Nghiên cứu trích ly hoạt chất caffeine từ cà phê bằng phương pháp vi sóng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ ĐỒ ÁN: 2016 - 12116066 NGHIÊN CỨU TRÍCH LY

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU TRÍCH LY HOẠT CHẤT CAFFEINE TỪ

CÀ PHÊ BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SÓNG

GVHD: TS NGUYỄN TIẾN LỰC SVTH: NGUYỄN HOÀNG THỊ HỒNG PHƯỢNG MSSV: 12116066

S K L 0 0 4 8 1 0

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MÃ SỐ ĐỒ ÁN: 2016 - 12116066

NGHIÊN CỨU TRÍCH LY HOẠT CHẤT

CAFFEINE TỪ CÀ PHÊ BẰNG PHƯƠNG PHÁP

Bên cạnh đó, tôi cũng xin cám ơn gia đình và các bạn lớp công nghệ thực phẩm 12

đã giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện khóa luận cũng như trong suốt quá trình học tập tại trường Dù đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành khóa luận này, tuy nhiên vẫn còn nhiều chỗ sai sót, chưa hoàn chỉnh, rất mong nhận được sự đóng góp của Quý Thầy/Cô và các bạn để bài khóa luận hoàn thiện hơn

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

TP.HCM, ngày……… tháng……….năm Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hoàng Thị Hồng Phượng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong đồ án tốt nghiệp là của riêng tôi Tôi xin cam đoan các nội dụng được tham khảo trong đồ án tốt nghiệp đã được trích dẫn chính xác và đầy đủ theo quy định

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP……… ii

LỜI CẢM ƠN……… iii

LỜI CAM ĐOAN……… iv

MỤC LỤC……… v

DANH MỤC BẢNG……… viii

DANH MỤC HÌNH……… ix

TỔNG QUAN ……… 1

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY CÀ PHÊ 1

1.1.1 Nguồn gốc cây cà phê 1

1.1.2 Đặc tính thực vật 2

1.1.3 Phân loại 4

1.1.4 Cấu tạo quả cà phê 7

1.1.5 Thành phần hóa học của cà phê nhân 7

1.1.6 Tác dụng của cà phê đến con người 11

1.1.7 Giá trị kinh tế của cây cà phê ở Việt Nam 14

1.2 TỔNG QUAN VỀ CAFFEINE 14

1.2.1 Giới thiệu 14

1.2.2 Tính chất vật lý 15

1.2.3 Tác dụng sinh học của caffeine 15

1.2.4 Sự chuyển hóa và chu kỳ bán hủy 16

1.2.5 Cơ chế tác động 17

1.2.6 Một số ứng dụng khác của caffeine trong đời sống 19

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY 20

1.3.1 Các phương pháp chiết thông thường và hiện đại 20

1.3.2 Phương pháp chiết có hỗ trợ vi sóng 21

1.4.1 Một số nghiên cứu trên thế giới 25

1.4.2 Một số nghiên cứu ở Việt Nam 25

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ……….27

2.1 NGUYÊN LIỆU 27

2.2 HÓA CHẤT – DỤNG CỤ - THIẾT BỊ 27

2.2.1 Hóa chất: 27

2.2.2 Thiết bị sử dụng 28

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.3.1 Sơ đồ nghiên cứu 29

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu 30

2.3.3 Bố trí thí nghiệm 33

2.3.4 Phương pháp phân tích, đánh giá 37

2.4 Phương pháp xữ lý số liệu 38

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ……….39

3.1 Xác định thành phần hóa học của cà phê 39

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đế hiệu suất tách chết caffeine từ cà phê 39

3.2.1 Xác định kích thước hạt cà phê sau khi xay 39

3.2.2 Xác định hàm lượng ẩm của cà phê trong quá trình trích ly 41

3.2.3 Xác định dung môi trích ly 42

3.2.4 Xác định tỷ lệ nguyên liệu và dung môi 42

3.2.5 Xác định thời gian trích ly bằng vi sóng 43

3.2.6 Xác định công suất vi sóng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly 45

3.2.7 Xác định số lần trích ly 46

3.2.8 So sánh hiệu suất trích ly với phương pháp khác 47

3.3 Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa hiệu suất trích ly 47

3.3.1 Kết quả thực nghiệm theo quy hoạch 47

3.3.2 Kết quả xây dựng phưong trình hồi quy: 48

3.4 Xây dựng quy trình trích ly caffeine 50

3.4.1 Sơ đồ quy trình sản xuất bột caffeine từ cà phê 50

3.4.2 Thuyết minh quy trình 51

3.5 Đánh giá chất lượng caffeine 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……….56

4.1 Kết luận……… 56

4.2 Kiến nghị 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO………55

PHỤ LỤC1

PHỤ LỤC 2

PHỤ LỤC 3

PHỤ LỤC 4

PHỤ LỤC 5

PHỤ LỤC 6

PHỤ LỤC 7

PHỤ LỤC 8

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần của quả cà phê (% khối lượng quả tươi) 7

