Xác định hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong sản phẩm cà phê rang xay bằng phương pháp phổ đạo hàm bậc nhất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYÊN TÁT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHÁM VÀ MÔI TRƯỜNG NGUYEN TAT THANH KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP PHÁT TRIÊN PHƯƠNG PHÁP PHẦN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG CAFEEINE VÀ CHLOROGENIC ACID TRONG SẢ.

PHÔ ĐẠO HÀM BẬC NHẤT

VƯƠNG NGỌC ÁNH

Tp.HCM, tháng 10 năm 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYÊN TÁT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHÁM VÀ MÔI TRƯỜNG

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

PHÁT TRIÊN PHƯƠNG PHÁP PHẦN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG CAFEEINE VÀ CHLOROGENIC ACID TRONG SẢN PHẨM CÀ PHẾ RANG XAY BẰNG PHƯƠNG PHÁP

PHÔ ĐẠO HÀM BẬC NHẤT

SVTH: VƯƠNG NGỌC ÁNH GVHD: ThS NGUYÊN CÔNG HẬU

Tp.HCM, tháng 10 năm 202]

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYÊN TÁT THÀNH

Cán bộ hướng dẫn: (ghi tên và ký duyệt)

Zrfw{WuÉ—

ThS Nguyễn Công Hậu

Cán bộ chấm phản biện: (gửỉ fên và ký duyệ£)

Đồng ý với chỉnh sửa của SV Vương Ngọc Ánh

vực

TS Vũ Thị Kim Ngọc

Khóa luận được bảo vệ tại HỘI ĐÔNG CHÁM BẢO VỆ LUẬN VĂN ĐẠI HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYEN TẤT THÀNH, ngày 2l tháng 10 năm 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYÊN TẤT THÀNH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA KỸ THUẬT THỰC PHÁM & MÔI TRƯỜNG

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ THỰC PHÁM

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

Tên Khóa luận:

Tiếng Việt: Xác định hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong sản phẩm cà phê

rang xay bằng phương pháp phô đạo hàm bậc nhất

Tiếng Anh: Determination of caffeine and chlorogenic acid in roasted ground coffee

products by first order derIvative spectra

Nhiệm vụ Khóa luận:

I Khảo sát và tối ưu quy trình chiết mẫu cà phân phân tích hàm lượng caffeine và

Ngày giao Khóa luận: 01/05/2021

Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/09/2021

Họ tên cán bộ hướng dẫn: ThS Nguyễn Công Hậu

Nội dung và yêu cầu KLTN đã được Hội Đồng chuyên ngành thông qua

TP.HCM, ngày 21 tháng năm 2021

TRƯỞNG/ PHÓ KHOA

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan kết quả của đẻ tài “Phát triển phương pháp phân tích và đánh giá hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong sản phẩm cà phê rang xay bằng phương pháp phô đạo hàm bậc nhất” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi đã thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS Nguyễn Công Hậu Các số liệu và kết quả được trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực, không sao chép của bất cứ ai và chưa từng công bồ trong bất kỳ công trình khoa học của nhóm nghiên cứu nào khác cho đến thời

điểm hiện tại

Nếu không đúng như đã nêu ở trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài của mình và chấp nhận những hình thức xử lý theo đúng quy định

TP.Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 10 năm 2021

Tác giả luận văn

T ‹ Ank

LỜI CẢM ƠN

Sau 4 năm rèn luyện và học tập tại Trường Đại học Nguyễn Tất Thành cùng với

sự quan tâm và giúp đỡ của Quý Thây (Cô), anh chị và bạn bè, thời điểm hoàn thành

hoàn khóa luận đã đến, tôi cũng đã học tập và đúc kết được các bài học về kiến thức

lẫn thực tiễn cho bản thân,cũng là lúc tôi xin phép bày tỏ sự biết ơn của mình đến với ngôi trường này

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến toàn thê Quý Thầy (Cô)

và anh chị trong Bộ môn Công nghệ Thực phâm nói riêng và Khoa Kỹ thuật Thực phẩm và Môi trường — Trường Đại học Nguyễn Tất Thành nói chung đã truyền đạt và

hướng dẫn đề tôi có kiến thức làm nền tảng đề hoàn thành tốt bài khóa luận vừa qua

Đặc biệt, tôi xin cảm ơn Thầy Nguyễn Công Hậu và chị Lê Thị Anh Đào, những người đã đông hành cùng tôi trong suôt quá trình tôi làm thực nghiệm và là người động viên, khích lệ tính thân đê tôi hoàn thành tôt luận văn này

Tôi xin cảm ơn Cô Trần Thị Như Trang đã hỗ trợ hóa chất đê tôi có thể tiến hành thực hiện và hoàn thiện khóa luận

Tôi cũng xin cảm ơn Cô Chủ Nhiệm của lớp 17DTPIA là Cô Nguyễn Hồng Khôi Nguyên đã luôn quan tâm và động viên tôi trong suốt thời gian học tập cho đến khi hoàn thành khóa luận

Tôi xin cảm ơn các anh chị, bạn bè và bạn cùng lớp I7DTPIA đã hỗ trợ tôi tận

tình trong quãng đường hoàn thành khóa luận

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến ba mẹ đã sinh con ra, luôn yêu thương, động viên con hết lòng và cho con có được cơ hội được học tập và rèn

luyện kỹ năng, kiến thức để con bước vào đời

Do thời gian và kiến thức kỹ thuật của một sinh viên côn hạn chế nên bài luận

văn này không thể không có những thiếu sót Rất mong được sự đóng góp ÿ kiến của Quý Thây (Cô) để tôi có thể hoàn thành luận văn tốt hơn Chính những kiến thức quý

báu do Tì hây (C2) truyền đạt và những lời động viên, góp ý của anh chị em, bạn bè và

gia đình sẽ là nguôn tư liệu quý giá và là chỗ dựa tỉnh thần đê tôi hoàn thành tốt bài khóa luận

Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn

Tp.HCM, ngày 17 tháng 10 năm 2021

Vương Ngọc Ánh

TÓM TẮT

Cà phê (bắt nguôn từ tiếng Pháp: caƒ$) là thức uống phổ biến trên thể giới nên nhiều sản phẩm cà phê khác nhau đã cho ra đời Xã hội ngày càng phát triển dẫn theo chất lượng cà phê ngày càng được chú trọng bởi các thành phân hóa học có hoạt tính cao của nó Tùy thuộc vào giống và điều kiện chế biến sẽ cho ra các loại cà phê khác nhau Để góp phân bồ sung dữ liệu cho thành phân nội chất của một số sản phẩm cà phê rang xay tại Việt Nam, nghiên cứu này khảo sát và phát triển phương pháp phân tích hàm lượng caffeine và chlorogenie acid trong mâu cà phê Arabica, Robusta và mâu thị trường được thu thập ở Lâm Đông, Việt Nam Phương pháp xác định hàm lượng của hai hợp chất này dựa trên phổ đạo hàm bậc nhất Kết quả khảo sát điều kiện chiết cho thấy các mẫu cà phê chiết ở 90 %C trong 60 phút sẽ cho kết quả chiết tốt hơn Đường chuẩn hôn hợp của phương pháp được khảo sát ở tỉ lệ ]I:1 cho kết quả phù hợp và ổn định với nông

độ nằm trong khoảng từ 0.5-25.0 g mL!, cho độ tuyến tính tốt với R2 = 0.9996 (Caffeine) và 0.9991 (Chlorogenie acid), độ lặp và độ tái lặp thỏa mãn yêu cầu của AOAC (2016) Nhiệt độ chế biến tăng thì hàm lượng caffeine và chlorogenic acid giảm và hàm lượng chiorogenic acid có xu hướng giảm cao hơn so với caffeine trong cà phê Giữa hai giống cà phê, giống Robusta (1.8-2.3) có lượng caffeine cao hơn Arabica (0.9-1.94) và Arabica (1.-12.2%) lại có hàm lượng cholorogenic acid cao hơn Robusta (1.7-6.04).

