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

Đê góp phần bổ sung dữ liệu cho thành phần nội chất cùa một số sán phẩm cà phê rang xay tại Việt Nam, nghiên cứu này khảo sát và phát triển phương pháp phân tích hàm lượng caffeine và ch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TÁT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THựC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG

NGUYEN TAT THANH

Tp.HCM, tháng 10 năm 2021

TÓM TẤT

Cà phê (bắt nguồn từ tiếng Pháp: café) là thức uổng phố biến trên thế 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 phần hóa học có hoạt tính cao cùa nó Tùy thuộc vào giong và điều kiện che biến sẽ cho ra các loại cà phê khác nhau Đê góp phần bổ sung dữ liệu cho thành phần nội chất cùa một số sán phẩm cà phê rang xay tại Việt Nam, nghiên cứu này khảo sát và phát triển phương pháp phân tích hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong mau cà phê Arabica, Robusta và mau thị trường được thu thập ờ Lâm Đồng, Việt Nam Phương pháp xác định hàm lượng cùa hai hợp chất này dựa trên phổ đạo hàm bậc nhất Kốt quà kháo sát điều kiện chiết cho thấy các mẫu cà phê chiết ờ 90 °C trong 60 phút sẽ cho kết quà chiết tắt hơn Đường chuẩn hon hợp cùa phương pháp được khảo sát ờ tì lệ 1:1 cho kết quá phù hợp và ổn định với nồng

độ nằm trong khoảng từ 0.5-25.0 pg mL1, cho độ tuyến tính tốt với R2 = 0.9996 (Caffeine) và 0.9991 (Chlorogenic acid), độ lặp và độ tái lặp thỏa mãn yêu cầu cùa

AO AC (2016) Nhiệt độ chế biến tăng thì hàm lượng caffeine và chlorogenic acid giám và hàm lượng chlorogenic acid có xu hướng giám cao hơn so với caffeine trong cà phê Giữa hai giong cà phê, giong Robusta (1.8-2.3%) có lượng caffeine cao hơn Arabica (0.9-1.9%) và Arabica (1.-12.2%) lại có hàm lượng cholorogenic acid cao hơn Robusta (1.7-6.0%).

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 ĐẶT VÁN ĐỀ 1

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

2.1 Mục tiêu tong quát 2

2.2 Mục tiêu cụ thể 2

3 NỘI DUNG NGHIÊN cứu 3

4 PHẠM VỊ NGHIÊN cứu 4

4.1 Đối tượng nghiên cứu 4

4.2 Thời gian nghiên cứu 4

CHƯƠNG 1 TỐNG QUAN VÈ NGHIÊN cứu 7

1.1 Tổng quan về cà phê 7

1.1.1 Nguồn gốc và một số vùng trong 7

1.1.2 Giá trị kinh tế 8

1.2 Phân loại cà phê 9

1.3 Thành phần hóa học 12

1.4 Lợi ích sức khỏe 15

1.5 Các phưong pháp phân tích chat caffeine và chlorogenic acid trong cà phê 16

1.5.1 Phuong pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) 16

1.5.2 Phuong pháp chiết lỏng lỏng 16

1.5.3 Phuong pháp sử dụng pho đảo hàm bậc nhất 17

1.6 Tống quan về tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài 20

1.6.1 Tống quan về tình hình nghiên cứu trên thế giới 20

1.6.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước 21

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 22

2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 22

2.1.1 Hóa chất 23

2.1.2 Chuẩn bị hóa chất 23

2.1.3 Dụng cụ 24

2.1.4 Thiết bị 25

2.2 Lấy mẫu và bảo quản mẫu 25

2.2.1 Lấy mẫu 26

2.2.2 Tiền xử lý mầu và bảo quản mầu 26

2.3 Xác định độ ẩm trong các mẫu cà phê 27

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

2.4.1 Đuờng chuẩn đon caffeine và chloroegnic acid 28

2.4.2 Khảo sát tỉ lệ caffeine và chlorogenic acid 27

2.5 Khảo sát điều kiện chiết mầu 29

2.5.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ chiết mẫu 29

2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết mẫu 30

2.6 Thấm định phưong pháp phân tích 31

2.6.2 Đường chuẩn đạo hàm hồn hợp 32

2.6.3 Độ lặp và độ tái lặp 33

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

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Độ ấm trong các mầu cà phê 34