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của cà phê nhân 8

Bảng 1.3 Độ tan của caffeine trong nước ở các nhiệt độ khác nhau 15

Bảng 1.4 Độ tan của caffeine trong một số dung môi hữu cơ 15

Bảng 1.5 Một số biệt dược có thành phần là caffeine 19

Bảng 2.1 Danh mục hóa chất sử dụng 27

Bảng 2.2 Xác định thành phần nguyên liệu cà phê nhân ban đầu 33

Bảng 2.3 Các mức và khoảng biến thiên của các yêu tố 36

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của cà phê nhân Robusta 39

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu tới hiệu suất trích ly 40

Bảng 3.3 Kết quả trích ly caffeine theo độ ẩm 41

Bảng 3.4 Kết quả trích ly theo dung môi 42

Bảng 3.5 Kết quả khảo sát tỷ lệ dung môi 43

Bảng 3.6 Kết quả khảo sát thười gian trích ly 44

Bảng 3.7 Kết quả khảo sát công suất vi sóng 45

Bảng 3.8 Kết quả khảo sát số lần trích ly 46

Bảng 3.9.Kết quả so sánh phương pháp trích ly 47

Bảng 3.10 Kết quả thực nghiệm 47

Bảng 3.11 Kết quả các giá trị hệ số Phương trình hồi quy 48

Bảng 3.12 Kết quả thí nghiệm ở tâm và phương sai tái hiện 48

Bảng 3.13.Kết quả sai số trong phương trình hồi quy 48

Bảng 3.14 Kiểm tra tính ý nghĩa của hệ số theo tiêu chuẩn Student 48

Bảng 3.15 Kết quả phân tích hàm lượng caffeine 54

Bảng 3.16 Đánh giá cảm quan về sản phẩm caffeine 54

Bảng 4.1 Bảng mã hóa phương trình hồi quy 73

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1-1 Thân cây cà phê 3

Hình 1-2 Hoa cà phê 3

Hình 1-3.Qủa cà phê 4

Hình 1-4 Cà phê Aribica 5

Hình 1-5 Cà phê Rubusta 6

Hình 1-6 Cà phê Chari 6

Hình 1-7 Cấu tạo quả cà phê 7

Hình 1-8 Hình ảnh về cà phê nhân 7

Hình 1-9 Cấu tạo phân tử caffeine 10

Hình 1-10 Công thức cấu tạo trigonelline 10

Hình 1-11 Cấu trúc của nicotinic acid, nicotinamide và tryptophan 11

Hình 1-12 Cấu tạo phân tử caffeine 14

Hình 1-13 Quang phổ điện từ 21

Hình 1-14 Phân tử phân cực sắp xếp lại vị trí trong trường điện từu 22

Hình 1-15 Cấu tạo các lò vi sóng 24

Hình 2-1.Lò vi sóng SANYO 900W 28

Hình 2-2.Bễ điều nhiệt………28

Hình 2-3 Tủ sấy member 28

Hình 2-4 Tủ sấy đối lưu……….28

Hình 2-5.Mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng tới hàm mục tiêu 36

Hình 3-1 Kích thước ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly 40

Hình 3-2 Độ ẩm nguyên liệu ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly 41

Hình 3-3 Thời gian vi sóng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly 44

Hình 3-4 Công suất vi sóng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly 45

Hình 3-5 Quy trình trích ly Caffeine tù cà phê 50

Hình 3-6 Dung dịch chứa caffeine sau khi trích ly 51

Hình 3-7 Lọc 52

Hình 3-8 Tách caffeine bằng chloroform 53

Hình 3-9 Caffeine sau khi được làm khô 53

Hình 3-10 Caffeine sau khi trích ly 54

Caffeine là 1,3,7-trimethylxanthine có tác dụng gây nên sự hưng phấn và kéo dài thời gian tỉnh táo bằng cách ngăn cản tạm thời sự hoạt động bình thường của adenosine và enzyme phosphodiesterase Lượng tiêu thụ caffeine toàn cầu ước tính 120.000 tấn mỗi năm

và caffeine trở thành chất có tác động đến trí tuệ phổ biến nhất trên thế giới Điều này có nghĩa là đối với mỗi người, caffeine đã trở thành một phần thiết yếu trong thức uống hằng ngày Caffeine là chất kích thích sự trao đổi chất và hệ thần kinh trung ương, được sử dụng với cả hai mục đích giải trí và chữa bệnh, làm giảm sự mệt mỏi thể chất và phục hồi sự minh mẩn của trí tuệ khi cơ thể trong tình trạng uể oải

Có rất nhiều phương pháp trích ly khác nhau được ứng dụng trong các lĩnh vực nghiên cứu cũng như sản xuất thực phẩm Tuy nhiên, nói đến các phương pháp trích ly hiện đại nhất và cho sản phẩm đạt chất lượng, hiệu suất thu hồi cao chính là phương pháp CO2

siêu tới hạn, phương pháp có hỗ trợ vi sóng….Phương pháp vi sóng được ứng dụng chủ yếu trong các lĩnh vực nghiên cứu

Từ những lý do trên, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài “ Nghiên cứu trích ly caffeine từ cà phê bằng phương pháp vi sóng” với mong muốn dùng các phương pháp hiện đại tách caffeine với hiệu suất thu hồi caffeine cao nhất và tạo ra sản phẩm bột caffeine đạt chất lượng, ứng dụng vào đời sống

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Xây dựng quy trình công nghệ trích ly caffeine từ cà phê bằng phương pháp vi sóng nhằm tạo ra sản phẩm bột caffeine có chất lượng cao với hiệu suất thu hồi cao

ĐỒI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu là trích ly caffeine từ nguyên liệu cà phê nhân bằng phương pháp vi sóng Sản phẩm tạo thành có dạng bột màu trắng, có độ tinh khiết cao, vị đắng, không mùi

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Tổng quan về cây cà phê và phương pháp vi sóng

- Xác định các thành phần hóa học của cà phê nguyên liệu

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly caffeine

- Tối ưu hóa điều kiện trích ly caffeine bằng phương pháp vi sóng

- Xây dựng quy trình sản xuất bột caffeine

- Đánh giá chất lượng sản phẩm

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

Xác định được thành phần hóa học của cà phê nhân Robusta với đường tổng là 36,2%, protein 9,94%, lipid 7,7%, độ ẩm 9,02%, khoáng 4,77% và caffeine là 2,1% Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly caffeine: kích thước 1-2mm, độ ẩm 5-7%, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/8, thời gian vi sóng là 6 phút, công suất vi sóng là 600W Tối ưu hóa điều kiện trích ly caffeine cho hiệu suất thu hồi caffeine là 71,42% với thời gian vi sóng là 6,83 phút, công suất là 800W và tỷ lệ dung môi là 80ml và xây dựng được quy trình sản xuất bột caffeine tạo ra sản phẩm caffeine có độ tinh khiết cao

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Ý nghĩa khoa học

Ở Việt Nam các nghiên cứu về caffeine còn ít và sử dụng phương pháp hiện đại như trích ly hỗ trợ vi sóng là rất ít Vì thế mặc dù chúng tôi chỉ mới bước đầu khảo sát quy trình trích ly và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly caffeine nhưng những kết quả nghiên cứu của chúng tôi cũng phần nào đóng góp thêm vào việc nghiên cứu trích ly caffeine, một chất kích thích thần kinh được ứng dụng rộng rãi trong đời sống

Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài gợi mở cho những nghiên cứu tiếp theo sau này nhằm hoàn thiện quy trình trích ly với các phương pháp khác hiện đại hơn, có thể đưa ra sản xuất ở quy mô công nghiệp

Hướng ứng dụng của đề tài: Trong ngành thực phẩm, thì việc bổ sung thêm thành phần có chứa caffeine để tăng thêm mùi vị của sản phẩm cũng là một cách tạo ra sản phẩm được người tiêu dùng yêu thích vì khả năng kích thích thần kinh, tạo hưng phấn, giảm mệt mỏi Ngoài ra, caffeine còn có thể bổ sung vào dược phẩm, làm chất giảm đau, trị một số bệnh…

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Đề tài nghiên cứu này trình bày những kết quả nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly caffeine từ cà phê bằng phương pháp vi sóng, từ đó tối ưu hóa điều kiện trích ly để đạt hiệu suất thu hồi caffeine cao nhất và xây dựng quy trình sản xuất caffeine.Tiến hành khảo sát mức độ ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly caffeine qua các yếu tố: kích thước nguyên liệu (<1mm, 1-2mm, >2mm), độ ẩm nguyên liệu (9,02%, 6,7%, 4,9%, 3,2%), thời gian vi sóng (2 phút, 4 phút, 6 phút và 8 phút), công suất vi sóng (200W,400W,600W và 800W), tỷ lệ nguyên liệu/dung môi (1:5, 1/8, 1:10) và khảo sát số lần trích ly ( 1,2,3,4 lần) Tối ưu hóa điều kiện trích ly caffeine được tiến hành khảo sát ở các yếu tố công nghệ trong khoảng giá trị cụ thể như sau: thời gian (2 - 6 phút), công suất vi sóng (400 - 800W), tỷ lệ nguyên liệu /dung môi (1:6 - 1:10) Kết quả sau khi xữ lý bài toán tối ưu một mục tiêu tìm được điều kiện trích ly đạt hiệu suất thu hồi caffeine cao nhất là thời gian 6,83 phút, công suất 882,843 W và tỷ lệ dung môi là 80ml Đây là điều kiện trích ly tối

ưu cho sản phẩm bột caffeine đạt chất lượng so với các sản phẩm caffeine khác trên thị trường

TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY CÀ PHÊ

1.1.1 Nguồn gốc cây cà phê [13]

Từ "cà phê" trong tiếng Việt có gốc từ chữ café của tiếng Pháp Giống như các ngôn ngữ thuộc hệ ngôn ngữ Ấn-Âu, café có gốc từ kahveh của tiếng Thổ Nhĩ Kỳ và kahveh đến

từ qahwa của tiếng Ả Rập

Trong tiếng Anh, từ coffee xuất hiện lần đầu tiên từ sớm cho đến giữa những năm

1600, nhưng thể sớm nhất của từ này đến vào khoảng 10 năm cuối của những năm 1500 Xuất phát từ từ caffè của tiếng Ý Từ trên được giới thiệu ở châu Âu thông qua những người Thổ Nhĩ Kỳ Ottoman kahve có nguồn gốc từ tiếng Ả Rập: ةوه ق ,qahweh Nguồn gốc nguyên thủy của từ Ả Rập là không rõ ràng, nó cũng có nguồn gốc tôn giáo Kaffa ở phía Tây Ethiopia, nơi cà phê được trồng trọt, hoặc sự bới đi từ qahwat al-būnn', có ý nghĩa là "rượu của đậu" trong tiếng Ả Rập Ở Eritrea, "būnn" (cũng có nghĩa là "rượu của đậu" trong Tigrinya) cũng được dùng Tên Amharic và Afan Oromo cho cà phê là bunna [29]

Theo một truyền thuyết đã được ghi lại trên giấy vào năm 1671, những người chăn

dê ở Kaffa (thuộc Ethiopia ngày nay) phát hiện ra một số con dê trong đàn sau khi ăn một cành cây có hoa trắng và quả màu đỏ đã chạy nhảy không mệt mỏi cho đến tận đêm khuya

Họ bèn đem chuyện này kể với các thầy tu tại một tu viện gần đó Khi một người chăn dê trong số đó ăn thử loại quả màu đỏ đó anh ta đã xác nhận công hiệu của nó Sau đó các thầy

tu đã đi xem xét lại khu vực ăn cỏ của bầy dê và phát hiện ra một loại cây có lá xanh thẫm

và quả giống như quả anh đào Họ uống nước ép ra từ loại quả đó và tỉnh táo cầu nguyện chuyện trò cho đến tận đêm khuya Như vậy có thể coi rằng nhờ chính đàn dê này con người

đã biết được cây cà phê

Tại Việt Nam, cây cà phê được các nhà truyền đạo công giáo đưa vào trồng thử năm

1857 ở Bố Trạch (Quảng Bình) và Quảng Trị Đến năm 1870 cây cà phê đã thấy ở Hà Nam Ninh Năm 1888, thực dân Pháp đã thành lập các đồn điền cà phê ở Nghệ An, Quảng Trị, Đắc Lắc Các đồn điền lớn mọc lên ở Ngàn Tươi, Ngàn phố, Ngàn Sâu – Hà Tĩnh (1910), Yên Mỹ - Thanh Hoá (1911), Nghĩa Đàn - Nghệ An (1913)… Đến 1920-1925, khi khai phá vùng đất ba-zan phì nhiêu ở Tây Nguyên, người Pháp đã đưa cà phê vào trồng ở đây Đến

1945 tổng diện tích cà phê toàn quốc khoảng 10.070 ha, năng suất cà phê chè khoảng 4-5 tạ/ha, cà phê vối 5-6 tạ/ha

Trong thời gian chiến tranh tình hình sản xuất cà phê có nhiều biến đổi Ở miền Bắc, các nông trường duy trì sản xuất ngay cả những năm chiến tranh ác liệt Nhưng do quy hoạch trồng cà phê không đúng đắn ngay từ đầu nên nhiều nông trường được thiết lập ồ ạt sau này phải thanh lý Ở miền Nam sau 1968, do chiến tranh nhiều vùng phải bỏ hoang, đến

