Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cà phê là một trong những thức uống phổ biến trên thế giới với sản lượng tiêu thụ liên tục tăng trưởng. Cùng với sự phát triển này, lượng bã cà phê đã qua sử dụng (Spent Coffee Grounds - SCG) thải ra môi trường ngày càng lớn, ước tính trên quy mô toàn cầu đạt khoảng 6,5 triệu tấn mỗi năm; trung bình cứ 1 tấn hạt cà phê chế biến sẽ thải ra khoảng 650 kg bã cà phê. Phần lớn lượng phế phẩm rắn này hiện nay chưa được xử lý triệt để mà chủ yếu bị chôn lấp tại các bãi rác. Quá trình phân hủy yếm khí của bã cà phê làm phát sinh một lượng lớn khí mê-tan ($CH_4$), một trong những tác nhân chính gây hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu toàn cầu.

Mặc dù là phế phẩm, bã cà phê có chứa hàm lượng hợp chất hữu cơ phong phú: chất xơ không hòa tan chiếm hơn 50% khối lượng khô (chủ yếu là cellulose, hemicellulose và lignin), protein thô dao động từ 10% đến 17%, lipid chiếm 22% đến 27%, cùng nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học giá trị cao như phenolic acid, flavonoid và caffeine. Hầu hết các công trình nghiên cứu trước đây tại Việt Nam và trên thế giới chỉ tập trung khai thác đơn lẻ một hoặc hai thành phần riêng biệt mà chưa xây dựng được một quy trình khép kín, phân tách đồng thời các nhóm hoạt chất trên cùng một dòng nguyên liệu. Xuất phát từ thực tế đó, đề tài khóa luận "Nghiên cứu phân tách các hoạt chất sinh học, protein và chất xơ từ bã cà phê" của nhóm tác giả Hồng Thúy Vy và Hà Phùng Băng Châu (ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh) đã được tiến hành nhằm khai thác giá trị của phụ phẩm này theo định hướng kinh tế tuần hoàn.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

  1. Thu thập và xử lý sơ bộ nguồn nguyên liệu bã cà phê thu nhận sau quá trình pha chế.
  2. Xác định các chỉ tiêu hóa lý và thành phần dinh dưỡng ban đầu của bã cà phê theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN).
  3. Nghiên cứu thực nghiệm quy trình khử chọn lọc caffeine bằng dung môi nước nóng ở nhiệt độ 90 ℃ nhằm giảm nồng độ alkaloid này xuống mức tối thiểu trước khi thu hồi các hợp chất khác.
  4. Trích ly và thu nhận các hợp chất có hoạt tính sinh học (polyphenol, flavonoid) bằng dung môi ethanol 60% có hỗ trợ của sóng siêu âm (UAE); điều chế dạng cao chiết và chế phẩm dạng bột; định tính bằng HPLC-MS/MS, định lượng TPC, TFC và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa qua khả năng quét gốc tự do DPPH.
  5. Thu hồi protein thô từ bã cà phê sau trích ly hoạt chất bằng phương pháp hòa tan trong môi trường kiềm và kết tủa đẳng điện; xác định hàm lượng protein theo phương pháp Kjeldahl.
  6. Xác định hàm lượng các hợp chất chất xơ không hòa tan còn lại (cellulose, hemicellulose, lignin); đánh giá sự thay đổi hình thái cấu trúc bề mặt bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) và tính chất biến đổi nhiệt bằng phân tích nhiệt trọng lượng (TGA/DTG) và nhiệt lượng kế quét vi sai (DSC).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Bã cà phê đã qua sử dụng (SCG) từ giống cà phê Robusta (Coffea canephora).
  • Phạm vi không gian: Mẫu bã cà phê được thu gom tại quán cà phê nội khu trong khuôn viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Các thí nghiệm phân tích, trích ly, điều chế và đo đạc được triển khai tại phòng thí nghiệm Bộ môn Hóa Hữu cơ, Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm cùng sự hỗ trợ trang thiết bị của Viện Công nghệ Tiên tiến.
  • Phạm vi thời gian: Mẫu nguyên liệu bã cà phê được thu thập tập trung từ ngày 10 đến ngày 12 tháng 2 năm 2025; toàn bộ khóa luận hoàn thành vào tháng 8 năm 2025.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên cơ sở hóa học các hợp chất tự nhiên, công nghệ chiết tách chất rắn - lỏng và các phương pháp phân tích công cụ hiện đại:

  • Lý thuyết về thành phần bã cà phê: Hạt cà phê Robusta sau rang và chiết xuất nước nóng vẫn giữ lại khung cấu trúc lignocellulose bền vững. Protein trong bã cà phê chứa tỷ lệ acid amin chuỗi nhánh (BCAA) cao với chỉ số Fischer đạt xấp xỉ 3,40. Các hợp chất phenolic chính bao gồm chlorogenic acid, caffeic acid, gallic acid, ferulic acid, protocatechuic acid và các dẫn xuất flavonoid (quercetin, catechin, epicatechin).
  • Cơ sở loại bỏ caffeine: Caffeine (1,3,7-trimethylxanthine) hòa tan rất tốt trong nước ở nhiệt độ cao (đạt tối ưu tại 90 ℃). Nước nóng giúp làm trương nở cấu trúc tế bào bã cà phê và phá vỡ liên kết của phức chất kali-chlorogenic acid-caffeine, giải phóng caffeine tự do vào pha lỏng trong khi hạn chế tối đa sự tổn thất của các polyphenol kém bền nhiệt.
  • Cơ sở chiết xuất hỗ trợ sóng siêu âm (Ultrasound-Assisted Extraction - UAE): Sóng siêu âm tạo ra hiệu ứng xâm thực (cavitation), hình thành các bọt khí siêu nhỏ liên tục vỡ tung trên bề mặt tế bào thực vật, tạo ra các tia vi lỏng phá vỡ thành tế bào, rút ngắn thời gian chiết xuống 15–30 phút và nâng cao hiệu suất hòa tan các chất chống oxy hóa vào dung môi ethanol 60% (v/v).
  • Cơ sở trích ly protein bằng kết tủa đẳng điện: Ở môi trường kiềm (pH 10–12), các liên kết tế bào bị nới lỏng, các nhóm chức phân cực của protein tích điện âm làm tăng độ hòa tan. Khi hạ pH dung dịch về điểm đẳng điện ($pI$ của protein thực vật thường từ 4,0 đến 5,0), điện tích ròng bằng 0, lực đẩy tĩnh điện giữa các chuỗi polypeptide triệt tiêu, protein mất khả năng hydrate hóa và kết tụ thành khối tủa rắn.
  • Hệ thống thiết bị và phương pháp phân tích thực nghiệm:
    • Hệ thống chiết: Bể siêu âm có gia nhiệt (Hettich, Đức), máy khuấy từ gia nhiệt (IKA, Đức), máy cô quay chân không (Yamato, Nhật Bản).
    • Phương pháp phân tích hóa học: Xác định ẩm và tro theo TCVN; định lượng protein thô theo phương pháp Kjeldahl; định lượng tổng hàm lượng phenolic (TPC) bằng thuốc thử Folin-Ciocalteu quy đổi theo đương lượng gallic acid (mg GAE/gDW); định lượng tổng flavonoid (TFC) bằng phương pháp tạo phức màu với nhôm clorua quy đổi theo đương lượng catechin (mg CE/gDW); khảo sát hoạt tính ức chế gốc tự do 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) trên máy đo quang phổ tử ngoại - khả kiến UV-Vis (Hitachi, Nhật Bản).
    • Phân tích sắc ký và khối phổ: Sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC YL9100 Plus (YL Instruments, Hàn Quốc) đầu dò PDA dùng để định lượng caffeine; hệ thống khối phổ phân giải cao HPLC-MS/MS (Sciex, Mỹ) dùng để xác định thành phần hóa thực vật trong mẫu cao chiết.
    • Phân tích cấu trúc và nhiệt: Kính hiển vi điện tử quét TM4000Plus (Hitachi, Nhật Bản) quan sát vi cấu trúc hình thái bề mặt mẫu; phân tích nhiệt trọng lượng TGA 309 Libra (NETZSCH, Đức) và nhiệt lượng kế quét vi sai DSC 214 Polyma (NETZSCH, Đức) khảo sát độ bền nhiệt và quá trình phân hủy các thành phần chất xơ.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa các tài liệu khoa học liên quan đến đối tượng nghiên cứu và bối cảnh thực tiễn. Tác giả trình bày chi tiết về nguồn gốc sinh học của cà phê Robusta (Coffea canephora), đặc tính thực vật học và vị thế kinh tế của Việt Nam trong chuỗi cung ứng cà phê toàn cầu. Tác giả phân tích thành phần hóa học của bã cà phê đã qua sử dụng, chỉ ra tiềm năng lớn từ các nhóm chất: carbohydrate (45–89%), chất béo (22–27%), protein (10–17%), cellulose (16–25%), hemicellulose (30–40%), lignin (20–30%), caffeine (0,07–0,4%) và melanoidin (25–30% chất khô hòa tan sinh ra từ phản ứng Maillard).

