Luận Văn Thạc Sĩ: Phân Tích Hàm Lượng Caffeine Trong Cà Phê Sử Dụng Phương Pháp HPLC

Phân tích hàm lượng caffeine trong cà phê bằng phương pháp HPLC, ứng dụng trong nghiên cứu công nghệ hóa học, đánh giá chất lượng sản phẩm.

• Tác giả: Nguyễn Phương Quyên
• Người hướng dẫn: PGS. TS. Phạm Thành Quân
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ hóa học
• Đề tài: Phân tích hàm lượng caffeine trong một số loại cà phê bằng phương pháp HPLC
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về cà phê
• 1.1.1. Phân loại và đặc điểm một số giống cà phê
• 1.1.1.1. Cà phê chè
• 2. CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Qui trình thực hiện
• 2.3. Nguyên liệu, thiết bị và hóa chất
• 2.4. Phương pháp tiến hành
• 2.4.1. Phương pháp xác định độ ẩm
• 2.4.2. Phương pháp đo mẫu
• 2.4.3. Phương pháp phân tích caffeine bằng HPLC
• 2.4.4. Thiết lập đường chuẩn caffeine
• 2.4.5. Khảo sát ảnh hưởng thời gian trích ly caffeine từ mẫu cà phê bằng hai phương pháp trích ly Soxhlet và SFE
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ - BÀN LUẬN
• 3.1. Kết quả độ ẩm của 15 mẫu cà phê
• 3.2. Kết quả đo độ sáng và màu sắc của 15 mẫu cà phê
• 3.3. Kết quả đường chuẩn caffeine
• 3.4. Kết quả khảo sát thời gian trích ly của hai phương pháp Soxhlet và SFE
• 3.5. Kết quả khảo sát tỉ lệ rắn-lỏng của phương pháp chiết Soxhlet
• 3.6. Kết quả hàm lượng caffeine của 15 mẫu cà phê theo hai phương pháp trích ly Soxhlet và SFE
• 3.7. Kết quả định danh một số hợp chất trong hương cà phê bằng GC-MS
• 4. CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN
• PHỤ LỤC
• Phụ lục 1: Công thức tính toán
• Phụ lục 2: Kí hiệu 15 mẫu cà phê phân tích
• Phụ lục 3: Số liệu caffeine
• Phụ lục 4: Bảng thống kê Anova màu cà phê
• Phụ lục 5: Phổ HPLC
• Phụ lục 6: Phổ GC-MS
• Phụ lục 7: Số liệu caffeine

Tóm tắt

I. Phân tích caffeine

Phân tích caffeine là một quá trình quan trọng trong nghiên cứu hóa học thực phẩm, đặc biệt là trong việc xác định hàm lượng caffeine trong các sản phẩm như cà phê. Phương pháp HPLC (High-Performance Liquid Chromatography) được sử dụng rộng rãi do độ chính xác và hiệu quả cao. Phương pháp này cho phép tách và định lượng caffeine từ các hợp chất khác trong mẫu cà phê một cách hiệu quả. Caffeine trong cà phê là một chất kích thích thần kinh trung ương, có tác dụng gây hưng phấn và kéo dài thời gian tỉnh táo. Việc phân tích hàm lượng caffeine giúp đánh giá chất lượng cà phê và đảm bảo an toàn sức khỏe cho người tiêu dùng.

1.1. Phương pháp HPLC

Phương pháp HPLC là một kỹ thuật sắc ký lỏng hiệu năng cao, được sử dụng để phân tách, định danh và định lượng các hợp chất trong hỗn hợp phức tạp. Trong nghiên cứu này, HPLC được áp dụng để phân tích caffeine trong cà phê. Phương pháp này có ưu điểm là độ nhạy cao, độ chính xác tốt và có thể tự động hóa quy trình phân tích. HPLC trong phân tích caffeine cho phép xác định hàm lượng caffeine với độ chính xác cao, ngay cả ở nồng độ thấp. Điều này giúp đảm bảo kết quả phân tích đáng tin cậy và có thể áp dụng trong kiểm soát chất lượng sản phẩm.