3.2 Ket quả khảo sát tỉ lệ hỗn họp caffeine và chloroegenic acid 34

3.3 Quy trình chiết xác định hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong cà phê 35

3.3.1 Ket quả ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng caffeine và chlorogenic acid 35

ii

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

chlorogenic acid 37

3.3.3 Quy trình chiết đươc khảo sát và áp dụng 39

3.4 Thấm định phương pháp xác định caffeine và chlorogenic acid trong cà phê .40

3.4.1 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng 40

3.4.2 Đường chuẩn hồn hợp của caffeine và chlorogenic acid 41

3.4.3 Đánh giá độ lặp và độ tái lặp 41

3.5 Ket quả áp dụng quy trình phân tích 43

CHƯƠNG 4 ĐÈ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP 48

KÉT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 49

1 Kết luận 49

2 Đe nghị 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC 55

DANH MỤC CHỮ VIẾT TÁT

CFI (Caffine)

CGA (Chlorogenic acid)

HPLC (High Performance Liquid Chromatography): Sac ký lỏng hiệu năng caoLOD (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

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

IV

DANH MỤC HÌNH •

Hình 1.1 Xuất khấu 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 nghiêm Hóa Phân tích 25

DANH MỤC• BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần chính trong cà phê rang 13

Bảng 1.2 Công thức phổ đạo hàm 17

Bảng 2.1 Chú thích mã các mầu cà phê 25

Bảng 2.2 Thông tin các mầu cà phê 25

Bảng 2.3 Giá trị xây dựng đường chuan caffeine và chlorogenic acid 27

Bảng 2.4 Giá trị xây dựng đường chuẩn hỗn hợp 27

Bảng 2.5 Giá trị xây dựng đường chuẩn 31

Bảng 3.1 Kết quả độ ẩm cho các mầu cà phê 33

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát tỉ lệ chuẩn hồn hợp so với chuẩn đơn 34

Bảng 3.3 Kết quả đường chuẩn hồn hợp 40

Bảng 3.4 Ket quả thực hiện độ tái lặp của phương pháp (caffeine) 40

Bảng 3.5 Ket quả thực hiện độ lặp lại của phương pháp (chlorgenic acid) 41

DANH MỤC CÁC BẢNG Ở PHỤ LỤC Bảng PL1 Ket quả khảo sát nhiệt độ chiết mầu ảnh đướng đế hàm lượng caffeine 54

Bảng PL2 Ket quả khảo sát nhiệt độ chiết mầu ảnh hướng đến hàm lượng chloro genic acid 55

Bảng PL3 Ket quả xác định hàm lượng caffeine trong các mầu cà phê 56

Bảng PL4 Ket quả xác định hàm lượng chlorogenic acid trong các mầu cà phê 57

VI

Trong cà phê chứa nhiều thành phần hóa học quan trọng, nhưng có hai thành phần đặc trưng trong cà 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 họp chất este và acid trong cà phê xanh và cà phê rang Các chất chuyển 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 khả 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 sè 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 phần trên lại càng được chú trọng Đã có nhiều phương pháp được áp dụng để xác định hàm lượng cùa hai chất như phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao nhưng phương pháp này lại đòi hỏi kỳ thuật cao và thiết bị hiện đại Ngoài ra, người ta có the sử dụng kỳ thuật chiết long lỏng trong bước xử lý mầu và đo bằng quang phổ 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 phổ đạo hàm bậc nhất.

Đe đề tài đạt được hiệu quả cao thì trước hết sè 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 Ket quả phân tích hàm lượng caffeine và chlorogenic acid có the kết hợp đe giải thích sự khác biệt về khả năng kháng oxy hóa cùa các sản phẩn cà phê theo giống, cách chế biến Nghiên cứu này góp phần làm giàu và bổ sung dừ liệu về thành phần nội chất cho sản phẩm cà phê của Việt Nam

2. MỤC TIÊU 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 phổ hấp thu phân tử sử dụng phổ 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 bo sung vào bộ dừ liệu về hàm lượng caffeine và chlorogenic aicd bằng phương pháp mới tại Việt Nam

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

3 NỘI DƯNG NGHIÊN CỨU

STT Nội dung công việc Kết quả cần đạt

1 Nộidung 1. Tìm kiêm, tông hợp tài liệu và xây

dựng đêcương nghiên cứu.

Báo cáo tông họp tài liệu và đê cương nghiên cứu

2

Nội dung 2 Thu thập mẫu, bảo quàn mầu tại

Phòng thí nghiệm và tiền xữlý mầu:

■ Nội dung 2.1 Thu thập mâu và bảo

quàn mẫu tại Phòng thí nghiệm

■ Nội dung 2.2. Thực hiện quy trình tiên

xữ lý mâu

Các mẫu cà phê được thu thập gồm:

cà phêArabica, cà phê Robusta ở

các chê độ rang khác nhau không

chứa bơ, cà phê thị trường có bơ 5%

và các mầu cà phê thị trường phối

trộn giữa cà phê Arabica và Robusta.