ABSTRACT Coffee has been known as among the most common non-alcoholic beverages worldwide due to ifs aftractive taste and health benefits ƒor consumers It is characterized by varieties and processing, which caused changes in chemical compositions and biological activities This study aimed to investigate and validate a method ƒor determining caƒfeine and chiorogenic acid roasted ground cofjee products The analytical procedure employed solid- liquid extraction and ƒfirst order derivative spectra ƒor sample preparation and measurement,

chlorogenic acid were built ftom 0.5 to 25.0 g mL'Ì, indicating goodness oƒ linearity (R” > 0.995) The repeatability and reproducibility met the requirements oƒ AOAC (2016) As the roasting temperature increased, the caffeine and chiorogenic acid contenfs decreased The chiorogenic acid confents decreased more than those oƒ caffeine in coffee products Bef\ween the two coffee varieties, Robusta (1.S-2.33%) had higher caƒffeine contents than Arabica (0.9-

6.04).

CHƯƠNG I1 TÔNG QUAN VẺ NGHIÊN CỨU 5-2 2 s2: 7

1, 'f đi THÍ sụcsctdouoitblGootioiioobotlsodieaetsobsuuaad 7

Ï 1T Ñpiimøpfugiimiltnb in HOHEccccssscoavointoaooitooiEEioEOiEUOAiOiAgQ.aG 7

1.1.2 Giá trị kinh tẾ c- sc k St SE x3 181 E E9 S TT ST TT ng reg 8

IĐAN non 9 1.3 Thành phần hóa học . 2-2-5 +£+E+E+E+E+E+EzE+E+E+EzE£E+EzEzErErkrxrkred L2

lửi Lợi ICh Sổ KHÔI co cnnttnss22ccx2EG55213E20309602202230830949⁄88808E0%g888022k9/3042g8g9808uee 15

1.5 Các phương pháp phân tích chất caffeine và chlorogenic acid trong cà phê

ng 0000001010 1Á À0 II HA Ni l6 1.5.1 Phương pháp Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) -5-5-5- 16

1.57 'EFhướii6 BRúØ chiết lBHiE TðH, -sc-ccceiEiieniorroreceecreeees 16 1.5.3 Phương pháp sử dụng phổ đảo hàm bậc nhất . - - 2 2 s¿ 17 1.6 Tổng quan về tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tải 20 1.6.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu trên thế giới - - - s2 20 1.6.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước - - s2 s+szs2 21

CHƯƠNG2 PHƯƠNG PHẬÁP NGHIÊN CỬU -cs<cccs2 22

2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết Ni Scane be G225 EnornriaieslorsdoosusderelEtGUannbiautkteossUHGCagdso 22 MÔNG, ft HÌi 3xptpxz00ygi:3t7020100g0002X060G004620000061G00,10G0G0G05300260/00000000302G.b 23

`/wx 5 .) ) 25

52 Tây ni) bấu giận HÃI sua stoiiGGEEGGGEGAGGNGRGHIGEGEGGi 038,8 235

Tư, Tin EboeovdooieeceSlirnndilrsealikesileeosderollbondarsssoin 26

2.2.2 Tiền xử lý mẫu và bảo quản mẫu - 2 22s 2s £z£z+*+xzxzxeze# 26 5.3 Xø đỉnh đồ lìm trơng 66 thiếu Gã PR¡:ccsecciasoaoeCLAGDntdiGldbdognsaie TT

2.4 Khảo sát tỉ lệ hỗn hợp giữa caffeine và chlorogenic acid 28

2.4.1 Đường chuân đơn caffeine và chloroegnic acid -¿- 5z 5s: 28 2.4.2: Khiáo sát lỆ calfeTnie va chlo†ðbenle BC: scocázcccsiaeeogase 37

2.5.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ chiết mẫu - - + 2 s5: 29

2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết mẫu - 2 25-5: 30 2.6 Thấm định phương pháp phân tích 2-2-5 «+ 2 s£s+s+s+sz£zzzx+ 3l 2.62 Điòng chiân đao hãm HồN đứổ ì c. ccociokocenSeeeseeseseesssressses 17

ii, li 7 8R0ii8i) 1108 T0 8G4020eiGSsc64diCGeiS0000LA20S6-062006-202000DUNNXIE 33

2.7 Xác định hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong các mẫu cà phê 33

3.1 Độ ẩm trong các mẫu cà phê .- ¿+ 2+ + 2 +E+EEE+E+EzEeEeErerxrxrxd 34

3.2 Kết quả khảo sát tỉ lệ hỗn hợp caffeine và chloroegenic acid 34 3.3 Quy trình chiết xác định hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong cà

3.3.1 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng caffeine và

GhlörGUENiG HDD ceocsssescsseoososszessbdoecssgggsgacusg60030500600800600000056034390450000068 35

1

3.3.2 Kết quả ảnh hưởng thời gian chiết đến hàm lượng caffeine và

CÌiloTOBCHIGHDÍỦ- sscosscecossoozssgdpigggooosogdigu600ã800500g205086056t0.0005606096002060666: 37 3.3.3 Quy trình chiết đươc khảo sát và áp dụng - - - -s-s+s+szxzx2 39 3.4 Thâm định phương pháp xác định caffeine và chlorogenic acid trong cà phê

3.4.1 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng - 55555555 s<<<<+ 40 3.4.2 Đường chuân hỗn hợp của caffeine và chlorogenic acid 4I 3.4.3 Đánh giá độ lặp và độ tái lặp - - - S1 ssssseerses 4I

3.5 Kếtdiữd ấp đựng gqnyttìnhrphẩW tEñccccsecssvooaesoiotilEhnEoioidisiaagaie 43

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CFI (Caffine)

CGA (Chlorogenic acid)

HPLC (High Performance Liquid Chromatography): Sắc ký lỏng hiệu năng cao

LOD (Limit of detection): Giới hạn phát hiện

LOQ (Limit of Quantitation): Giới hạn định lượng

RSD (Relative Standard Deviation): Độ lệch chuẩn tương đối

TCVN: Tổ chức Tiêu chuẩn Việt Nam

UV-Vis (Ultra Violet-Visible): Tử ngoại-Khả biến

IV

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Xuất khâu cà phê của Việt Nam qua các tháng giai đoạn năm 2018-2020 9

Hình 2.1 Thiết bị UV-Vis 1800 Shimadzu tại Phòng thí nghiệm Hóa Phân

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần chính trong cà phê rang . 2-2 2 2 2 22 22 225225 13

Efaprl 5ì Ennihio ion TĂNG: cái6aanauciesilidbundibiisiadiSaLsanocudoistausaskzne 17 Bảng 2.1 Chú thích mã các mẫu cà phê ¿2 2 2 2 s2 +£zS££EzE££zzEe£szzzxsez 25 Bấng 2: Thngdinpfeninibl pHỂ :c«-s-ccccc-seceoeesnoiecbontiSesbtsdeeesosdgdigcaegigiisuddugtnfd 25 Bảng 2.3 Giá trị xây dựng đường chuẩn caffeine và chlorogenic acid 17 Bảng 2.4 Giá trị xây dựng đường chuẩn hỗn hợp . 2-2 25225222525 37 Bồng 5:5: (Giả trị xãy:dựng đường chuẪN e-«e-cesesseneukenlLehen ung gcugngouucc 3l Bảng 3.1 Kết quả độ âm cho các mẫu cà phê . 2-2 2 s£+x++x+zcxez+ 33

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát tỉ lệ chuẩn hỗn hợp so với chuân đơn - 34 Bảng 3.3 Kết quả đường chuẩn hỗn hợp . - 2-2 s2 s2 E£EEEE£EE£EEeExerxerxee 40 Bảng 3.4 Kết quả thực hiện độ tái lặp của phương pháp (caffeine) 40 Bảng 3.5 Kết quả thực hiện độ lặp lại của phương pháp (chlorgenic acid) 4I