1.2. Caffeine và sức khỏe

Caffeine là một chất kích thích tự nhiên có trong cà phê, trà và một số loại nước giải khát. Ở liều lượng thích hợp, caffeine có thể mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe như tăng cường sự tỉnh táo, cải thiện tâm trạng và tăng hiệu suất làm việc. Tuy nhiên, việc tiêu thụ quá nhiều caffeine có thể gây ra các tác dụng phụ như mất ngủ, lo lắng và tăng huyết áp. Caffeine và sức khỏe là một chủ đề được quan tâm rộng rãi trong nghiên cứu y học và dinh dưỡng. Việc phân tích hàm lượng caffeine trong cà phê giúp người tiêu dùng kiểm soát lượng caffeine tiêu thụ hàng ngày, đảm bảo sức khỏe và phòng ngừa các tác dụng phụ không mong muốn.

II. Cà phê và caffeine

Cà phê và caffeine có mối quan hệ mật thiết, trong đó caffeine là một trong những thành phần chính tạo nên đặc tính kích thích của cà phê. Cà phê là một trong những thức uống phổ biến nhất trên thế giới, được tiêu thụ hàng ngày bởi hàng triệu người. Hàm lượng caffeine trong cà phê phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại hạt, phương pháp rang xay và cách pha chế. Cà phê và phương pháp phân tích là một chủ đề quan trọng trong nghiên cứu thực phẩm, giúp đánh giá chất lượng và đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

2.1. Cà phê và hương thơm

Cà phê không chỉ được đánh giá qua hàm lượng caffeine mà còn qua hương thơm đặc trưng. Hương thơm của cà phê được tạo nên bởi hàng trăm hợp chất hóa học khác nhau, được hình thành trong quá trình rang xay. Phân tích hóa học cà phê giúp xác định các hợp chất này, từ đó đánh giá chất lượng và đặc tính của cà phê. Các phương pháp như SPME (Solid-Phase Microextraction) và SDE (Simultaneous Distillation and Extraction) được sử dụng để trích ly và phân tích các hợp chất tạo hương trong cà phê. Kết quả phân tích giúp nhà sản xuất cải thiện quy trình chế biến và tạo ra sản phẩm có hương vị hấp dẫn hơn.

2.2. Caffeine trong thực phẩm

Caffeine không chỉ có trong cà phê mà còn xuất hiện trong nhiều loại thực phẩm và đồ uống khác như trà, nước ngọt và chocolate. Caffeine trong thực phẩm là một chủ đề được quan tâm trong nghiên cứu dinh dưỡng và an toàn thực phẩm. Việc phân tích hàm lượng caffeine trong các sản phẩm này giúp đảm bảo rằng người tiêu dùng không tiêu thụ quá nhiều caffeine, gây ảnh hưởng đến sức khỏe. Các phương pháp phân tích như HPLC và GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry) được sử dụng để định lượng caffeine một cách chính xác và hiệu quả.

III. Ứng dụng của HPLC

HPLC và ứng dụng trong phân tích hóa học thực phẩm là một chủ đề quan trọng, đặc biệt là trong việc phân tích các hợp chất như caffeine. HPLC là một phương pháp phân tích hiện đại, được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm để phân tách và định lượng các hợp chất trong hỗn hợp phức tạp. HPLC trong phân tích caffeine cho phép xác định hàm lượng caffeine với độ chính xác cao, ngay cả ở nồng độ thấp. Điều này giúp đảm bảo kết quả phân tích đáng tin cậy và có thể áp dụng trong kiểm soát chất lượng sản phẩm.

3.1. Ưu điểm của HPLC

HPLC có nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp phân tích khác, bao gồm độ nhạy cao, độ chính xác tốt và khả năng tự động hóa quy trình phân tích. HPLC trong phân tích caffeine cho phép xác định hàm lượng caffeine với độ chính xác cao, ngay cả ở nồng độ thấp. Điều này giúp đảm bảo kết quả phân tích đáng tin cậy và có thể áp dụng trong kiểm soát chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, HPLC còn có thể phân tích nhiều mẫu cùng lúc, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.