Chương này cũng tổng hợp cơ chế sinh học của các hợp chất phenolic, flavonoid đối với sức khỏe con người (kháng oxy hóa, kháng khuẩn, chống viêm, ức chế enzyme $\alpha$-glucosidase và $\alpha$-amylase); phân tích cấu trúc amino acid của protein trong bã cà phê với chỉ số Fischer cao (3,40) và hàm lượng BCAA dồi dào ($5,12 \pm 0,6%$). Đồng thời, chương 1 điểm luận các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về việc tận dụng bã cà phê làm vật liệu composite, than sinh học biochar xử lý nước thải, giá thể nông nghiệp, phân compost và sản xuất bioethanol, từ đó khẳng định khoảng trống nghiên cứu tại Việt Nam về một quy trình tích hợp thu hồi đồng thời nhiều hợp phần.

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết nguồn gốc nguyên liệu, danh mục hóa chất, thông số kỹ thuật của trang thiết bị và các quy trình thực nghiệm. Bã cà phê Robusta sau khi thu gom tại quán cà phê được sấy khô đối lưu ở 105 ℃ đến khối lượng không đổi để bảo quản trong túi zip.

Quy trình nghiên cứu được thiết kế theo sơ đồ liên hoàn:

  • Giai đoạn 1: Bã nguyên liệu khô được xử lý với nước cất ở 90 ℃ trong 30 phút nhằm chiết tách chọn lọc caffeine, lọc thu hồi bã 1 và dịch caffeine (đo HPLC-PDA).
  • Giai đoạn 2: Bã 1 tiếp tục được sấy khô và trích ly hoạt chất sinh học bằng dung môi ethanol 60% (v/v) có hỗ trợ của bể siêu âm gia nhiệt (tần số 20–40 kHz, công suất 400–600 W, nhiệt độ 50–60 ℃, thời gian 15–30 phút). Dịch chiết sau lọc được chia thành hai nhánh: một nhánh cô quay chân không để thu cao chiết đậm đặc (C-SCG), nhánh còn lại phối trộn phụ gia sấy để tạo chế phẩm bột hòa tan (B-SCG). Bã rắn còn lại sau giai đoạn này được ký hiệu là bã 2.
  • Giai đoạn 3: Bã 2 được kiềm hóa bằng dung dịch NaOH để hòa tan chuỗi polypeptide, sau đó ly tâm thu dịch trong, tiến hành kết tủa protein tại điểm đẳng điện bằng cách điều chỉnh pH về vùng 4,0–5,0 và duy trì ở nhiệt độ 4–10 ℃. Kết tủa protein được ly tâm lạnh (Z32K Hermle) thu hồi và xác định hàm lượng bằng phương pháp Kjeldahl.
  • Giai đoạn 4: Bã còn lại sau khi tách protein được sấy khô để phân tích hàm lượng các cấu phần xơ (cellulose, hemicellulose, lignin), chụp ảnh SEM và phân tích nhiệt TGA/DTG, DSC.

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày các số liệu thực nghiệm thu được từ quá trình triển khai quy trình:

  • Đánh giá chỉ tiêu ban đầu: Phân tích hóa lý cho thấy bã cà phê thô có độ ẩm thấp sau sấy, giàu thành phần hữu cơ và khoáng chất, đáp ứng điều kiện làm nguyên liệu đầu vào cho các bước trích ly tiếp theo.
  • Hiệu quả khử caffeine: Quá trình xử lý bã bằng nước cất ở 90 ℃ trong 30 phút cho thấy khả năng loại bỏ phần lớn lượng alkaloid tự do. Lượng caffeine còn lại trong bã cà phê sau chiết xuất giảm xuống chỉ còn 19,32 ppm (tương đương lượng caffeine tồn lưu chỉ khoảng 3% so với hàm lượng ban đầu).
  • Đặc tính cao chiết và bột hoạt chất: Phân tích HPLC-MS/MS đối với mẫu cao chiết đã dự đoán và nhận diện được sự có mặt của nhiều nhóm hợp chất quý như phenolic acid (gallic acid, caffeic acid), flavonoid, amino acid và các acid hữu cơ điển hình. Kết quả định lượng quang phổ cho thấy mẫu cao chiết (C-SCG) có tổng hàm lượng polyphenol TPC đạt 93,36 mg GAE/gDW và tổng hàm lượng flavonoid TFC đạt 25,40 mg CE/gDW; giá trị ức chế gốc tự do DPPH thể hiện qua $IC_{50}$ đạt 8,62 µg/mL. Đối với chế phẩm dạng bột (B-SCG), giá trị TPC đạt 43,31 mg GAE/gDW, TFC đạt 7,02 mg CE/gDW và giá trị $IC_{50}$ là 11,47 µg/mL. Cả hai chế phẩm đều thể hiện khả năng dập tắt gốc tự do tốt.
  • Thu hồi protein: Quá trình kết tủa đẳng điện trong môi trường acid yếu sau khi kiềm hóa cho phép thu hồi chế phẩm protein thô từ bã cà phê với hàm lượng đạt 30,75% (tính theo phương pháp định lượng nitơ Kjeldahl).
  • Thành phần và cấu trúc chất xơ còn lại: Phân tích thành phần bã rắn cuối cùng ghi nhận tỷ lệ cellulose đạt 25,6%, hemicellulose chiếm 40,2% và lignin chiếm 23,6%. Ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) minh chứng bề mặt bã cà phê sau các giai đoạn chiết tách xuất hiện nhiều vết nứt, lỗ xốp và cấu trúc sợi phân rã rõ rệt so với độ nhẵn đặc ban đầu. Phân tích TGA/DTG và DSC khẳng định bã xơ sau trích ly vẫn giữ được độ bền nhiệt tốt ở dải nhiệt độ dưới 200 ℃, với các pic phân hủy nhiệt đặc trưng cho hemicellulose (220–315 ℃), cellulose (315–400 ℃) và sự phân hủy chậm của lignin ở nhiệt độ cao.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã xây dựng thành công quy trình thực nghiệm tích hợp nhiều giai đoạn để phân tách và thu hồi các nhóm hợp chất từ bã cà phê Robusta đã qua sử dụng. Toàn bộ các chỉ tiêu định lượng, hiệu suất thu hồi và hoạt tính sinh học thu được trong văn bản khóa luận được tổng hợp trong bảng số liệu sau:

Thông số / Thành phần phân tích Mẫu cao chiết (C-SCG) Chế phẩm dạng bột (B-SCG) Bã sau các quá trình tách
Nồng độ caffeine còn lại trong bã — — 19,32 ppm (~3%)
Tổng hàm lượng phenolic (TPC) 93,36 mg GAE/gDW 43,31 mg GAE/gDW —
Tổng hàm lượng flavonoid (TFC) 25,40 mg CE/gDW 7,02 mg CE/gDW —
Khả năng ức chế gốc tự do ($IC_{50}$ DPPH) 8,62 µg/mL 11,47 µg/mL —
Hàm lượng protein thô thu hồi — — 30,75%
Tỷ lệ Cellulose trong bã xơ — — 25,6%
Tỷ lệ Hemicellulose trong bã xơ — — 40,2%
Tỷ lệ Lignin trong bã xơ — — 23,6%

Các kiến nghị và giải pháp đề xuất của nhóm tác giả:

  • Sử dụng cao chiết và chế phẩm bột giàu polyphenol từ bã cà phê làm chất chống oxy hóa tự nhiên, phụ gia bảo quản trong ngành thực phẩm hoặc nguyên liệu cho dược mỹ phẩm chống lão hóa da.
  • Ứng dụng nguồn protein thu hồi từ bã cà phê (với chỉ số acid amin phân nhánh BCAA cao) bổ sung vào khẩu phần thức ăn chăn nuôi nhằm hạ giá thành sản xuất và nâng cao dinh dưỡng cho vật nuôi.
  • Tận dụng bã xơ giàu lignocellulose bền nhiệt làm chất độn sinh học gia cường trong chế tạo vật liệu composite phân hủy sinh học, sản xuất màng bọc thực phẩm và bao bì tự hủy thân thiện với môi trường.