DANH MỤC CÁC BẢNG Ở PHỤ LỤC

Bảng PLI Kết quả khảo sát nhiệt độ chiết mẫu ảnh đướng đề hàm lượng caffeine 54 Bảng PL2 Kết quả khảo sát nhiệt độ chiết mẫu ảnh hướng đến hàm lượng chlorogenic HỂTgöntG5G0080103010802150388100294612d0EđSE6330605EG33E98SGg3SEbö280g83LoUqagiftBt/gigi/4L3T38i.g0040i/e23/0601U0011đ6ã0021 EGUg2Ó 55 Bảng PL3 Kết quả xác định hàm lượng caffeine trong các mẫu cà phê 56 Bảng PL4 Kết quả xác định hàm lượng chlorogenic acid trong các mẫu cà phê 57

VI

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐÈ

Cà phê (trong tiếng Pháp còn là café) là loại thức uống chứa các hợp chất có lợi

cho sức khỏe được sử dụng rộng rãi Cà phê lần đầu tiên được sử dụng vào thê kỉ thứ

IX, khi được tìm thấy từ vùng cao nguyên Ethiopia Ngày nay cây cà phê được trồng ở khoảng 50 quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam Việt Nam là một trong những quốc gia sản xuất cà phê nối tiếng thứ 2 trên thế giới về xuất khẩu cà phê, sau Brasil

Hai loại cà phê phô biến nhất trên thế giới là Arabica và Robusta (Canephora), chúng được coi là loại cà phê phô biến và được nghiên cứu nhiều nhất trên thế giới.(Davis et

al., 2006)

Trong cà phê chứa nhiều thành phần hóa học quan trọng, nhưng có hai thành phần đặc trưng trong cả phê là caffeine và chlorogenic acid Caffeine có trong tự nhiên trên 60 loại thực vật, là chất màu trắng đắng Chlorogenic acid trong cà phê được phát hiện vào năm 1932, là đại diện cho một nhóm các hợp chất este và acid trong cà phê xanh và cà phê rang Các chất chuyền hóa thứ cấp này có mặt trong hạt cà phê và tham

gia vào vị chát (Buffo et al., 2004) và vị đắng của cà phê Các hợp chất này giúp tạo nên khá năng kháng oxy hóa và có lợi về sức khỏe con người (Oestreich, 2010) Caffeine và đặc biệt là chlorogenic acid trong cà phê xanh được chú trọng vì những lợi ích sức khỏe như chống viêm, chống béo phì và các tác dụng khác, đã được báo cáo trong các nghiên cứu trên người (Tajik et al., 2017) Trong quá trình chế biến, dưới tác động của nhiệt độ cao khi rang hàm lượng chlorogenic acid sẽ bị suy giảm (Farah et al., 2005; Wei et al, 2015) Hiện nay, nhu cầu tiêu thụ cà phê trên thế đang tăng cao nên việc đánh giá và làm rõ thông tin về hàm lượng của hai thành phân trên lại càng được chú trọng Đã có nhiều phương pháp được áp dụng đề xác định hàm lượng của

hai chất như phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao nhưng phương pháp này lại đòi

hỏi kỹ thuật cao và thiết bị hiện đại Ngoài ra, người ta có thê sử dụng kỹ thuật chiết

lỏng lỏng trong bước xử lý mẫu và đo bằng quang phô hấp thu phân tử Tuy nhiên, quy trình phân tích này cần thực hiện qua nhiều bước trong giai đoạn chiết lỏng lỏng Với những hạn chế trên thì cần phương pháp đơn giản hơn, tiết kiệm thời gian là phương pháp sử dụng phố đạo hàm bậc nhất Do đó, trong phương pháp này chúng tôi sẽ phát

triển quy trình xác định hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong cà phê dựa trên

phô đạo hàm bậc nhất

Đề đề tài đạt được hiệu quả cao thì trước hết sẽ tiến hành thực hiện khảo sát tỉ

lệ nồng độ của caffeine và chlorogenic acid Sau đó là tìm ra quy trình phân tích tối ưu giúp đánh giá hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong cà phê và tìm ra mối tương quan giữa điều kiện chiết cà phê (trong nghiên cứu này là nhiệt độ và thời gian chiết) đến hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong cà phê Kết quả phân tích hàm lượng caffeine và chlorogenic acid có thê kết hợp để giải thích sự khác biệt về khả năng kháng oxy hóa của các sản phân cà phê theo giỗng, cách chế biến Nghiên

cứu này góp phần làm giàu và bồ sung dữ liệu về thành phần nội chất cho sản phâm cà phê của Việt Nam

2 MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu tổng quát

Nghiên cứu và phát triển một quy trình phân tích hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong cà phê bằng phương pháp quang phô hấp thu phân tử sử dụng phô đạo hàm bậc nhất Áp dụng quy trình đã phát triển với một số loại cà phê được sản

xuất tại Việt Nam, góp phần bổ sung vào bộ dữ liệu về hàm lượng caffeine và

chlorogenic aicd bằng phương pháp mới tại Việt Nam

“ Khảo sát và tối ưu quy trình chiết trong việc xác định hàm lượng caffeine và

chlorogenic acid trong cà phê bột thành phẩm;

= Thâm định phương pháp phân tích hàm lượng caffeine và chlorogenic acid (giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng, độ lặp lại và độ tái lặp) với nên mẫu

cả phê bột thành phâm trên thiết bị UV-Vis Shimadzu 1800 tại Phòng thí

nghiệm Hóa Phân tích, Khoa Kỹ thuật Thực phâm và Môi trường;

" - Đánh giả hàm lượng caffeine trong một số loại cả phê bột thành phẩm tại Việt Nam dựa trên phương pháp đã được thâm định;

2

Đánh giá hàm lượng chlorogenic acid trong một số loại cà phê bột thành phâm tại Việt Nam dựa trên phương pháp đã được thâm định

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

SIT Nội dung công việc Kết quả cần đạt

Nội dung I Tìm kiêm, tông hợp tài liệu và xây

dựng đề cương nghiên cứu

Báo cáo tông hợp tài liệu và đê cương nghiên cứu

Nội dung 2 Thu thập mầu, bảo quản mẫu tại

Phòng thí nghiệm và tiền xử lý mẫu:

" Nội dung 2.I Thu thập mẫu và bảo

Các mầu cà phê được thu thập gôm:

cà phê Arabica, cà phê Robusta ở các chế độ rang khác nhau không chứa bơ, cà phê thị trường có bơ 5%

và các mâu cà phê thị trường phôi

2 uản mẫu tại Phòng thí nghiệm trộn giữa cà phê Arabica và Robusta

q ° Ẻ Báo cáo về điều kiện bảo quản mẫu

" Nội dung 2.2 Thực hiện quy trình tiền thích hợp tại Phòng thí nghiệm

“NHANH, Báo cáo về quy trình tiên xử lý mẫu

và các mẫu cà phê đã qua bước tiền

xử lý

Nội dung 3 Khảo sát tỉ lệ nồng độ caffeine và ven tr li - ni

chlorogenic acid trong việc xây dựng đường °

3 Kết quả được trình bày dưới dạng chuẩn xác định hàm lượng caffeine và bảng số liệu và đồ thị kèm theo nhận chlorogenic acid trong nên mẫu cà phê xét, đánh giá của người làm

D _ 3 Báo cáo kết quả:

Nội dung 4 Khảo sát quy trình chiết mâu (ảnh h

hưởng của điều kiện chiết) trong xác định hàm Tế nan 5 điều

4 | lượng caffeine và chlorogenic acid trong cà Kết quả đìge trình tấu điời dạng PHẾ: bảng số liệu và đô thị kèm theo nhận

xét, đánh øiá của người làm

Nội dung 5 Thâm định phương pháp phân tích

hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trên Hf cầu Kể quế:

thiết bị UV-Vis 1800 Shimadzu, bao gồm: s4 Giữ Ẫ ` tới Hán đHấP Hiên

"Ước lượng giới hạn phát hiện và giới tới hạ Ă định D mến hạn định lượng; 5 : đu

" Xây dựng đường chuẩn và đường “ ĐHỜNGEHUẨN

chuẩn đạo hàm; « Độ lặp, độ tái lặp

" Đánh giá độ lặp, độ tái lặp;