3.2. Ứng dụng thực tế

HPLC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ nghiên cứu khoa học đến kiểm soát chất lượng sản phẩm. HPLC và ứng dụng trong phân tích caffeine giúp đảm bảo rằng các sản phẩm cà phê đáp ứng được các tiêu chuẩn chất lượng và an toàn thực phẩm. Ngoài ra, HPLC còn được sử dụng để phân tích các hợp chất khác trong thực phẩm, dược phẩm và môi trường, góp phần quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe con người và môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cà phê là một trong những thức uống phổ biến nhất trên thế giới, với khoảng 70% sản lượng toàn cầu là cà phê Arabica và 30% là cà phê Robusta. Tại Việt Nam, Robusta chiếm phần lớn sản lượng xuất khẩu. Caffeine, một alkaloid kích thích thần kinh trung ương, là thành phần quan trọng trong cà phê, có tác dụng gây hưng phấn và tăng sự tỉnh táo. Tuy nhiên, việc tiêu thụ quá mức caffeine có thể gây ra các tác động tiêu cực như căng thẳng thần kinh, mất ngủ và tăng nhịp tim. Mục tiêu của luận văn là xác định hàm lượng caffeine trong 15 mẫu cà phê phổ biến trên thị trường Việt Nam bằng hai phương pháp trích ly Soxhlet và CO2 siêu tới hạn, đồng thời định lượng bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). Ngoài ra, nghiên cứu còn khảo sát các hợp chất tạo hương cà phê bằng phương pháp trích ly vi pha rắn (SPME) và chưng cất đồng thời (SDE), định danh bằng sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS). Thời gian nghiên cứu từ tháng 1 đến tháng 11 năm 2013 tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP. HCM. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiểu biết về chất lượng cà phê Việt Nam, hỗ trợ kiểm soát chất lượng và phát triển sản phẩm cà phê có giá trị gia tăng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Thành phần hóa học cà phê: Cà phê chứa khoảng 670 hợp chất, trong đó caffeine chiếm 1-4% tùy loại. Arabica có hàm lượng caffeine thấp hơn Robusta (1-2% so với 2-4%). Các thành phần khác như lipid, protein, đường và các hợp chất thơm đóng vai trò quan trọng trong chất lượng cà phê.
• Tác động sinh lý của caffeine: Caffeine kích thích thần kinh trung ương, tăng cường tỉnh táo, nhưng dùng quá liều có thể gây tác dụng phụ như tăng huyết áp, mất ngủ.
• Phản ứng hóa học trong rang cà phê: Các phản ứng Maillard, Strecker, caramel hóa và oxy hóa tạo ra các hợp chất thơm đặc trưng như furan, pyrazine, pyrrole, thiazole.
• Phương pháp trích ly caffeine: Soxhlet là phương pháp chiết liên tục truyền thống, trong khi CO2 siêu tới hạn (SFE) là kỹ thuật hiện đại, thân thiện môi trường, cho phép chiết chọn lọc caffeine với độ tinh khiết cao.
• Phân tích định lượng bằng HPLC: HPLC là kỹ thuật sắc ký lỏng hiệu năng cao, cho phép xác định chính xác hàm lượng caffeine trong mẫu phức tạp.
• Phân tích hợp chất tạo hương bằng GC-MS: Kết hợp sắc ký khí và khối phổ giúp định danh các hợp chất thơm trong cà phê sau khi trích ly bằng SPME và SDE.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: 15 mẫu cà phê gồm cà phê bột rang xay và cà phê hòa tan được thu thập từ thị trường Việt Nam.
• Phương pháp trích ly: Sử dụng hai phương pháp Soxhlet và CO2 siêu tới hạn để chiết caffeine. Thời gian trích ly Soxhlet khảo sát từ 30 đến 120 phút, SFE khảo sát áp suất, nhiệt độ và tỷ lệ co-solvent ethanol.
• Phân tích định lượng: Hàm lượng caffeine được xác định bằng HPLC với đường chuẩn caffeine chuẩn hóa. Cỡ mẫu thực nghiệm là 15 mẫu, chọn mẫu ngẫu nhiên đại diện cho thị trường.
• Phân tích hương cà phê: Trích ly hương bằng SPME và SDE, sau đó định danh các hợp chất bằng GC-MS.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện trong 11 tháng, từ tháng 1 đến tháng 11 năm 2013, bao gồm thu thập mẫu, thí nghiệm trích ly, phân tích HPLC và GC-MS, xử lý số liệu và báo cáo kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hàm lượng caffeine trong cà phê bột rang xay: Kết quả trích ly Soxhlet cho thấy hàm lượng caffeine dao động từ 1,2% đến 2,8%, trong khi phương pháp SFE cho kết quả từ 1,5% đến 3,0%. Trung bình, SFE cho hàm lượng caffeine cao hơn khoảng 10-15% so với Soxhlet.
2. Hàm lượng caffeine trong cà phê hòa tan: Soxhlet xác định hàm lượng caffeine từ 1,0% đến 2,5%, SFE từ 1,3% đến 2,7%. Sự khác biệt giữa hai phương pháp là khoảng 8-12%.
3. Ảnh hưởng của tỷ lệ co-solvent ethanol trong SFE: Khi tăng tỷ lệ ethanol từ 5% lên 15%, hàm lượng caffeine chiết được tăng từ 1,8% lên 2,5%, cho thấy ethanol giúp tăng hiệu quả trích ly caffeine.
4. Định danh hợp chất tạo hương: GC-MS xác định được hơn 60 hợp chất thơm trong các mẫu cà phê, thuộc các nhóm furan, pyrazine, pyrrole, thiazole. Phương pháp SPME và SDE cho kết quả tương đồng về thành phần, nhưng SPME cho nồng độ hợp chất thơm cao hơn khoảng 20%.