Đóng góp khoa học và thực tiễn của khóa luận:

  • Về mặt khoa học: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu thực nghiệm toàn diện về sự thay đổi thành phần hóa lý, cấu trúc tế bào (SEM) và tính chất nhiệt (TGA/DSC) của bã cà phê Robusta qua các bước trích ly liên hoàn. Khóa luận chứng minh việc loại bỏ trước caffeine bằng nước nóng không làm mất đi các hoạt chất phenolic có giá trị trong các bước chiết siêu âm sau đó.
  • Về mặt thực tiễn: Đây là một trong những nghiên cứu tiên phong tại Việt Nam công bố quy trình phân tách khép kín trên cùng một đối tượng nguyên liệu bã cà phê thải, thay vì chỉ khai thác một chất riêng lẻ rồi vứt bỏ phần còn lại. Đề tài mở ra giải pháp giải quyết lượng rác thải rắn nông nghiệp đô thị, giảm thiểu phát thải khí nhà kính và đóng góp vào chuỗi giá trị của nền kinh tế tuần hoàn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

  • Quy trình trích ly và phân tách hiện mới được tiến hành ở quy mô phòng thí nghiệm (batch nhỏ), chưa được khảo sát ở quy mô pilot hoặc thử nghiệm sản xuất liên tục bán công nghiệp.
  • Mẫu nguyên liệu chỉ thu nhận từ giống cà phê Robusta tại một địa điểm duy nhất (Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM) trong một khoảng thời gian ngắn (tháng 2/2025), chưa khảo sát so sánh với cà phê Arabica hoặc bã cà phê thu gom từ các nhà máy sản xuất cà phê hòa tan công nghiệp với mức độ trích ly ban đầu sâu hơn.
  • Phân tích HPLC-MS/MS chủ yếu dừng lại ở mức độ dự đoán và định tính các nhóm hoạt chất (phenolic acid, flavonoid, amino acid), chưa tiến hành tinh sạch và phân lập từng hợp chất đơn lẻ ở độ tinh khiết cao.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Tối ưu hóa các thông số công nghệ trích ly siêu âm (tỷ lệ rắn/lỏng, thời gian, công suất sóng, nhiệt độ) bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) để tối đa hóa hiệu suất thu hồi polyphenol và protein.
  • Nghiên cứu sâu hơn về hoạt tính sinh học in vitro và in vivo của cao chiết (khả năng kháng viêm, kháng khuẩn đối với các chủng vi sinh vật cụ thể, độc tính tế bào).
  • Ứng dụng thực tế phần bã xơ không tan còn lại làm chất độn sinh học phối trộn với nhựa sinh học (PLA, PBS) để chế tạo vật liệu composite và đánh giá các chỉ tiêu cơ lý thực tế (độ bền kéo, độ uốn, khả năng phân hủy sinh học trong đất).

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho nhiều đối tượng bạn đọc và nghiên cứu:

  • Sinh viên và học viên sau đại học: Chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học và Kỹ thuật Môi trường có thể tham khảo phương pháp luận thiết kế thí nghiệm trích ly liên hoàn, quy trình chiết hỗ trợ siêu âm (UAE) và kỹ thuật kết tủa protein đẳng điện từ nguồn phụ phẩm thực vật.
  • Nhà nghiên cứu về công nghệ hóa học và vật liệu: Các số liệu chi tiết về phổ phân tích HPLC-MS/MS, đường cong nhiệt TGA/DTG, giản đồ nhiệt DSC và ảnh chụp vi cấu trúc SEM cung cấp dữ liệu nền tảng đáng tin cậy để đối sánh khi nghiên cứu biến tính lignocellulose hoặc chế tạo vật liệu xanh.
  • Phần nội dung đáng chú ý: Chương 2 (mục quy trình loại bỏ caffeine bằng nước nóng ở 90 ℃ và trích ly hoạt chất bằng ethanol 60% có hỗ trợ siêu âm) cùng Bảng số liệu tổng hợp trong Chương 3 là những phần thực nghiệm chuẩn mực, có thể áp dụng trực tiếp cho các đề tài nghiên cứu tương tự về phụ phẩm nông nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nghiên cứu lại chọn nước cất ở 90 ℃ để loại caffeine đầu tiên mà không dùng dung môi hữu cơ?
Nước cất là dung môi an toàn, giá thành thấp, thân thiện với môi trường và phù hợp quy mô lớn. Ở nhiệt độ 90 ℃, caffeine có độ tan tối ưu, đồng thời hơi nước nóng làm trương nở bã cà phê và phá vỡ phức kết hợp kali acid chlorogenic - caffeine để giải phóng alkaloid này. Việc dùng nước ở 90 ℃ vừa giúp loại bỏ triệt để lượng caffeine tự do (còn lại 19,32 ppm trong bã), vừa bảo toàn được tối đa các hợp chất phenolic quý vốn tan tốt hơn trong dung môi hữu cơ phân cực ở bước sau.

