Khảo Sát Hoạt Tính Kháng Oxy Hóa Của Hạt Cà Phê Nhân Robusta Phế Phẩm

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp công nghệ sinh học khảo sát điều kiện tách chiết một số thành phần hóa học và hoạt tính, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải

• Tác giả: Trần Văn Hoài Nhựt
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Dung
• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Khảo Sát Hoạt Tính Kháng Oxy Hóa Của Hạt Cà Phê Nhân Robusta Phế Phẩm
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thủ Đức

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• XÁC NHẬN VÀ CAM ĐOAN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: NỘI DUNG THỰC HIỆN
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan về Coffea robusta
• 2.2. Đặc điểm hình thái chung của cây cà phê
• 2.3. Tổng quan về hạt cà phê
• 2.3.1. Cấu tạo hạt cà phê
• 2.3.2. Thành phần hóa học của hạt cà phê
• 2.3.3. Các dạng khiếm khuyết của hạt cà phê
• 2.4. Hoạt tính sinh học
• 2.4.1. Hoạt tính kháng vi sinh vật
• 2.4.2. Hoạt tính bảo vệ thần kinh
• 2.5. Các nghiên cứu về hạt cà phê
• 3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 3.2. Dụng cụ, hóa chất, thiết bị
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Chiết, thu nhận cao tổng, định lượng thành phần polyphenol
• 3.3.2. Khảo sát một số thành phần hóa học của cao chiết
• 3.3.3. Phương pháp đánh giá hoạt tính oxy hóa
• 3.3.4. Phương pháp xử lí số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT XUẤT CAO TỔNG
• 4.1. Một số thành phần hóa học của cao chiết
• 4.1.1. Định tính bằng phương pháp nhận diện phản ứng sinh hóa
• 4.1.2. Định tính các hợp chất tự nhiên
• 4.1.3. Định tính bằng phương pháp TLC
• 4.1.4. Định lượng polyphenol
• 4.1.5. Định lượng thành phần flavonoid
• 4.1.6. Định lượng caffein bằng phương pháp HPLC
• 4.1.7. Định lượng chlorogenic acid bằng phương pháp HPLC
• 4.2. Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa
• 4.2.1. Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa bằng phương pháp DPPH
• 4.2.2. Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa bằng phương pháp ABTS
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm

Cà phê là một trong những loại thức uống phổ biến không chỉ tại Việt Nam mà còn trên toàn thế giới. Hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm chứa nhiều hợp chất sinh học quý giá như polyphenol, flavonoid và caffein. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất cà phê, lượng lớn hạt cà phê kém chất lượng và phế phẩm được tạo ra. Nghiên cứu này nhằm khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm, từ đó tận dụng tiềm năng của các hợp chất trong hạt cà phê này.

1.1. Tầm quan trọng của hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm

Hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm không chỉ là nguồn nguyên liệu dồi dào mà còn chứa nhiều hợp chất có lợi cho sức khỏe. Các hợp chất này có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp bảo vệ cơ thể khỏi các gốc tự do.

1.2. Các hợp chất sinh học trong hạt cà phê Robusta

Hạt cà phê Robusta chứa nhiều hợp chất như polyphenol, flavonoid và chlorogenic acid (CGA). Những hợp chất này đã được chứng minh có tác dụng kháng oxy hóa và hỗ trợ sức khỏe tim mạch.

II. Vấn đề và thách thức trong việc sử dụng hạt cà phê phế phẩm

Việc xử lý hạt cà phê phế phẩm đang trở thành một thách thức lớn trong ngành công nghiệp cà phê. Hạt cà phê kém chất lượng không chỉ làm giảm giá trị sản phẩm mà còn gây ra ô nhiễm môi trường. Cần có các giải pháp hiệu quả để tận dụng nguồn nguyên liệu này.

2.1. Tác động môi trường từ hạt cà phê phế phẩm

Hạt cà phê phế phẩm nếu không được xử lý đúng cách có thể gây ô nhiễm môi trường. Việc tích tụ phế phẩm này có thể dẫn đến các vấn đề về sức khỏe cộng đồng và môi trường.

2.2. Khó khăn trong việc chiết xuất hợp chất từ hạt cà phê phế phẩm

Quá trình chiết xuất hợp chất từ hạt cà phê phế phẩm gặp nhiều khó khăn do hàm lượng hợp chất thấp và sự hiện diện của các tạp chất. Cần nghiên cứu các phương pháp chiết xuất hiệu quả hơn.

III. Phương pháp khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của hạt cà phê Robusta phế phẩm

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp chiết rắn-lỏng để thu nhận cao chiết từ hạt cà phê Robusta phế phẩm. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất được khảo sát để tối ưu hóa hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa.

