Thẩm định quy trình phân tích và đánh giá hàm lượng tổng các hợp chất phenolic trong sản phẩm cà phê rang xay

Tong hàm lượng các hợp chat phenolic TPC, được tinh bang miligram đương lượng gallic acid trên gram, mg GAE g' có thế được sử dụng như một tiêu chí đơn gián đê đảnh giá sự thay đổi cùa c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

NGUYEN TAT THANH

NGUYỄN THỊ KIM CHI

Tp.HCM, tháng 10 năm 2021

TÓM TẮT

Cà phê đã được coi là một trong những đồ uống không cồn phổ biến nhất được tiêu thụ trên toàn cầu do hương vị hấp dần và lợi ích sức khỏe cho người uống Tong hàm lượng các hợp chat phenolic (TPC, được tinh bang miligram đương lượng gallic acid trên gram, mg GAE g') có thế được sử dụng như một tiêu chí đơn gián đê đảnh giá sự thay đổi cùa các thành phần hóa học và khá năng chống oxy hỏa trong các sản phàm cà phê do sự khác biệt về giong và che

độ rang Nghiên cứu này nham mục đích kháo sát ánh hướng cùa một số thông so quan trọng, bao gom thời gian chiết, tỳ lệ, vòng chiết và có/không có sự hỗ trợ cùa sóng siêu ảm (chiết bằng sóng siêu ám và cách thủy), trong quá trình chiết dựa trên tiêu chuẩn TCVN 9745-1:2013 để xác định TPC Ket quá cho thấy quy trình chiết xuất hiệu quá nhất sừ dụng 10 mL methanol 70% v/v làm dung môi chiết cho 0.200 g mau cà phê và được thực hiện chiết hai lan (20 phút cho mỗi lần chiết) trong bể ủ nhiệt ở 70 °C mà không có sự hồ trợ cùa siêu âm Đường chuẩn được xây dựng từ 10 đen 70 mg GAE L~', R2 = 0.999 Độ lặp lại, độ tái lặp và độ lặp lại phù hợp với Phụ lục Fcùa AOAC (2016) Các mầu Robusta có TPC cao hơn Arabica (37.27-48.23

mg GAE g"1 so với 29.07-40.54 mg GAE g~‘).

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

ABSTRACT iv

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC HÌNH ix

DANH MỤC BẢNG X MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỐNG QUAN VÈ NGHIÊN cứu 6

1.1 Giới thiệu về cà phê 6

1.1.1 Nguồn gốc và một số vùng trồng cà phê 6

1.1.2 Giả trị kinh tế của cà phê 7

1.1.3 Phân loại cà phê 8

1.2 Thành phần hóa học của càphê 10

1.3 Giá trịsinh học của cà phê 13

1.3.1 Các hợp chat polyphenol 14

1.3.2 Flavonoid tông 15

1.3.3 Khá năng khảng oxy hóa 17

1.4 Phươngpháp phân tích 17

1.4.1 Phương pháp chiết 17

1.4.2 Phương pháp xác định tống hàm lượng phenolic (TPC) trong cà phê 18 1.5 Tình hình nghiên cứu liên quan đếnđề tài 20

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 20

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 22

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚƯ 23

2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiếtbị 23

2.1.1 Hỏa chất 23

V

2.1.2 Chuẩn bị hóa chất 23

2.1.3 Dụng cụ 24

2.1.4 Thiết bị 24

2.2 Lấy mẫu và bảo quản mầu 24

2.2.1 Lấy mẫu 24

2.2.2 Tiền xử lý mẫu và bảo quản mau 25

2.3 Độ ấm trong các mẫu cà phê 26

2.4 Khảo sát điều kiện chiếtmầu 27

2.4.1 Quy trình khảo xát tông hàm lượng phenolic (TPC) trong các mẫu cà phê tham khảo từ TCVN 9745-1:2013 27

2.4.2 Khảo sát thời gian chiết 29

2.4.3 So sánh điều kiện chiết có ho trợ sóng siêu âm 31

2.4.4 Kháo sát ảnh hưởng của tỷ lệ và sổ lần chiết 33

2.5 Quy trình phân tích 33

2.5.1 Quy trình lên màu xác định tong hàm lượng phenolic (TPC) 33

2.6 Thẩm định phương pháp 36

2.6.1 Ước lượng giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng 37

2.6.2 Xây dựng khoảng tuyến tính và đường chuẩn 37

2.6.3 Độ lặp lại và độ tái lặp 38

2.7 Xác định tong hàm lượng phenolic (TPC) trong mẫu càphê 39

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 Xác địnhđộ ẩm mầucà phê 40

3.2 Hàm lượng tổng các hợp chấtphenolic (TPC) trong cà phê 41

3.2.1 Anh hưởng của thời gian chiết đen hàm lượng tống các hợp chat phenolic (TPC) trong dịch chiết của mẫu cà phê 41

3.2.2 Đảnh giá điều kiện chiết có sự ho trợ của sóng siêu ám 42

3.2.3 Anh hưởng của tỷ lệ và số lần chiết đến hàm lượng tổng các hợp chất phenolic (TPC) trong dịch chiết của mẫu cà phê 44

3.2.4 Quy trình chiết được khảo sát và áp dụng 45

3.3 Thẩm định phương pháp phân tích hàm lượng tổng các hợp chất phenolic trongsản phẩm cà phê 45

3.3.1 ước lượng giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng 45

3.3.2 Xây dựng đường chuẩn Gallic acid 45

3.3.3 Đảnh giá độ lặp lại và độ tái lặp 47

3.4 Xác định hàm lượng tốngcác hợp chat phenolic trong các sảnphấm cà phê 47 Chương 4 ĐÈ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP 50

KÉT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51

1 Kết luận 51

2 Kiến nghị 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

vii

DANH MỤC TỪ VIẾT TAT

Feric reducing antioxidant power

Gallic Acid Equivalent

Methanol

Quercetin

Revolutions Per Minute

Relative Standard Deviation

Tiêuchuân Việt Nam

Total flavonoid content

Total polyphenol content

Ultraviolet -Visible Spectroscopy

Hiệp hội các nhà hóa phân tíchchínhthức

Khối lượng khô

Đương lượng gallic acid

Vòng trên phút

Độ lệch chuẩn tương đối

Tổng hàm lượng các hợp chấtflavonoid

Tổng hàm lượng các họp chấtphenolic

Tử ngoại - khả khiến

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Coffea Arabica (cà phê Chè) 8

Hình 1.2 Coffea Robusta (cà phê vối) 9

Hình 1.3 Coffea Liberica (cà phê Mít) 10

Hình 1.4 Côngthức cấu tạo của cafeine trong cà phê 13

Hình 1.5 Phân loại các họp chat phenol 16

Hình 1.6 Sơđồ và nguyêntắc cùa hệ đo quang phổhấp thuphân tử(Rendina 1971) 19 Hình 1.7 Sự thay đoi màu sắc trong phản ứng của Folin-Ciocalteu với polyphenol 19

Hình 2.1 Quy trình chiếtmẫu tham khảo từTCVN 9745-1:2013 28

Hình 2.2 Quy trình khảo sát thời gian chiếtpolyphenol trong cà phê 30

Hình 2.3 Quy trình chiếtmầu bằng thiếtbị be siêu âm 32

Hình 2.4 Quy trình chiếtxuất tổng hàm lượng phenolic (TPC) đã qua khảo sát 34

Hình 2.5 Quy trình lên màuvới thuốc thử Folin-Ciocalteu 35

Hình 3.1 Anh hưởng của thời gian chiết xuất lên hiệu suất chiết hàm lượng tống các họp chất phenolic (TPC) 41

Hình 3.2 Ảnh hưởng của điều kiện chiết đến hàm lượng tổng các họp chất phenolic (TPC)trong dịchchiết của mẫu cà phê 43

Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ chiết và số lần chiết đến hàm lượng tổng các hợp chất phenolic (TPC) trong dịch chiết cùa mẫu càphê 44

Hình 3.4 Đường chuẩn của Gallic acid 46

Hình 3.5 Hàm lượng tống các hợp chat phenolic trong các mầu càphê 48

IX

DANH MỤC BANG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học trongnhân cà phê 11

Bảng 2.1 Thôngtin các mẫu cà phê được thực hiện trong đề tài 25

Bảng 2.2 Thí nghiệm đánh giá sự ảnh hưởng của tỷ lệ chiết và so lần chiết lặp 33

Bảng 2.3 Giá trị xây dựng đườngchuan Gallicacid 37

Bảng 3.1 Kết quả độ ẩm của các mẫu cà phê (Trung bình ± độ lệch chuẩn) 40

Bảng 3.2 So sánh giữa kết quả của đường chuẩn Gallic acid và TCVN9745-1:2013 46 Bảng 3.3 Ket quả đánh giá độ lặp lại và độ tái lặp 47