Thảo luận kết quả

Sự khác biệt về hàm lượng caffeine giữa hai phương pháp Soxhlet và SFE có thể do SFE sử dụng CO2 siêu tới hạn có khả năng thâm nhập sâu và chiết chọn lọc hơn, đồng thời giảm thiểu sự phân hủy caffeine do nhiệt độ thấp hơn. Tỷ lệ co-solvent ethanol ảnh hưởng tích cực đến khả năng hòa tan caffeine, phù hợp với các nghiên cứu trước đây cho thấy dung môi phân cực hỗ trợ chiết caffeine hiệu quả hơn. Hàm lượng caffeine trong cà phê Robusta cao hơn Arabica, phù hợp với đặc điểm sinh học của hai loại hạt. Việc định danh các hợp chất thơm bằng GC-MS cho thấy sự đa dạng phức tạp của hương cà phê, trong đó pyrazine và furan đóng vai trò chủ đạo, góp phần tạo nên mùi vị đặc trưng. Biểu đồ so sánh hàm lượng caffeine và tỷ lệ các nhóm hợp chất thơm có thể minh họa rõ ràng sự khác biệt giữa các mẫu và phương pháp trích ly.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp SFE kết hợp co-solvent ethanol trong sản xuất cà phê: Động từ hành động là "triển khai", mục tiêu tăng hiệu quả chiết caffeine lên ít nhất 15% trong vòng 12 tháng, chủ thể thực hiện là các nhà sản xuất cà phê và phòng thí nghiệm kiểm định.
2. Xây dựng quy trình kiểm soát hàm lượng caffeine chuẩn hóa: Động từ "xây dựng", nhằm đảm bảo hàm lượng caffeine trong sản phẩm không vượt quá giới hạn an toàn, thực hiện trong 6 tháng, chủ thể là cơ quan quản lý chất lượng thực phẩm.
3. Phát triển bộ tiêu chuẩn đánh giá hương cà phê dựa trên GC-MS: Động từ "phát triển", mục tiêu chuẩn hóa các hợp chất thơm đặc trưng, hoàn thành trong 1 năm, chủ thể là viện nghiên cứu và doanh nghiệp cà phê.
4. Tăng cường đào tạo kỹ thuật phân tích HPLC và GC-MS cho cán bộ kỹ thuật: Động từ "tổ chức", nhằm nâng cao năng lực phân tích và kiểm soát chất lượng, thực hiện định kỳ hàng năm, chủ thể là các trường đại học và trung tâm đào tạo chuyên ngành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà sản xuất cà phê: Nắm bắt kỹ thuật trích ly và phân tích caffeine để cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm thiểu gian lận trong chế biến.
2. Cơ quan quản lý chất lượng thực phẩm: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng tiêu chuẩn kiểm soát hàm lượng caffeine và hương vị cà phê trên thị trường.
3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ hóa học, thực phẩm: Tham khảo phương pháp phân tích hiện đại, ứng dụng trong nghiên cứu và phát triển sản phẩm.
4. Doanh nghiệp chế biến và xuất khẩu cà phê: Áp dụng kỹ thuật phân tích để nâng cao giá trị sản phẩm, đáp ứng yêu cầu thị trường quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp nào cho kết quả chính xác hơn trong định lượng caffeine?
   Phương pháp trích ly CO2 siêu tới hạn (SFE) kết hợp HPLC cho kết quả chính xác và hiệu quả hơn so với Soxhlet do khả năng chiết chọn lọc và nhiệt độ thấp, giảm phân hủy caffeine.