3.1. Phương pháp chiết xuất cao từ hạt cà phê

Phương pháp chiết xuất rắn-lỏng được áp dụng để thu nhận cao chiết từ hạt cà phê. Các yếu tố như kích thước mẫu, tỉ lệ mẫu:dung môi và nhiệt độ được điều chỉnh để đạt hiệu quả tối ưu.

3.2. Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa bằng phương pháp DPPH và ABTS

Hoạt tính kháng oxy hóa của cao chiết được đánh giá thông qua các phương pháp DPPH và ABTS. Kết quả cho thấy cao chiết từ hạt cà phê Robusta phế phẩm có khả năng kháng oxy hóa cao.

IV. Kết quả nghiên cứu về hoạt tính kháng oxy hóa của hạt cà phê Robusta phế phẩm

Kết quả nghiên cứu cho thấy hạt cà phê Robusta phế phẩm có hàm lượng polyphenol và flavonoid cao, cùng với khả năng kháng oxy hóa mạnh mẽ. Điều này mở ra cơ hội mới cho việc sử dụng hạt cà phê phế phẩm trong ngành thực phẩm và dược phẩm.

4.1. Hàm lượng polyphenol và flavonoid trong cao chiết

Hàm lượng polyphenol đạt 49,90 mg GAE/g chất khô, trong khi flavonoid đạt 2,92 mg QE/g chất khô. Những giá trị này cho thấy tiềm năng cao của hạt cà phê phế phẩm trong việc cung cấp các hợp chất có lợi.

4.2. Khả năng kháng oxy hóa của cao chiết hạt cà phê

Khả năng kháng oxy hóa của cao chiết được xác định với giá trị IC50 đạt 22,71 µg/mL cho DPPH và 29,17 µg/mL cho ABTS. Kết quả này chứng minh rằng hạt cà phê Robusta phế phẩm có thể được sử dụng như một nguồn chất chống oxy hóa tự nhiên.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về hoạt tính kháng oxy hóa của hạt cà phê Robusta phế phẩm không chỉ giúp nâng cao giá trị của sản phẩm mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Việc tận dụng nguồn nguyên liệu này có thể mở ra nhiều cơ hội mới trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

5.1. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu hạt cà phê phế phẩm

Nghiên cứu này khẳng định tầm quan trọng của việc khai thác các hợp chất có lợi từ hạt cà phê phế phẩm, giúp giảm thiểu lãng phí và ô nhiễm môi trường.

5.2. Hướng đi tương lai cho ngành công nghiệp cà phê

Ngành công nghiệp cà phê cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp chiết xuất hiệu quả hơn, nhằm tối ưu hóa giá trị của hạt cà phê phế phẩm và bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Việt Nam là quốc gia sản xuất và xuất khẩu cà phê đứng thứ hai trên thế giới (sau Brazil), trong đó cà phê vối (Coffea robusta) chiếm hơn 95% diện tích canh tác. Thủ phủ cà phê của cả nước tập trung tại tỉnh Đắk Lắk với diện tích khoảng 213.000 ha (chiếm trên 30% diện tích toàn quốc) và sản lượng đạt khoảng 558.000 tấn cà phê nhân. Tuy nhiên, chuỗi chế biến cà phê thải ra một lượng lớn phụ phẩm và phế phẩm, bao gồm vỏ quả, vỏ lụa, bã cà phê và đặc biệt là hạt cà phê kém chất lượng chiếm tới 20% tổng sản lượng thu hoạch. Hạt khiếm khuyết phát sinh từ các khâu thu hái không đồng đều, lên men quá mức, sấy sai kỹ thuật hoặc tổn thương cơ học trong quá trình bóc tách. Những hạt này nếu lẫn vào quy trình chế biến thông thường sẽ làm suy giảm nghiêm trọng phẩm chất hương vị (tạo mùi nấm mốc, hôi thối, vị chua gắt, khét cháy), đồng thời tạo ra áp lực xử lý rác thải lớn cho ngành nông nghiệp.

Mặc dù bị loại khỏi tiêu chuẩn sản xuất đồ uống, hạt cà phê nhân phế phẩm vẫn chứa nhiều hợp chất chuyển hóa thứ cấp có hoạt tính sinh học cao như polyphenol, flavonoid, acid chlorogenic (CGA) và caffein. Các hoạt chất này sở hữu tiềm năng lớn trong kháng oxy hóa, kháng khuẩn, giảm đau, điều hòa đường huyết và bảo vệ hệ thần kinh. Tại Việt Nam, đa số công trình nghiên cứu trước đây chỉ tập trung vào hạt cà phê nhân đạt chuẩn hoặc phụ phẩm bã và vỏ quả cà phê, trong khi dữ liệu khoa học về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm còn rất hạn chế. Do đó, đề tài "Khảo sát điều kiện tách chiết, một số thành phần hóa học và hoạt tính kháng oxy hóa của cao chiết hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm" được thực hiện nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu thải loại này, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao giá trị kinh tế cho ngành cà phê.

