Đặt vấn đề Cà phê là thức uống tiêu thụ phổ biến tại Việt Nam và trên thé giới. Đặc biệt Việt Nam còn là nước sản xuất và xuất khẩu cà phê đứng thứ hai thế giới sau Brazil. Trong đó, tỉnh Dak Lak là trung tâm sản xuất ca phê lớn nhất cả nước với sản lượng và chất lượng cà phê ngày càng tăng lên (Nguyễn Công Lý, 2023). Tuy nhiên, quá trình sản xuất cà phê tạo ra lượng phế phẩm lớn bao gồm vỏ, hạt cà phê kém chất lượng, vỏ lụa và bã cà phê (Madhava Naidu và ctv, 2008), trong đó hạt cà phê kém chất lượng có thé chiếm tới 20% tông lượng cà phê được tiêu thụ (Oliveira và ctv, 2008).
Hạt cà phê kém chất lượng là những hạt cà phê bị lỗi sau khi đã tiến hành sảng lọc và phân loại. Những hạt này không chỉ làm ảnh hưởng đến chất lượng và hương vị của cà phê sau khi pha chế, mà còn gây ra nhiều thách thức về việc xử lý hiệu quả lượng phế phẩm nay. Trong thành phần hóa học của hạt cà phê, các hợp chất polyphenol, chlorogenic acid (CGA), caffein, lignin chiếm hàm lượng lớn. Các nhóm hợp chất này đã và đang thu hút được sự quan tâm vì có nhiều hoạt tính sinh học như hoạt tính chống oxy hóa, chống ung thư, kháng khuân đến giảm đau, hạ huyết áp, và hạ đường huyết.
Tuy nhiên, nghiên cứu về thành phần hóa học và tác dụng sinh học của hạt cà phê nhân phế phẩm trên thé giới và ở Việt Nam van còn hạn chế và chưa đầy đủ. Do vậy đề tài, “Khảo sát điều kiện tách chiết, thành phần hóa học và đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của cao chiết hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm” được thực hiện nhằm mục đích tận dụng được tiềm năng của các nhóm hợp chất từ hạt ca phê nhân phế phẩm, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường, góp phan nâng cao giá trị của ngành cà phê Việt Nam. Mục tiêu đề tài Khao sát các yếu tô ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất cao tổng, một số thành phần hóa học và hoạt tính kháng oxy hóa của cao chiết hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm. Nội dung thực hiện Đề tài được thực hiện tại Phòng Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Trung tâm Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh với những nội dung như sau: Nội dung 1: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất cao tổng Nội dung 2: Khảo sát một số thành phần hóa học của cao chiết Nội dung 3: Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của cao chiết CHUONG 2.
TONG QUAN TÀI LIEU 2. Tông quan về Coffea robusta L. Phan loai Hinh 2. Hinh thai hoa va hat ca phé.
(Nguon: Internet) Giới: Plantae Ngành: Mangnoliopsida Lop: Mangnoliopsida Bo: Gentianales Ho: Rubiaceae Chi: Coffea Loài: Coffea arabica, Coffea robusta, Coffea liberica Chi ca phé thudc ho Rubiaceae, bao gồm nhiều chi như Gardenia, Ixora, Cinchona, Rubia, Coffea. Cho đến nay chi quan trọng có giá trị kinh tế nhất trong họ Rubiaceae van là chi cà phê (Coffea). Chi Coffea gồm xap xi 100 loài (Charrier và Berthaud, 1985). Hai loài chính của cây cà phê được trồng rộng rãi trên thế giới là cà phê chè (Coffea arabica) va cà phê véi (Coffea canephora hay robusta) (Marshall, 1985).
Đặc điểm hình thái chung của cây cà phê Cà phê là loại cây trồng lâu năm, thân gỗ nhỏ, vỏ mỏng, có nhiều vết nứt đọc, thân dang cây bụi, cao 3 — 4 m, trong điều kiện thích hợp cây có thé cao tới 6 — 7 m. Cây cà phê có xu hướng phát triển theo hai hướng: đọc và ngang. Sự phát triển theo chiều dọc liên quan đến chéi đỉnh phát triển trên thân chính và chồi mọc thang đứng từ thân chính được gọi là chéi bên. Cây cà phê có hệ thống rễ cái được chôn sâu dưới lòng dat, cách mặt đất khoảng 0,3 đến 1 m.