1973 chỉ còn 8872 ha, năm 1975 khoảng 10.000 ha, phần lớn cà phê sản xuất ra được tiêu dùng nội địa

Sau ngày giải phóng 4/1975 ngành cà phê ở giai đoạn phát triển chưa từng có, chỉ trong 2 năm 1978-1979 tỉnh Đắc Lắc đã phát động phong trào rầm rộ trồng được 6.000 ha cà phê tạo khí thế mạnh mẽ và quyết tâm cao Nhưng do chưa chuẩn bị chu đáo, thiếu trình độ chuyên môn nên đã gặp nhiều khó khăn, không lâu sau đó một diện tích lớn cà phê bị huỷ

bỏ, số còn lại còi cọc, không hiệu quả [14]

Vào thập kỷ 80, chính phủ ta kí hàng loạt hiệp định hợp tác sản xuất với Liên Xô (cũ), CHDC Đức, Bungari, Tiệp Khắc, Balan đã tạo điều kiện cho cà phê có vốn đầu tư, thiết

bị để bước vào thời kì phát triển mới

Khoảng 10 năm gần đây, cây cà phê Việt Nam đã có bước phát triển mạnh mẽ về diện tích, năng suất và sản lượng[41]

là cà phê chè (tên khoa học: Coffea arabica), đại diện cho khoảng 61% các sản phẩm cà phê trên thế giới Loài thứ hai là cà phê vối (tên khoa học: Coffea canephora hay Coffea robusta), chiếm gần 39% các sản phẩm cà phê Ngoài ra còn có Coffea liberica và Coffea excelsa (ở Việt Nam gọi là cà phê mít) với sản lượng không đáng kể

Dưới đây là môṭ số đăc ̣ trưng của cây cà phê:

+ Thân cây cà phê

Cây cà phê chè có thể cao tới 6 m, cà phê vối tới 10 m Tuy nhiên ở các trang trại cà phê, người ta thường phải cắt tỉa để giữ được độ cao từ 2-4 m, thuận lợi cho việc thu hoạch Cây cà phê có cành thon dài, lá cuống ngắn, xanh đậm, hình oval Mặt trên lá có màu xanh thẫm, mặt dưới xanh nhạt hơn Chiều dài của lá khoảng 8-15 cm, rộng 4- 6 cm Rễ cây cà

phê là loại rễ cọc, cắm sâu vào lòng đất từ 1 đến 2,5 m với rất nhiều rễ phụ tỏa ra xung quanh làm nhiệm vụ hút chất dinh dưỡng nuôi cây

Hình 1-1 Thân cây cà phê

+ Hoa cà phê

Hoa cà phê màu trắng, có năm cánh, thường mọc thành chùm đôi hoặc chùm ba Màu hoa và hương hoa dễ làm ta liên tưởng tới hoa nhài Hoa chỉ nở trong vòng 3 đến 4 ngày và thời gian thụ phấn chỉ vài ba tiếng Một cây cà phê trưởng thành có từ 30.000 đến 40.000 bông hoa

Ngay từ khi cây cà phê ra hoa kết quả người ta đã có những đánh giá đầu tiên về vụ mùa cà phê Ở các nước sản xuất cà phê lớn điều này đặc biệt quan trọng trong việc đưa ra những nhận định về giá cả và thị trường Tuy vậy, những đợt rét đậm hoặc hạn hán có thể làm đảo lộn mọi sự tính toán và đẩy thị trường vào tình thế hoàn toàn khác

Hình 1-2 Hoa cà phê

+ Quả cà phê

Quả phê là loài cây tự thụ phấn, do đó gió và côn trùng có ảnh hưởng lớn tới quá trình sinh sản của cây Sau khi thụ phấn từ 7 đến 9 tháng cây sẽ cho quả hình bầu dục, bề ngoài giống như quả anh đào Trong thời gian chín, màu sắc của quả thay đổi từ xanh sang vàng rồi cuối cùng là đỏ Quả có màu đen khi đã chín Do thời gian đâm hoa kết trái lâu như vậy mà một vụ cà phê kéo dài gần một năm trời và có thể xảy ra trường hợp trên một cây vừa có hoa, vừa có quả

Hình 1-3.Quả cà phê

Thông thường một quả cà phê chứa hai hạt Chúng được bao bọc bởi lớp thịt quả bên ngoài Hai hạt cà phê nằm ép sát vào nhau Mặt tiếp xúc giữa chúng là mặt phẳng, mặt hướng ra bên ngoài có hình vòng cung Mỗi hạt còn được bảo vệ bởi hai lớp màng mỏng: một lớp màu trắng, bám chặt lấy vỏ hạt; một lớp màu vàng rời rạc hơn bọc ở bên ngoài Hạt

có thể có hình tròn hoặc dài, lúc còn tươi có màu xám vàng, xám xanh hoặc xanh Thỉnh thoảng cũng gặp những quả chỉ có một hạt (do chỉ có một nhân hoặc do hai hạt bị dính lại thành một)

1.1.3 Phân loại [13][41]

Cà phê có nhiều chủng loại, nhưng phổ biến là 3 giống sau:

1.1.3.1 Cà phê chè (cà phê Arabica)

Nguồn gốc ở cao nguyên Jimma, thuộc nước Ethiopia, vùng nhiệt đới ở phía đông Châu Phi Gồm các chủng như: Typica, Bourbon, Moka, Caturra, Catuai, Catimor…

Hình 1-4 Cà phê Aribica

Đây là cà phê được trồng lâu đời nhất và tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới vì thơm ngon, dịu (chiếm 70% sản lượng cà phê trên thế giới) Hàm lượng caffeine trong hạt trung bình 1,3%

Cây thuộc dạng bụi, thân cao 3-4m, cành đối xứng, mềm rủ xuống Lá mọc đối xứng, hình trứng dài, đầu nhọn, rìa lá quăn, màu xanh đậm Quả cà phê thuộc loại quả thịt, hình trứng, khi chín có màu đỏ tươi (chủng Caturra amrello cho quả màu vàng) Hạt cà phê hình tròn dẹt, có màu xanh xám, hoặc xám xanh, xanh lụa, xanh cốm, tùy theo giống và điều kiện bảo quản và chế biến Cây cà phê Aribica tự thụ phấn