Mục tiêu chung của đề tài là khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất cao tổng, xác định một số thành phần hóa học và đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của cao chiết thu nhận từ hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm. Nhiệm vụ nghiên cứu được phân chia thành ba nội dung cụ thể:

1. Nội dung 1: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất cao tổng (kích thước mẫu, loại dung môi, tỉ lệ mẫu:dung môi, nhiệt độ và thời gian chiết).
2. Nội dung 2: Khảo sát một số thành phần hóa học của cao chiết (định tính bằng phản ứng hóa học đặc trưng và sắc ký bản mỏng TLC; định lượng polyphenol tổng bằng phương pháp Folin-Ciocalteu, flavonoid tổng bằng phản ứng tạo màu với AlCl3, caffein và acid chlorogenic bằng phương pháp HPLC).
3. Nội dung 3: Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của cao chiết in vitro qua hai mô hình trung hòa gốc tự do DPPH và ABTS+.

Về đối tượng và phạm vi nghiên cứu, đối tượng thực nghiệm là hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm được thu mua tại thành phố Buôn Ma Thuột, tỉnh Đắk Lắk. Nghiên cứu được triển khai trong phạm vi phòng thí nghiệm từ tháng 8/2023 đến tháng 12/2023 tại Phòng Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Trung tâm Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Cơ sở lý thuyết của khóa luận dựa trên đặc điểm hình thái, cấu tạo giải phẫu và thành phần hóa học của loài cà phê vối (Coffea robusta L., thuộc chi Coffea, họ Thiến thảo Rubiaceae). Quả cà phê có cấu trúc nhiều lớp gồm vỏ ngoài (exocarp), thịt quả (mesocarp/pulp), lớp chất nhầy (mucilage), vỏ trấu (endocarp/parchment), vỏ lụa (silver skin/epidermis) và nhân (endosperm chứa phôi). Các dạng khiếm khuyết chính của hạt cà phê được phân loại cụ thể gồm: nhân đen, nhân chua - nâu, vỏ khô/quả khô, nhân trắng, nhân vỡ/sứt mẻ và hạt tai voi. Về mặt hóa học thực vật, hạt chứa nước (10 - 12% ở hạt khô), carbohydrate (>50%), protein (9 - 11%), lipid (~10% ở Robusta), cùng các nhóm chất có hoạt tính sinh học quan trọng gồm polyphenol, flavonoid, chlorogenic acid (este giữa acid caffeic và acid quinic) và nhóm alkaloid mà tiêu biểu là caffein (chiếm 1,8 - 4% ở Robusta) cùng trigonellin.

Nghiên cứu sử dụng hoàn toàn phương pháp thực nghiệm trong phòng thí nghiệm, kết hợp phân tích hóa thực vật định tính, hóa phân tích quang phổ và sắc ký lỏng:

• Phương pháp chiết tách và thu nhận cao: Áp dụng phương pháp chiết rắn - lỏng (Solid-Liquid Extraction). Hạt cà phê phế phẩm sau khi xử lý sơ bộ được nghiền, rây phân loại kích thước, loại bỏ vỏ lụa và tiến hành dập cơ học trong 5 phút trước khi chiết. Quá trình chiết được thực hiện lặp lại ba lần để chiết kiệt hoạt chất. Dịch chiết được ly tâm ở tốc độ 4500 vòng/phút trong 20 phút, lọc qua hệ thống lọc chân không, cô cạn bằng máy cô quay chân không ở 50°C và làm khô bằng máy đông khô chân không.
• Phương pháp định tính: Nhận diện sự hiện diện của polyphenol thông qua phản ứng tạo tủa màu xanh đen hoặc đỏ cam với dung dịch FeCl3 10%; nhận diện flavonoid qua phản ứng với H2SO4 đậm đặc. Kết hợp sắc ký bản mỏng (TLC) trên bản mỏng silica gel: hệ pha động Methanol:Ethyl Acetate (tỉ lệ 2:1) phun thuốc thử FeCl3 1% đối với phenolic (chuẩn acid gallic); hệ pha động Toluen:Ethyl Acetate:Acid Formic (tỉ lệ 5:4:1) soi dưới đèn UV bước sóng 366 nm đối với flavonoid (chuẩn quercetin).
• Phương pháp định lượng quang phổ UV-Vis: Xác định hàm lượng polyphenol tổng số (TPC) theo phương pháp Folin-Ciocalteu đo độ hấp thụ quang tại bước sóng 765 nm, tính theo đương lượng acid gallic (mg GAE/g chất khô). Xác định hàm lượng flavonoid tổng số (TFC) theo phương pháp tạo phức với AlCl3 trong môi trường natri acetat đo tại bước sóng 415 nm, tính theo đương lượng quercetin (mg QE/g chất khô).
• Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC): Sử dụng hệ thống sắc ký lỏng Agilent 1260, trang bị cột sắc ký pha đảo C18 (kích thước 150 x 4,6 mm). Phân tích định lượng caffein với pha động Nước:Methanol (40:60), tốc độ dòng 1 mL/phút, thể tích tiêm mẫu 20 µL, nhiệt độ cột 40°C, đầu dò UV-Vis ở bước sóng 275 nm. Phân tích định lượng acid chlorogenic (CGA) với pha động Nước:Acid Acetic:Methanol (799:1:200), tốc độ dòng 1 mL/phút, thể tích tiêm 10 µL, nhiệt độ cột 25°C, đầu dò UV-Vis ở bước sóng 278 nm.
• Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa in vitro: Đo khả năng khử gốc tự do DPPH ở bước sóng 517 nm và khả năng trung hòa gốc tự do ABTS+ ở bước sóng 734 nm trên máy đọc đĩa Elisa VersaMax, sử dụng acid ascorbic (Vitamin C) làm chất đối chứng dương để xác định giá trị IC50 (nồng độ ức chế 50% gốc tự do).
• Xử lý số liệu: Mọi thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên và lặp lại 3 lần (n = 3), kết quả biểu diễn dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (Mean ± SD). Số liệu được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel 2021 và phân tích phương sai một yếu tố (ANOVA) kết hợp kiểm định khoảng Tukey ở độ tin cậy 95% trên phần mềm thống kê Minitab 16.

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu là các thông số thực nghiệm, mật độ quang và diện tích pic sắc ký thu thập trực tiếp tại phòng thí nghiệm từ nguồn hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm Đắk Lắk.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Mở đầu

Chương 1 thiết lập tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ sản lượng hạt cà phê nhân kém chất lượng rất lớn tại Việt Nam (có thể chiếm tới 20% tổng lượng tiêu thụ) gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Tác giả xác định rõ mục tiêu tổng quát là khảo sát các điều kiện tách chiết, định lượng các hợp chất sinh học chủ yếu và thử nghiệm hoạt tính kháng oxy hóa của cao chiết từ nguồn hạt phế phẩm này. Chương này xác định ba nội dung nghiên cứu thực nghiệm độc lập và chỉ rõ địa điểm thực hiện tại Trung tâm Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh.

Chương 2. Tổng quan tài liệu

Chương 2 tổng hợp hệ thống cơ sở lý thuyết bao quát về cây cà phê Robusta, đặc điểm hình thái thân, rễ, hoa, quả và nhân. Tác giả phân tích chi tiết cấu tạo giải phẫu từng lớp của quả và hạt, đồng thời hệ thống hóa sáu dạng hạt khiếm khuyết thực tế gồm: nhân đen, nhân chua - nâu, vỏ khô/quả khô, nhân trắng, nhân vỡ/sứt mẻ và hạt tai voi cùng nguyên nhân hình thành và ảnh hưởng tiêu cực của chúng đến chất lượng pha chế.

Về mặt hóa thực vật, chương này phân tích bản chất của carbohydrate, protein, lipid, polyphenol, flavonoid, acid chlorogenic (các dạng đồng phân 4-CQA, 5-CQA và dicaffeoylquinic), các alkaloid chính (caffein, trigonellin) và các chất thơm bay hơi. Tác giả làm rõ các cơ chế hoạt tính sinh học gồm kháng oxy hóa, kháng khuẩn và bảo vệ tế bào thần kinh. Phần cuối chương điểm luận các nghiên cứu trong nước (Huỳnh Văn Chung và Đinh Thị Thanh Vy về bã cà phê; Đỗ Thủy Tiên và ctv về hoạt chất cà phê xanh Đắk Lắk; Lâm Trịnh Diễm Ngọc và ctv về vỏ quả cà phê) và ngoài nước (Kaisangsri và ctv; Ramón-Goncalves và ctv; Jeszka-Skowron và ctv; Masek và ctv), khẳng định khoảng trống dữ liệu thực nghiệm đối với hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm tại Việt Nam.