Nó phân bố xung quanh thân cây theo hình tròn có đường kính khoảng 1,5 m (Da Matta và ctv, 2007). Nhánh sơ cấp nhỏ và yếu, có nhiều nhánh thứ cấp nói tiếp nhau hình thành cùng với nhánh sơ cấp (Wintgens, 2004). Hoa cà phê là loài lưỡng tính và có thé thụ phan khi hoa khép kin. Nhụy hoa thường được thụ phấn từ 1 đến 2 giờ trước khi hoa nở.
Khi hoa nở, chúng tỏa ra mùi hương giống hoa nhài (Carvalho, 1988). Cây cà phê mắt từ 6 đến 9 tháng từ khi ra hoa đến đậu quả. Quả cà phê có hình bầu dục, thuôn dài, khi chín có màu đỏ tươi hoặc vàng, thường có hai hạt, vỏ dày, mọng nước, hàm lượng đường cao và vị rất ngọt. Cuống quả ngắn và dễ gãy.
Hạt cà phê thường được mô tả có màu xanh xám, xanh xám hoặc xanh lục, tùy thuộc vào loại và phương pháp chế biến. Nó có nội nhũ cứng ở trung tâm, mặt trong phăng có rãnh hẹp ở giữa, mặt ngoài cong, bên dưới là phôi, rễ non hình chóp và hai lá diệp cuộn tron (Wintgens, 2004). Phân bố va sinh thái Cà phê được trồng trên hơn 10 triệu ha ở khoảng 80 quốc gia trên thế giới. Hiện nay, hai loại cà phê được trồng chính ở Việt Nam là Robusta và Arabica, trong đó Robusta chiếm trên 95% tổng diện tích trồng trọt.
Cà phê được trồng chủ yếu ở vùng núi phía Bắc, Tây Nguyên và miền Trung Nam Bộ. Việc trồng cà phê tập trung nhiều nhất ở vùng Tây Nguyên. Diện tích trồng ca phê tại khu vực này chiếm tới 90% tổng diện tích cả nước và sản lượng cũng chiếm khoảng 80% tổng sản lượng cả nước. Theo Nhật Anh (2023) thì diện tích cà phê năm 2022 của Việt Nam đạt khoảng 710.000 ha, năng suất đạt 28,2 tạ/ha cho sản lượng hơn 1,84 triệu tấn.
Trong đó, 5 tỉnh Tây Nguyên chiếm 93,2% về sản lượng cà phê và 91,2% về diện tích cà phê cả nước. Đắk Lắk được xem là thủ phủ cà phê của Việt Nam, với diện tích khoảng 213.000 ha (chiếm trên 30% diện tích cả nước), sản lượng đạt khoảng 558.000 tấn cà phê nhân. Tống quan về hạt cà phê 2. Cấu tạo hạt cà phê FÒIP Exocarp Mucilage Outer Skin Mesocarp Pulp, Mucilage Embryonic layer Endocarp Parchment Endosperm fold Endosperm Seed, Bean Epidermis Silver Skin Quả cà phê xanh được cấu tạo với lớp vỏ ngoài bao phủ lớp vỏ thịt (lớp trung bì) có chứa xơ và ngọt, kế tiếp là lớp chất nhay mỏng, nhớt (gọi là pectin), sau là một lớp giấy da (vỏ trau) mau vàng nhạt, và lớp da bạc (vỏ lụa) bao bọc mỗi bán cầu của hạt cà phê (Belitz và ctv, 2009).
