom): Plantae(thực vật)
- Ngành (Division): Magnoliophyta
- Lớp (Class): Magnoliopsida
- Bộ (Ordo): Gentianales
- Họ (Familia): Rubiaceae

- Chi (Genus): Coffea
- Loài (Species):
+ Coffea Arabia – Cà phê chè
+ Coffea Robusra – Cà phê vối
+ Coffea liberica – Cà phê mít
* Sinh trưởng phát triển cây cà phê
+ Hệ thống rễ.
Cây cà phê có hệ thống rễ lớn đƣợc chia làm 4 loại: rễ cọc, rễ trụ, rễ ngang và
rễ tơ. Mỗi loại đều đảm nhiệm một vai trò quan trọng. Nhƣ rễ cọc và rễ trụ có khả
năng ăn sâu vào đất, hút nƣớc ở tầng sâu, cây có thể ăn sâu từ 1- 2,5 m và giữ nhiệm
vụ giúp cây đứng vững. Rễ ngang đƣợc mọc ra từ rễ trụ và có tác dụng ăn sâu vào đất
để lấy chất dinh dƣỡng nuôi cây, từ rễ ngang sẽ có rễ tơ đảm nhiệm vai trị chính là hút
nƣớc và dinh dƣỡng. Hầu hết rễ tơ đều nằm trong phạm vi từ 0 – 30 cm.
Rễ cây cà phê thuộc loại rễ háo khí, bộ rễ ăn sâu, rễ phát triển theo độ dài của tán lá.
Cây cà phê chè có khả năng ăn sâu và chịu hạn cao hơn cây cà phê vối. Cây phát triển chủ
yếu ở tầng đất từ 0- 30 cm nên cần xác định độ sâu nƣớc tƣới và các biện pháp tác động
giúp bề mặt đất tơi xốp và thống khí (Nguyễn Thành Chƣơng, 2015).
3


+ Thân, cành, lá.
Cây cà phê thuộc loại thân gỗ, phân thành nhiều đốt, mỗi đốt có một cặp lá đối
xứng. Từ đó mọc ra nhiều cành ngang và cành vƣợt.

Hình 1.1. Lá, cành cà phê tại tỉnh Lâm Đồng
Cành ngang (cành quả) đƣợc chia làm hai loại là cành cấp cơ bản và cành thứ cấp.
Cành cấp cơ bản mọc ra từ nách lá trên thân, mỗi chồi chỉ có duy nhất một mầm
có thể phát triển thành cành quả, cành quả khơng có khả năng tái sinh.
Cành thứ cấp mọc ra từ các mầm ngủ nằm trên cành cấp cơ bản để thành cành
thứ cấp, rồi từ mầm ngủ trên thành thứ cấp cho ra các cành quả, các mầm ngủ đều có

thể phân hóa thành mầm hoa.
Cây cà phê chè có nhiều cành thứ cấp hơn cây cà phê vối, độ phân cành thứ cấp
sẽ quyết định năng suất của cây trồng nên bạn cần có biện pháp tỉa cành hợp lí.
Cành vƣợt thƣờng mọc thẳng hƣớng lên phía trên, có nhiệm vụ giúp cây vƣơn
cao, phát triển thêm về cành. Cành vƣợt thƣờng có nhiệm vụ tạo ra thân mới, thƣờng
khơng có khả năng ra hoa và quả nên nếu cây đã đạt chiều cao phù hợp và năng suất
ổn định, nên loại bỏ cành này để cây tập trung cho cành quả.
Lá cà phê có màu xanh đậm, bóng lống. Cuống lá ngắn, mặt trên đậm màu hơn
mặt dƣới. Thƣờng dài từ 10- 15 cm và rộng 4- 6cm. Lá hình thn dài. Đi lá nhọn.
(Carvalho, A., 1988).
4


+ Hoa cà phê.

Hình 1.2. Hoa cà phê tại tỉnh Lâm Đồng
Hoa cà phê có màu trắng, năm cánh. Hoa thƣờng nở thành chùm đôi hoặc chùm
ba. Mùi thơm nhẹ. Hoa cà phê thƣờng nở trong vòng 3- 4 ngày nhƣng thời gian thụ
phấn chỉ khoảng 3 tiếng. Một cây cà phê thƣờng có từ 30.000 đến 40.000 bơng hoa.
Cây cà phê là cây thụ phấn chéo, chính vì vậy việc kích thích hoa nở đồng loạt
là một trong những nhiệm vụ cần thiết để giúp cây thụ phấn và thụ tinh tốt.
Thơng thƣờng sự phân hóa mầm hoa trên cành ngang thƣờng xảy ra khi gặp
nhiệt độ thấp hoặc trải qua thời gian khô hạn kéo dài từ 2- 3 tháng. Sau khi cây có đủ
nƣớc, các mầm hoa sẽ phát triển nhanh và nở sau 5- 7 ngày. Đây chính là điều kiện
quan trọng để đạt đƣợc năng suất cao cho cây cà phê (Carvalho, A., 1988).
+ Quả cà phê.