Chương 3. Vật liệu và phương pháp

Chương 3 trình bày chi tiết vật liệu nghiên cứu (hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm từ Đắk Lắk), danh mục hóa chất chuẩn tinh khiết (Gallic acid, Quercetin, Caffeine, Chlorogenic acid, Ascorbic acid, DPPH, ABTS) cùng hệ thống trang thiết bị chuyên dụng (máy đọc đĩa Elisa, máy cô quay chân không Buchi, máy đông khô Christ, máy quang phổ UV-Vis Shimadzu, hệ thống HPLC Agilent 1260).

Chương này mô tả chi tiết quy trình chiết tách rắn - lỏng và thiết kế các nghiệm thức khảo sát thông số đơn biến: kích thước hạt (0,1 - 1 mm và 1 - 5 mm), dung môi chiết (ethanol 50%, ethanol 70%, nước), tỉ lệ mẫu:dung môi (1:5, 1:10, 1:15 w/v), nhiệt độ chiết (40, 60, 80, 100°C) và thời gian chiết (30, 60, 90 phút). Tác giả cung cấp toàn bộ công thức tính hiệu suất chiết, quy trình định tính sinh hóa và sắc ký lớp mỏng TLC, quy trình chuẩn bị mẫu và lập đường chuẩn Folin-Ciocalteu, AlCl3, bảng thiết kế thông số vận hành HPLC cho caffein và CGA, cũng như phương pháp thử nghiệm bắt gốc tự do DPPH và ABTS+ cùng kỹ thuật thống kê ANOVA/Tukey.

Chương 4. Kết quả và thảo luận

Chương 4 là chương thực nghiệm trọng tâm, công bố và biện luận các phát hiện khoa học qua ba nhóm nội dung:

Thứ nhất, kết quả tối ưu hóa quá trình chiết xuất cao tổng dựa trên hiệu suất chiết và hàm lượng polyphenol:

• Kích thước hạt: Kích thước 1 - 5 mm cho hiệu suất chiết (20,83 ± 0,66% đối với nước; 20,73 ± 0,46% đối với ethanol) và hàm lượng polyphenol (48,92 ± 0,94 mg GAE/g chất khô đối với nước; 49,18 ± 0,89 mg GAE/g chất khô đối với ethanol) cao hơn rõ rệt so với kích thước mịn 0,1 - 1 mm (hiệu suất chỉ đạt 17,43 - 18,35%, hàm lượng polyphenol 38,88 - 42,48 mg GAE/g chất khô). Kích thước lớn tạo độ thông thoáng và tính đồng nhất giúp dung môi thẩm thấu đều.
• Dung môi chiết: Dung môi nước cho hiệu suất 20,83 ± 0,56% và hàm lượng polyphenol 49,52 ± 1,09 mg GAE/g chất khô, không có sự sai khác mang ý nghĩa thống kê (p > 0,05) khi so sánh với ethanol 50% (20,37 ± 0,57% và 48,95 ± 0,90 mg GAE/g chất khô) và ethanol 70% (20,73 ± 0,58% và 50,48 ± 0,92 mg GAE/g chất khô). Do đó, nước được lựa chọn vì tính an toàn, thân thiện môi trường và tiết kiệm chi phí thu hồi dung môi.
• Tỉ lệ mẫu:dung môi: Tỉ lệ 1:10 (hiệu suất 21,20 ± 0,40%, TPC 50,24 ± 0,61 mg GAE/g chất khô) và 1:15 (hiệu suất 22,07 ± 0,23%, TPC 50,16 ± 0,71 mg GAE/g chất khô) có kết quả tương đương nhau (p > 0,05) và cao hơn mức tỉ lệ 1:5 (hiệu suất 19,08 ± 0,63%, TPC 41,59 ± 0,58 mg GAE/g chất khô). Tỉ lệ 1:10 được chọn nhằm tối ưu lượng dung môi sử dụng.
• Nhiệt độ chiết: Nhiệt độ 80°C đạt hiệu suất 20,32 ± 0,51% và TPC 49,14 ± 0,82 mg GAE/g chất khô, tương đương với mức nhiệt 100°C (20,45 ± 0,78% và 50,09 ± 0,50 mg GAE/g chất khô, p > 0,05) nhưng cao hơn đáng kể so với 40°C (TPC 28,75 ± 0,80 mg GAE/g chất khô) và 60°C (TPC 33,13 ± 0,31 mg GAE/g chất khô). Mức 80°C được chọn để tránh nhiệt phân hoạt chất và tiết kiệm năng lượng.
• Thời gian chiết: Thời gian 60 phút đạt hiệu suất 20,73 ± 0,56% và TPC 49,90 ± 0,95 mg GAE/g chất khô, tương đương mốc 90 phút (20,95 ± 0,66% và 50,27 ± 0,79 mg GAE/g chất khô, p > 0,05) và cao hơn mốc 30 phút (19,72 ± 0,41% và 46,61 ± 0,88 mg GAE/g chất khô). Mốc 60 phút được xác định là tối ưu.