Báo cáo về điều kiện bão quânmầu

thích họp tại Phòng thí nghiệm.

Báo cáo về quy trình tiền xù lý mẫu

và các mầu cà phê đã qua bước tiền

xừ lý.

3

Nội dung 3 Kháo sát ti lệ nong độ caffeine và

chlorogenic acid trong việc xây dựng đường

chuẩn xác địnhhàm lượng caffeine và

chlorogenic acid trong nen mầu cà phê.

Báo cáo kêt quả khâo sát ti lệ nông

độ caffeine và chlorogenicacid Kêt quà được trình bày dưới dạng

bàng sô liệu và đô thị kèm theo nhận xét, đánh giá của người làm.

4

Nội dung 4 Kháo sát quy trình chiết mẫu (ảnh

hưởng cùa điêu kiện chiêt) trong xác định hàm

lượng caffeine và chlorogenic acid trong cà

phê

Báo cáo kểt quà:

■ Khảo sát ành hưởng cùađiêu

kiện chiết mầu

Ket quà được trình bày dưới dạng

bàng sô liệu và đô thị kèm theo nhận xét, đánh giá cùa người làm.

5

Nội dung 5 Thâm định phương pháp phân tích

hàm lượng caffeine và chlorogenic acidtrên

thiết bị UV-Vis 1800 Shimadzu, bao gồm:

■ Ước lượng giới hạn phát hiện và giới

hạn định lượng;

chuẩn đạo hàm;

■ Đánh giá độ lặp, độ tái lặp;

■ Các tiêu chỉ cho thâm định được đánh

giá theo Phụ lục F của AO AC -2016.

Báo cáo kết quả:

■ Giá trị giới hạn phát hiện,

giới hạn định lượng ước lương;

■ Đường chuẩn;

■ Độlặp, độ tái lặp

6

Nội dung 6 Đánh giá hàm lượng caffeine và

chlorogenic acid trongcác mầu cà phê khác

bàng sô liệu và đô thị kèm theo nhận xét, đánh giá cùa người làm.

7

Nội dung 7 Đánh giá ảnh hưởng điểu kiện

chiêt cà phê đên hàm lượng caffeine và

chlorogenic acid trong nước chiêt cà phê từ

các mầu cà phê khác nhau:

■ Cà phê Arabica;

Kểt quâ đánh giá ánh hưởng cùa

điều kiện chiết cà phê đen hàm

lượng caffeine và chlorogenic acid trong nước chiết cà phê từ các mầu

cà phê.

4 PHẠM VỊ NGHIÊN CỨU

xét, đánh giá của người làm.

8

Nội dung 8 Tông họp sô liệu, viêt các báo cáo

tổng kêt:

■ Tong họp so liệu và trình bày kết quả;

■ Thiết ke posterkhoa học tóm tắt ve nội

dung và ket quả cũa nghiên cửu;

■ Viêt bài khóa luận và chỉnh sửa theo

góp ý cũa cán bộ hướng dẫn;

■ Thiêt kê file trình đê bảo vệ đê tài

trước hội đong đánh giá khóa luận tốt nghiệp;

■ Viet bài tóm tất bang tiếng Anh.

Bàng sô liệu và đô thị trong file excel.

Poster khoa học tóm tắt về nội dung

và kết quà cũa đe tài khóa luận tốt nghiệp.

Bàiviêt khóa luận tôt nghiệphoàn

chình.

Bài trình dưới dạng file powerpoint.

Bàiviết tóm tắt bang tiếng Anh theo quy địnhcùa Khoa Kỳ thuật Thực

phâm và Môi trường.

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu thực hiện phân tích và đánh giá hàm lượng caffeine và chlorogenic 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 phổ hấp thu phân tử sử dụng phổ đạo hàm bậc nhất với với một số điều chỉnh cho phù họp điều kiện hiện có của Phòng thí nghiệm Khoa Kỳ thuật Thực phấm và Môi trường, trường Đại học Nguyễn Tất Thành

4 2 Thời gian nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện trong thời gian từ ngày 1/5/2021 đen ngày 30/9/2021 Thời gian sau ngày bảo vệ khóa luận được tính đe hoàn thành bài tóm tắt bằng tiếng Anh

Dự kiến nội dung thực hiện và thời gian dự kiến được trình bày trong Gantt chart bên dưới Các màu sắc khác nhau thể hiện nội dung công việc khác nhau