MỞ ĐÀU

1 ĐẬT VẤN ĐÈ

Cà phê trong tiếng Pháp gọi là Café, đây là một loại đồ uống có màu đen được ủ

từ hạt cà phê rang xay lấy từ quả của cây cà phê Cà phê được trồng hầu hết trên các quốc giathuộc khu vực xích đạo và cận xíchđạo Hạt cà phê, bã cà phê và các dịch trích

từ cà phê được sửdụngrộng rãi trongngànhcông nghệ thựcphẩm, công nghệ mỹ phẩm

và dượcphamdocóchứaphần lớn là hàm lượngcaffeinevà polyphenol (Patay, Bencsik,and Papp 2016)

Cà phê thuộc chi Coffea L., họ phụ là Cinchonoideathuộc họ Rubiacaeae, họ này

có nhiềuhọ phụ bao gồm các loài cây thân gồ, cây bụi,nửa bụi và câythânthảo với trên

450 chi và 7000 loài Giống cà phê được chia làm4 nhóm chính làEucoffea K Schum,

Argocoffea Pierre và Mascarocoffea Chev có nguồn gốc từ châu Phi và nhóm

Paracoffea Miq có nguồngốc từ Ấn Độ, Sri Lanka và Malaysia(Jackie Nguyen 2019)

Ngày nay, có ba giống cà phê nổi tiếng trên thế giới đó là Coffea arabica L. (cà phêChè), Cojfea robusta L Linden (càphêvối) vàCoffea liberica Hier. (càphêMít) Trong khoa học, các giống cà phê này mang một tầm quan trọng rất lớn nhờ vào các giá trịsinh học mà chúng mang lại Ngoài ra, về mặt kinh tế cà phê chiếm vị trí thứ hai sauxăng dầu trên thị trường quốc tế Hàng năm, cà phê đã mang lại nguồn giá trị kinh tếcho hơn 20 triệu gia đình trên hơn 50 quốc gia (Davis et al 2007)

TạiViệt Nam, phần lớn diệntíchtrong cà phê làgiong cà phê Robusta, chiếm 90% diệntích Robusta được trồng trên khoảng 600.000 ha và tập trung chủ yếu tại khu vựcTây Nguyên như Đăk Lăk, Lâm Đồng, Đăk Nông, Gia Laivà Kom Turn Giống cà phêArabica được trong tập trung tại khu vực miền núi phía Bắc như Sơn La, Hòa Bình, Quảng Trị và Lâm Đồng cũngphát triển giống cà phê này (JackieNguyen2019)

2 MỤC TIÊU NGHIÊN củu

2.1 Mục tiêu tổng quát

Trong đề tài nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát và thấm định quy trình phân tích tổng hàm lượng các hợp chấtphenolic trong sản phẩm càphê theo phươngpháp Folin-Ciocalteu, tham khảo từ TCVN 9745-1:2013 Sau đó, ảnh hưởng của giống cà phê vàquá trinh chế biến den tong hàm lượng các họp chat phenolic được đánh giácho các sảnphấm cà phê rang xay được sản xuất tại ViệtNam

1

• Thẩmđịnh phương phápphântíchtổng hàm lượng các hợp chất phenolic (TPC)trong các sản phấm cà phê rang xay trên thiết bị ƯV-Vis Shimadzu 1800 tại phòng thí nghiệm Hóa phân tích thuộc Khoa Kỳ thuật Thực phẩm và Môitrường;

• Đánh giá tong hàm lượng cáchợp chat phenolic (TPC) trong các sản phẩm càphê thu được tại khu vực các tỉnh Tây Nguyên của Việt Nam (Đăk Lăk, Gia Lai, Lâm Đồng) bằng phương pháp đã được thấmđịnh

3 NỘI DUNG NGHIÊN cúu

1 Nội dung 1: Thu thập vàtống hợptài liệu

• Tong quanvề nguồn gốc, phân loại, các

phương pháp chê biên,tình hình sản xuât, thành

phần hóa học

• Tong quan về các phươngpháp đánh giá

thành phần cáchọp chatphenolic và khả năng

kháng oxy hóa của sản phâmcàphê

• Tong quan vềphươngpháp chiết mầu

• Tong quan về tìnhhình nghiên cứu trong

nước và quốc tế

Báo cáo tổng họp tài liệu,tong quan về đối tượng,phương pháp phân tích

2 Nội dung 2: Tiềnxửlý và bảo quản mẫu.

• Phân loại và tiền xử lý đe thu được mẫu

đong nhất

• Bảo quản mầu trong điều kiện thích hợp

Báo cáo danh sách các mầu

cà phê, báo cáo về điều kiện xử lý và bảo quản mầu tại phòng thí nghiệm

3

STT Các nội dung công việc Kết quả cần đạt

Nội dung 3: Khảo sát quy trình chiết hàm

lượng tongcác họp chatphenolic trong sản phẩm

cà phê rang xay

• Nội dung 3.1 Khảo sátảnh hưởng củathời

gian chiết mầu

• Nội dung 3.2 Khảo sát ảnh hưởng giữa

điều kiện chiết có sựhồ trợ của sóng siêu âm và

• Khảosát ảnhhưởnggiữa điều kiện chiết có sự

hỗ trợ của sóng siêu âm và

ủ nhiệt

• Khảosát ảnh hưởng của số lần chiết và tỷ lệ chiết

dưới dạng bảng số liệu và

đo thị kèm theo nhận xét

và đánh giácủa người làm.4

Nội dung 4: Tham định phương pháp phân

tích hàm lượng tông các họp chât phenolic trên

thiếtbị UV-Vis 1800 Shimadzu, bao gồm:

• Ước lượng giới hạn phát hiện và giới hạn

định lượng;

• Xâydựng đường chuẩn;

• Đánh giá độ lặp lại, độ tái lặp;

Các tiêuchíthẩmđịnh dựa theo phụ lục F của

AOAC và số liệutham chiếu thamkhảo từ TCVN

9745-1:2013

Báo cáo thẩm định phương pháp phân tích hàm lượng tông các hợp chat phenolic trong sảnphâmcà phê rang xay trên thiết bị UV-VIS 1800 Shimadzu bao gồm các nộidung: giới hạn phát hiện,giớihạnđịnhlượng, đường chuân,độ lặp lại, độ tái lặp

và độđúng

5 Nội dung 5: Đánh giá hàm lượng tong các

hợp chat phenolic trong các mầu cà phê khác

nhau

lượng tong các hợp chất phenolic trong các sảnphẩm cà phê

• Tong họp số liệuvà trình bày kết quả

• Thiết keposterkhoa học tóm tắt nội dung

vàkết quả nghiên cứu

Poster trình bày trên giấyA0

Bài viết khóa luận tốt nghiệp hoàn chỉnh

3

Chuông 1 TÓNG QUAN VỀ NGHIÊN cứu

1.1 Giới thiệu về cà phê

1.1.1 Nguồn gốc và một số vùng trồng cà phê

Cà phê là tên gọi của một chi thực vậtthuộc họ Thiến thảo, bao gồmkhoảng 500 chi khácnhau với trên 6.000 loài cây nhiệt đớivà họ này có tên khoa học là Rubiaceae.