“_ Các tiêu chỉ cho thâm định được đánh

giá theo Phụ lục F của AOAC -2016

Nội dung 6 Đánh giá hàm lượng caffeine và Kết qua im lượng en ffeine và

chlorogenic acid trong các mâu cà phê khác shlherosie apiä k c mẫu cả phê,

6 nhau: CỔ ghê Azabiea: Kêt quả được trình bày dưới dạng

" Cà phế Robusta: bảng số liệu và đô thị kèm theo nhận

& Cả phê thị tường: xét, đánh giá của người làm

Nội dung 7 Đánh giá ảnh hưởng điêu kiện Kệt quả đánh giá ảnh hưởng của chiết cà phê đến hàm lượng caffeine và điều kiện chiết cà phê đến hàm

7 chlorogenic acid trong nước chiết cà phê từ các mâu cà phê khác nhau: lượng caffeine và chlorogenic acid

Tổng hợp số liệu và trình bày kết quả; Poster khoa học tĩm tắt về nội dung

" Thiết kế poster khoa học tơm tắt về nội | và kết quả của đề tài khĩa luận tốt dung và kết quả của nghiên cứu; nghiệp

§ “_ Viết bài khĩa luận và chỉnh sửa theo | Bài viết khĩa luận tốt nghiệp hồn

gĩp ý của cán bộ hướn dẫn; chỉnh

" Thiết kế file trình đê bảo vệ đề tài | Bài trình dưới dạng file powerpoint trước hội đồng đánh giá khĩa luận tốt | Bài viết tĩm tắt bằng tiếng Anh theo nghiệp; quy định của Khoa Kỹ thuật Thực _ Viết bài tĩm tất bằng tiêng Anh phâm và Mơi trường

4 PHẠM VỊ NGHIÊN CỨU

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu thực hiện phân tích và đánh giá hàm lượng caffeine và chloròenic acid trong cà phê và ảnh hưởng của điều kiện chiết (nhiệt độ và thời gian) cà phê đến hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong nước chiết cà phê từ một số loại cà phê sản xuất tại Việt Nam gồm ba loại cà phê Arabica, cà phê Robusta và cà phê thị trường được trồng ở Lâm Hà, Lạc Dương, Cầu Đất tỉnh Lâm Đồng Phương pháp phân tích hàm lượng caffeine và chlorogenic acid được thực hiện theo phương pháp quang phơ

hấp thu phân tử sử dụng phổ đạo hàm bậc nhất với với một số điều chỉnh cho phù hợp

điều kiện hiện cĩ của Phịng thí nghiệm Khoa Kỹ thuật Thực phẩm và Mơi trường,

trường Đại học Nguyễn Tắt Thành

4.2 Thời gian nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện trong thời gian từ ngày 1/5/2021 đến ngày

30/9/2021 Thời gian sau ngày bảo vệ khĩa luận được tính để hồn thành bài tĩm tắt

bằng tiếng Anh

Dự kiến nội dung thực hiện và thời gian dự kiến được trình bày trong Ganftt chart bên dưới Các màu sắc khác nhau thê hiện nội dung cơng việc khác nhau

Thời gian khóa luận: 5-6-7-8§-9

Nội dung công viêc

Thời gian (tuân/tháng)

Nội dung 2: Thu

thập mâu, bảo quản

giá ảnh hưởng điều

kiện chiết cà phê

Nội dung công viêc

Thời gian (tuần/tháng)

7

2 /

7

3 /

ổ

li /

hợp sô liệu, việt

các báo cáo tông

CHƯƠNG1I TỎNG QUAN VẺ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về cà phê

1.1.1 Nguồn gốc và một số vùng trông

Cà phê là loại thuộc bộ Rubiailes, họ Rubiacea, chỉ Coffea Cà phê có khoảng

6000 loại và 500 loài theo phân loại thực vật học Hầu hết, cà phê thường bắt nguồn từ

Châu Phi (Ethiopia), tiếp theo là có ở Ả Rập, sau đó là Constaninople và Venice (Mojsaka et al., 2011) Cà phê bắt đầu được thưởng thức ở châu Âu vào năm 1615, do những người du lịch mang theo Người Đức, người Pháp và người Ý đang tìm cách phát triển việc trồng cà phê tại các thuộc địa của họ Nhưng chính những người Hà

Lan mới là người có những cây con đầu tiên và trồng chúng trong nhà kính của vườn bách thảo Amsterdam, điều này đã làm cho cà phê trở thành một trong những thức uống được tiêu thụ nhiều nhất ở lục địa lâu đời và trở thành một phần thói quen của người châu Âu Tiếp theo, những người Pháp được viên chính của Amsterdam tặng một cây cả phê và họ bắt đầu trồng ở các đảo Sandwich và Bourbon (Neves 1974) Với kinh nghiệm của người Hà Lan và người Pháp, việc trồng cà phê đã được đưa đến các nước châu Âu khác Sự tăng trưởng của thị trường châu Âu tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng vùng trồng cà phê ở các nước châu Phi và cũng nhờ các thực dân châu

Âu mà cà phê đã đến được Cuba, Suriname, Puerto Rico, Guianas và São Domingos Qua Gulianas, cà phê đến phía bắc của Brazil Sau đó, bí mật của người Ả Rập được toàn thế giới lan truyền (Mussatto et al., 2011)

Nói đến các vùng chuyên canh cà phê ở Việt Nam, người ta không thê không

nhắc đến Tây Nguyên Những nơi ở Tây Nguyên như Đắk MiI (Đắk Nông), Đắk Hà (Kon Tum), Chư Sê (Gia Lai), đặc biệt là Buôn Ma Thuột-Đắk Lắk là những địa

danh xuất khẩu cà phê Robusta hàng đầu thế giới Đặc điểm thổ nhưỡng ở đây được

đánh giá là rất thích hợp cho việc trồng cà phê, ví dụ: đất đỏ bazan, cao khoảng 500-

600 m so với mực nước biên, khí hậu mát mẻ, ít mưa Đây là một trong những lý do chính làm cho cà phê Robusta ở Tây Nguyên trở thành “sản vật nôi tiếng” Giống cà phê Robusta được chọn lọc có nhiều ưu điểm nôi bật như tiềm năng năng suất cao, từ 4-7 tần/ha; chất lượng tốt, khối lượng hạt cao hơn 20-70% so với các giống phô biến; kháng bệnh gỉ sắt cao; tỷ lệ hạt loại I đạt 70-95%, cao hơn nhiều so với giống chất lượng cũng chỉ đạt 35-40% (Chế Thị Đa, 2011) Giống được chọn trồng tải canh trên

vườn cà phê, năng suât bình quân hơn 4 tân / ha, cao hơn vườn cà phê lâu năm 2 tân /

ha, cho hiệu quả kinh tế cao (Cà et al., 2016)

Bên cạnh cà phê Robusta, Tây Nguyên cũng sản xuất cà phê Arabica có hương thơm quyến rũ đặc, sản lượng ôn hàng năm Cà phê Arabica chủ yêu tập trung ở Lâm Đồng, Quảng Trị và miền núi ở tỉnh phía Bắc như Sơn La, Điện Biên Ở một số nơi có

độ cao trên 1500 m, có nhiều đồi dốc thoải, khí hậu mát mẻ, đất đỏ bazan rất thích hợp

cho sự sinh trưởng và phát triển của giống Arabica Ngoài ra, xuất xứ cà phê Arabica ở

đây còn được đánh giá là chất lượng nhất nhì thế giới Tuy Sơn La không ở độ cao lý

tưởng và vùng đất bazan như Tây Nguyên, nhưng thô nhưỡng của Sơn La thuộc nhóm

đất đỏ vàng rất thích hợp để trồng cây cà phê Cà phê ở Sơn La được trồng với bón phân hữu cơ, không cần tưới nước những vẫn có sức sông rất mãnh liệt Nhiều cây có tuôi đời hàng chục năm, thân to, tán rộng nhưng hạt cà phê không thua kém giống cả phê do người Pháp trồng ở Lâm Đồng từ những năm 1930 (Cà et al., 2016)