Thứ hai, kết quả định tính và định lượng thành phần hóa thực vật:

• Định tính hóa học cho kết quả dương tính (+): phản ứng FeCl3 tạo tủa đặc trưng của polyphenol, phản ứng H2SO4 xác nhận flavonoid. Trên sắc ký bản mỏng TLC, vết dịch chiết xuất hiện tương đồng với chất chuẩn: hệ số di chuyển Rf của polyphenol trong mẫu đạt 0,92 (chuẩn gallic acid đạt 0,93); Rf của flavonoid trong mẫu đạt 0,94 (chuẩn quercetin đạt 0,96).
• Đường chuẩn gallic acid xây dựng được có phương trình tuyến tính y = 0,0052x + 0,004 với hệ số tương quan R2 = 0,9997; hàm lượng polyphenol tổng số đạt 49,90 ± 0,95 mg GAE/g chất khô.
• Đường chuẩn quercetin có phương trình y = 0,0036x - 0,016 (R2 = 0,9996); hàm lượng flavonoid tổng số đạt 2,92 ± 0,13 mg QE/g chất khô.
• Phân tích HPLC caffein qua đường chuẩn y = 55289x + 10034 (R2 = 0,9999) xác định hàm lượng caffein đạt 25,8 ± 0,07 mg/g chất khô (chiếm 2,58% khối lượng khô).
• Phân tích HPLC chlorogenic acid qua đường chuẩn y = 26,415x + 65,282 (R2 = 0,9983) xác định hàm lượng CGA đạt 118 ± 0,13 mg/g chất khô (chiếm 11,8% khối lượng khô).

Thứ ba, kết quả đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa in vitro:

• Thử nghiệm bắt gốc tự do DPPH: Hiệu suất khử gốc tự do tăng tỷ lệ thuận theo nồng độ khảo sát từ 15 đến 70 µg/mL (đạt từ 24,23% đến 83,38%). Giá trị IC50 của cao chiết đối với DPPH đạt 22,71 ± 0,3 µg/mL (đối chứng acid ascorbic có phương trình đường chuẩn y = 55,19ln(x) - 78,31 với R2 = 0,9918).
• Thử nghiệm bắt gốc tự do ABTS+: Giá trị IC50 của cao chiết đạt 29,17 ± 0,68 µg/mL, khẳng định khả năng dập tắt gốc tự do mạnh mẽ của các hợp chất hòa tan trong nước.

Kết luận và kiến nghị

Phần kết luận tóm lược toàn bộ bộ thông số tối ưu chiết xuất và các giá trị định lượng hoạt chất chính. Tác giả kiến nghị việc ứng dụng trực tiếp nguồn cao chiết này trong các ngành sản xuất dược - mỹ phẩm và chế phẩm thực phẩm chức năng, đồng thời khuyến nghị tiếp tục nghiên cứu tinh sạch và thử nghiệm trên các mô hình sinh học in vivo.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã định lượng cụ thể các thông số kỹ thuật của quy trình trích ly và các chỉ tiêu hóa thực vật của hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm thông qua các số liệu thực nghiệm được tổng hợp trong hai bảng dưới đây:

Thông số khảo sát quá trình chiết	Điều kiện lựa chọn tối ưu	Hiệu suất chiết (%)	Hàm lượng polyphenol (mg GAE/g chất khô)
Kích thước mẫu	1 - 5 mm	20,83 ± 0,66	48,92 ± 0,94
Dung môi chiết	Nước (H2O)	20,83 ± 0,56	49,52 ± 1,09
Tỉ lệ mẫu : dung môi (w/v)	1:10	21,20 ± 0,40	50,24 ± 0,61
Nhiệt độ chiết	80°C	20,32 ± 0,51	49,14 ± 0,82
Thời gian chiết	60 phút	20,73 ± 0,56	49,90 ± 0,95

Chỉ tiêu thành phần và hoạt tính sinh học	Giá trị thực nghiệm ghi nhận	Cơ sở phương pháp / Thiết bị phân tích
Hàm lượng polyphenol tổng số (TPC)	49,90 ± 0,95 mg GAE/g chất khô	Đo quang UV-Vis (765 nm), Folin-Ciocalteu
Hàm lượng flavonoid tổng số (TFC)	2,92 ± 0,13 mg QE/g chất khô	Đo quang UV-Vis (415 nm), tạo phức AlCl3
Hàm lượng Caffein	25,8 ± 0,07 mg/g chất khô (2,58%)	HPLC pha đảo C18, đầu dò UV 275 nm
Hàm lượng Acid Chlorogenic (CGA)	118 ± 0,13 mg/g chất khô (11,8%)	HPLC pha đảo C18, đầu dò UV 278 nm
Hoạt tính kháng gốc tự do DPPH (IC50)	22,71 ± 0,3 µg/mL	Đo độ hấp thụ tại bước sóng 517 nm
Hoạt tính kháng gốc tự do ABTS+ (IC50)	29,17 ± 0,68 µg/mL	Đo độ hấp thụ tại bước sóng 734 nm