Trong tiếng Pháp, họgọi cà phê là Café còn têngọi càphê có nguồn gốc từ tiếng A Rập

Cà phê có nguồn gốc từ Châu Phi cận nhiệt đới và các vùng Madagascar, Comoros, Mauritius, Reunion trên các khu vực thuộc xích đạo Có một nghiên cứu đã cho rằng lịch sử của cây cà phê được bắt đầu pháthiện và được lưu giữ bởi các tu sĩ tại các tu viện trong địa phươngthuộc cáckhu rừng càphê Ethiopia (Bobkováet al 2020b) Cây

cà phê từcao nguyên Ethiopia (Châu Phi) được du nhập sang Ả Rập vào khoảngthế kỷ13-14 cho đến thế kỷ 17 đã có mặt tại Án Độ Năm 1685 cây cà phê được du nhập tớiXrilanca và đảo Java thuộc Indonesia(Trịnh Xuân Ngọ 2009).Cho đếnhiện nay cà phê

đã có mặt phổ biến trêntoàn thế giới và được trồng trênhơn 70 quốc gia Các loài đượctrồng rộng rãi nhất là cà phê Arabica (Coffea Arabica) và cà phê Canephora (Coffea

Robusta). Tỉnh Kaffa ở Ethiopia là được coi là xuất xứ của cà phê Arabica và miền Trung Châu Phiđược coi là nguồn gốc của cà phêRobusta Với phạm vi trồng rộng rãi trêntoàn cầu, hiện nay Brazil được biết là nước sản xuất và xuất khấu cà phê lớn nhấtthế giới, đứngthứ hai là ViệtNam và sauđó là Colombia và Indonesia

Cây cà phê lần đầu tiên được trồng tại Việt Nam vào năm 1857, do người Pháp đưa vào và được trồng tại khuvực phía Bắc Việt Nam, giống cà phê được trồngđầu tiên tại đây là giống cà phê Chè (Coffea Arabica), giống cà phê này được lấy từ đảoMartinique và vùng Guyane thuộc Pháp ở châu Mỹ Latin vì nơi này có khí hậu và thổnhưỡng tương tự với Việt Nam ta Sau đó giống cà phê này được trong lan ra các tỉnhmiền Trung như Quảng Trị, Bố Trạch, Sau khi thu hoạch và chế biến cà phê dướithương hiệu cà phê Arabica duTonkin sè được nhập khẩu về Pháp Đầu thế kỷ 20, vào

năm 1908thực dân Pháp đã du nhập vào nước tathêmhai giong cà phê nữađó là càphêVối (Coffea Robusta) và cà phê Mít (Coffea Mitcharichia hay Coffee Liberỉca). Năm

1925, cây cà phê được trồng tại các tỉnh Tây Nguyên như Đăk Lăk, Đăk Nông, LâmĐồng, Gia Lai, Kon Turn (Trịnh Xuân Ngọ 2009)

1.1.2 Giả trị kinh tế của cà phê

Cà phê là một trong nhừng thức uống phố biến, được tiêu thụ rộng rãi trên toàn cầu Từ thế kỷ 17, những câu chuyện về một loại thức uống màu đen sầm khác thường

đã được các nhà thám hiếm mang từ Ả Rập đen các nước Châu Âu, từ đó sự phố biến của cà phê bắtđầuđượclanrộng và phát triển trên toàn thế giới (Bobková et al 2020a).Trong niên vụ 2017-2018, lượng cà phê tiêu thụ trên thế giới được ước tính đạt 9714 triệukg, cao hơn 1.8% so với năm trước (2016-2017) Theo Hiệp hội Công nghiệp Càphê Brazil vào năm 2018 cho biết các nước như Colombia, Việt Nam, Indonesia, Ethiopia và Brazil là nhừng nước sảnxuấtchínhnhưng Châu Âu lại là nơi có nguồntiêuthụ cao nhất (một phần ba tổng lượng cà phê tiêu thụ trên toàn thế giới) Cũng trong năm 2018, Tổ chức Cà phê Quốc tế cho biết các quốc gia như Trung Quốc, Panama, Kenya, Senegal và Hoa Kỳđược coi là những quốc giacó thịtrường tiềm năngcao nhấttrong những năm tới

Cà phê có nhiều loại, tuy nhiên không phải loại nào cũng chonăng suấtcao Chỉ

có 2 loại cà phê mang lại giá trị kinh tế: loại thứ nhất là cà phê Arabica (cà phê Chè) chiếm khoảng 61% trong tống các sản phẩm từ cà phê trên thế giới Loại thứ hai là càphê Robusta(cà phê vối hay cà phê Canephora), loại cà phê này chiếm gần 39% trong tổng các sản phẩmtừ cà phê và ngoàira còn có 1 loại cà phê nữa là cà phê LibericahayChari (ở Việt Nam gọi là càphê Mít) với sản lượng không đáng kể (de Melo Pereira et

7

1.1.3 Phân loại cà phê

Thông thường, cà phê được phân loại theo giống và có thế được chia thành cácloại chính như: Coffea Arabica (cà phê Chè), Coffea Robusta (cà phê vối) và Coffea Liberica (Coffea Chari hay cà phê Mít)

Coffea Arabica (cà phê Chè)

Coffea Arabica hay còn gọi là cà phê Chè, giống cà phê này được bắt nguồn từ cao nguyên Jimma thuộc Ethiopia vùng nhiệt đới phía Đông Châu Phi Giống cà phênày bao gồm nhiều chủng khácnhau như: Typpica, Moka, Caturra, Catuai, Catimorđạidiện cho khoảng 61% các sản phâmcà phê và chiếm 70% sản lượng cà phêtrênthe giới

(Trịnh XuânNgọ 2009)

Hình 1.1 Coffea Arabica (cà phê Chè)

Cà phê Arabica là giống cà phê thuộc dạng cây bụi được trồng ở khu vực có độcao khoảng từ 600-2599 m, có thân cao từ 3-4 m (Hình 1.1), hạt cà phê thường có hainhân, hiếm khi có ba nhân, cuống quả khi chín rất mềm dề rụng, nứt khi trời mưa.Khoảng 800-1200 quả/kg, cứ 2.5-3 kg hạt cho ra 1 kg nhân, nhân có màu xám xanh, xanh lục, xanh nhạt tùytheo phương pháp chế biến và bảo quản Câycà phêchè có đặc tính tự thụphấn nên cóđộthuần chủng cao hơn các loạicà phê khác và có lượng caffein trongnhân khoảng 1-3% tùytheo giống

❖ Coffea Robusta (cà phê Voi)

Coffea Robusta hay Coffea Canephora tại Việt Nam còn có tên gọi khác là càphê Vối, chiếmgần 39% các sảnphẩm cà phê Có nguồi gốc từ khu vực sôngCongo và

miền núi thấpxích đạo với nhiệt đới Tây Châu Phi (de Melo Pereira et al 2020) Giống

cà phê nàyrất thích hợp với khí hậu vàthổ nhường của vùng TâyNguyên Việt Nam vàthích hợp nhấtlàkhuvựcđất đở bazan như Đăk Lăk, Gia Lai Hàng năm,tong sảnlượng

cà phê Vối thu hoạch được từ khu vực này chiếm 90-95% trên tong sản lượng cà phêViệtNam Cây cà phê vối có chiều cao từ 5-7 m, cây có một thân hoặc nhiều thân với cành khá lớn và phân ra thành nhiều nhánh, tán cây rộng, mặt lá go ghề Có một điều đặc biệt ở cây cà phê vối đó làhoa của giống cà phê nàysè không bao giờ ra lại vào vị trí cũ ở mùa vụ tiếp theo, quả chín màu đỏ sầm, đường kính 10-13 mm, hình bầu dục hoặc tròn có hai nhân đôi khi một nhân, vỏ quả cứng có cuống dài hơn arabica (Hình

1.2).

Hình 1.2 Coffea Robusta (cà phê vối)

Đối với giống cà phê này, cứ khoảng 3 kg cà phê tươi sau khi phơi khô và xửlý

sè cho ra 1 kg cà phê nhân, nhân có hình bầu dục, hơi tròn và có màu xám xanh, xanhbạc, vàng mờ gà, Tùy thuộc vào cách chế biến mà lượng caffein có khoảng 1.5-3% (Trịnh Xuân Ngọ2009)

❖ Cofea Liberỉca (Coffea Chari hay cà phê Mít)

Cà phê Chari có tên khoa học Coffea liberica hay Coffea Mỉtcharichia, ở Việt Nam thường được gọi là cà phê Mít Giống cà phê này có nguồn gốc ở xứ Ưbangui Chari thuộc Biển Hồ gần xa mạc Sahara, du nhập vào ViệtNam năm 1905 Cây cà phêmít cao từ 6-15 m, có lá to hình trứng hoặc hình lưỡi mác, ở mặt dưới cá lá cây sè nổigân, có cành lớnvà tán cây rộng (Hình 1.3).