2. Tại sao cần sử dụng co-solvent ethanol trong SFE?
   Ethanol làm tăng tính phân cực của dung môi, giúp hòa tan tốt hơn các hợp chất caffeine có tính phân cực, từ đó tăng hiệu quả chiết ly.

3. Các hợp chất nào đóng vai trò chính trong hương cà phê?
   Các nhóm hợp chất furan, pyrazine, pyrrole và thiazole là những thành phần chính tạo nên mùi thơm đặc trưng của cà phê.

4. HPLC có thể phát hiện hàm lượng caffeine thấp đến mức nào?
   HPLC có độ nhạy cao, có thể phát hiện caffeine ở nồng độ rất thấp với độ chính xác và tái lập tốt, phù hợp cho phân tích mẫu phức tạp.

5. Việc rang cà phê ảnh hưởng thế nào đến hàm lượng caffeine?
   Quá trình rang làm giảm độ ẩm và thay đổi thành phần hóa học, tuy nhiên caffeine là hợp chất bền nhiệt nên hàm lượng không giảm nhiều, nhưng cách rang và mức độ rang ảnh hưởng đến hương vị và độ hòa tan caffeine.

Kết luận

• Luận văn đã xác định thành công hàm lượng caffeine trong 15 mẫu cà phê Việt Nam bằng hai phương pháp trích ly Soxhlet và CO2 siêu tới hạn, kết hợp phân tích HPLC.
• Phương pháp SFE cho hiệu quả chiết ly cao hơn, đặc biệt khi sử dụng co-solvent ethanol.
• Đã định danh được hơn 60 hợp chất tạo hương cà phê bằng GC-MS sau khi trích ly bằng SPME và SDE, làm rõ vai trò của các nhóm hợp chất thơm chính.
• Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao chất lượng kiểm soát và phát triển sản phẩm cà phê tại Việt Nam.
• Đề xuất triển khai áp dụng kỹ thuật SFE và xây dựng tiêu chuẩn kiểm soát hàm lượng caffeine, đồng thời đào tạo kỹ thuật phân tích hiện đại cho cán bộ chuyên môn.

Next steps: Triển khai ứng dụng quy trình trích ly SFE trong sản xuất, hoàn thiện bộ tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng, mở rộng nghiên cứu các hợp chất hương cà phê đặc trưng.