I.1.2 Giá trị kinh tế

Hạt cà phê được sản xuất từ cây Co/fea L., trong đó có hơn 70 loài Tuy nhiên,

chỉ có hai trong số những loài này được khai thác thương mại trên toàn thế giới là

Coffea Arabica (Arabica), được xem là có sản lượng cao nhất và cung cấp 75% sản

lượng của thế giới và Coffea canephora (Robusta), được xem là có nhiều acid hơn nhưng có khả năng chống lại bệnh dịch tốt hơn và cung cấp 25% sản lượng của thế

giới (Mussatto et al., 2011)

Hạt Arabica được thương mại đánh giá cao hơn vì chúng được nhận xét là có

hương vị thơm ngon hơn và do đó được người tiêu dùng nhận xét là cao hơn hạt Robusta Hiện tại, hầu hết đồ uống cà phê thương mại được sản xuất từ cà phê Arabica

và Robusta hoặc hỗn hợp của hai loại này (Barbin et al., 2014)

Năm 2006, sản lượng cà phê đạt 7.4 triệu tấn trên toàn thê giới (ICO, 2007), với

các nước tiêu thụ chính là Hoa Kỳ, BrazIl, Ý và Đức (ABIC, 2007) Tuy nhiên, mức tiêu thụ tính trên bình quân đầu người ở các nước Bắc Âu có thể đạt hơn hai lần so với Hoa Kỳ hoặc Brazil Lý do việc tiêu thụ cà phê gia tăng là do cải thiện chất lượng tách thông qua việc chọn lựa giống và lai tạo, trong thực hành nông nghiệp có cải tiễn, tạo

ra các cửa hàng đặc sản và thay đôi hình ảnh cà phê thông qua việc phô biến thông tin

về tác dụng có lợi cho sức khỏe trong việc tiêu thụ cà phê lâu dài Ngày nay, cà phê

8

được nhiều người coi như một loại thực phâm chức năng chủ yêu do hàm lượng cao

cao trong hợp chất sinh học có tính kháng oxy hóa và sự có lợi của các đặc tính sinh học khác Hương vị đặc trưng và sự phong phú của hương thơm cà phê cũng làm cho

nó trở thành một loại đồ uống độc đáo, với gần một nghìn hợp chất dễ bay hơi được

xác định trong cà phê rang (Farah, 2009)

Việt Nam là nước xuất khâu cà phê lớn thứ hai trên thế giới Theo ước tính, tháng 12/2018 đạt 160 nghìn tấn, trị giá 287 triệu USD, so với tháng 12/2018 thì về

lượng thì tăng 15,8%, về giá tăng 11,5% Giá cà phê xuất khâu bình quân của Việt

Nam năm 2018 là 1.883 USD / tấn, giảm 15,7% so với năm 2017 (Lý, 2015)

Theo thống kê của Tổng cục Hải quan, tổng giá trị cà phê xuất khâu tháng

3/2020 đạt đến 170 nghìn tân, trị giả đến 294.78 triệu USD (Hải quan Việt Nam) (Hình

Nguồn: Tổng cục Hải quan

Hình 1.1 Xuất khẩu cà phê của Việt Nam qua các tháng giai đoạn năm 2018-2020

Do các thành phần có lợi trong cà phê đã được chứng minh, lối sống và nhận thức của con người về cà phê ngày càng có nhiều thay đôi, do đó tốc độ phát triên của ngành cà phê ngày càng tăn

1.2 Phân loại cà phê

Cà phê có nhiều cách phân loại cách khác nhau như đặc điểm, cấu tạo, cách chế

biến nhưng phô biến nhất là phân loại theo giống Trên thị trường hiện nay, có hai

loại cà phê được ưa chuộng là cà phê Arabica và cà phê Robusta So với Arabica thì hạt cà phê Robusta có kích thước hạt to hơn, tròn có rãnh giữa là đường thắng, thơm nồng, vị đăng nhãn và chua, màu đậm hơn Arabica do lượng dầu giúp ổn định lớp caramel Còn cà phê Arabica có kích thước hạt dài, rãnh giữa là đường gợn sóng, thơm nhẹ, đắng dịu hơn Robusta do sấy trực tiếp

Ngoài sự khác biệt theo loài, nguồn gốc địa lý thì phương pháp chế biến cà

phê nhân cũng được xem là đặc điểm điểm phân loại cà phê, cà phê nhân được chế biến theo quy trình khô (tự nhiên) hoặc quy trình ướt (rửa sạch) (Vincent, 1985) Hạt

cả phê được phơi nắng hoặc sấy bằng không khí cho đến khi độ ẩm còn khoảng 10- 12% đề tránh vi khuân và nắm móc phát triển đã sau khi đã qua chế biến khô (Trugo, 2003) Trừ khi có máy sây khí, lượng mưa thấp trong thời kỳ thu hoạch là rất quan trọng đề đảm bảo cả phê có chất lượng tốt Sau khi sây khô, quả cà phê được làm sạch

và loại bỏ vỏ Vỏ và cùi khô được loại bỏ, để lại chất nhây bao gồm hạt (vỏ lụa) vẫn còn dính trên bề mặt của chúng Để có được loại cà phê chất lượng tốt, các hạt (hai hạt

đậu cho mỗi quả) được phân loại bằng cơ học và điện tử đề loại bỏ các khuyết tật khỏi

các hạt khỏe mạnh Phương pháp này thường được sử dụng ở Brazil và Châu Phi, nơi

có nhiều ánh năng mặt trời và không gian cũng phô biến hơn (Farah, 2009)

Chế biến ướt phức tạp hơn và có xu hướng tạo ra đồ uống chất lượng cao hơn Trong kiểu chế biến này, trước khi tách vỏ và tách hạt, việc lựa chọn những quả cà phê được tiễn hành trong các thùng ủ, sau đó là ngâm và lên men Trong giai đoạn lên men, có thể xảy ra với việc bô sung các enzyme, vỏ lụa bị loại bỏ, độ acid tăng lên và

pH có thể giảm xuống 4.5 (Flament, 2002) Sau đó, hạt cà phê được rửa sạch, đánh

bóng và phơi năng hoặc sấy khô bằng không khí nóng hoặc kết hợp cả hai phương

pháp Thông thường, chế biến ướt được sử dụng ở những nơi thu hoạch cà phê bằng cách hái, chăng hạn như Colombia, Châu Á và Trung Mỹ (Farah, 2009)

Cả hai phương pháp sau khi hạt cà phê trải qua giai đoạn sấy khô, tiếp đến cả phê được định cỡ, phân loại thủ công và/hoặc bằng máy móc để loại bỏ những hạt cả phê bị lỗi Hạt cà phê xanh sau đó đã săn sàng đề trải qua quá trình rang, xay và đóng gói (Hình 1.2) (Vincent, 1985)

10

Ché biến khô Quả cà phê sau thu hoạch

Ử

Ỷ Rang Xay

Đóng gói

Cà phê xay Hình 1.2 Sơ đồ quy trình chế biến cà phê xay

Hạt cà phê nhân thường được áp dụng cho chế biến ướt là cà phê Arabica Chế

mong muốn nếu lên men quá mức (Farah et al, 2006)

biến ướt cho ra hạt cà phê nhân có vị chua, độ ngọt đậm hơn, không có vị lạ Ưu điểm của phương pháp này là cho ra cà phê nhân có hương vị, màu sắc đồng nhất, chất lượng vượt trội và tiết kiệm thời gian sấy Còn nhược điểm của phương pháp này là tôn nhiêu nước, cân theo dõi suôt quá trình lên men và sẽ hình thành hương vị không

Do hàm lượng acid trong cà phê Robusta cao hơn trong cà phê Arabica, khi kết

II hợp với phương pháp chế biến ướt sẽ càng làm tăng vị chua gắt, nên cà phê Robusta

thường được dùng trong chế biến khô Sau chế biến khô, hạt cà phê nhân có thêm hương hoa quả thơm, đôi khi là hương cỏ dại hay hương hoa quả lên men Điểm đặc biệt của phương pháp này là sử dụng nắng ít và phơi thủ công, nhưng đây cũng là nhược điểm làm cho chất lượng hạt cà phê không đồng đều và thời gian sấy lâu (Farah

et al, 2006)