Đóng góp khoa học và thực tiễn cốt lõi của nghiên cứu nằm ở việc chứng minh rằng: mặc dù hạt cà phê nhân phế phẩm bị suy giảm phẩm chất thương phẩm dùng cho pha chế đồ uống, hàm lượng các hoạt chất sinh học quý bên trong cấu trúc tế bào vẫn được bảo toàn ở mức tương đương với hạt cà phê nhân đạt chuẩn thương mại. Cụ thể:

• Hàm lượng TPC (49,90 mg GAE/g chất khô) và TFC (2,92 mg QE/g chất khô) của hạt phế phẩm tương đương với công bố của Odšaković và ctv (2016) trên hạt Robusta loại 1 (TPC 49,90 ± 3,19 mg GAE/g chất khô; TFC 2,98 ± 0,07 mg QE/g chất khô) và hạt loại 2 (TPC 51,75 ± 3,47 mg GAE/g chất khô; TFC 3,04 ± 0,17 mg QE/g chất khô).
• Hàm lượng caffein (2,58%) nằm trong khoảng 1,8 - 4% của loài Robusta nói chung, tương đồng với báo cáo của S Saloko và ctv (2020) trên hạt thường (2,47%) và Sinaga và ctv (2021) (1,04 - 2,60%).
• Hàm lượng CGA (11,8%) nằm trọn vẹn trong khoảng phân bố tự nhiên từ 5,17% đến 14,4% được báo cáo bởi Narita và Inouye (2015).
• Tác giả đề xuất giải pháp kỹ thuật sử dụng dung môi nước thay cho ethanol và kiểm soát mức nhiệt 80°C trong 60 phút, giúp giảm tối đa chi phí vận hành công nghiệp, không tốn năng lượng thu hồi dung môi hữu cơ và thân thiện với môi trường khi ứng dụng trích ly hoạt chất từ phế phẩm nông nghiệp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận tồn tại một số giới hạn nghiên cứu được ghi nhận dựa trên phạm vi thực tế của văn bản:

• Quy trình chiết xuất mới khảo sát các thông số thực nghiệm đơn biến trên phương pháp chiết rắn - lỏng thông thường, chưa áp dụng các mô hình tối ưu hóa đa biến bề mặt đáp ứng (RSM) hay các kỹ thuật hỗ trợ chiết xuất hiện đại (như siêu âm, vi sóng hoặc enzym).
• Các đánh giá hoạt tính sinh học mới dừng lại ở thử nghiệm in vitro dập tắt gốc tự do hóa học (DPPH và ABTS+), chưa kiểm chứng trên các dòng tế bào nuôi cấy hoặc mô hình động vật sống in vivo.
• Nghiên cứu chưa đi sâu phân lập hay định lượng chi tiết các tiểu nhóm đồng phân khác của acid chlorogenic (như 3-CQA, 4-CQA hay các dẫn xuất dicaffeoylquinic acid) mà mới định lượng CGA tổng số.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được văn bản đề xuất:

• Tiếp tục nghiên cứu tinh chế, phân tách sâu các phân đoạn hợp chất đơn lẻ từ dịch chiết nước của hạt cà phê nhân phế phẩm.
• Mở rộng khảo sát các hoạt tính dược lý chuyên sâu khác đã được tổng quan lý thuyết đề cập như hoạt tính kháng khuẩn, kháng viêm, hạ đường huyết và bảo vệ hệ thần kinh.
• Thử nghiệm độ ổn định của cao chiết theo thời gian và ứng dụng thực tế vào công thức phối chế sản phẩm chăm sóc sức khỏe hoặc mỹ phẩm.