Call to action: Các nhà sản xuất và cơ quan quản lý cần phối hợp áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao chất lượng cà phê Việt Nam, đáp ứng yêu cầu thị trường trong nước và quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI MỞ ĐẦU Trên thế giới, caffeine được sử dụng giống như một chất kích thích than kinh trung ương, có tác dụng gây hưng phấn và kéo dài thời gian tỉnh táo. Cho đến nay cà phê vẫn là thức uống được tiêu thụ rộng rãi nhất trên thế giới và caffeine được hấp thu vào người dưới dạng thức uống như trà, cà phê, nước uống có gas và nước tăng lực hay các loại dược phẩm. Người ta ước lượng rang cà phê chứa hơn chất hoá học, dù con số chính xác vẫn chưa được xác định. Nó tùy thuộc vào chủng loại và sự đa dạng của giống loài và cách chúng được trồng.

thu hái và chế biến.Trong đó chất thu hút nhiều sự quan tâm nhất là caffeine trong cà phê và hương thơm của cà phê. Các ảnh hưởng về tâm sinh | của caffeine đã và đang được nghiên cứu rộng rãi. Có hai loại hạt cà phê cơ bản là Arabica và Robusta. Arabica là loại hạt có chất lượng cao hơn thường được sử dụng cho những người sảnh cà phê.

Robusta có chất lượng thấp hơn và thường được dùng để đóng gói sẵn, chế biến cà phê hòa tan hoặc chế biến cà phê bột. Hạt Robusta có hàm lượng caffeine cao hơn hạt Arabica. Tuy nhiên, không phải là loại cà phê Arabica hay Robusta quyết định đến hàm lượng caffeine có trong tách cà phê mà là sự đa dạng của các loại hạt, của nơi trồng, các cách rang xay, bí quyết pha chế.thậm chí đến cả tên thương hiệu của nhà sản xuất đều có ảnh hưởng đến hàm lượng caffeine có trong tách ca phê. Tuy nhiên, để tăng lợi nhuận và giảm giá thành, một số nơi chế biến cà phê đã có những hành vi lừa gạt, gian dối người tiêu dùng.

Người ta đã độn thêm bắp hoặc đậu nành rang cháy đen vào. Và khi đó nhà sản xuất phải dùng thêm các chất phụ gia, phẩm màu như caramel, chất tạo vị đăng, chất tạo ngọt, chất tạo bọt, tinh cà phê. dé bổ sung lại hương vi của cà phê. XIV Luận văn cao học HV: Nguyễn Phương Quyên Bên cạnh caffeine, van đề về hương thơm của cà phê và những tim hiểu khoa học về các hợp chất tạo nên mùi thơm đặc trưng rất riêng của cà phê đã và đang được nghiên cứu nhiều.

Mỗi năm, các công trình nghiên cứu đã bố sung thêm những chất mới vào danh sách hợp hương cà phê. Chúng tôi tiễn hành nghiên cứu định danh một số hợp chất trong hương một số cà phê ở Việt Nam. Xuất phát từ van dé chất lượng cà phê, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “ Phân tích hàm lượng caffeine trong các loại cà phê trên thị trường bằng phương pháp sắc kí long hiệu năng cao (HPLC)” nhằm nghiên cứu góp phan vào việc đánh giá chất lượng cà phê hiện nay. Trong để tài này kỹ thuật sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC) và GC- MS được áp dụng.

Đây là hai kỹ thuật được áp dụng pho biến hiện nay trong các phòng phân tích với hiệu quả tách cao,d6 chính xác cao cũng như có thé tự động hóa được trong trường hợp phân tích hàng loạt. XV Luận văn cao học HV: Nguyễn Phương Quyên CH ƠNG 1 TONG QUAN 1.1 Tổng quan về cà phê[1, 2, 17, 29] 1.1 Phân loại và đặc điểm một số giống cà phê 1.1 Cà phê chè - Tên khoa hoc: Coffea Arabica L. Đây là cà phê duoc trông lâu đời nhất, có gía trị kinh tế và tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới vì thơm ngon dịu (chiếm 70% sản lượng cà phê trên thế giới). Trên thị trường cà phê chè được đánh giá cao hơn cà phê vối (Coffea Canephora Chev.

hay Coffea Robusta Chev.) vì có hương vi thơm ngon và chứa it hàm lượng caffeine hon. - Cây có tán lớn màu xanh đậm, lá hình bầu dục chiều dài 12 cm, rộng 5 cm. Cây trưởng thành có thé cao từ 4 - 6 m, nếu dé mọc hoang dã có thé cao tới 15m. Hoa màu trắng, nhị vàng, hoa thường nở về đêm và nở hết vào 4 - 5 giờ sáng, cây cà phê chè có khả năng tự thụ phan cao khoang 90%.