9

Hình 1.3 Coffea Liberica (cà phê Mít)

Hoacủa loại cà phê này thường nởđồng loạt, thành chùm màutrắng và có hươngthơm ngào ngạt Cà phê Mít có quả hình trứng, quả chín có màu đỏ sầm, hạt có màu xanh ngả vàng, lớp vỏ lụa bám chặt vào hạt dần đến khó khăn trong việc tách và làm tróc ra Đặc tính của giống cây này là trên cùng một đốt cành có the đồng thời vừa có quả chín, vừa có quả xanh, vừa có nụ hoa và hoa nởvì quả cà phê có thể chín muộnvà chíncùng lúc vớiđợt hoamới Đây được xem là điểm bất lợi trong thu hoạch của giống

cà phê này (Trịnh Xuân Ngọ 2009)

Ngoài ra, dựa theo cách chế biến cà phê người ta có the chia thành bốn loại khácnhau bao gồm cà phê rangnhẹ, rang vừa, rangđậm vừa và rang đậm Điểm khác biệt đểphân loại chính là thời gian và nhiệtđộ rang Đối với che độ rang nhẹ quá trình rang sèkết thúc sớm khi hạt cà phê rang saukhi phát ra tiếng nổ đầu tiêntrong khoảng nhiệt độ

từ 195-205 °C sẽ được lấy ra ngay Medium roast là giai đoạn thứ hai, giừa hai lần nocủa cà phê, mẻ rang sè được lấy ra trước khi tiếng no thứ hai phát ra lúc này nhiệt độđạtkhoảng210-220 °C Nếu để tiếngnổ thứ hai phátở nhiệt độtừ225-230 °Cthì hạt càphê đà được rang ở chế độ trung bình đậm ở giai đoạn 4 là cà phê rang dark roast, cà phê sau khi xuất hiện tiếng nổ lần thứ 2 khoảng 30-60 giây, khi đã đạt được nhiệt độtrên 250 °C cà phê sè đưarakhỏi máy rang

1.2 Thành phần hóa học của cà phê

Nhân cà phêcóthànhphần hóahọcrấtphức tạp, cácyếu tố khác nhau như giống, điều kiện rang, xay và ủ ảnh hướng trực tiếp đến việc xác định thành phần hóa học và

hàm lượng của chúng một cáchchínhxác Nghiên cứu của de Melo Pereira và các cộng

sự vào năm 2020 cho thấy trong cà phê có chứa khoảng 48-50% là ấm và khoảng 52% là hàm lượngchất khô Ngoài ra thì cà phê cònchứa một số cáchọp chấtmang giátrị sinh học như là phenolic (chlorogenic acid, cafestol và kahweol), alkaloid (caffeine

50-và trigoneline), diterpenes và các chất chuyển hóa thứ cấp khác (de Melo Pereira et al.2020) Ngoàira, trong cà phê nhân cònchứamột số thànhphầnkhác như cacbonhydrate,chất béo, protein, các acid hữu co (Bảng 1.1).

Bảng 1.1 Thành phần hóa học trong nhân cà phê

Các acid hữu cơ:

có nhiều hoạt tính sinh học, bao gom khảng khuẩn, chống oxy hóa và khả năng ảnhhưởng đến hệ vi sinh vật đường ruột

11

• Các chấtbéo: tổng hàm lượng chất béo trong cà phê nhân chiếm khoảng 10-15% trong tong hàm lượng chấtkhô Trong quá trình rang, các lớp chất béo mất đikhoảng 1-2% Các họp chất béo này chủ yếu được tạo thành dầu cà phê là trigliceride

vàditerpene, chúng phânphối trongtế bào chất Trong quátrình tồn trừ hạt sè xảy ra sựoxy hóa và ôi dầu nhưng lại ít xảyra trong quá trình rang Hàm lượng chất béo thô có trong cà phê arabica thường nhiều hơn trong cà phê robusta, trong cùng một giống càphê thìhàm lượng chấtbéo cũng sè thay đoi tùy theo khu vực canh tác

• Các acid hữu cơ: đại diện quan trọng nhất cùa nhóm acid hữu cơ này là các loại acid chlorogenic (CGA), tồn tại ở dạng ester, có nhiều trong hạt cà phê sống,hạt cà phê rang, bột cà phê hòa tan và nước pha cà phê Hàm lượng CGA chứa trong nhân cà phê arabica khoảng 5% và trong cà phê robusta khoảng 7% Qua các phươngpháp chế biến và bảo quản, hàm lượng CGAhầunhư không bị ảnh hưởngnhiều Ngoài

ra, trong cà phênhân còn chứa các loại acid hữu cơkhác như acid citric,acid malic,acid oxalic và acid tartatic (Bảng 1.1).

• Protein: hầu như không ton tại trong cà phê rang, một phần là do bị phânhủy trong quá trình rang ở nhiệt độ cao, phần còn lại kết hợp với hydrocarbon và chlorogenic acid tạo thành chất màu nâu Khi gia nhiệt, chuồi polypeptidebị phân cắt

và các amino acid được giải phóng để tương tác hoặc phản ứngvới các chất tạora mùi

và vị của cà phê rang Các amino acid có chứa lưuhuỳnh như cysteine, methionine và proline góp phần tạo nên hương vị độc đáo của cà phê rang Đặc biệt, methionine vàproline có tác dụng làm giảm tốc độ oxy hóa các chất thơm giúp cà phê rang xay giữ được mùi vị ban đầu trong quá trình bảo quản Trong quá trình chế biến, chỉ mộtphầncủaprotein bị phân hùy thành cácamino acid, và hầuhếtnóđược chuyến thànhcác hợpchất không hòatan

• Chất khoáng: hàm lượng chấtkhoángtrong cà phê chiếm khoảng4-4.5%,chù yếu là potassium, nitrogen, magnesium, phosphorus, chlorum Ngoài ra còn thấyaluminium, iron, copper, iod, sulfur

Hàm lượng caffeine trongcà phê là một trong những thànhphầnquan trọng góp phần tạo vị đắng đặc trưng của cà phê và đem lại nhiều giá trị sinh học Caffeine đượcbiếtđến là một alkaloid có côngthứcphântử là C8H10O2N4

Hình 1.4 Công thức cấu tạo của cafeine trong cà phê

Trong hạt cà phê nhân, ngoài các thành phần đã nêu trên thì còn chứa một lượnglớn enzyme, mộttrong số nhùng enzyme đặc trưng là p-glucosidase, protease, lipase, giúp làm tăng các hoạt động trong quá trình chế biến vàbảo quản Giá trị sản phẩm

có the làm tăng thêm nhờtạo thành các aglycone, amino acidtự do và acid béo tự do làm cho nước pha cà phê có giá trị dinh dưỡngtốt hơn (de Melo Pereira et al 2020) Cácpolyphenoloxydase (PPO) trong cà phê liên kết chặt chẽ vớimàng tếbào và chúng hoạt động chỉ khi được phóng thích Các PPO ngoài cóchứa trong hạt cà phê thì còn tồn tại trongvỏ cà phê ở lópngoài PPO là chỉ tiêuquan trọng để đánh giá chất lượng cà phê.Các hoạttínhcủa PPO thểhiệnmột cách đặc biệt,trongquátrìnhbảo quản các hoạttínhthứ cấp của PPO là một trong những yếu tố làm giảm chất lượng của nước pha càphê Hoạt tính của PPO bị giảm là do sự hư hỏng của màng tế bảo và sự oxy hóa acid ceffoquuinic (CQA) thành quinon và sựứcchếcủa enzyme doquinon(Ruano et al.2016)

Các cacbonhydrate trong cà phê có khối lượng phân tử nhỏ, ngoài tan trong nướcthì 80% cacbonhydrate tan trong ethanol Hàm lượng cacbonhydrate bị giảm đi trong quá trình bảo quản ở nhiệt độ cao và sẽ bị biến đối màu, điều này làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng của nước pha cà phê Đặc biệt là trong các cacbonhydrate có polysaccharide là một hợp chất quan trọng góp phần tạo màu, mùi, vị cho sản phấm càphê Các polysaccharide chính là mantose, galactose và acid galacturonic Polysacchanride dự trừ nằm trong lóp vỏ tế bào gồm những sợi cellulose kết chặt như lignin, pectin và hemicellulose

1.3 Giá trị sinh học ciia cà phê

Cà phê là một loại thức uống giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học, đặc biệt là polyphenol,phenolicacid, chlorogenic acid,caffeine, những họp chấtnàyđónggópvàotống hàm lượng phenolic (TPC) trong cheđộ ănuống và có lợi cho sức khỏe của người

13

tiêu dùng Việc sửdụng cà phê có thể làm giảm các bệnh như ung thư, bệnhtiểu đường, bệnh gan, ức chế quá trình oxy hóa cholesterol LDL, giúp bảo vệ và chống lại bệnh Parkinson và thậm chí là giảm nguy cơ tử vong (Król et al 2020).