CHƯƠNG 1. TÓNG QUAN VỀ NGHIÊN cứu

1.1 Tổng quan về cà phê

1.1.1 Nguồn gốc và một số vùng trồng

Cà phê là loại thuộc bộ Rubiales, họ Rubiacea, chi Coffea Cà phê có khoảng

6000 loại và 500 loài theo phân loại thực vật học Hầu hết, cà phê thuờng 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 cùa 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 cùa người châu Âu Tiếp theo, những người Pháp được viên chính cùa Amsterdam tặng một cây cà 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 trong cà phê ở các nước chầu Phi và cũng nhờ các thực dân châu

Âu mà cà phê đã đến được Cuba, Suriname, Puerto Rico, Guianas và São Domingos Qua Guianas, cà phê đến phía bẳc của Brazil Sau đó, bí mật của người Á 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 the không nhắc đến Tây Nguyên Những nơi ở Tây Nguyên như Dak Mil (Đắk Nông), Đắk Hà (Kon Tum), Chư Sê (Gia Lai), đặc biệt là Buôn Ma Thuột-Đắk Lắk là những địa danh xuất khấu cà phê Robusta hàng đầu thế giới Đặc điếm thố 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 biến, 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 nổi tiếng” Giống cà phê Robusta được chọn lọc có nhiều ưu điểm nổi bật như tiềm năng năng suất cao, từ 4-7 tấn/ha; chất lượng tốt, khối lượng hạt cao hơn 20-70% so với các giống phổ 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 tái canh trên

vườn cà phê, năng suất bình quân hơn 4 tấn /ha, cao hơn vườn cà phê lâu năm 2 tấn /

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 ổn hàng năm Cà phê Arabica chủ yếu 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 đoi 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 thổ nhưỡng của Sơn La thuộc nhóm đất đỏ vàng rất thích họp đe trong cây cà phê Cà phê ở Sơn La được trồng với bón phân hữu cơ, không cần tưới nước những vần có sức sống rất mãnh liệt Nhiều cây có tuôi đời hàng chục năm, thân to, tán rộng nhưng hạt cà phê không thua kém giống cà phê do người Pháp trồng ở Lâm Đồng từ những năm 1930 (Cà et al., 2016)

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

Năm 2006, sản lượng cà phê đạt 7.4 triệu tấn trên toàn thế 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 tiến, tạo

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

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

được nhiều người coi như một loại thực phẩm chức năng chủ yếu 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 dề bay hơi được xác định trong cà phê rang (Farah, 2009)

Việt Nam là nước xuất khẩu 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 khẩu bỉnh 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 khẩu tháng 3/2020 đạt đến 170 nghìn tấn, trị giá đến 294.78 triệu USD (Hải quan Việt Nam) (Hình 1.1)

(Đơn vị tính: nghìn tấn)

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 đổi, do đó tốc độ phát triển 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 phổ biến nhất là phân loại theo giong 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 hon, tròn có rãnh giữa là đường thăng, thơm nồng, vị đắng nhằn 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

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

và loại bỏ vỏ Vỏ và cùi khô được loại bỏ, để lại chất nhầy bao gồm hạt (vỏ lụa) vẫn còn dính trên bề mặt của chúng Đe có được loại cà phê chất lượng tốt, các hạt (hai hạt đậu cho mồi quả) được phân loại bằng cơ học và điện tử để 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 nắng mặt trời và không gian cũng phổ biến hơn (Farah, 2009)

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

pH có the giảm xuống 4.5 (Flament, 2002) Sau đó, hạt cà phê được rửa sạch, đánh bóng và phơi nắng 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 cà phê được định cỡ, phân loại thủ công và/hoặc bằng máy móc để loại bỏ những hạt cà phê bị lồi Hạt cà phê xanh sau đó đã sẵn sàng để trải qua quá trình rang, xay và đóng gói (Hình 1.2) (Vincent, 1985)

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 biến ướt cho ra hạt cà phê nhân có vị chua, độ ngọt đậm hơn, không có vị lạ Ưu điếm cùa 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 tốn nhiều nước, cần theo dõi suốt quá trình lên men và sẽ hình thành hương vị không mong muốn nếu lên men quá mức (Farah et al, 2006)