Cây cà phê chè ưa nơi mát và hơi lạnh, thích lợp 18 – 250C, thích hợp nhất là từ 10 –

200C Cà phê thường trồng ở miền núi có độ cao từ 600 – 2500m Các nước trồng cà phê chè

có hương vị thơm ngon như : Kenya, Tazania, Ethiopia, Colombia… thường trồng ở nơi có

độ cao 800m trở lên

1.1.3.2 Cà phê vối (cà phê Robusta)

Nguồn gốc: Khu vực sông Công- gô, miền vùng thấp xích đạo và nhiệt đới Tây Châu Phi Cà phê vối có hàm lượng caffeine trung bình trong hạt 1,5 – 3% (cao nhất trong 3 loại

cà phê)

1.1.3.3 Cà phê mít (cà phê Excelsa hay cà phê Chari)

Nguồn gốc ở xứ Ubangui- Chari, xứ Biển Hồ Sát, sa mạc Sahara, thường gọi là cà phê Chari Hàm lượng caffeine trong hạt 1,02 – 1,15%

Hình 1-6 Cà phê Chari

Cây cao từ 6 – 15m, lá to, hình trứng hoặc hình lưỡi mác Quả hình trứng, hơi dẹt, núm quả lồi Quả khi chín có màu đỏ sẫm, hạt có màu xanh ngã vàng, có lớp vỏ lụa bám chặt vào hạt, khó làm tróc ra hết

Cà phê mít hít thơm, có vị chua, chất lượng nước uống ít được ưa chuộng

1.1.4 Cấu tạo quả cà phê [41]

Hình 1-7 Cấu tạo quả cà phê Bảng 1.1 Thành phần của quả cà phê (% khối lượng quả tươi) [13]

1.1.5 Thành phần hóa học của cà phê nhân [13][41]

Hạt cà phê xanh giàu nhóm đường khử thấp phân tử, cenlulose và lipid, Nhóm đường khử thấp phân tử chiếm hơn 40-50% Thành phần hóa học của cà phê nhân phụ thuộc vào

chủng loại, độ chín, điều kiện canh tác, phương pháp chế biến và bảo quản Thành phần hoá học trong hạt cà phê có ảnh hưởng rất lớn trong quá trình đánh giá cảm quan

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của cà phê nhân [13]

9 – 16 0,8 – 2 – 8

5 – 10

10 – 20

20

4 2,5 – 4,5

1.1.5.1 Nước

Trong nhân cà phê đã sấy khô còn khoảng 10-12% nước dạng liên kết Sau khi rang, hàm lượng nước trong cà phê còn khoảng 2,7% Hàm lượng nước trong cà phê ảnh hưởng

trực tiếp đến chất lượng cà phê Nếu độ ẩm cao, vi sinh vật dễ phát triển và hương cà phê dễ

bị tổn thất

1.1.5.2 Chất khoáng

Hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 3-5%, chủ yếu là Kali, Magie, Phospho, Clo, ngoài ra còn có nhôm, sắt, đồng, iot, lưu huỳnh… Những chất này ảnh hưởng không tốt đến mùi cà phê rang Cà phê có hàm lượng khoáng càng thấp thì càng tốt

1.1.5.3 Carbohydrates

Carbohydrates của cà phê nhân được chia thành nhóm các polysaccharides và nhóm các loại đường thấp phân tử

Nhóm đường thấp phân tử (glucid mạch ngắn):

Chiếm 40-50% tổng chất khô trong cà phê, còn được gọi là glycans, bao gồm heteroglycans và homoglycans Việc phân tích thành phần và hàm lượng các chất này khá phức tạp vì đòi hỏi những phương pháp phân đoạn và định tính bằng kỹ thuật phân tích hiện đại (các phương pháp sắc ký)

Gồm tri-, di- và monosaccharides, trong đó saccharose là thành phần chủ yếu Các loài Aribica thường có hàm lượng sacharose trung bình cao hơn các loài Rubusta Ngoài ra, người ta còn tìm thấy trong dịch chiết cà phê nhân các loại đường đơn, gồm đường khử (glucose, fructose) và một lượng vết các đường khác như stachyose, raffinose, arabinose, mannose

Tính chất và hàm lượng của nhóm đường thấp phân tử đóng vai trò rất quan trọng trong việc hình thành và phát triển hương vị cà phê trong quá trình chế biến

1.1.5.4 Protein tổng

Hàm lượng protein trong cà phê khoảng 9-16%, nó có vai trò rất quan trọng trong việc hình thành hương vị cho sản phẩm Trong đó, các acid amine sau khi protein bị phân hủy có chứa lưu huỳnh như cystine, methionine là quan trọng nhất, chúng tạo nên hương thơm mạnh cho cà phê rang Đặc biệt, methionine và proline có tác dụng làm giảm tốc độ oxy hóa các chất thơm, giúp giữ được mùi thơm của cà phê trong quá trình bảo quản

1.1.5.5 Lipid

Hàm lượng lipid trong cà phê khoảng 4 - 8%, gồm có dầu và sáp Trong quá trình chế biến, một phần acid béo tham gia phản ứng dưới tác dụng của nhiệt độ cao tạo nên hương thơm cho sản phẩm Lượng lipid còn lại không bị biến đổi chính là dung môi tốt để hòa tan chất thơm

Trimethyl-1H-purine-Hình 1-9 Cấu tạo phân tử caffeine

Caffeine có bản chất hóa học là một alkaloid, thuộc nhóm các hợp chất có vòng purine

 Trigonelline

Trigonelline là alkaloid không có hoạt tính sinh lý, ít tan trong rượu etylic, không tan trong chloroform và eter, tan nhiều trong nước nóng Tính chất quý của trigonelline là dưới tác dụng của nhiệt độ cao, nó bị nhiệt phân thành acid nicotinic (tiền vitamin PP)

Hình 1-10 Công thức cấu tạo trigonelline

Vitamin PP là nicotinic acid và amine của nó là nicotinamide Vitamin PP là thành phần của coenzyme NAD+, NADP+ có trong các enzyme thuộc nhóm dehydrogenase kị khí