Một phân tích tốnghọp năm 2018 gồm 30 nghiên cứu được công bố trước đây

đã kết luận rằng, tiêu thụ cà phê giúp giảm nguy cơ mắc bệnh đái tháo đường type 2 Các nhà nghiên cứu cho hay, nguy cơ mắc bệnh có thể giảm 6% nếu bạn uống 1 cốc mồi ngày Các nhàkhoa họcchobiết,nguyên nhân làdo tác dụngchốngoxyhóa, chốngviêm, khả năng tăng cường đốt chảy calo, tác động đến hàm lượng và sự đa dạng cùacác vi khuẩn đường ruột bảovệ sứckhỏecủacàphê Các nghiên cứucho thấy rằnguống

cà phê có thể chống lại một số bệnh ung thư, bao gồm ung thư vú, đại trực tràng, nộimạc tử cungvà tuyến tiền liệt,cũng nhưbệnh tim và bệnh Parkinson, về mặt sức khỏenào bộ, cà phê có chứa caffein làm tăng sựtỉnhtáo và cảithiện trí nhớ trong khoảng 24giờ sau khi uống (de Melo Pereira et al 2020)

Trên thế giới hiện nay, cà phê là một trongba loại thức uốngphố biến bao gồm chè, cà phê, ca cao Cà phê mang hươngvị độc đáovà có nhiều giá trị sinh học đối với sức khỏe củacon người, ngoài ra trong cà phêcòn chứa nhiềuchất có the dùng làm rượu,thức ăn cho gia súc và dùng làm phân bón Hàm lượng caffeine trong cà phê còn đượctinhchế để sửdụng làm thuốc gâymêtrongyhọc Tuy nhiên, vì cà phê cóchứacaffeine

là chất kích thích hệthầnkinh nên việc lạmdụng cà phê để tỉnhtáo cũnggây ảnhhưởngđến sức khỏe, cácđặc tính kích thích của caffeine cóthể gây mất ngủ, tăng nhịp timvàrối loạn hệ thần kinhnếu sử dụng quá nhiều(TrịnhXuân Ngọ 2009)

1.3.1 Các hợp chat polyphenol

Trong các thành phầnhóa học cùa cà phê, polyphenol được biết đến làmột thành phần quan trọng góp phần tạo giá trị sinh học cho sảnphẩm cà phê Polyphenol hay cònđượcgọi là polyhydroxyphenol, polyphenol được đặctrưng bởi sựcó mặtcủa nhiều đơn

vị cấu trúc phenol Các tính chất vật lý, hóa học hay các hoạt tính sinh học của những chấtthuộc nhóm polyphenol phụ thuộc vào số lượng và đặc điểm của các đơnvị phenol này (Nattapon Kaisangsri et al 2020) Polyphenol là các họp chất tự nhiên, nói chung

là chất chuyển hóa thứ cấp, được sản xuấtbởi thực vật vàđược tìm thấy chủ yếu trongtrái cây, rau và ngũ cốc vàtrong các dần xuấtcủa chúng Chúngphát huy chứcnăng của mình trong suốt giai đoạn phát triển, sinh sản, dinh dưỡng, tăngtrưởng vàgiao tiếp với

các thực vật khác, cũng như trong các cơ chế bảo vệ thực vật như kháng lại mầm bệnh

vi sinh vật, động vật ăn cở, côn trùng và bảo vệ khỏi bức xạ tia cực tím Hơn 8.000 polyphenol đã được xác định trong các loài thực vật khác nhau (Ruano etal 2016) Tất

cả chúng đều bắt nguồn từ các tiền chất phô biến như phenylalanin và shikimic acid Thông thường, chúng được liên kết với một đường thông qua gốc hydroxyl, trực tiếp với vòng thơm hoặc liên hợpvới các hợp chất khác Polyphenol được đặc trưng bởi cấu trúc hydroxyphenyl tối thiểu, và mặc dùcóvô so polyphenol hiện có, chúng được nhóm thành các lớp khác nhau theo số lượng vòngphenol Các nhómchính làacid phenolic,flavonoid, stilbenevà lignans (Hình 1.5) (Ruano etal 2016) Trong cà phê,polyphenolngoài việc là chất chuyển hóa thứcấp có giá trị sinh học đối với sứckhỏe con người thì còn gópphần vào việc tạothànhvị đắng đặc trưngcủa cà phê Polyphenolbảovệ tế bào

và mô chống lại tác hại của quá trình oxy hóa bằngcách hoạt động như chất chống oxyhóa Chúng thực hiện điều này bằng cách làm sạch các gốc và bằng cách bảo vệ DNAkhỏi bị oxy hóa và LDLkhỏi quá trình peroxy hóa (GỦNE$ BAYIR et al 2019)

Khoảng một phần ba polyphenol trong cà phê là phenolic acid, những acid này

có the được phân loại là hydroxybezoic acid hoặc hydroxycinnamic acid Trong số các dần xuất của benzoic acid có các họp chất như ellagic acid, p-hydroxybenzoic acid,protocatechuic acid, vanillic acidvàgallic acid (Rambaran 2020)

Tong hàm lượng phenolic(TPC) trong cà phê được xác định bằng cách sử dụng thuốc thử Folin-Ciocallteu 10% Thuốc thử Folin-Ciocalteu là một hồn họp của chất xúc tác phosphomolybdate và phosphotungstate (Vemon L Singleton et al 1999) Trong môi trường kiềm, các họp chat phenolic trải qua quá trình tựoxy hóa, các điện tử đượcchuyển từ các phenolic và các chất khử khác đến molybdenum để tạo thành các phức màu xanh lam đặc trưng cótheđược phát hiện ở bước sóng 765 nm(Vemon L Singleton etal 1999)

1.3.2 Flavonoid tông

Trong số tất cả các phenol trong chế độ ăn uống của chúng ta, khoảng hai phần

ba được ước tính là flavonoid (Rambaran 2020) Các họp chất này có cấu trúc chungbao gồm hai vòng thơm (vòng A và B) được liên kết bởi 3 nguyên tử cacbon thườngnằm trong một vòng dị vòng có oxy hay còn gọi là vòng c Sự thay đổi trong vòng dịvòng có thể tạo ra một so flavonoid và chúng có the được phân loại thành flavonols,

15

flavon, flavanols, flavanones, anthocyanidins và isoflavonoid (Hình 1.5) (GỮNE$BAYIRet al 2019).

Hình 1.5 Phân loại các hợp chất phenol

Flavanol có hai dạng: Catechin trong cấu trúc monome và proanthocyanidin trongcấu trúc polyme Hau hetcatechin được tìmthấytrongcác loàitrái cây,các nguồngiàu nhất là tràxanh, ca cao, cà phê và rượuvangđỏ.Tuy nhiên, tràđenchứa ít flavanol

ở dạng monome vì trà xanh bị oxy hóa trong quátrình lênmennhưng lạigiàu theaflavin

vàthearubigine là những polyphenol ởdạng polyme (GỦNE§ BAYIR et al 2019)

Flavonols là loại flavonoid phố biếnnhất trong thực pham Flavonoid chịu trách nhiệm vềmàu sắc, mùivịvàngănngừaquátrình oxyhóachất béo Isoflavone, flavonols

và flavon là những flavonoid chính được tìm thấy trongnguồn thực phấm của chúng ta.Flavonoid ảnh hưởng đến chất lượng thực phâm bằng cách hoạt động như chất chống oxy hóa, chất tạo hưong vị và chất tạo màu Các flavonoid được tìm thấy trong cà phê

có the có tác dụng tích cực chống lại bệnh Parkinson và cũng có the giúp cải thiện trí

nhớ của người cao tuổi Nhiều nghiên cứu khác nhau đã xác nhận rằng những hợp chất

này có chức năngbảo vệ sức khỏe con người (Kumar et al 2019)

1.3.3 Khả năng khảng oxy hóa

Khả năng kháng oxy hóa được định nghía là “bất kỳ chấtnào,khi cómặt ở nồng

độ thấphon so với một chấtnên dề oxy hóa, làm chậmhoặc ngăn cản đáng kể quá trình oxy hóa của chất nên đó” (Opitz et al 2014) Đo lường hoạt động/khảnăng kháng oxyhóa của các thành phần thực phấm và chất lỏng sinh học đượcthực hiện để so sánh có

ýnghĩa về hàm lượng chất chống oxy hóa trong thực phẩm Tuy nhiên, sự đa dạng củacác chất chống oxy hóa gây khó khăn cho việc phân táchvà định lượng các chất chốngoxy hóa từ nền mầu thực phẩm Do đó, ngườita mong muốn xác định khảnăng kháng oxy hóa trực tiếp từ các chất chiết xuất từ thực vật và chất lỏng sinh học (Xiao et al.2020)

1.4 Phương pháp phân tích

1.4.1 Phương pháp chiết

Đe đánh giá chất lượng của cà phê và các sản phẩm từ cà phê, tổng hàm lượngphenolic (TPC) làmộttrong số cáctiêuchírất quan trọng đượccácnhà nghiên cứukhoahọc thực hiện