Ngoài ra,cà phê còn được phân loại dựa trên màu sắc và chế độ rang Quy trình sản xuất cà phê trải qua rất nhiều công đoạn phức tạp, có thể kế đến một số công đoạn chính như: hái, phân loại, phơi khô, rang, xay, đóng gói Trong đó, rang là công đoạn quan trọng nhất, rang tạo nên màu sắc, mùi thơm, hương vị và là khâu quyết định chất lượng của cà phê Theo Hiệp hội cà phê Hoa Kỳ (NCA), dựa vào màu sắc và thời gian rang có thê chia cà phê thành 4 loại gồm: rang nhạt, rang vừa, rang đậm vừa và rang

đậm (Quỳnh và cộng sự, 2019) Các mẫu cà phê được rang ở nhiều nhiệt độ khác nhau trong khoảng thời gian không đôi là 5 phút, tạo ra các sản phâm ở các mức độ rang

khác nhau Các tác giả kết luận từ việc nếm tách cà phê đã pha rằng sự hình thành

hương thơm bắt đầu ở khoảng 170 °C, khi đó có thể nhận thấy vị rang giống như đậu phộng Ở 180 đến 190 °C, bắt đầu có hương vị giống cà phê, hạt chuyên sang màu

vàng đậm và đây là giai đoạn nổ lần đầu tiên của hạt Trong khi đó, hương vị “thực” của cà phê rang chỉ xuất hiện ở 220 đến 230 °C, hạt lúc này bắt đầu tiết dầu làm cho hạt sáng bóng hơn, mảu chuyền sang nâu và hạt bắt đầu nô lần thứ hai Ngoài điểm này, hương vị được đánh giá là rang đậm ở 240 đến 250 °C với hương vị cà phê rõ rệt

nhất, hạt chuyên sang màu nâu đậm, thê tích hạt đạt tối đa, trọng lượng giảm 20-30% (Schenker, 2002)

1.3 Thành phần hóa học

Trong quá trình rang, thành phần của cà phê biến đổi đáng kể do kết quả của phản ứng nhiệt phân, caramel hóa và phản ứng Maillard, cùng với sự phá hủy các hợp chất khác nhau và hình thành các hợp chất khác, bao gồm các hợp chất hoạt tính sinh học và các chất có độ bay hơi cao và trung bình, đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành hương thơm và hương vị của đồ uống Thành phần của cà phê rang sẽ thay đồi tùy theo nguyên liệu, mức độ rang và các thông số rang như thời gian, nhiệt độ và tốc

độ diễn ra quá trình rang Các thành phần chính cà phê rang được cung cấp trong Bảng 1.1 dựa vào sự đa dạng và mức độ rang cà phê (A Farah, 2009)

12

13

Bảng 1.1 Thành phần chính trong cà phê rang

dẫn đến quan niệm về chất lượng cà phê ngày càng đi xuống Để đánh giá được chất lượng cà phê thì cần kiểm soát hàm lượng caffeine có trong loại cà phê đó Vì caffeine được xem như một chỉ tiêu chất lượng của cà phê, người ta dùng hàm lượng caffine

đề đánh giá chất lượng của từng loại cà phê (Barbosa et al., 2012)

Chlorogenic acid (CGA) là các hợp chất phenolic chính trong cà phê Chúng được cho là có đặc tính kháng oxy hóa được cho là đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thực phẩm, tế bào và bất kỳ cơ quan nào khỏi quá trình thoái hóa do oxy hóa

(Morerra et al., 2005) Ngoài ra, chlorogenic acid đóng góp một vai trò to lớn trong việc hình thành sắc tô, mùi vị và hương vị của hạt cà phê, quyết định chất lượng và sự chấp nhận của đồ uống Các báo cáo nghiên cứu trước đây đã chỉ ra mối quan hệ giữa thành phần của chlorogenic acid và chất lượng của hạt cà phê (Adriana Farah et al 2005) Theo Farah và cộng sự (Farah et al., 2006) hàm lượng chlorogenic acid có mỗi liên hệ nghịch với chất lượng cà phê với hàm lượng cao hơn quan sát thấy trong mẫu

cà phê chất lượng thấp hơn Trong quá trình rang, hàm lượng chlorogenic acid sẽ giảm dần theo thời gian rang và rang chưa đủ yêu cầu thì hàm lượng sẽ không đạt được mùi

14

vị đặc trưng, làm cho chất lượng của cà phê đó giảm đi Do đó, hợp chất này góp phần tạo nên chất lượng của cà phê nên sẽ áp dụng một phương pháp phân tích nhanh, đơn

giản và ít chí phí để xác định chlorogenic acid trong hạt cà phê

Theo đó, các nghiên cứu trước đây của Farah cùng cộng sự (Farah et al., 2006)

đã chứng minh rằng các giá trị hàm lượng caffeine và chlorogenic acid chồng chéo lên

nhau giữa các loại cà phê Nhưng sự phân biệt giữa các loại chỉ dựa trên một thành

phần hóa học duy nhất (caffeine hoặc chlorogenic acid) là không đáng tin cậy Mặt khác, ưu điểm của việc đo hàm lượng caffeine và chlorogenic acid vì chúng là các hợp chất quan trọng chỉ ra hương vị cà phê, chúng liên quan đến vị đắng Do đó, hàm

lượng hợp chất này càng cao có thể sẽ tạo ra vị cà phê đắng hơn, dẫn đến góp phần làm giảm chất lượng cốc cà phê pha như được xác định bởi các tham luận viên được đào tạo (Farah et al., 2006)

1.4 Lợi ích sức khỏe

Trong vài năm gần đây, một loạt các nghiên cứu dịch tễ học và lâm sàng đã liên quan đến việc tiêu thụ cà phê, không phụ thuộc vào caffeine, với những lợi ích sức khỏe như giảm nguy cơ tương đối của bệnh tiều đường loại 2, bệnh Parkinson, bệnh

Alzheimer và ung thư gan (Haase, 2010)

Caffeine làm giảm lượng cholesterol trong máu cao, nguy cơ cao mắc bệnh mạch vành và ung thư, các báo cáo khác cho thấy mỗi tương quan giữa việc tiêu thụ

nó với việc giảm tỷ lệ tự vong và xơ gan; trong khi lượng caffeine từ thấp đến trung

bình thường liên quan đến cải thiện sự tỉnh táo, khả năng học tập, hiệu suất tập thê dục

và tâm trạng; liều cao có thê tạo ra tác động tiêu cực ở một số người nhạy cảm, bao

gồm lo lắng, nhịp tim nhanh và mất ngủ, trong suốt thời gian bán hủy của nó, thay đôi

2 đến 6 giờ sau khi uống: trong khi tiêu thụ caffeine cấp tính cho thấy có tác động xấu đến khả năng dung nạp glucose và giảm thải glucose và nhạy cảm với insulin ở những

người gây, béo phì và tiêu đường loại 2, các hợp chất khác có trong cả phê có thể chồng lại tác động này (Haase, 2010)

Chlorogenic acid là một thành phần chính của cà phê và một polyphenol quan trọng trong chế độ ăn uống với những lợi ích sức khỏe tiềm năng, bao gồm tác dụng chống viêm, chống đái tháo đường, chỗng béo phì và chỗng ung thư (Tajik, 2017) Năm 2008, báo cáo của Fuioko cùng cộng sự (Fuioka et al., 2008) chỉ ra rằng chế độ

15

ăn chứa nhiều hợp chất chlorogenic acid đóng một vai trò lớn trong việc ngừa các

bệnh khác nhau liên quan đến stress oxy hóa như ung thư, tim mạch, lão hóa và bệnh

thoái hóa thần kinh

1.5 Các phương pháp phân tích caffeine và chlorogenic acid trong cà phê 1.5.1 Phương pháp Sắc kỷ lỏng hiệu năng cao (HPLC)