Nó còn có tên là niacin, niacinamid hoặc vitamin B5 Vitamin PP giúp cơ thể chống lại bệnh pellagra Khi mắc bệnh pellagra sẽ dẫn đến sưng màng nhầy dạ dày, ruột sau đó sưng ngoài

da

Hình 1-11 Cấu trúc của nicotinic acid, nicotinamide và tryptophan

Vitamin PP dạng nicotinic acid bền với nhiệt, acid và cả kiềm cho nên khó bị phân hủy, còn ở dạng nicotinamide kém bền với acid và kiềm Vitamin PP không bị biến đổi khi nấu nướng cho nên thức ăn giữ được hàm lượng PP qua xử lý Vitamin PP có nhiều trong gan, thịt nạc, tim, đặc biệt là nấm men Nếu cơ thể thiếu vitamin PP sẽ ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa khử Vitamin PP có tác dụng ngăn ngừa bệnh ngoài da, sưng màng nhầy ruột,

Ngoài ra, trong nhân cà phê còn có một lượng đáng kể vitamin Trong cà phê chủ yếu

là vitamin nhóm B như B1, B2, B6, B12 và các loại acid hữu cơ là tiền thân của các loại vitamin

Cà phê rang lên có những chất thơm, gọi chung là cafeal (acid cafeic, oleic, linoleic, palmitic), khoảng 0,05%, nhưng đồng thời lại tạo ra một yếu tố phức hợp đọc là cafeotoxin (0,07%)

1.1.6 Tác dụng của cà phê đến con người [41]

 Cà phê khích thích hoạt động trí óc

Cà phê có tốt cho não không? Nhóm nghiên cứu của GS Andrew Scholey, Trung tâm Nghiên cứu Nhận thức và Khoa học nơron thuộc Đại học Northrumbia (Anh), khẳng định là rất tốt Bởi trong hạt cà phê caffeine chiếm 1 – 2%, có tác dụng kích thích thần kinh, tăng sức làm việc của trí óc

 Cà phê có thể giúp tăng trí nhớ

Qua nghiên cứu, các nhà khoa học Anh cho rằng chính chất caffeine có trong cà phê có khả năng làm biến đổi hoạt động điện tử của các tế bào não Phát hiện này vừa được các nhà khoa học thuộc Trường đại học Birmingham (Anh) công bố Thông thường, hoạt động của các tế bào thần kinh đóng vai trò chủ yếu trong quá trình tiếp nhận thông tin, song quá trình này có sự tham gia của một hóa chất não, adenosine, có mức độ cao đặc biệt ở người già

Khi adenosine liên kết với cơ quan tiếp nhận phân tử trên tế bào não, gọi là A1, sẽ làm giảm hoạt động của các nơron thần kinh, ảnh hưởng đến trí nhớ Nhưng caffeine

có thể ngăn chặn sự liên kết trên các adenosine, do đó hạn chế tác dụng của nó đồng thời tăng cường trí nhớ

Với phát hiện trên, nhóm nghiên cứu khẳng định rằng uống cà phê thường xuyên có thể tăng khả năng trí nhớ lên gấp 3 lần, vì caffeine tập trung vào não

 Cà phê chống bệnh tiểu đường type II

Các nhà khoa học Mỹ cho biết uống cà phê điều độ có thể giảm nguy cơ mắc bệnh tiểu đường type II Theo tiến sỹ Martin thuộc Đại học Vanderbilt (Mỹ), chất acid chlorogenic có trong cà phê đã giúp cơ thể xử lý tốt lượng đường glucose trong máu

 Cà phê giúp giảm hạ đường huyết

Một nhóm nhà nghiên cứu người Anh vừa chứng minh rằng cà phê có thể giúp giảm nguy cơ hạ đường huyết đối với những bệnh nhân tiểu đường type 1 Nghiên cứu này đã được đăng trên tạp chí Diabetes Care

Tiến sĩ Tristan Richardson thuộc bệnh viện hoàng gia Bournemouth đã theo dõi

19 bệnh nhận tiểu đường type 1 nhằm tìm hiểu về vai trò của caffeine trong chứng hạ đường huyết của các bệnh nhân này Mỗi bệnh nhân đã theo một chế độ gồm 50 mg caffeine mỗi ngày Một số người đã dùng những viên thuốc chứa 250 mg caffeine mỗi ngày hai lần, trong khi những người khác chỉ dùng thuốc giả dược

Kết quả là khi dùng cafein, các bệnh nhân ít bị chứng hạ đường huyết vào ban đêm: thời gian tỉ lệ đường trong máu thấp là 49 phút đối với nhóm thứ nhất, và 132 phút đối với nhóm thứ hai dùng thuốc giả dược

Tiến sĩ Richardson khẳng định rằng, ảnh hưởng của caffeine đối với thời gian hạ đường huyết đặc biệt là vào ban đêm rất quan trọng Đây là lần đầu tiên điều này đã được chứng minh Tuy nhiên các nhà nghiên cứu chưa giải thích được vì sao caffeine có thể làm giảm thời gian hạ đường huyết

 Cà phê bảo vệ khỏi các bệnh về gan

Một công trình nghiên cứu năm 2005 trên 10.000 người tình nguyện do Viện nghiên cứu Quốc gia về bệnh gan, thận và tiêu hóa đã chứng minh caffeine trong cà phê

và trà giảm nguy cơ tổn thương gan do các đồ uống và hiện tượng béo phì gây ra

 Cà phê giúp tốt cho trẻ sinh non

Một cuộc nghiên cứu trên hơn 2.000 trẻ sinh non ở Canada, Úc và Anh cho thấy những đứa trẻ nào được cho uống một ít cà phê có thể khắc phục được một số khiếm khuyết ở phổi mà chúng mắc phải do bị sinh thiếu tháng Những đứa trẻ này khi sinh ra

bị thiếu cân và hệ hô hấp chưa phát triển toàn diện Do đó, chúng phải thở bằng máy Theo dõi sức khỏe của một nhóm trong số trẻ nói trên sau khi chúng được cho uống một

ít cà phê trong một khoảng thời gian, nhóm nghiên cứu thấy rằng chúng ít phụ thuộc hơn vào máy và phổi cũng ít bị tổn hại hơn Lý do là vì chất caffein có trong cà phê có tác dụng kích thích hô hấp