Do hàm lượng acid trong cà phê Robusta cao hơn trong cà phê Arabica, khi kết hợp với phương pháp che 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 thom, 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 kể 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 thom, 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 the chia cà phê thành 4 loại gom: rang nhạt, rang vừa, rang đậm vừa và rang đậm (Quỳnh và cộng sự, 2019) Các mầu cà phê được rang ở nhiều nhiệt độ khác nhau trong khoảng thời gian không đổi là 5 phút, tạo ra các sản phẩm 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 phông, ớ 180 đến 190 °C, bắt đầu có hương vị giống cà phê, hạt chuyến sang màu vàng đậm và đây là giai đoạn no lần đầu tiên của hạt Trong khi đó, hương vị “thực” cùa cà phê rang chỉ xuất hiện ở 220 đến 230 °C, hạt lúc này bắt đầu tiết dầu làm cho hạt sáng bóng hơn, màu chuyến sang nâu và hạt bắt đầu no lần thứ hai Ngoài diem này, hương vị được đánh giá là rang đậm ở 240 đến 250 °C với hương vị cà phê rõ rệt nhất, hạt chuyển sang màu nâu đậm, thể 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 ke do kết quả của phản ứng nhiệt phân, caramel hóa và phản ứng Maillard, cùng với sự phá hủy các họp 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 cùa cà phê rang sẽ thay đổi 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)

Bảng 1.1 Thành phần chính trong cà phê rang

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

Chlorogenic acid (CGA) là các hợp chat 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 phàm, tế bào và bất kỳ co quan nào khỏi quá trình thoái hóa do oxy hóa

(Moreira et al., 2005) Ngoài ra, chlorogenic acid đóng góp một vai trò to lớn trong việc hình thành sắc tố, mùi vị và hương vị của hạt cà phê, quyết định chất lượng và sự chấp nhận cùa 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 mối liên hệ nghịch với chất lượng cà phê với hàm lượng cao hơn quan sát thấy trong mầu

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

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 sè áp dụng một phưong 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 cùa việc đo hàm lượng caffeine và chlorogenic acid vì chúng là các họp chất quan trọng chỉ ra hương vị cà phê, chúng liên quan đến vị đắng Do đó, hàm lượng họp chất này càng cao có the sẽ tạo ra vị cà phê đắng hơn, dần 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 Lọi 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 tiểu 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 mối 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 thể dục

và tâm trạng; liều cao có the 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 đổi

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 gầy, béo phì và tiếu đường loại 2, các họp chất khác có trong cà phê có the chống 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, chống béo phì và chống ung thư (Tajik, 2017)

Năm 2008, báo cáo của Fuioko cùng cộng sự (Fụioka et al., 2008) chì ra rằng chế độ

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 sẳc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)

Sắc ký là công cụ ngày càng quan trọng trong Hóa học Phân tích trong 20 năm qua, hồ 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 mầu sắc ký lỏng hiệu suất cao (HPLC) kết hợp với đầu dò khối phổ được sử dụng để phân tích hợp chất caffeine Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) theo TCVN 9723:2013 Trong đó, caffeine được chiết ra khởi mầu 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-ƯV sử dụng trên cột RP-18 (125mm:4.6mm:5pm), chế độ rửa giải đẳng dòng với pha động là hồn hợp methanol (MeOH) với nước với tỉ lệ 24:76 (CHíOH:H2O), ở bước sóng 272 nm

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

Tuy nhiên, phương pháp sắc ký có chi phí vận hành cao khi cần thiết bị đắt tiền, tốn nhiều dung môi hữu cơ và đòi hởi kỳ thuật cùa 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 chuyến 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 cà phê Chuẩn bị mẫu bằng cách cân 50 mg cà phê xay

và thêm với 25 mL nước cất để làm ướt mầu, sau đó thêm tiếp 25 mL dichloromethane theo tỷ lệ thể tích để chiết caffeine từ cà phê Đầu tiên, hồn hợp dung dịch được khuấy

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

và lớp dưới là dichloromethan 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 1 g Dịch chiết được làm khô với 1 g magnesium sulphate anhydrous (MgSƠ4 khan), lọc dung dịch Sau đó, rút 5.00

mL dịch lọc cho vào bình định mức 50 mL và thêm hồn hợp nước cất: dichloromethan đến vạch Cuối cùng, đo độ hấp thụ của dung dịch bằng máy quang phố ƯV-Vis trong khoảng 200-500 nm trên mẫu trắng thuốc thử tưong ứng Tất cả dụng cụ làm bằng thủy tinh đã được làm sạch kỳ lưỡng, tráng bằng nước cất và làm khô trước khi sử dụng (Talab, 2019)