2. Tổng hàm lượng polyphenol (TPC) và hoạt tính chống oxy hóa ($IC_{50}$) của mẫu cao chiết và mẫu bột khác nhau như thế nào?
Theo kết quả phân tích quang phổ:

  • Mẫu cao chiết (C-SCG): Đạt TPC là 93,36 mg GAE/gDW, TFC là 25,40 mg CE/gDW và giá trị $IC_{50}$ khử gốc tự do DPPH là 8,62 µg/mL.
  • Chế phẩm dạng bột (B-SCG): Đạt TPC là 43,31 mg GAE/gDW, TFC là 7,02 mg CE/gDW và giá trị $IC_{50}$ là 11,47 µg/mL. Cả hai mẫu đều thể hiện hoạt tính chống oxy hóa mạnh, trong đó cao chiết đậm đặc có nồng độ hoạt chất và khả năng ức chế gốc tự do cao hơn mẫu bột.

3. Cơ chế nào được sử dụng để tách protein từ bã cà phê sau khi đã chiết hoạt chất sinh học?
Nghiên cứu sử dụng phương pháp hòa tan trong dung dịch kiềm (NaOH, pH 10–12) kết hợp kết tủa đẳng điện. Môi trường kiềm giúp ion hóa các nhóm chức carboxyl và amino trên chuỗi polypeptide thành các dạng ion, nới lỏng thành tế bào và giải phóng protein vào dịch chiết. Sau đó, dịch trích được đưa về điểm đẳng điện ($pI$ khoảng pH 4,0–5,0) ở nhiệt độ 4–10 ℃ để triệt tiêu lực đẩy tĩnh điện, làm protein mất tính tan và kết tủa hoàn toàn, thu hồi hàm lượng protein thô đạt 30,75%.

4. Bã rắn còn lại sau toàn bộ chu trình phân tách có thành phần chất xơ ra sao và có thể dùng làm gì?
Bã xơ thu hồi cuối cùng có thành phần gồm 25,6% cellulose, 40,2% hemicellulose và 23,6% lignin. Kết quả phân tích SEM cho thấy mạng sợi xốp, giàu diện tích tiếp xúc; phân tích TGA/DSC cho thấy bã xơ bền nhiệt tốt dưới 200 ℃. Nguồn lignocellulose sạch này rất thích hợp để làm chất độn gia cường cho polymer phân hủy sinh học (như PLA, PBS) để sản xuất composite, bao bì thân thiện môi trường hoặc làm giá thể hữu cơ.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của Hồng Thúy Vy và Hà Phùng Băng Châu đã giải quyết thành công bài toán tận dụng bã cà phê Robusta thông qua quy trình công nghệ tích hợp nhiều bước: loại bỏ caffeine chọn lọc bằng nước nóng, trích ly thu hồi polyphenol - flavonoid bằng sóng siêu âm, thu hồi protein bằng kết tủa đẳng điện và bảo toàn khung cấu trúc chất xơ lignocellulose. Các sản phẩm thu được gồm cao chiết/bột có hoạt tính chống oxy hóa cao, chế phẩm protein thô đạt 30,75% và bã xơ giàu cellulose, hemicellulose có độ bền nhiệt ổn định. Công trình mang lại giá trị khoa học thực nghiệm vững chắc, định hình giải pháp xử lý chất thải rắn hữu cơ hiệu quả và đóng góp thiết thực vào xu hướng phát triển kinh tế tuần hoàn tại Việt Nam.