Trên thếgiới hiện córấtnhiều phương pháp với kỳ thuậtkhác nhau được sử dụng

để chiết xuất các polyphenol như chiết bằng nước nóng, chiết bằng dung môi hay hồnhợp của các dung môivới nước dưới sự hồ trợ của thiết bị điều nhiệt hoặc thiết bị có hồtrợsóngsiêu âm (Vemon L Singleton etal 1999) Đe tốiưu được quy trinh chiết tách,dung môi chiết là mộttrongyếu to rất quan trọng, cần lựa chọn được dung môi chiết có khảnăng hòa tan tốt các polyphenol Tham khảo từ TCVN 9745-1:2013, dung môichiết

là hồn họp của methanol và nước có tỷlệ là 70:30, trong đó methanol được lựa chọn là dung môi chính chiếm 70% (v/v) và 30% (v/v) còn lại là nước bởi vì nước có khả nănghòa tan tốt sè giúp len sâuvào trong cấu trúc của mầu để quá trình hòa tan polyphenolđược diễn ra một cáchtối ưuhơn so với việc chỉ chiết với methanolnguyên chat 100%

Trongquá trình chiết, không chỉ dung môi mà điều kiện chiết và tỷ lệ chiết (tỷ lệgiữakhối lượng mầuvàthể tích dung môi chiết) cũng như số lần chiết đóngvaitròquantrọngkhông kém Những yếu tố ảnh hưởng trựctiếpđến tổng hàm lượngphenolic (TPC)chiết được trong nền mầu cà phê có thế kể đến như là nhiệt độ, các yếu tố khuấy trộn

17

(máy lắc, vortex, khuấy từ), sựhỗ trợ của sóng siêu âm Quy trình chiết tham khảo từ

TCVN 9745-1:2013,trong tiêuchuẩn này yếu tố nhiệt độ được sử dụng ở mức 70 °Cvà chiết ở 10 phút, quy trình chiết được thực hiện chiết hai lần lặp Ngoài tiêu chuẩn trên,trênthế giới có nhiềunhà khoa học đã thực hiện chiết với sự hồ trợ của sóng siêu âm và kết quả cho thấy rằng đối với polyphenol, sóng siêu âm là một yếu tố hồ trạ cho quátrình chiết đạt hiệu suất cao Sự hồ trợ của sóng siêu âm giúp làm phá vờ các thành tếbào sinh học giúp dung môi len lởi vào nền mầu vớidiện tích tiếp xúc rộnggiữapharắn

và pha lỏng, việc nàytạo điều kiện cho chất phân tích được khuếch tán nhanh chóng từ trong nền mẫu sang dung môi (Ghafoor and Choi 2009)

1.4.2 Phương pháp xác định tông hàm lượng phenolic (TPC) trong cà phê

Trong đề tài nghiên cứu này, chúng tôi thực hiện xác định tống hàm lượngphenolic (TPC) trong cà phê dựa theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9745-1:2003 bằng thiếtbị phân tích trắc quang (ƯV-Vis)

Phương pháp phân tích trắc quang là phương pháp phân tíchđịnh lượng dựavàohiệuứng hấp thụ xảy ra khi phân tử vật chấttươngtác với bức xạ điện từ Vùng bức xạđược sử dụng trong phương pháp này là vùng tử ngoại gần hay khả kiến ứng với bướcsóng khoảng từ 200-800 nm Hiện tượng hấp thụ bức xạ điện từ tuân theo định luật Bouger-Lambert-Beer ứng dụng phương pháp phổ đo quang, người ta có thề xác định nhiều hợp chất trong phạm vi nồng độ khá rộng nhờ các cải tiến quan trọng trong thủtục phân tích Đâylà phương pháp phân tích được phát triển mạnh vì độ đơn giản, đáng tin cậy và được sử dụng nhiều trong lĩnh vực phân tích hoá học, luyện kim và trong nghiên cứu hoá sinh, môi trường, công nghệ thực phẩm và nhiều lĩnh vựckhác

Bản chất của phổ hấp thụ phân tử UV-Vis: khi chiếu một chùm sáng có bướcsóng phù hợp đi qua mộtdung dịch chất màu, các phân từhấp thụ sẽ hấp thụ một phần năng lượng chùm sáng, một phần ánh sáng truyền qua dung dịch Xác định cường độchùm ánh sáng truyền qua đó ta có thể xác định được nồng độ của dung dịch Sự hấpthụ ánh sáng của dung dịch tuân theo định luật Bouger-Lambert-Beer (Hình 1.6).

Hình 1.6 Sơ đồ và nguyên tắc của hệ đo quang phổ hấp thu phân tử (Rendina 1971)

Theo sơ đồ mô tả nguyên tắc hoạt đọng của hệ đo quang phổ hấp thu phân tửchúng ta có lo là cường độ ánh sáng tới và Itlà cường độ ánh sáng đi ra

Độ hấp thu (hay còn gọi là mật độ quang, tiếng Anh là Absorbance) được tính

theo công thức: A = logj2 = - log?

Trong đó: T = y- X 100% với T: Độ truyền qua (Transmittance)

to

Phương pháp phân tích quang pho phân tử bằng cách sử dụng thuốc thử Ciocalteu đã tạo thành một phươngpháp định lượng polyphenol với độ nhạy và độ tái lặp cao Thuốc thừ Folin-Ciocalteu là hồn hợp của phosphotungstic acid (H3PW12O40)

Folin-và phosphomolybdic acid (H3PM012O40) phản ứng với phenol và các chất khử non- phenol để tạo thành chất mang sắc tố và được phát hiện bằng phương pháp đo quangpho (Rosa M Lamuela-Raventós 2018) Trong điều kiện kiềm, oxotungstate và oxomolybdate được tạo thành trong phản ứng oxy hóa khử và hiển thị dưới màu xanhlam tỷ lệvới nồng độ polyphenol (Hình 1.7).

Reduced folin-ciocalteu reagent

(W5\ M o 5+)

Folin-ciocalteu reagent (W6+, M o 6+)

Hình 1.7 Sự thay đối màu sắc trong phản ứng của Folin-Ciocalteu với polyphenol

(Ford et al 2019)

19

Hình 1.7 tóm tắtquá trình phản ứng hóa học Folin-Ciocalteu, nêu bật phảnứngoxy hóa khử Trong đó, các nguyên to vonfram (W) và molypden (Mo) bị khử thành dạng ion +5, và vòng phenolic bị oxy hóa Sự hiện diện của các họp chat phenolic có thể định lượng được, theo mức độ giảm Mo6’ thành Mo5+ , tạo ra màu xanh lam trong dung dịch được đo bằng phương pháp quang phố ở bước sóng 765 nm (Chen, Cheng,and Chemistry 2015).

1.5 Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Cho đến thời điểm hiện tại,đã có rất nhiều nhà khoa học trên thế giới đãnghiên cứu về sự ảnh hưởng của chế độ rang và giống lên chất lượng của hạt cà phê nhân cụthể là tổng hàm lượng phenolic (TPC), flavonoid tổng (TFCs) và khả năng kháng oxy

của cà phê Trong nghiên của nhà khoa học Bozana Odzakovic và cáccộng sự vào năm

2016đã dùng hạt cà phê arabica nhân đểkhảo sát ảnh hưởng của các mức độ rang khácnhau đến hàm lượng của các họp chất mang giá trị sinh học và hoạttính kháng oxyhóatrongcà phê.Nghiên cứu nàychothấyrằnghàmlượng các họp chấtmang hoạt tínhsinhhọc và hoạt tínhkháng oxy hóa của cà phê Arabica phụ thuộc vào mức độrang và chothấy hàm lượng TPC giảm khi nhiệtđộ rang tăng còn TFCsthì ngược lại (nhiệtđộ rang tăng thì hàm lượng TFCs cũng tăng) Ket quả cụ the của nghiên cứu cho thấy các mầu

cà phê rang ở chế độ nhẹ (Light/167 °C trong 25 phút) có hoạt tính chống oxy hóa cao hơn vì cóhàm lượng TPC cao hơn (TPC từ28.28±0.62 mg GAE g 1 đến 29.81± 1.43 mg GAE g_|, TFCs từ 4.01±0.21 mg QE g’1 đến 4.21±0.07 mg QE g') Đối với hai mẫu rang ở chế độ vừa (Medium/170 °C trong 26 phút) và đậm (Dark/175 °C trong 25 phút)

có xuhướng giảm dần với hàm lượng TPC và tăng dần với hàm lượngTFCs ớ chế độrang vừa, hàm lượng TPC nằm trong khoảng từ từ 24.94±0.82 mg GAE g 1 đen28.96±0.47 mgGAE g ’, hàm lượngTFCs nằm trong khoảng từ từ 4.26±0.09 mgQEg'