Hình 1.3. Quả cà phê tại tỉnh Lâm Đồng
5

Quả cà phê có hình bầu dục, quả mọc thành chùm, cuống quả ngắn. Quả có
màu xanh khi chín chuyển sang màu đỏ. Nếu chín lâu quả sẽ chuyển dần sang màu đỏ
thâm, đen. Từ khi thụ phấn đến khi quả già mất từ 7- 9 tháng đối với cà phê chè và 910 tháng so với cà phê vối. Thơng thƣờng một quả cà phê thƣờng có hai hạt. Chúng
đƣợc bao bọc bởi lớp thịt quả bọc ở bên ngoài. Hai hạt nằm sát vào nhau. Hai mặt nằm
sát nhau theo hình phẳng. Cịn lớp thịt bên ngồi mọc theo đƣờng vòng cung.
Cấu tạo quả đƣợc chia thành nhiều lớp. Từ trong ra ngồi gồm có nhân, vỏ lụa,
vỏ hạt, vỏ thịt, vỏ quả và cuống quả. Hạt cà phê robusta thƣờng có hình bán cầu trịn,
hạt cà phê arabica có hình hạt dài (Nguyễn Thị Hiền, 2010).
* Lịch sử trồng và phát triển cây cà phê tại Việt Nam
Cây cà phê mọc hoang dại và đƣợc biết vào khoảng thế kỷ thứ 13-14 ở cao
nguyên Ethiopia và ở vùng biên giới giáp cao nguyên Boma ở Sudan. Sau đó, cây cà
phê đƣợc trồng một cách có hệ thống đầu tiên vào khoảng thế kỷ 15 tại các khu vƣờn
miền Nam Yemen. Từ giữa thế kỷ 17, ngƣời Ả Rập mất vị trí độc tơn trong việc trồng
cây cà phê và cây cà phê đã lan rộng trên khắp thế giới, từ Ceynon sang Java tới Nam
Mỹ. Hiện nay, cây cà phê đƣợc trồng tập trung chủ yếu ở Braxil, Colombia, Mexico và
các nƣớc Trung Phi (Nguyễn Thành Chƣơng, 2015).
Lần đầu tiên, cà phê đƣợc đƣa vào Việt Nam vào năm 1875, giống arabica đƣợc
ngƣời Pháp mang từ đảo Bourton sang trồng ở phía Bắc sau đó lan rộng ra các tỉnh
miền Trung nhƣ Quảng Trị, Quảng Bình,…Sau thu hoạch chế biến dƣới thƣơng hiệu
“arabica du Tonkin”, cà phê đƣợc nhập khẩu về Pháp. Ở nƣớc ta, ngƣời Pháp thành lập
các đồn điền cà phê nhƣ Chinê, Xuân Mai, Sơn Tây, tuy nhiên cà phê đƣợc trồng theo
phƣơng thức du canh du cƣ nên năng suất thấp, giảm từ 400 – 500 kg/ha những năm
đầu và giảm xuống còn 100 – 150kg/ha khi càng về sau. Để cải thiện tình hình, Pháp
du nhập vào nƣớc ta hai giống mới là cà phê vối và cà phê mít vào năm 1908, các đồn
điền mới lại mọc lên ở phía Bắc nhƣ ở Hà Tĩnh (1910), Thanh Hóa (1911), Nghệ An
(1915). Thời điểm lớn nhất (1946 – 1966) đạt 13.000 ha (Hoàng Thanh Tiệm, 1999).
1.1.2. Thu hoạch và chế biến cà phê nhân
* Thu hoạch: cà phê thƣờng ra hoa làm 3 đợt, mỗi đợt cách nhau 15-20 ngày
nên tốt nhất nên thu hoạch làm 3 đợt. Trong q trình chín, quả cà phê sẽ đổi màu theo