 Cà phê làm giảm nguy cơ mắc bệnh hen và chữa được dị ứng

Nhiều tài liệu y học nói đến tác dụng của caffeine làm những người bị hen thở

dễ dàng hơn và giảm nguy cơ bị lên cơn hen Nhiều công trình nghiên cứu hiện nay đã khẳng định điều này Một công trình ở Ý, theo dõi trên 70.000 người đã khẳng định caffeine là “khắc tinh” của bệnh hen Nếu uống từ 2 đến 3 ly cà phê mỗi ngày, nguy cơ

bị các cơn hen tấn công giảm được 28%

Cà phê rất có ích trong việc chế ngự các phản ứng dị ứng của những người hay

bị triệu chứng này Vì nó có tác dụng làm giảm sự giải phóng histamin vào trong máu, vốn là nguyên nhân gây dị ứng

 Cà phê giúp giảm đau

Những loại thuốc giảm đau thường chứa caffeine Bởi caffeine đẩy nhanh tác dụng của các chất làm giảm cơn đau bằng cách giúp cho chúng được hấp thụ nhanh chóng Một tách cà phê hay một trà nóng có thể làm bạn khỏi đau đầu Thật vậy, nếu những chất làm giãn mạch thường gây đau đầu thì caffeine lại làm cho mạch máu co lại

 Cà phê làm cho chúng ta thoải mái và dễ tính hơn

Hoạt chất trong cà phê là caffeine - một chất tác động vào hệ thần kinh trung ương, gây hưng phấn Điều này chắc ai cũng nhận thấy sau 10-15 phút uống chút cà phê Sự sảng khoái ấy tác động đến cả tâm lý, khiến người ta dễ tính, sẵn sàng bỏ qua những chuyện vặt vãnh, sẵn sàng gật đầu

1.1.7 Giá trị kinh tế của cây cà phê ở Việt Nam [41]

Viêṭ Nam là một trong những nước xuất khẩu cà phê hàng đầu thế giới, năm 2006 tổng sản lượng cà phê xuất khẩu đạt khoảng 800.000 tấn, giá trị xuất khẩu tăng khoảng 45% (kim ngạch xuất khẩu đạt 1,07 tỷ USD) - tăng 45% so với năm trước

Hiệp hội Cà phê - Ca cao Việt ̣Nam cho biết thêm, so với cùng kỳ, giá xuất khẩu cà phê Robusta Viêṭ Nam đã tăng khoảng 40%, vượt hơn 1.400 USD/tấn và sẽ còn tăng nhẹ Với yếu tố thuận lợi này, năm 2007, dự báo xuất khẩu cà phê ước đạt 910.000 tấn, kim ngạch xấp xỉ 1,3 tỷ USD, tăng trên 7% về lượng và tăng 24% so với năm 2006

Tập đoàn Nestlé mỗi năm thu mua trung bình khoảng từ 20-25% sản lượng cà phê xuất khẩu của Việt Nam phục vụ cho việc sản xuất tại 15 nhà máy trên toàn thế giới (Theo vietbao.vn)

1.2 TỔNG QUAN VỀ CAFFEINE

1.2.1 Giới thiệu

Caffeine là một chất tự nhiên có trong lá, hạt hoặc quả của hơn 63 loài thực vật trên toàn thế giới và là một phần của một nhóm các hợp chất được gọi là methylxanthine Việc phổ biến nhất nguồn có caffeine là hạt cà phê, ca cao, hạt cola và lá trà Caffeine là một dược chất hoạt động và phụ thuộc vào liều, có thể là một hệ thống thần kinh trung ương nhẹ chất kích thích Caffeine không tích lũy trong cơ thể quá lâu và thường được đào thải trong vòng vài giờ tiêu thụ [32]

Caffeine là một alkaloid của methylxanthine, thuộc nhóm các hợp chất có vòng purine Trong trạng thái tinh khiết, nó có dạng bột màu trắng, có vị đắng và không mùi

Công thức phân tử là: C8H10N4O2 .Tên hóa học: 1,3,7 –Trimethylxanthine ; 3,7- Dihydro-1,3,7-Trimethyl-1H-purine-2,6-dione;1,3,7-Trimethyl-2,6-dioxopurine;

Hình 1-12 Cấu tạo phân tử caffeine

Bảng 1.4 Độ tan của caffeine trong một số dung môi hữu cơ [19]

1.2.3 Tác dụng sinh học của caffeine [16]

Theo nhiều tài liệu cho thấy caffeine có tác dụng sinh học phong phú Sau đây là tác dụng của caffeine đối với một số cơ quan của cơ thể

 Tác dụng trên hệ thần kinh trung ương

Caffeine có tác dụng kích thích thần kinh trung ương, kích thích chọn lọc trên võ não, tăng cảm nhận của các giác quan, tăng khả năng làm việc trí óc, giảm mệt mỏi và buồn ngủ

 Tác dụng trên tim mạch

Tác dụng phức tạp theo cá thể, liều dùng Dùng caffeine sẽ kích thích tim, làm tăng lưu lượng máu qua tim, tăng nhịp tim, tăng sức co bóp cơ tim, tăng cung lượng tim và cung lượng mạch vành Trên huyết áp ít thay đổi, ở người bình thường: caffeine có khi làm chậm nhịp do phản xạ trung tâm phế vị phụ thuộc vào từng cơ thể

 Tác dụng trên hô hấp

Kích thích hô hấp, làm giản phế quản, giãn động mạch phổi, tăng không khí phổi do tăng tần số, biên độ hô hấp

 Tác dụng trên tiết niệu

Có tác dụng lợi tiểu do tăng khối lượng máu, giãn mạch, tim tăng co bóp, tăng sức lọc cầu thận, giảm tải hấp thụ

 Tác dụng trên cơ trơn

Giảm trương lực cơ trơn, tác dụng rõ khi cơ trơn co thắt, giãn cơ trơn mạch máu, mạch vành, giãn cơ trơn phế quản, cơ trơn đường tiêu hóa Chế phẩm được dùng làm thuốc hồi sức cấp cứu, chống mệt mỏi, giảm chứng ngủ gật