1 đến 4.34±0.03 mg ỌE g' ở chế độ rang đậm, hàm lượng TPC nằm trongkhoảng từ23.66±0.89 mg GAE g 1 đến 24.54±0.75 mg GAE g1, hàm lượng TFCs nằm trongkhoảng từ từ4.46±0.18 mg ỌE g1 đến 4.63±0.12 mgỌE g 1 (Bozana Odzakovic et al.2016) ớ một nghiên cứu khác cùa nhà khoa học Souza và các cộng sựtrong năm 2020cũng đã dùng nguyên liệu là hạt cà phê arabica nhân rang ở các chế độ khác nhau là đậm, vừa và nhẹ (Dark/Medium/Light)để khảo sát sự ảnh hưởng củaquátrình rang lên

hoạt tính sinh học cùa các chất chiết đã được xác minh quá các thửnghiệm: TPC bằngFolin-Ciocalteu, hoạt động khángoxyhóa bằng DPPH, FRAP, ABTS Ketquảxác định tốnghàm lượng phenolic (TPC) bang Folin-Ciocalteu cho thấycác hàm lượng của hợp chat phenolic giảm khi nhiệt độ rang tăng (TPC đạt giá trị 44.21 ±0.15 mg GAE g~' ở chế độ rang nhẹ và có giá trị thấpnhất ở chế độ rang đậm 7.80±0.15 mg GAE g *),kếtquả khảo sát hoạt động kháng oxy hóa bằng các phương pháp ABTS, DPPH cho thấychiết xuất cà phê rang nhẹ có hoạttính chống oxyhóa cao nhất (22 933.62±21.92 pmol

TE g-1), tiếp theo là rang vừa (18 884.72±23.18 pmol TE g1) và rang đậm (12

600.13±24.22 pmol TE g-1) Ket quả của phương pháp FRAP cũng theo mô hình gầnnhư tương tự, với chiết xuấtcà phê Arabica rang nhẹ có hoạt tính cao nhất (45.85±0.01pmolFeSƠ4 g_|), tiếptheo làrangvừa (40.01±0.03 pmol FeSƠ4 g’1 và càphêrangđậm(19.56±0.01 pmol FeSCU g ') (Souza et al 2020) Cũng trong năm 2020, Bobková vàcác cộng sự cũng đã nghiên cứu về sự ảnh hưởng của chế độ rang đến hàm lượngpolyphenol cũng như khả năng kháng oxy hóa Trong nghiên cứu của Bobko vá chothấytốnghàm lượng phenolic (TPC)và hoạt tính chốngoxy hóa đã được phân tíchtronghạt

cà phê rang, cà phê nhân, rangnhẹ, vừa và đậm bằng phép đo quang pho ƯV-Vis Cácmẫu cà phêtrongnghiên cứu nàylà giống cà phêarabica (thu nhận từ Popayán Colombia, India, South India, Ethiopia) và robustatừ ViệtNam Ket quả của chiếtxuất càphêvới nước cho thấy hàm lượng polyphenol cao nhất trong cà phê nhân và cà phê rang nhẹ, trong đó tổng hàm lượng phenolic (TPC) dao động từ 49.19±0.70 GAE Kg ' đến74.05±0.28 g GAE Kg-1 đối với cà phê nhân chưa rang và từ 59.79±1.45 g GAE Kg 1

đến 38.3±1.26 g GAE Kg■' đối với và phê rang nhẹ Trong các mẫu rang vừa, TPC dao động từ 43.90±3.07 g GAE Kg 1 đến 74.05±0.28 g GAE Kg 1 và ở kiểu rang đậm từ 37.44±0.63 GAE Kg 1 đến 47.41±0.69 g GAE Kg1 (Bobková et al 2020b) Trong nghiên cứu của Dybkowska và các cộng sự trong năm 2017 đã dùnghạt càphê arabica

từ các khu vực như Brazil, Ethiopia, Columbia và Án Độ để đánh giá và so sánh hàm lượng thực tế cùa các hợp chat polyphenol và khả năng kháng oxy hóa qua các chế độrang khác nhau (nhẹ/vừa/đậm, light/medium/dark) Tong hàm lượng phenolic (TPC)trong nghiên cứu này được xác địnhbằng phương pháp đo quang pho dựa trên phản ứngFolin-Ciocalteu, kết quả của nghiên cứu cho thấy hàm lượng polyphenol và hoạt tínhchống oxy hóa được tìmthấy phụ thuộc vàonguồn gốc và mức độrangcủa cà phê.Thờigian rang lâu hơn dần đến sự phân hủypolyphenol nhiều hơn Nồng độpolyphenol cao

21

nhất được tìm thấy trong cà phê rang nhẹ, dao động từ 39.27 đến 43.0 mg GAE g1, trongkhi mức độ trong cà phêrang vừavà đậm lần lượt dao động 34.06 đến 38.43 mg GAE g 1 và 29.21 đến 36.89 mg GAE g ' Tuy nhiên, hoạt động chốngoxy hóa tăng lênđáng ke theo mức độ rang, trongđó cà phê rang đậm có hoạt tính cao hon càphê rang nhẹ Điều này cóthểđược giải thích là do sựhỉnhthànhcác hợp chất phản ứng Maillardtrong quá trình rang, dần đến sự hình thành các hợp chất melanoidin chống oxy hóa, ởmức độ lớn, bù đắp cho sự giảm polyphenol trong quá trình rang Kết luận, mức độ polyphenol và các hoạt động chống oxy hóatrong hạtcà phê Arabica được nghiên cứu

đã trải qua quá trình rang phụ thuộc vào khu vực trồngtrọt trênthế giới Rang lâu hơn làm giảm đáng ke mức hợp chat polyphenol (từ 7.3% xuống 32.1%) trong hạt cà phê.Hoạt động chống oxy hóa của cà phê tăng lênkhi rang, mặc dù mức độ chất chống oxyhóa tự nhiên giảm Từ quan điểm dinh dưỡng, loại cà phê được ưa chuộng nhất là loại

cà phê rang nhẹ hoặc vừa (Dybkowska et al 2017)

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

ở nước ta, các nghiên cứu về chiết xuất từ cà phê hay các sản phẩm từ cà phêvầncònhạn che Trong năm 2019, Hoàng Thị Ngọc Nhơn và các cộng sựcủacô đã thực hiện đề tài nghiên cứu vềtính kháng khuấn và khángmốc cùa polyphenol từ bà càphê.Trong nghiên cứu này, polyphenol được chiết tách từ bã cà phê bằng phươngpháp sửdụng dung môi có hồ trợtiền xử lý bằng vi sóng và siêu âm sau đó thực hiện cô quaychân không thu cao chiết polyphenol, tiếp theo thử hoạt tính chống oxyhóa (dịch trích

và bột polyphenol bã cà phê) bằng phương pháp bắt gốc tự do DPPH (2,2-diphenyl-l- picryl-hydrazyl-hydrate) Ket quả thu được cho thấy các phân đoạn được chọn sau khiqua sắcký cột silicagel có độ tinh sạch cao từ 48.43% - 76.81%, hàm lượngpolyphenolcao nhất là 95.51 mg GAE L ' Hoạt tính chống oxy hóa của dung dịch trích từ bã càphêcógiátrị SC50đạt 53.78 ± 4.65 mg TE L (Nhơn, Huy, andThư2019) Cũng trong năm 2019 này, tại trường Đại học cần Thơđã có một nghiên cứusinh thực hiện đề tài nghiên cứu về cơchế kháng oxy hóa của polyphenol Ket quả thu được từ nghiên cứunày góp phần làm sáng tỏ cơ chếkháng oxy hóa của cácpolyphenol và đồng thời cungcấp lý thuyết cơ sởcho các nghiêncứu có liên quan trong tương lai (Nhật 2019)

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu

2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

2.1.1 Hóa chất

- Gallic acidmonohydrate (99%, CóH2(OH)3COOH.H2O),Merck, Germany

- Methanol (99.9%,CH3OH), Sigma-Aldrich, Germany

- Sodium carbonate andyfrous (99.0%,Na2CƠ3),Merck, Germany

- Folin-’s phenol reagent (concentration 2N), Merck, Germany

- Nước cat một lan

2.1.2 Chuan bị hóa chat

- Chuẩn gốc gallic acid tương đương với gallic acid khan nồng độ khoảng 1000

mg GAE L’1 : cân chính xác (0.0550 ± 0.001) g gallic acid ngậm 1 phântử nước (M=188.14) cho vào bình định mức một vạch 50.00 mL hoà tan và định mức bằng nước cất đến vạch, lắc đều Hoặc cân chính xác (0.110 ± 0.001) g gallicacid định mức bằng nước cất trong bình định mức một vạch 100 mL, lắc đều.Chuẩn được bảo quản trong ốngly tâm nhựa 50 mL có nắp đậy, tránh ánh sáng trực tiếp, nhiệt độ bảo quản là 2-8 °C,dung dịchbền trong 3 tháng