Phương pháp chiết lỏng lỏng được ưu chuộng bởi những ưu diem nổi bật là cân bằng chiết (phân bố), thiết lập nhanh và cho phép tách những chất có tính chất giống 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 cùa phương pháp chiết lỏng lỏng là dung cụ thủy tinh cồng kềnh, 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 thể sử dụng để 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 pho cùa nhiều cấu tử chồng lên nhau, việc xác định nồng độ của các cấu tử theo phương pháp cố điển gặp nhiều khó khăn và kém chính xác Do đó để mở rộng phương pháp xác định ƯV-VIS, phương pháp đo pho hấp thu đã được cải tiến bằng cách lấy đạo hàm của phổ hấp thu theo bước sóng

Công thức SỐ cực trị của phổ đạo hàm Bậc 0 A = £1C một cực trị (cực đại)

Bậc 1 dA _ de

dẢ dẢ hai cựctrị (một cực đại và một cực tiểu)

Bậc 2 d Á CỊ d s dẰ2 = dẢ2 ba cực trị (hai cực đại và một cực tiểu

Bậc 3 d?'A _ Qịds

dẢ2 ~ dẢ2 Bốn cực trị (hai cực đại và hai cực tiểu)Phương pháp phố đạo hàm được ứng dụng trong việc định tính và định lượng các hợp chất có phổ phân tử chồng chập lên nhau Trong định tính một đặc điểm của phương pháp phổ đạo hàm mà có thể dùng để định tính đó chính là sự đặc trưng so với phổ hấp thu Phổ hấp thu có hình dạng gần như giống nhau nên khó áp dụng để định tính Ngược lại, khi lấy phố đạo hàm thì có the nhận ra sự đặc trưng của phổ qua đó áp dụng để định lượng Phổ đạo hàm có một tính chất đặc biệt mà có thể áp dụng để định lượng đó là tại bước sóng hấp thu cực đại thì khi lấy phổ đạo hàm bậc nhất (bậc 1) tại bước sóng đó sẽ có giá trị bằng 0 Trường hợp đơn giản nhất là hồn hợp 2 cấu tử A và

B, để định lượng riêng từng chất bằng phương pháp phồ đạo hàm thì ta tiến hành dựng đường chuẩn độ hấp thu cùa pho đạo hàm bậc một của A theo nồng độ tại bước sóng cực đại phổ hấp thu của B Và ngược lại dựng đường chuẩn đạo hàm bậc nhất của B theo nồng độ tại bước sóng cực đại pho hấp thu của A Đối với hồn hợp, đo phổ đạo

hàm bậc một đồng thời tại 2 bước sóng đã chọn, dựa vào đường chuẩn đã dựng xác định hàm lượng của từng cấu tử.

Phương pháp sử dụng pho 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 họp được khuấy trong 1 giờ bằng máy khuấy từ ở nhiệt

độ phòng Phổ hấp thụ UV-Vis của mồi mầu được đo bằng quang phổ UV-Vis và phồ dần 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 điếm cực trị của pho đạo hàm bậc nhất (Habtamu et al., 2020)

Uu điểm lớn nhất của phương pháp phổ đạo hàm là có thể định lượng được các hợp chất cùng tồn tại trong mầu có phổ 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, phổ đạo hàm còn là phương pháp đơn giản có thể loại bỏ được ảnh hưởng của nền mẫu, độ chọn lọc, độ ồn định cao và cải thiện độ chính xác của phép định lượng do loại bỏ được hiện tượng trôi nền gây ra bởi thao tác kỳ thuật viên hoặc không ổn định cùa thiết bị và giảm ảnh hưởng của tán xạ ánh sáng khi các tiểu phân nhỏ xuất hiện trong mẫu Quá trinh xử lý mẫu sè 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 phố 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 1 hoặc 2 Độ chính xác

có thể giảm nếu tách không triệt để 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, đe sử dụng phương pháp này đòi hỏi thiết bị phải có phần mềm chuyên dụng chuyến từ phố hấp thu sang phổ đạo hàm (Quý, 2010) Tuy nhiên, trong nghiên cứu này phương pháp phổ đạo hàm được sử dụng để 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

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

1.6.1 Tông quan về tình hình nghiên cứu trên thế 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 (ƯV-Vis) để phân biệt giữa các hạt cà phê xanh của cà phê Arabica và cà phê Canephora (Robusta) từ Đảo Java, Indonesia Việc phân biệt được tiến hành bằng cách đo hàm lượng caffeine

và chlorogenic acid trong đậu bằng quang phổ UV-Vis Dừ liệu liên quan đến cả hai hợp chất được xử lý bằng cách sử dụng phân tích phân biệt tuyến tính (LDA) Quang phố UV-Vis đạt độ chính xác 97% so với độ chính xác của quang phổ NIR theo bước sóng LDA được chọn (95%) Nghiên cứu cho thấy rằng cả hai phương pháp đều có the