Sắc ký là công cụ ngày càng quan trọng trong Hóa học Phân tích trong 20 năm qua, hỗ trợ việc tách nhiều hợp chất/thành phần trong một chất nền phức tạp và do đó xác định chính xác lượng chất phân tích có trong mẫu Sắc ký lỏng hiệu suất cao (HPLC) kết hợp với đầu dò khối phố được sử dụng đề phân tích hợp chất caffeine Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) theo TCVN 9723:2013 Trong đó, caffeine được chiết ra khỏi mẫu với nước cùng sự có mặt của magnesium oxide (MgO)

bằng cách đun cách thủy ở 90 °C trong 20 phút Hàm lượng caffeine được xác định

bằng thiết bị HPLC-UV sử dụng trên cột RP-18 (125mm:4.6mm:5um), chế độ rửa

giải đăng dòng với pha động là hỗn hợp methanol (MeOH) với nước với tỉ lệ 24:76 (CH:OH:H›O), ở bước sóng 272 nm

Phương pháp sắc ký có độ phân giải cao nên đã loại trừ đáng kể những ảnh hưởng của nền mẫu do bản chất phức tạp của nền mẫu Cà phê chứa nhiều thành phần phức tạp có thê gây ảnh hưởng đến kết quả phân tích hàm lượng caffeine, điển hình là chlorogenic acid có phô hấp thu chồng chập với caffeine Ngoài ra, độ phân giải cao, của phương pháp đã làm góp phần đơn giản hóa quy trình xử lý mẫu khi không trải qua nhiều bước tách loại nền mẫu từ đó rút ngắn đáng kê thời gian phân tích và loại trừ các yêu tố làm sai lệch kết quả khi xử lý mẫu (Mesbah et al 1989)

Tuy nhiên, phương pháp sắc ký có chỉ phí vận hành cao khi cần thiết bị đắt tiền,

tốn nhiều dung môi hữu cơ và đòi hỏi kỹ thuật của người vận hành

1.5.2 Phương pháp chiết lỏng lỏng

Phương pháp chiết lỏng lỏng là phương pháp phân chia các chất tan giữa 2 dung môi không trộn lẫn, trong đó có một hoặc vài cấu tử chuyền từ tướng này sang tướng kia (Quý, 2010) Phương pháp chiết lỏng lỏng đã được ứng dụng trong việc xác định hàm lượng caffeine trong cả phê Chuẩn bị mẫu bằng cách cân 50 mg cà phê xay

và thêm với 25 mL nước cất đê làm ướt mẫu, sau đó thêm tiếp 25 mL dichloromethane

theo tÿ lệ thê tích đê chiết caffeine từ cà phê Đầu tiên, hỗn hợp dung dịch được khuấy

l6

trong 10 phút sau đó đề yên chờ tách lớp, lớp trên là pha nước với dung dịch sẫm màu

và lớp dưới là đichloromethan trong suốt Thu phần dung môi dichloromethan sau đó

thực hiện chiết lặp lần thứ hai với 25 mL dung môi dichloromethan Gộp phần dung

môi dichloromethan sau hai lần chiết lại và làm khô với I g Dịch chiết được làm khô

với Ï g magnesium sulphate anhydrous (MgSO¿ khan), lọc dung dịch Sau đó, rút 5.00

mL dịch lọc cho vào bình định mức 50 mL và thêm hỗn hợp nước cất: dichloromethan

đến vạch Cuối cùng, đo độ hấp thụ của dung dịch bằng máy quang phổ UV-Vis trong khoảng 200-500 nm trên mẫu trắng thuốc thử tương ứng Tất cả dụng cụ làm bằng thủy tinh đã được làm sạch kỹ lưỡng, trắng bằng nước cất và làm khô trước khi sử

dụng (Talab, 2019)

Phương pháp chiết lỏng lỏng được ưu chuộng bởi những ưu điểm nỗi bật là cân

bằng chiết (phân bó), thiết lập nhanh và cho phép tách những chất có tính chất giông nhau ra Ngoài khả năng tách chất còn là phương pháp làm giàu mẫu (Quý, 2010)

Mỗi phương pháp cũng sẽ có ưu điểm và nhược điểm riêng và nhược điểm của phương pháp chiết lỏng lỏng là dung cụ thủy tỉnh cồng kênh, hiệu suất thu hồi không cao, đặc biệt là gây ra sự mất cân bằng giữa các chất và rất khó chiết và là phương

pháp xử lý mẫu phức tạp Ngoài ra, phương pháp chiết lỏng lỏng còn sử dụng nhiều dung môi và khó có thê sử dụng đề tự động hóa (Trang, 2017)

1.5.3 Phương pháp sử dụng phổ đảo hàm bậc nhất

Các phương pháp trên đòi hỏi điều kiện thiết bị cao (HPLC-UV), quá trình thực hiện trải qua nhiều công đoạn và mất khá nhiều thời gian (chiết lỏng lỏng) Khi phổ của nhiều câu tử chồng lên nhau, việc xác định nồng độ của các câu tử theo phương pháp cô điền gặp nhiều khó khăn và kém chính xác Do đó để mở rộng phương pháp xác định UV-VIS, phương pháp đo phô hấp thu đã được cải tiến bằng cách lấy đạo

hàm của phô hấp thu theo bước sóng

17

phương pháp phô đạo hàm mà có thê dùng đề định tính đó chính là sự đặc trưng so với

phô hấp thu Phô hấp thu có hình dạng gần như giống nhau nên khó áp dụng để định tính Ngược lại, khi lây phô đạo hàm thì có thê nhận ra sự đặc trưng của phô qua đó áp

dụng đề định lượng Phố đạo hàm có một tính chất đặc biệt mà có thể áp dụng đề định

lượng đó là tại bước sóng hấp thu cực đại thì khi lây phô đạo hàm bậc nhất (bậc l) tại

bước sóng đó sẽ có giá trị bằng 0 Trường hợp đơn giản nhất là hỗn hợp 2 câu tử A và

B, đề định lượng riêng từng chất bằng phương pháp phô đạo hàm thì ta tiến hành dựng

đường chuân độ hấp thu của phô đạo hàm bậc một của A theo nồng độ tại bước sóng cực đại phô hấp thu của B Và ngược lại dựng đường chuân đạo hàm bậc nhất của B theo nồng độ tại bước sóng cực đại phổ hấp thu của A Đối với hỗn hợp, đo phổ đạo

18

hàm bậc một đông thời tại 2 bước sóng đã chọn, dựa vào đường chuân đã dựng xác

định hàm lượng của từng cấu tử

Phương pháp sử dụng phô đạo hàm bậc một đã được ứng dụng trong việc xác định hàm lượng caffeine trong cà phê Đầu tiên là cân 0.02 g cà phê xay vào cốc và thêm vào 50 ml nước cất, hỗn hợp được khuấy trong 1 giờ bằng máy khuấy từ ở nhiệt

độ phòng Phô hấp thụ UV-Vis của mỗi mẫu được đo bằng quang phô UV-Vis và phô dẫn xuất bậc nhất tương ứng của chúng thu được Điểm cực trị của bước sóng 256 và

292 nm được sử dụng làm cực đại hấp thu tương ứng cho caffeine và cholorogenic acid Nồng độ caffeine và chlogogenic acid trong hạt cà phê được suy ra từ phương trình hồi quy tuyến tính của đường cong liên quan sử dụng các điểm cực trị của phô

đạo hàm bậc nhất (Habtamu et al., 2020)

Ưu điểm lớn nhất của phương pháp phổ đạo hàm là có thê định lượng được các

hợp chất cùng tồn tại trong mẫu có phô hấp thu chồng chập lên nhau và có cực đại hấp

thu cách nhau vài nm mà không cần phải trải qua các bước tách chiết phức tạp Ngoài

ra, phô đạo hàm còn là phương pháp đơn giản có thê loại bỏ được ảnh hưởng của nền mẫu, độ chọn lọc, độ ôn định cao và cải thiện độ chính xác của phép định lượng do loại bỏ được hiện tượng trôi nên gây ra bởi thao tác kỹ thuật viên hoặc không ồn định

của thiết bị và giảm ảnh hưởng của tán xạ ánh sáng khi các tiêu phân nhỏ xuất hiện trong mẫu Quá trình xử lý mẫu sẽ trở nên đơn giản từ đó rút ngắn thời gian xác định

một chất (Quý, 2010)