Qua hinh oval, mỗi quả chứa hai hạt cà phê. Được trồng chủ yếu ở các nước có khí hậu nhiệt đới. Tuy nhiên điều kiện thuận lợi nhất cho sự phát triển của cây cà phê chè là những vùng đất cao từ 1375-1830 m và khô ráo. Cà phê chè sau khi trồng khoảng 3 đến 4 năm thì có thể bắt đầu cho thu hoạch cho đến 25 năm thì dừng lại.

1 Luận văn cao học HV: Nguyễn Phương Quyên 1.2 Cà phê voi - lên khoa hoc: Coffea Canephora Chev. hoặc Coffea Robusta Chev. - Là dang cây gỗ hoặc cây bụi, thông thường Robusta cao từ 5 — 7 m, chiéu cao của cây trưởng thành có thé lên tới 10 m. Vỏ quả cứng và dai hơn cà phê Ababica - Hạt nhỏ hon hat cà phê Arabica.

Hàm lượng caffeine trong hạt cà phê Robusta khoảng 2-4%, trong khi ở cà phê Arabica chỉ khoảng 1-2%. - Là cây quan trọng thứ hai trong các loài cà phê. Khoảng 39% các sản phẩm cà phê được sản xuât từ loại cà phê này. -Nước xuất khẩu cà phê vối lớn nhất thế giới là Việt Nam.

Luận văn cao học HV: Nguyễn Phương Quyên 1.3 Cà phê mít -Tén khoa học: Coffea Excelsa Chev. (Chari) hoặc Coffea Liberica Chev. Hàm lượng cafeine trong hat khoảng | ,02-1,15%. Ca phê mit it thom, có vị chua chat lượng nước uông it được ưa chuộng.

Hiện nay, hai loài cà phê được trồng nhiều nhất trên thế giới là cà phê Arabica và cà phê Robusta. Trong đó ca phê Arabica chiếm 70% tổng sản lượng cà phê trên thé giới, còn cà phê Robusta chiếm khoảng 30%. Các cà phê khác chiếm tỉ lệ không đáng kế. Trong hai loại cà phê phố biến nói trên, ca phê Arabica thường được đánh giá tốt hơn về các tính chất hương vị, và thường được sản xuất cà phê rang xay.

Cà phê Robusta thì thường được sử dụng để sản xuất cà phê hòa tan. Nước sản xuất cà phê Arabica nhiều nhất thé giới là Brazil, còn nước sản xuất cà phê Robusta nhiều nhất thé giới là Việt Nam. Gần như toàn bộ lượng cà phê xuất khẩu của Việt Nam đều là Robusta.2 Thanh phan hóa hoc trong hat cà phê. Luận văn cao học HV: Nguyễn Phương Quyên Cà phê là một thức uống kích thích thần kinh, uống cà phê hoạt động trí óc minh mẫn hơn và thông qua sự kích thích thần kinh, tăng cường hoạt năng của những bộ máy khác trong cơ thé: trợ tim, xúc tiễn sự tuần hoàn của máu, thông tiểu, phan ứng của bắp thịt nhạy, khỏe hơn.

Tác dụng sinh lý ở trên chủ yếu là do tác dụng của caffeine, một thành phần quan trọng không thể thiếu trong cà phê. Trong nước cà phê có một lượng đáng kê các vitamine nhóm B, nhất là vitamin PP, do chất Trigonelline trong cà phê nhân chuyển hóa trong quá trình rang. Dé giải thích nguyên nhân nghiện cà phê phô biến trong gan một nửa dân số thé giới, các nhà khoa hoc Thụy Sĩ đã tiễn hành phân tích hạt cà phê, cho thay trong hạt cà phê có 670 hợp chất tạo mùi hương tong hợp tuyệt vời (chè có 404, cacao có 385). Hạt cà phê xanh giàu glucid và lipid, glucid chiếm hơn 50% phân lớn là các polysaccharide.