6


4 cấp chuẩn: xanh, vàng, đỏ và đỏ nâu. Để có cà phê chất lƣợng cao nhất thiết phải có
quả chín đỏ hay vừa chín, khơng hái quả xanh. Trái chín cần đạt độ chín 2/3 màu đỏ.
Tỉ lệ trái xanh không vƣợt quá 5% cho phép. Ở các vùng nhiệt độ lạnh, cà phê chín
muộn. Khơng nên thu hoạch khi cà phê chƣa đến độ chín, thu hoạch khi quả cịn xanh.
* Cơng nghệ chế biến: Chế biến cà phê là một trong những quá trình quyết
định đến chất lƣợng cà phê. Gồm:
*Chế biến ƣớt
Phƣơng pháp chế biến ƣớt là phƣơng pháp thƣờng sử dụng để chế biến cà phê
arabica do có nhiều chất keo ở lớp vỏ và thịt trái. Phƣơng pháp ƣớt (hoặc nửa ƣớt)
cũng có thể sử dụng để chế biến cà phê robusta nếu có u cầu của khách hàng.
Phƣơng pháp này địi hỏi có nhiều thiết bị, có nguồn nƣớc sạch. Ngồi ra, cần phải có
biện pháp xử lý mơi trƣờng vì phƣơng pháp này thải ra nhiều nƣớc thải.
Quá trình sơ chế theo phƣơng pháp ƣớt sẽ giúp sản phẩm cà phê có chất lƣợng
cao hơn so với phƣơng pháp khô. Đặc biệt, nó hỗ trợ cho q trình tạo hƣơng trong
q trình rang cũng nhƣ giảm bớt vị đắng của cà phê. Cà phê đem sơ chế theo phƣơng
pháp này cần phải đảm bảo độ chín đồng đều, khơng đƣợc lẫn các hạt xanh hoặc quá
chín (Lê Thúy An, 2011).
Xát vỏ tươi: Cà phê sau khi hái về phải phân loại riêng quả xanh, quả khô, loại
bỏ cành lá rụng và đất đá… càng sớm càng tốt để hạn chế tổn thất về khối lƣợng. Việc
phân loại thƣờng dùng bể phân loại, hoạt động theo phƣơng pháp thuỷ động. Quả cà
phê chín đƣợc đƣa vào máy xát tƣơi để tách vỏ qủa ra. Nhân cà phê đã tách vỏ quả,
còn vỏ trấu gọi là cà phê thóc. Trái cần xát vỏ trong vịng 24 giờ sau khi hái. Sau đó,
cà phê đƣợc đƣa sang thiết bị tách nhớt.
Tách lớp nhớt: Cà phê thóc phải loại bỏ lớp nhớt bên ngồi vỏ trấu. Lớp nhớt
gồm chất keo, pectin không tan trong nƣớc và chất đƣờng, rất thuận lợi cho nấm mốc
phát triển. Có thể thực hiện quá trình lên men để giúp việc tách lớp vỏ nhớt bên ngoài
đƣợc dễ dàng hơn. Tách bằng bộ phận đánh nhớt sau khi tách vỏ.

Rửa cà phê: Rửa cà phê sau khi tách nhớt bằng máy rửa ly tâm (thƣờng công
suất khoảng 5 - 6 tấn/giờ). Khối lƣợng nƣớc cần cho quá trình rửa khá nhiều, khoảng
10 lít nƣớc cho một kg cà phê. Cà phê thóc loại bỏ lớp nhớt bên ngồi và đƣợc rửa
sạch gọi là cà phê thóc ƣớt.
7