Có thể nói nhược điểm lớn nhất của phương pháp phổ đạo hàm chính là độ nhạy Khi lấy phô đạo hàm thì cũng làm giảm cường độ tín hiệu, lấy đạo hàm bậc càng

cao thì độ giảm càng lớn nên thường chỉ sử dụng đạo hàm bậc I hoặc 2 Độ chính xác

có thê giảm nếu tách không triệt đề và phải trải qua nhiều công đoạn Trong một số

trường hợp, việc tách các chất ra khỏi nhau là hết sức khó khăn Bên cạnh đó, để sử dụng phương pháp này đòi hỏi thiết bị phải có phần mềm chuyên dụng chuyền từ phô

hấp thu sang phô đạo hàm (Quý 2010) Tuy nhiên, trong nghiên cứu này phương pháp phố đạo hàm được sử dụng đề xác định các hợp chất chiếm hàm lượng lớn (lên đến

phần trăm) trong cà phê như caffeine và chlorogenic acid nên ảnh hưởng của việc độ

nhạy kém đến phương pháp sẽ không quá lớn

19

1.6 Tổng quan về tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài

1.6.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu trên thể giới

Năm 2020, Adnan và cộng sự (Adnan et al., 2020) đã khảo sát việc xác định

hàm lượng caffeine và chlorogenic acid dựa trên quang phổ tử ngoại (UV-Vis) để phân biệt giữa các hạt cà phê xanh của cà phê Arabica và cà phê Canephora (Robusta) từ

Đảo lava, Indonesia Việc phân biệt được tiền hành bằng cách đo hàm lượng caffeine

và chlorogenic acid trong đậu bằng quang phố UV-Vis Dữ liệu liên quan đến cả hai hợp chất được xử lý bằng cách sử dụng phân tích phân biệt tuyến tính (LDA) Quang phô UV-Vis đạt độ chính xác 97% so với độ chính xác của quang phô NIR theo bước

sóng LDA được chọn (95%) Nghiên cứu cho thấy rằng cả hai phương pháp đều có thê

áp dụng đề phân biệt giữa các loài một cách đáng tin cậy Năm 2009, Belay và cộng sự (Belay et al., 2009) đã báo cáo đặc điểm nghiên cứu và phương pháp xác định CGA trong hạt cả phê rang và xanh bằng quang phô UV-Vis Phương pháp này đã được phân giải (khử điện áp), phô chồng lấn của chlorogenic acid và caffeine bằng cách sử dụng diclometan và xác định trực tiếp chlorogenic acid và caffeine từ cặn của quá trình chiết, ở độ cao đỉnh Các xác nhận của các phương pháp là giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng, độ tuyến tính, nghiên cứu khôi phục và độ chụm được tính toán dưới dạng

hệ số biến thiên Các kết quả thu được hoàn toàn phù hợp với các kết quả thu được bằng phương pháp HPLC, được kiểm tra bằng t-test ở mức độ tin cậy 95% Nhóm nghiên cứu của Navarra (Navarra et al., 2017) vào năm 2017 đã bảo cáo một phương pháp đơn giản đề xác định đồng thời hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong cả phê nhân Phương pháp này dựa trên việc sử dụng hấp thụ UV-Vis Việc định lượng

caffeine và chlorogenic acid đã được thực hiện mà không cần sự phân tách hóa học sơ

bộ mặc dù sự chồng chéo phổ của chúng trong khoảng 250-350 nm Cà phê nhân được chiết xuất bằng dung dịch nước ethanol 70%; sau đó dung dịch được phân tích bằng

quang phô Phép xác định định lượng thu được bằng phương pháp phân tích thông qua giải phân tích của phô hấp thu và áp dụng định luật Lambert-Beer Các giá trị thu được

là e¿72am = 12159 + 97 M'! em! đối với caffeine và £¿ssoam) = 27025 + 190 M' cm! đối với chlorogenic acid Các giá trị này được tìm thấy phù hợp với các giá trị thu được khi sử dụng các dung môi khác nhau và được báo cáo trong tài liệu Phương pháp này nhanh chóng và đơn giản và cho phép thực hiện các biện pháp kiểm soát thường xuyên trong quá trình sản xuất cà phê Ngoài ra, nó có thể được áp dụng trên

20

cả phê rang và cà phê espresso Một nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng quang phô UV-Vis

có thê được sử dụng như một phương pháp thay thế đề phân biệt giữa các loài hạt cà

phê xanh dựa trên cơ sở hàm lượng caffeine và chlorogenic acid Độ chính xác phân biệt trong nghiên cứu này có thê so sánh với một nghiên cứu trước đây sử dụng caffeine, chlorogenic acid, trigonelline, tổng số polyphenol, tông số amin acid tự do và dịch chiết nước được xác định bằng sắc ký lỏng (HPLC) đề phân biệt loài, độ chính

xác đạt 92.7-97.6% (Martin et al., 1998) Tháng 5 năm 2020, Habtamu và cộng sự đã

sử dụng phố đạo hàm bậc nhất để xác định hàm lượng caffeine và chlorogenic acid

trong hạt cà phê bị lỗi (chưa trưởng thành, đen và chua) và không bị lỗi mà không sử

dụng kỹ thuật chiết xuất hoặc hiệu chỉnh nền Các điềm cực trị của phô đạo hàm bậc

một của các hợp chất này là ở bước sóng 260 và 292 nm cho phép định lượng hàm lượng của CFI và CGA tương ứng Hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong hạt

cà phê được xác định bằng phương pháp này lần lượt nằm trong khoảng từ 1.2 + 0.12— 1.46 + 0.47% và 4.04 + 0.44-4.43 + 0.43% Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy tổng

hàm lượng caffeine và chlorogenic acid phân biệt hạt cà phê bị lỗi và không bị lỗi với

hàm lượng caffeine và chlorogenic acid cao hơn được quan sát thấy trong hạt cà phê bị

lỗi Vì phương pháp này cực kỳ nhanh, dễ dàng, không tốn nhiều chi phí và cũng yêu câu chuân bị mẫu tối thiểu đề định lượng hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong

cà phê, nên nó có thể là một kỹ thuật kiêm soát chất lượng có giá trị (Habtamu et al., 2020)

1.6.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước

Năm 2000, Guzin Alpdogan, Kadirr Karabina, Sidika Sungurg dùng phương pháp xác định caffeine trong cà phê bằng phương pháp phố đạo hàm lấy phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao được sử dụng làm phương pháp đối chiếu với sắc ký sử dụng cột CI§, hỗn hợp methanol:nước (30:70) thu được peak sắc ký tại thời gian lưu

là 5.14 phút Kết quả thu được giới hạn phát hiện của caffeine với phương pháp trên là

2 ug ø' Trong các phương pháp nghiên cứu đó, phương pháp HPLC được xem là

phương pháp phô biến nhất bởi độ nhạy và độ chính xác cao được đưa vào TCVN

9723:2013 (Bình và cộng sự, 2017) Một nghiên cứu khác xác định hàm lượng caffeine và thành phần hương cà phê từ một số sản phẩm cà phê rang xay và hòa tan

trên thị trường Việt Nam thực hiện phân tích hàm lượng caffeine trên 15 mẫu cà phê

bằng hai phương pháp trích ly Soxhlet và SPE, sử dụng máy sắc ký HPLC để định

21

lượng Kết quả thu được như sau: hàm lượng caffine trong các mẫu đều nằm trong tiêu chuân của nhà sản xuất ghi trên bao bì, hàm lượng caffeine trong 15 mẫu phân tích khác nhau, tùy thuộc vào mục đích sử dụng của nhà sản xuất, caffeine đóng vai trò

quan trọng trong việc góp phần tạo nên vị đắng và sự tỉnh táo cho người tiêu dùng Hàm lượng caffeine dao động từ 0.3-1.79% đối với cà phê rang xay và từ 0.32-0.88%

đối với cà phê hòa tan (Quyên và cộng sự, 2015)

5/9;