Giá trị tham khảo

Công trình là tài liệu tham khảo thực nghiệm giá trị cho sinh viên, giảng viên và học viên cao học thuộc các chuyên ngành Công nghệ Sinh học, Công nghệ Thực phẩm, Hóa học các hợp chất thiên nhiên và Kỹ thuật Hóa Dược. Các phần nội dung có giá trị tham khảo ứng dụng trực tiếp bao gồm:

• Quy trình tối ưu hóa tách chiết hoạt chất bằng dung môi nước: Cung cấp thông số vận hành thực nghiệm chi tiết (tỉ lệ 1:10, nhiệt độ 80°C, 60 phút) giúp các nghiên cứu về phụ phẩm nông nghiệp có thể kế thừa ngay mà không cần khảo sát lại từ đầu.
• Phương pháp sắc ký HPLC định lượng caffein và chlorogenic acid: Bảng điều kiện pha động, bước sóng đầu dò và chương trình vận hành cột C18 là tài liệu tham khảo chuẩn xác cho các phòng thí nghiệm phân tích hoạt chất thiên nhiên.
• Dữ liệu phân loại khiếm khuyết hạt cà phê: Phần tổng quan về giải phẫu quả và 6 dạng sai lỗi của hạt cà phê cung cấp kiến thức nền tảng thực tế cho ngành công nghệ sau thu hoạch và kiểm định chất lượng cà phê.

Câu hỏi thường gặp

1. Điều kiện tối ưu hóa để tách chiết polyphenol từ hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm là gì?
Nghiên cứu xác định các thông số tối ưu gồm: kích thước mẫu nghiền 1 - 5 mm, dung môi chiết là nước, tỉ lệ mẫu:dung môi là 1:10 (w/v), nhiệt độ chiết 80°C và thời gian chiết duy trì trong 60 phút.

2. Vì sao nghiên cứu lại chọn nước làm dung môi chiết tối ưu thay vì cồn ethanol?
Kết quả phân tích phương sai ANOVA cho thấy hàm lượng polyphenol thu được khi chiết bằng nước (49,52 ± 1,09 mg GAE/g chất khô) không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê (p > 0,05) so với ethanol 50% (48,95 ± 0,90) và ethanol 70% (50,48 ± 0,92). Việc chọn nước giúp tiết kiệm chi phí hóa chất, giảm phụ thuộc vào thiết bị cô quay thu hồi cồn ở quy mô công nghiệp và an toàn với môi trường.

3. Hàm lượng hoạt chất trong hạt cà phê nhân phế phẩm có bị suy giảm so với hạt cà phê thông thường không?
Không. Dữ liệu thực nghiệm xác định hàm lượng polyphenol (49,90 mg GAE/g chất khô), flavonoid (2,92 mg QE/g chất khô), caffein (2,58% chất khô) và chlorogenic acid (11,8% chất khô) trong hạt phế phẩm đều nằm trong khoảng phân bố tự nhiên và tương đương với các chỉ số công bố trên hạt cà phê Robusta thương phẩm đạt chuẩn.

4. Khả năng kháng oxy hóa của cao chiết được thể hiện qua các giá trị thực nghiệm nào?
Cao chiết thể hiện hoạt tính kháng oxy hóa mạnh thông qua khả năng khử gốc tự do với giá trị IC50 đối với DPPH đạt 22,71 ± 0,3 µg/mL và đối với ABTS+ đạt 29,17 ± 0,68 µg/mL.

5. Điều kiện phân tích sắc ký HPLC định lượng caffein và CGA được thiết lập như thế nào?
Cả hai chất được phân tích trên hệ thống Agilent 1260 dùng cột C18 (150 x 4,6 mm), tốc độ dòng 1 mL/phút. Caffein chạy ở 40°C, pha động Nước:Methanol (40:60), tiêm 20 µL, đầu dò 275 nm. CGA chạy ở 25°C, pha động Nước:Acid Acetic:Methanol (799:1:200), tiêm 10 µL, đầu dò 278 nm.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Văn Hoài Nhựt đã xác lập thành công quy trình tách chiết rắn - lỏng tối ưu bằng dung môi nước cho hạt cà phê nhân Robusta phế phẩm tại Đắk Lắk (kích thước 1 - 5 mm, tỉ lệ 1:10, 80°C, 60 phút). Kết quả phân tích khẳng định hạt phế phẩm vẫn lưu giữ lượng lớn các hợp chất sinh học có giá trị cao gồm polyphenol (49,90 mg GAE/g chất khô), flavonoid (2,92 mg QE/g chất khô), caffein (2,58%) và chlorogenic acid (11,8%), đồng thời thể hiện khả năng kháng oxy hóa in vitro mạnh mẽ với IC50 DPPH đạt 22,71 µg/mL và IC50 ABTS+ đạt 29,17 µg/mL. Công trình cung cấp luận cứ khoa học thực nghiệm vững chắc, mở ra hướng ứng dụng kinh tế và hiệu quả nguồn phế phẩm nông nghiệp này vào lĩnh vực sản xuất dược phẩm và mỹ phẩm thiên nhiên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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).