Phơi sấy cà phê: Cà phê thóc cần đƣợc phơi hoặc sấy để làm giảm độ ẩm từ 5060% còn dƣới 10-12%, gọi là cà phê thóc khơ. Cà phê thóc khơ chính là đầu ra của q
trình chế biến ƣớt.
Cà phê thóc khơ qua q trình xát khơ, loại bỏ vỏ trấu, đánh bóng (loại bỏ vỏ
lụa dính bên ngoài nhân cà phê) sẽ thu đƣợc cà phê nhân. Cà phê nhân qua phân loại
trở thành cà phê thƣơng phẩm cho việc buôn bán (Lê Thúy An, 2011).
*Chế biến khô
Phƣơng pháp chế biến ƣớt là phƣơng pháp thƣờng sử dụng để chế biến cà phê
robusta. Sơ chế cà phê theo phƣơng pháp khô là phƣơng pháp rất đơn giản. Cà phê sau
khi thu hái xong sẽ đƣợc đem đi sấy khô bằng hai phƣơng pháp sấy là sấy tự nhiên và
sấy nhân tạo:
Sấy tự nhiên: Là phƣơng pháp sấy sử dụng năng lƣợng mặt trời. Hiện đây là
phƣơng pháp mà ngƣời trồng cà phê Việt nam thƣờng hay sử dụng nhất. Cà phê vối
Tây Nguyên, do mùa thu hoạch thƣờng là mùa khô nên ngƣời ta áp dụng chế biến khô
để tận dụng năng lƣợng mặt trời. Theo phƣơng pháp này, cà phê đƣa về đƣợc đem
phơi từ 7 – 10 ngày trong thời điểm nắng tốt cho đến khi độ ẩm xuống cịn 12 – 13%.
Trong q trình phơi có kiểm tra giám sát sự lên men ở lớp vỏ (tạo ra lớp mốc trắng
làm tăng vị chua của hạt). Nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là phụ thuộc hồn tồn
vào thời tiết và khó kiểm sốt q trình sấy.
Sấy nhân tạo: Là phƣơng pháp sấy bằng các thiết bị thích hợp. Các phƣơng
pháp sấy chủ yếu là phƣơng pháp sấy tĩnh, sấy thùng quay và sấy giao dịng. Tác nhân
sấy là khơng khí nóng. Với kỹ thuật này, ta có thể kiểm sốt đƣợc các thơng số của
quá trình, đảm bảo đƣợc chất lƣợng của sản phẩm sau q trình sấy. Tuy nhiên, cần
phải có sự đầu tƣ nhất định về chi phí thiết bị, vận hành và nhân công lao động.

* Chế biến nửa ƣớt
Phƣơng pháp này, quả cà phê đƣợc xát tƣơi bằng máy xát tƣơi để trái cà phê
tách vỏ thành hai, sau đó phơi hoặc sấy trong 2-3 ngày, rồi phơi 7 -10 ngày với nắng
tốt kèm theo đánh sạch một phần nhớt rồi mang phơi lại, không ủ lên men và rửa sạch
hoàn toàn.

8


* Bảo quản cà phê thóc
Sau khi sấy, hạt cà phê vẫn chƣa đạt độ đồng đều nhất định. Để khắc phục tình trạng
này, cà phê cần đƣợc trữ trong silo một tuần trƣớc khi xay khô (Lê Quang Hƣng, 2011).
1.1.3. Giá trị thƣơng mại và giá trị kinh tế của cây cà phê
Ở Việt Nam, cà phê là cây cơng nghiệp quan trọng, nó khơng chỉ là cây trồng lợi
thế của vùng Tây Nguyên mà còn là mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, mang lại
hiệu quả kinh tế cao cho nông dân Việt Nam cả nƣớc nói chung và tỉnh Lâm Đồng nói
riêng. Cây cà phê đƣợc trồng ở nƣớc ta hơn 100 năm nay và nó đã dần dần khẳng định
đƣợc chỗ đứng của mình trong sự nghiệp phát triển kinh tế của đất nƣớc, đặc biệt là trong
giai đoạn hiện nay khi nƣớc ta đã gia nhập WTO. Diện tích, năng suất, sản lƣợng cà phê
tăng nhanh, kim nghạch xuất khẩu cà phê ngày càng tăng không chỉ đem lại nguồn thu lớn
cho đất nƣớc mà cịn góp phần tạo cơng ăn việc làm, nền kinh kế dần dần ổn định thu
nhập và từng bƣớc cải thiện đời sống cho ngƣời dân. Bƣớc sang thế kỷ XXI, Việt Nam đã
có diện tích trồng cà phê trên 500.000 ha với sản lƣợng cà phê xuất khẩu hàng năm trên
dƣới 900.000 tấn với kim ngạch xấp xỉ trên dƣới 1,5 tỷ USD. Cà phê có kim ngạch xuất
khẩu cao trong nhóm hàng nơng sản, nhƣng tốc độ tăng trƣởng chỉ ở mức bình quân
6,57%; giá trị hạt cà phê Việt Nam chƣa đƣợc đánh giá cao. Nguyên nhân chủ yếu do cà
phê Việt Nam chịu nhiều biến động của thị trƣờng cà phê thế giới, cơ cấu sản phẩm cà
phê có giá trị gia tăng nhƣng vẫn còn thấp, chỉ 7% cà phê Việt Nam đƣợc chế biến sâu,
xuất khẩu cà phê nhân chiếm tỷ trọng lớn 93%. Cụ thể tại Hội thảo, các nhà nghiên cứu,
nhà khoa học, nhà sản xuất, chế biến cà phê đã thảo luận làm rõ khái niệm, tiêu chuẩn,