Lớp vỏ ngoài: khi bat dau phát triển vỏ quả có màu xanh lục do sự hiện diện của lục lạp, chuyển qua màu vàng ở giai đoạn phát triển đến khi chín chuyên sang màu đỏ do sự mất đi của các sắc tố điệp lục và tích tụ các sắc tố anthocyanin, có một số gen tích tu lutein sẽ có quả chín màu vàng (Marin va ctv, 2004). Vỏ quả được hình thành bởi một lớp tế bào nhu mô đơn gồm các tế bào có chứa lục lạp và có khả năng hấp thụ nước (Wintgens, 2008). Chat nhay: khi quả chin, các enzym pectolytic sẽ phá vỡ các chuỗi pectic tạo ra hydrogel không hòa tan rất nhiều đường và pectin nằm bên dưới lớp màng nhay làm nên một cấu trúc mềm, mong nước có độ nhớt cao, độ dày khoảng 0,5 — 2 mm (Ouguerram, 1989). Đối với quả cà phê mới thu hoạch, chất nhay bao gồm nước 84,2%, protein 8,9%, pectat 0,91%, fructose 27%, glucose 21%, sucrose 6-9% và axit hữu cơ 7,3%, trong đó axit malic, axit quinic và axit gluconic là phong phú nhất.
Lớp vỏ trấu: là lớp cứng bao quanh hạt cà phê, bao gồm ba đến bảy lớp tế bào xơ cứng sclerenchyama có kích thước khoảng 150 um. Vỏ trấu là lớp ngoài cùng của phần hạt thành phần chính là Cellulose 40 — 49%, nhám và tiếp xúc trực tiếp với thịt quả, chứa một ít caffein khoảng 0,4%, hemicellulose 25 — 32%, lignin 33 — 35% (Bekalo và ctv, 2010). Lớp vỏ lụa: là lớp ngoài cùng bao quanh hat được hình thành từ các tế bao xơ cứng có màu trang bạc sau khi phơi khô dày khoảng 70 um nên còn được gọi là vỏ bạc, chứa khoảng 18% protein, cùng lượng nhỏ các chất béo và carbohydrate (Dedecca, 1957). Nhân cà phê: bao gồm ngoại nhũ, nội nhũ và phôi, kích thước của hạt cà phê sẽ thay đồi tùy theo giống cà phê, trung bình hạt có thé dài 10 mm, rộng 6 mm.
Thông thường, một quả cà phê sẽ có 2 nhân nằm đối xứng với nhau, các dạng đột biến cà phê sẽ có 3 nhân hoặc | nhân tròn. Ngoại nhũ sẽ có nhiệm vụ chính là tích lũy chất dinh dưỡng cho quá trình nảy mầm của phôi, góp phần thê hiện được các đặc tính vật lý của hạt cà phê (Geromel và ctv, 2008). Nhìn từ bên ngoài thì ngoại nhũ phải có màu vàng hồ phách đồng nhất, không có đốm, không có vết dập, không có dấu hiệu và triệu chứng của bệnh. Ngoại nhũ còn có tác dụng bảo vệ nội nhũ và phôi bên trong.
Nội nhũ là mô được tạo ra bên trong hạt nơi chứa gần như tất cả chất dinh dưỡng của hạt cà phê, và hàm lượng caffein cao nhất nằm ở đây. Các hợp chất hòa tan trong nước là caffein, trigonelline, acid nicotinic, acid chlorogenic, disaccharides, protein, khoáng chat và các acid cacboxylic. Các thành phần không hòa tan trong nước là cellulose, polysaccharides, lignin, hemicellulose, một sỐ protein, khoáng chất, vitamin và lipid, acid glutamic, acid aspartic, leucine va valine (Wintgens va ctv, 2008). Thành phan hóa học của hạt cà phê Nhóm chất cơ bản sau đây đều có mặt ở tất cả các giống loài cà phê, tuy nhiên tùy theo giống cà phê và phụ thuộc vào điều kiện canh tác mà các thành phần hóa học trong cà phê có thé thay đổi.
Nước: hàm lượng nước chiếm từ 70 — 80% trong quả tươi, qua quy trình chế biến hàm lượng nước ở trong hat còn lại khoảng 10 — 12%, hàm lượng nước cao hơn sé dé làm hạt bị nắm mốc đồng thời các vi sinh vật phát triển mạnh mẽ ảnh hưởng đến chất lượng hương thơm và hương vị, hàm lượng nước quá thấp làm màu hạt cà phê sẽ nhạt đi tạo ra các vết nứt trên hạt, làm giảm khả năng nảy mầm và có mùi cỏ khô. Sau khi rang lượng nước sẽ còn từ 1 — 2% tùy vào mức độ rang (Farah và ctv, 2004).