áp dụng đe phân biệt giừa 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 cà phê rang và xanh bằng quang phổ ƯV-Vis Phương pháp này đã được phân giải (khử điện áp), pho 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 báo cáo một phương pháp đơn giản để xác định đồng thời hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong cà phê nhân Phương pháp này dựa trên việc sử dụng hấp thụ ƯV-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 phố 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 phổ Phép xác định định lượng thu được bằng phương pháp phân tích thông qua giải phân tích của phổ hấp thu và áp dụng định luật Lambert-Beer Các giá trị thu được

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 kiếm soát thường xuyên trong quá trình sản xuất cà phê Ngoài ra, nó có the được áp dụng trên

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

có the được sử dụng như một phương pháp thay thế đe 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 the so sánh với một nghiên cứu trước đây sử dụng caffeine, chlorogenic acid, trigonelline, tổng số polyphenol, tổng số amin acid tự do và dịch chiết nước được xác định bằng sắc ký lỏng (HPLC) đe 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 phổ đạo hàm bậc nhất để xác định hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong hạt cà phê bị lồi (chưa trưởng thành, đen và chua) và không bị lồi mà không sử dụng kỳ thuật chiết xuất hoặc hiệu chỉnh nền Các điểm cực trị của pho 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 lồi và không bị lỗi với hàm lượng caffeine và chlorogenic acid cao hơn được quan sát thấy trong hạt cà phê bị lồi Vì phương pháp này cực kỳ nhanh, dễ dàng, không tốn nhiều chi phí và cũng yêu cầu chuẩn bị mầu tối thiếu đe định lượng hàm lượng caffeine và chlorogenic acid trong

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

1.6.2 Tông quan về tình hình nghiên cứu trong nước

Năm 2000, Guzin Alpdogan, Kadir Karabina, Sidika Sungurg dùng phương pháp xác định caffeine trong cà phê bằng phương pháp phô 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 C18, hồn họp methanolmước (30:70) thu được peak sắc ký tại thời gian lưu

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

2 pg g’1 Trong các phương pháp nghiên cứu đó, phương pháp HPLC được xem là phương pháp phổ 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 phấm cà phê rang xay và hòa tan trên thị trường Việt Nam thực hiện phân tích hàm lượng caffeine trên 15 mầu cà phê

lượng Kết quả thu được như sau: hàm lượng caffeine trong các mẫu đều nằm trong tiêu chuẩn 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).

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cúu

3.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

2.1.1 Hóa chất

■ Caffeine (99.0%, CsHioN-iCb), Sigma Aldrich, Germany hoặc tương đương

■ Chlorogenic acid (95.0%, CióHisOọ), Sigma Aldrich, Germany hoặc tương đương

■ Methanol (99.9%, CHíOH ), Merck, Germany hoặc tương đương

■ Ethanol (99.8%, C2H5OH), Merck, Germany hoặc tương đương

■ Magnesium oxide (97.0%, MgO), Merck, Germany hoặc tương đương

■ Nước cất một lần

2.1.2 Chuẩn bị hóa chất

■ Dung dịch chuẩn caffeine 1000 Jig IĨ1L-1 : cân 0.0100 g caffeine vào giấy cân, sau đó cho cho caffeine vừa cân vào bình định mức 10 mL (bình được tráng bằng methanol), thêm khoảng 4 mL methanol, lắc nhẹ để hòa tan, sau

đó thêm methanol đến vạch Dung dịch sau khi pha được chứa trong ống đựng chuẩn bằng thủy tinh, bảo quản ở -18 °C trong điều kiện tránh ánh sáng Dung dịch được sử dụng trong vòng 1 tháng

■ Dung dịch chuẩn trung gian caffeine 100 pg mL-1 : dùng micropipette rút chính xác 1000 pL dung dịch chuẩn caffeine 1000 Jig mL 1 vào bình định mức 10 mL và định mức đến vạch của bình bằng nước cất Dung dịch sau khi pha được chứa trong ống đựng chuẩn bằng thủy tinh, bảo quản trong điều kiện tránh ánh sáng ở 4 °C Dung dịch được sử dụng trong ngày

■ Dung dịch chuẩn chlorogenic acid 1000 pg mL-1: cân 0.0100 g chlorogenic acid vào giấy cân, sau đó cho chlorogneic acid vừa cân vào bình định mức 10mL (bình được tráng bang methanol), thêm khoảng 4 mL methanol, lắc nhẹ đe hòa tan, sau đó thêm methanol đến vạch Dung dịch sau khi pha được chứa trong ống đựng chuẩn bằng thủy tinh, bảo quản ở — 18 °C trong điều kiện tránh ánh sáng Dung dịch được sử dụng trong vòng 1 tháng

■ Dung dịch chuẩn trung gian chlorogenic acid 100 pg mL-1: dùng micropipette rút chính xác 1000 pL dung dịch chuẩn chlorogenic acid 1000 Jig mL~' vào bình định mức 10 mL và định mức đến vạch của bình bằng

tinh, bảo quản ở 4 °C trong điều kiện tránh ánh sáng Dung dịch được sử dụng trong ngày.