cách tiếp cận thị trƣờng cà phê; lợi ích từ việc phát triển cà phê đặc sản ở Việt Nam. Chủ
tịch Hiệp Hội cà phê Buôn Ma Thuột, Đắk Lắk Trịnh Đức Minh cho rằng, Việt Nam có
nhiều tiềm năng để phát triển cà phê, thực tế đã có nhiều vùng sản xuất cà phê ở Việt Nam
nhƣ Đắk Lắk, Đắk Nông, Lâm Đồng, Sơn La có bộ giống, điều kiện khí hậu, thổ nhƣỡng
phù hợp để phát triển cà phê. Tiến sỹ Phạm S - Phó Chủ tịch UBND tỉnh Lâm Đồng cho
rằng, Lâm Đồng có diện tích 177.000 ha. Di Linh và Lâm Hà là hai địa phƣơng đƣợc tỉnh
lựa chọn để trồng cà phê đặc sản, nơi đây có điều kiện khí hậu, thổ nhƣỡng phù hợp. Lâm
Đồng ƣu tiên ứng dụng khoa học công nghệ cao trong sản xuất, chế biến cà phê đặc sản,
xác định phân khúc thị trƣờng và quảng bá thị trƣờng cà phê đặc sản, nhằm gia tăng giá trị
hạt cà phê, mang lại giá trị cao cho ngƣời trồng cà phê (Cục Chế biến và Phát triển thị
trƣờng nông sản Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Việt Nam, 2019)
9


1.1.4. Giá trị dinh dƣỡng và y dƣợc của sản phẩm cà phê
* Hoạt tính chống oxy hóa trong cà phê: Hợp chất polyphenol ( Wright J.S và
cộng sự, 2001)
+Những hợp chất polyphenol đơn giản: chỉ có một số ít hợp chất phenolic đơn
giản (hợp chất chỉ chứa 1 vòng benzen) tồn tại trong tự nhiên. Chẳng hạn, resorcinol
(1,3-dihydroxybenzen) và phloroglucinol (1,3,5-trihydroxybenzen) là những hợp chất
đƣợc hình thành từ nhựa cây và vỏ cây ăn trái.

Hình 1.4. Cấu trúc của các hợp chất polyphenol đơn giản
+Acid phenolic là những hợp chất có đặc điểm của nhóm chức caboxylic (ví dụ:
acid gallic, acid vanillic...) và aldehyd hydroxybenzoic là những hợp chất có đặc điểm của
nhóm chức aldehyd (ví dụ: aldehyd vanillin). Các acid cinnamic phổ biến là acid cinnamic,
acid p-coumaric, acid caffeic, acid ferulic, acid 5-hydroxyferulic và acid sinapic.
+ Flavonoid Những hợp chất thuộc họ flavonoid có số lƣợng rất lớn và đƣợc
nghiên cứu nhiều nhất trong các hợp chất polyphenol. Cho đến nay đã có hơn 8000
hợp chất thuộc họ flavonoid đã đƣợc phát hiện. Chúng có bộ khung hóa học

C6−C3−C6’.

Hình 1.5. Cấu trúc tổng quát của hợp chất flavonoid
10


+Dựa vào bản chất của cấu trúc cơ bản, flavonoid đƣợc phân chia thành nhiều
phân lớp khác nhau, ví dụ: (i) Vịng dị tố (đóng và mở), (ii) sự có hoặc khơng có liên
kết đơi C2=C3 và nhóm carbonyl ở C4 và (iii) vị trí của vịng B (ở vị trí C2 hoặc C3).
Hầu hết các flavonoid đều có nhóm thế OH ở vị trí C5 và C7 cịn vịng B thƣờng có
nhóm thế ở vị trí C3’ và C4’ (Nguyễn Minh Thơng và cộng sự, 2016).
* Thành phần hóa học của hạt cà phê:
Thành phần hóa học trong hạt cà phê nhân có ảnh hƣởng rất lớn trong việc đánh
giá chất lƣợng của hạt cà phê nhân đạt tiêu chuẩn.
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của hạt cà phê nhân và rang (Xiuju và Loong, 2015)
arabica
Thành phần

robusta

Hạt cà phê
nhân

Cà phê
rang

Hạt cà phê
nhân

Cà phê

rang

43,0–45,0

38

46,9–48,3

42,0

Sucrose

6,2–8,4

0

0,9–4,8

0

Lipid

15–18

17,0

8–12

11,0

Protein

8,5–12

7,5

8,5–12

7,5

Acid amin

0,2–0,8

0

0,2–0,8

0

2–2,9

1,6

1,3–2,2

1,6

acid chlorogenic

6,7–9,2

2,5

7,1–12,1

3,8

Caffeine

0,8–1,4

1,3

1,7–2,4

2,4

Trigonelline

0,6–1,2

1,0

0.3–0,9

0,7

Chất khoáng (chủ yếu là kali)