- Tính lại nồng độ chínhxác của chất chuấn tínhtrên khối lượng gallic acid khantheo công thức sau:

mcân x MC&H2(OH)3COOH x 1000

McõH2(OH)3COOH.H2O x Vđịnh mức

Trong đó:

mCn: khối lượng thực tế của chất chuẩn (g)

McôH2(0H)3c00H '■ khối lượng mol của gallic acid khan (g mol ■')

Mc0h2(oh)3cooh.h2o : khối lượng mol cùa chất chuẩnđã cân (g mol-1)

Vđịnh mức • the tích định mức sử dụng (mL)

- Chuẩn trung gian 100 mg GAE L’1: dùng pipet rút chính xác 5 mL gallic acid nồng độ 1000 mg GAE L1 cho vào bình định mức 50 mL, định mức bằng nước cất đen vạch,lắc đều, tránh ánh sáng trực tiếp, phamới dung dịchmồi khi cần sửdụng

23

- Hỗn hợp methanol/nước 70% : lấy ống đongcho khoảng 700 mL methanolđếnvạch sauđócho vàobình định mức 1 L sauđóđịnh mức bằngnước cấtđếnvạch,lắc đều, dung dịch được bảo quản trong chai nhựa có nắp đậy ở nhiệt độ phòng

vàtránh ánh sángtrực tiếp Dungdịch bền trong 1 tháng

- Thuốc thử Folin-Ciocalteu 10% : dùng pipet chuyển 10 mL Folin-Ciocalteugốc vàobìnhđịnh mức 100 mL, định mức bằng nước cấtđếnvạch, lắcđều, tránh ánh sáng trực tiếp và bảo quản ở nhiệt độ 2-8 °C Dung dịch bền trong vòng 1tháng

- Dung dịch sodium carbonate 7.5% : Cân 7.5 gNasCChvào cốc thuỷ tinh thêm nước cất và khuấy đều, cho dungdịch vào bìnhđịnh mức 100 mL thêm nước cất đến vạch, lắc đều, dung dịch đượcbảo quản ởnhiệtđộ phòng và bền trong khoảng

thời gian 1 tháng

2.1.3 Dụng cụ

- Bình định mức 25 mL, 50 mL, 100 mL, 1 L (ISOLAB, Germany)

- Pipette 5 mL ,10 mL (ISOLAB, Germany)

- Micropipette 10-100 pL, 100-1000 pL, 1000-5000 pL (ISOLAB, Germany)

- Ống lytâm nhựa 15 mL, 50 mL (ISOLAB, Germany)

- Beaker50 mL, 100 mL (ISOLAB, Germany)

- Pasteur pipettethủy tinh (Hirschmann, Germany)

- Óngđong 500 mL, 1 L (ISOLAB, Germany)

- Chai trrung tính GL 45 100 mL (Germany)

2.1.4 Thiết bị

- Cân điệntử4 số (Ohaus PR233/E, USA)

- Bẻ điều nhiệt (Biobase, China)

- Máy lytâm (LC-04RCENTRIFUGE, China)

- Máyđo quang (Shimadzu UV-Vis 1800, Japan)

- Tủ say(Memmert, Germany)

2.2 Lay mẫu và bảo quản mẫu

2.2.1 Layman

Trong nghiên cứu này, chúng tôi sửdụngcác loạicà phêkhô được lấytừ cáctỉnh Tây Nguyên như Đăk Lăk (thành phố Buôn Mê Thuột), Gia Lai,Lâm Đồng(Huyện cầu Đất) Các địa điểm lấy mầu, chúngtôi thu thập các mẫu cà phê nhưcàphê Chè, cà phê

vối và cà phê Mít (chỉ lấy mầu cà phê Mít tại Gia Lai vì chỉ khu vực này mới trồng giốngcà phê Mít).

Nhữngmầucà phê sau khi được thu nhận về, chúng tôi đã tiến hành tạo mà mẫu (codemẫu) và trong nghiên cứu này chúng tôi mãhóamầu dựa trên nguyêntắc sau: loại

cà phê/địa điểm lấy mầu/số thứ tự theo chế độ rang/thời gian lấy mẫu

Bảng 2.1 Thông tin các mẫu cà phê được thực hiện trong đề tài

mẫu

3 AB01-10 Arabica Dark Thuột, Tĩnh Đăk Lăk 10/2020

7 AC02-08 Arabica Medium/Dark Huyện CầuĐất, Tỉnh 08/2020

Chú thích:

• A : Arabica

• R: Robusta

• L: Liberica

• B: Tp Buôn Ma Thuật, tình Đăk Lăk

• C: Huyện cầu Đất, tinh Lâm Đồng

• G: Tinh Gia Lai

• 01: Chế độ rang Dark

• 02: Che độ rang Medium/Dark

• 03: Chế độ rang Medium

• 04: Chế độ rang Light

2.2.2 Tiền xử lý mẫu và bảo quản mẫu

Các mầu cà phê sau khi được thu mua về sè được lựa sạch đe loại bỏ hoàn toàn các tạp chất (sỏi, đá, cát, hạt cà phê không đạt chất lượng như bị vờ, kích thước quá

25

nhỏ, ) sau đó đem đi rang ở các chế độ rang như dark, medium, light bằng phương

pháp rang thủ công và rang công nghiệp

Hạt cà phê nhân đượcmua tại đại lý phân phối cà phê tạikhu vựcĐạt Lý (xãHòaThuận, thành phố Buôn Ma Thuật, tỉnh Đăk Lăk, Việt Nam),tại đây chúngtôi thu mua

2 giống cà phê làarabica và robustađượctrồng tại khuvựcnày Tại Tỉnh GiaLai, chúngtôi thu mua đượcmẫu cà phê liberica, ngoài ra chúng tôi còn thu mua được thêm 2 giống

cà phê arabica và robusta của khu vực huyện cầu Đất thuộc địa phận Tỉnh Lâm Đồng

Mầu cà phê được thu mua tại khu vực Buôn Ma Thuột và Gia Lai được chia ralàm 2 phần Một phần được rang ở chế độ dark bằng phương pháp rang thủ công, sửdụng chảo và bếp củi, trong quá trình rang nhiệt độ được kiểm soát thủ công và nhậnbiết sản pham qua kinh nghiệmcủa người thực hiện Họ nhận biết dựa vào màu sắc vàmùi của sản phẩm Phần còn lại được rang theo chế độ dark bằng máy rang cà phê ởnhiệt độ 245 °C trong 15 phút

Các mầu cà phê thuộc huyện cầu Đất được rang bằng máy rang cà phê theo 4 chế độ rang là dark (230-250 °C trong 20 phút), medium (210-230 °C trong 20 phút), light (200-230 °C trong 10-15 phút) (Król et al 2020)

2.3 Độ ẩm trong các mẫu cà phê

Quytrìnhxác địnhđộ ấmcủa cà phê được thực hiệndựa theo TCVN 7035:2002

Đầu tiên vệ sinh chén ẩm, mở nắp và đem đi sấy ở 105 °C cho đến khi khối lượng của

cả nắp và chén ẩm có khối lượng không thay đổi (khoảng 1 giờ), cân chính xác 0.0001

g và ghi lại khối lượng củanắp và chén ẩm Tiếp theo cân chính xác 3.0000 (±0.0002)

g mầuvào chén ẩm đã chuẩn bị sauđó ghi lại khối lượng cân Sau khi cânmầu, đặt chén

ẩm chứa mẫu vào tủ sấy (mởnắp) và sấy ở 105 °C trong 2 giờ Sau khi sấy xong, đậy nắp và lấy chén ấm rakhỏi tủ sấy, đặt vào bình hút ẩm để nguội về nhiệt độ phòng sau

đó tiến hành cân và ghi lại khối lượng

Tính kết quả độ ấm cà phê theo công thức sau:

Độ ẩm (%) =^^x 100

7H0

Chú thích:

• rm: Khối lượng của chén ẩm và mầu trước khi sấy (g)

• m2: Khối lượng cùa chén ẩm và mẫu sau khi sấy (g)

• mo: Khối lượng cân ban đầu cùa mầu (g)

2.4 Khảo sát điều kiện chiết mẫu

2.4.1 Quy trình khảo xát tong hàm lượng phenolic (TPC) trong các mẫu cà phê tham

khảo từ TCVN 9745-1:2013

Hàm lượng polyphenol trong cà phê được chiết xuất theo phương pháp đượctham khảo từTCVN 9745-1:2013 được thể hiện theo sơ đồ nhưHình 2.1.

27