■ Dung dịch chuẩn hôn hợp tỉ lệ 1:1 (CFLCGA): trộn dung dịch chuẩn trung gian caffeine 1000 pg mL 1 và và dung dịch chuẩn trung gian chlorogenic acid 1000 pg mL1 vào ong ly tâm 50 mL Dung dịch sau khi pha được chứa trong ống đựng chuẩn bằng thủy tinh, bảo quản trong điều kiện tránh ánh sáng ở 4 °C Dung dịch được sử dụng trong ngày

■ Dung dịch chuẩn hỗn hợp tỉ lệ 1:2 (CFLCGA): dùng micropipette rút chính xác 1250 pL dung dịch chuẩn caffeine 1000 pg mL 1 và 2500 pL dung dịch chuẩn chlorogenic aicd 1000 pg mL 1 cho vào bình định mức 25 mL và định mức đến vạch của bình bằng nước cất Dung dịch sau khi pha được chứa trong ống đựng chuẩn bằng thủy tinh, bảo quản trong điều kiện tránh ánh sáng ở 4 °C Dung dịch được sử dụng trong ngày

■ Dung dịch chuẩn hỗn hợp tỉ lệ 1:3 (CFLCGA): dùng micropipette rút chính xác 500 pL dung dịch chuân caffeine 1000 |ig mL’1 và 1500 pL dung dịch chuẩn chlorogenic aicd 1000 pg mL 1 cho vào bình định mức 10 mL và định mức đến vạch của bình bằng nước cất Dung dịch sau khi pha được chứa trong ống đựng chuấn bằng thủy tinh, bảo quản trong điều kiện tránh ánh sáng ở 4 °C Dung dịch được sử dụng trong ngày

■ Dung dịch chuẩn hỗn hợp tỉ lệ 1:4 (CFLCGA): dùng micropipette rút chính xác 500 pL dung dịch chuẩn caffeine 1000 pg mL-1 và 2000 pL dung dịch chuẩn chlorogenic aicd 1000 pg mL 1 cho vào bình định mức 10 mL và định mức đến vạch của bình bằng nước cất Dung dịch sau khi pha được chứa trong ống đựng chuẩn bằng thủy tinh, bảo quản trong điều kiện tránh ánh sáng ở 4 °C Dung dịch được sử dụng trong ngày

2.1.3 Dụng cụ

■ Bình định mức 10 mL, 25 mL, 50 mL, 100 mL (ISOLAB,Germany)

■ Micropipette 10-100 pL, 100-1000 pL, 1000-10000 pL (Hirschmann, Germany)

■ Ống ly tâm nhựa co nắp 15 mL, 50 mL (ISOLAB, Germany)

■ Beaker 50 mL, 100 mL (ISOLAB, Germany)

■ Màng lọc Nylon 0.45 pm (ISOLAB, Germany)

■ Giấy lọc (Whatman, England).

■ Chai trung tính GL 45 250 mL (Duran, Germany)

■ Bình tia (VIETVALƯE,Vietnam)

■ Đĩa petri thủy tinh (Duran, Germany)

■ Bình hút ẩm (ISOLAB, Germany)

■ Bơm kim tiêm 1 mL (BP, Singapore)

■ Đầu tip 100 pL, 1000 pL, 10000 pL (Hirschmann, Germany)

■ Vial thủy tinh 2 mL (Membrane Solution, Mỹ)

■ Butter pipette nhựa (OMNICELL, Singapore)

2.1.4 Thiết bị

■ Máy đo quang (Shimadu ƯV-Vis 1800, Japan): phương pháp phân tích caffeine và chlorogenic acid được thực hiện trên máy UV-Vis 1800 Shimadzu tại phòng thí nghiệm hóa phân tích

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

■ Cân phân tích 4 số lẻ (Ohaus PR233/E, USA)

■ Be điều nhiệt (Biobase, China)

■ Tủ sấy (Memmert, Germany)

2.2 Lấy mẫu và bảo quản mẫu