3–5,4

4,5

3–5,4

4,7

Chất thơm dễ bay hơi

Traces

0,1

Traces

0,1

8–12

0–5

8–12

0–5

–

23

–

23

Polysaccharide

Acid aliphatic

Nƣớc
Melanoidins

*Vai trò của một số thành phần hóa học đến chất lƣợng cà phê:
Carbohydrate: Hàm lƣợng carbohydrate trong cà phê khô khoảng 60%. Phần
lớn là các polysaccharide hịa tan hoặc khơng hịa tan trong nƣớc và một phần nhỏ là
các đƣờng saccharose, glucose,…Trong quá trình rang các carbohydrate biến đổi
nhiều, chúng có thể phân hủy thành các hợp chất khác nhau hoặc biến mất hoàn tồn
nhƣ các chất đƣờng đã nói trên. Các đƣờng khử tham gia một số phản ứng tạo màu và
11


mùi cho cà phê rang. Các polysaccharide khơng hịa tan trong nƣớc, chúng tạo nên
những thành tế bào của hạt cà phê và sau khi pha trở thành bã cà phê (Babova và cộng
sự, 2016).
Chất béo: Trong hạt cà phê nhân tổng hàm lƣợng chất béo chiếm khoảng 13%.
Trong quá trình rang các hợp chất béo mất đi 1 – 2%. Các chất béo chủ yếu tạo thành
dầu cà phê là trigliceride và diterpene, là dạng este của acid bão hòa, nhất là panmitic,
behenic, arachidic. Các diterpene này rất nhạy với acid, nhiệt và ánh sáng. Hàm lƣợng
diterpene giảm đi trong quá trình bảo quản cũng nhƣ quá trình rang có thể là do tạo
thành các terpnene bay hơi.
Các loại acid: Đại diện quan trọng nhất của nhóm acid là các loại acid

chlorogenic (CGA). Đây là những loại acid đặc trƣng đối với cà phê. Trong quá trình
rang chúng bị phân hủy 30 – 70% thành acid pinic và caffeic, sau khi rang có sự hình
thành một số acid dễ bay hơi. Tất cả các acid này đều góp phần tạo vị chua của cà phê
(Nguyễn Thị Minh Nguyệt và cộng sự, 2013).
Các protein: Hầu nhƣ khơng có mặt trong cà phê rang, do rang ở nhiệt độ cao
nên một phần bị phân hủy, phần còn lại kết hợp với carbohydrate và các acid
chlorogenic (CGA) tạo thành những chất màu nâu. Bằng phƣơng pháp thủy phân,
ngƣời ta thấy trong thành phần protein của cà phê có những acid amin sau: cysteine,
alanine, phenylalanine, histidine, leucine, lysine,…Các acid amin này ít thấy ở trạng
thái tự do, chúng thƣờng ở dạng liên kết. Khi tăng nhiệt, các mạch polypeptide bị phân
cắt, các acid amin đƣợc giải phóng ra tác dụng với nhau hoặc tác dụng với những chất
tạo mùi và vị cho cà phê rang. Trong số các acid amin kể trên đáng chú ý nhất là
những acid amin có chứa lƣu huỳnh nhƣ cystein, methionine và proline, chúng góp
phần tạo nên hƣơng vị đặc trƣng của cà phê sau khi rang. Đặc biệt, methionine và
proline có tác dụng làm giảm tốc độ ôxy hóa các chất thơm, làm cho cà phê rang giữ
đƣợc mùi vị khi bảo quản. Trong quá trình chế biến chỉ có một phần protein bị phân
giải thành acid amin, cịn phần lớn bị biến thành hợp chất khơng tan.
Các chất khoáng: Hàm lƣợng chất khoáng trong cà phê khoảng 3 – 5%, chủ yếu
là kali, nitơ magie, photpho, clo. Ngồi ra cịn thấy nhơm, sắt, đồng, iod, lƣu huỳnh,…
những chất này ảnh hƣởng không tốt đến mùi vị cà phê (Lê Quang Hƣng, 1999).
12