Thành phần hóa học của cà phê nhân phụ thuộc vào chủng loại, độ chín điều kiện canh tác, phương pháp chế biến và bảo quản. Thành phần hóa học trong cà phê có ảnh hưởng rat tốt trong quá trình đánh giá chất lượng thử ném cảm quan. Nước: Trong nhân cà phê đã sây khô còn khoảng 10-12% nước ở dạng liên kết. Sau khi rang, hàm lượng nước trong cà phê còn khoảng 2,7%.

Hàm lượng nước trong cà phê ảnh hưởng trực tiếp đến chat lượng cà phê. Nếu độ am cao, vi sinh vật dé phát triển và hương cà phê dễ bị tốn that. Chất khoáng: Hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 3-5%, chủ yếu là Kali, Magie, Phospho, Clo ngoài ra còn có nhôm, sắt, đồng, iot, lưu huỳnh. Những chất này ảnh hưởng không tốt đến mùi cà phê rang.

Cà phê có lượng khoáng càng thấp thì càng tốt. Glucide: chiếm khoảng 50% tong lượng chất khô trong cà phê. Các chất này không tham gia vào thành phan nước uống mà có tác dụng tạo màu sắc và vị caramel cho cà phê. Proteine: Hàm lượng protein trong ca phê không cao nhưng có vai tro quan trọng trong việc hình thành hượng vị cho sản phẩm.

Trong đó, các acid amine chứa lưu 4 Luận văn cao học HV: Nguyễn Phương Quyên huỳnh như cyctine, methionine là quan trọng nhất, chúng tạo nên hương thơm mạnh cho cả phê rang. Đặc biệt, methionine và proline có tác dụng làm giảm tốc độ oxy hóa các chất thơm, giúp giữ được mùi thơm của cà phê trong quá trình bảo quản. Lipid: hàm lượng lipid trong cà phê lớn (10-13%) gồm có dau và sáp. Trong quá trình chế biến, một phan acid béo tham gia phản ứng dưới tác dụng của nhiệt độ cao tạo nên hương thơm cho sản phẩm.

Lượng lipid còn lại không bị biến đổi chính là dung môi tốt để hòa tan các chất thơm. Các ankaloid: Trong cà phê có các ankaloid như caffeine, trigonelline, betaine, coline. Trong đó, quan trọng nhất là caffeine và trigonellin. + Caffeine: Hàm lượng khoảng 1-3% phụ thuộc vào chung loại, điều kiện khí hậu, điêu kiện canh tác.

+ Trigonelline: là ankaloid không có hoạt tính sinh lý, ít tan trong ethanol, không tan trong chloroform và ether, tan nhiều trong nước nóng. Tính chất quý của trigonelline là dưới tac dụng của nhiệt độ cao, nó bi nhiệt phân tạo thành acid nicotinic (tiền vitamin PP). Hiện nay, người ta đã tìm ra có tới 70 chất thơm hỗn hop lại thành mùi thom của cà phê. Ngoài ra, trong nhân cà phê còn có một lượng đáng ké vitamin.

Trong cà phê chủ yếu là vitamin nhóm B như BI, B2, Bó, B12 và các loại acid hữu cơ là tiền các loại vitamin. Trong những hợp chất hiện diện trong thành phần hóa học của cà phê, chỉ có caffeine là bên nhiệt, nó không bị phá hủy bởi quá trình rang cà phê. Những hợp chất khác như protein, sugar, chlorogenic acid, trigonelline và chất béo có thé bị phá hủy và tham gia vào các phản ứng diễn ra trong quá trình rang cà phê, hình thành hương cả phê. Luan văn cao hoc HV: Nguyễn Phương Quyên Bang 1.1 Thành phân hóa hoc của hat cà phê [29] Component Arabica Robusta Constituents Solube carbohydrates 9-125 6-11,5 Fructose, glucose, galactose, Monosaccharides 0.