 Caffeine gây tăng phản xạ có điều kiện

Bình thường caffeine ít ảnh hưởng đến hành não khi ức chế có tác dụng kích thích trung tâm hô hấp và vận mạch

 Tác dụng trên tiêu hóa

Điều trị tiêu chảy, được kết hợp với các thuốc khác để tăng tác dụng giảm đau

1.2.4 Sự chuyển hóa và chu kỳ bán hủy

Caffeine được chuyển hóa trong gan thành 3 chất chính: paraxathine (84%), theobromine (12%) và theophylline (4%)

Caffeine trong cà phê và các thức uống khác được hấp thụ qua dạ dày và ruột non trong vòng 45 phút và kế đến được vận chuyển đến tất cả các cơ quan trong cơ thể Caffeine cũng được hấp thụ qua trực tràng, trong thuốc trị táo bón chứa ergotamine tartrate và caffeine (giảm chứng đau nữa đầu) và chlorobutanol và caffeine (điều trị chứng xung huyết).[32]

Chu kỳ bán hủy sinh học của caffeine khác nhau đối với mỗi người tùy theo độ tuổi, chức năng gan, phụ nữ mang thai, vài tá dược và lượng enzyme trong gan cần để chuyển hóa caffeine Ở người khỏe mạnh, chu kỳ bán hủy của caffeine khoảng 4,9 giờ Đối với phụ nữ

có uống thuốc tránh thai, thì chu kỳ này tăng lên 5-10 giờ và đối với phụ nữ mang thai thì con số này dao động 9-11 giờ

Adenosine được tìm thấy trong mỗi cơ quan trong cơ thể, bởi vì nó đóng vai trò trong sự chuyển hóa năng lượng liên quan đến ATP cơ sở và cần thiết cho sự tổng hợp RNA nhưng nó cũng có những chức năng đặc biệt trong não Có nhiều dấu hiệu chứng tỏ rằng nồng độ của adenosine trong não tăng lên bởi nhiều dạng suy giảm chuyển hóa khác nhau bao gồm sự thiếu oxy trong máu và chứng thiếu máu cục bộ Dấu hiệu này cũng cho thấy adenosine trong não hoạt động để bảo vệ não bằng cách kìm hãm hoạt động thần kinh và gia tăng lượng máu lưu thông qua cơ quan thụ cảm A2A và A2B nằm ở cơ trơn của mạch máu Bằng cách ức chế adenosine, caffeine làm giảm lượng máu não xuống khoảng 22% đến 30% Caffeine cũng có tác dụng làm mất khả năng tự chủ nói chung lên hoạt động thần kinh Tuy nhiên, cách thức cụ thể mà các hiệu ứng này làm tăng sự tỉnh táo thì chưa được đề cập

Adenosine được sinh ra trong não thông qua cơ chế phức tạp Trong vài trường hợp, xuất hiện nhiều dấu hiệu cho thấy chức năng của adenosine giống như một tác nhân dẫn truyền xung thần kinh theo cách tiếp hợp, nhưng những lượng adenosine được sinh ra liên quan đến các trường hợp bắt buộc chủ yếu xãy ra bởi sự chuyển hóa ngoài bào của ATP Không chắc rằng adenosine là tác nhân chủ yếu dẫn truyền xung thần kinh đối với tất cả các nhóm neuron , nhưng phần nào adenosine được giải phóng đồng thời với các tác nhân dẫn truyền khác bởi nhiều nhóm neuron Không giống như hầu hết các tác nhân dẫn truyền khác, adenosine dường như không được gắn kết vào các khoang thần kinh được tạo thành theo kiểu điều khiển điện thế nhưng khả năng xãy ra cơ chế này không hoàn toàn bị loại trừ

Một vài loại cơ quan thu ̣cảm adenosine đã được mô tả, với sự phân bổ kết cấu khác nhau Các cơ quan thu ̣cảm A1 được phân bố rộng rãi, và hoạt động để ức chế sự hấp thu calcium Các cơ quan nhận cảm A2A tập trung nhiều ở hạch cơ sở, là vùng đóng vai trò then chốt trong việc kiểm soát hành vi, nhưng cũng có thể được tìm thấy ở những bộ phận khác của não với mật độ thấp hơn Có nhiều dấu hiệu cho thấy cơ quan thụ cảm A2A tương tác với hệ thống dopamine, điều này chủ yếu liên quan đến sự kích thích và đáp ứng (Cơ quan nhận cảm A2A cũng có thể được tìm thấy ở thành động mạch và các màng tế bào máu)

Ngoại trừ các tác động bảo vệ hệ thần kinh nói chung, có nhiều lý do để tin rằng adenosine có thể liên quan một cách riêng biêṭ hơn nữa trong việc điều khiển chu kỳ ngủ-thức Robert McCarley và đồng nghiệp của ông đã thảo luận sự tích tụ adenosine có thể là nguyên nhân trước tiên của cảm giác buồn ngủ sau hoaṭ động thần kinh kéo dài, và những tác động đó có thể làm trung gian cho cả hai bởi sự ức chế các neuron ở trạng thái “thức” qua cơ quan thụ cảm A1, và kích hoạt các neuron ở trạng thái “ngủ” qua tác động gián tiếp lên cơ quan thu ̣cảm A2 Nhiều nghiên cứu gần đây đã cung cấp thêm căn cứ về tầm quan trọng của cơ quan nhận cảm A2A, nhưng không có A1

Một số tác động thứ cấp của caffeine gần như bị gây ra bởi hoạt động không liên quan đến adenosine Giống như những methylated xanthine khác, caffeine là chất ức chế phosphodiesterase cạnh tranh không chọn lọc làm gia tăng nội bào cAMP, hoạt hóa PKA, ức chế -TNF và tổng hợp leukotriene, giảm sự viêm và sự miễn dịch bẩm sinh Caffeine cũng được thêm vào agar, ức chế một phần sự phát triển của nấm Saccharomyces cerevisiae bằng cách ức chế chu trình AMP phosphodiesterase Đồng thời, caffeine còn là chất đối kháng cơ quan thu ̣cảm adenosine không chọn lọc

Chất ức chế phosphodiesterase ức chế các enzyme cAMP-phosphodiesterase PDE), chuyển hóa AMP dạng vòng (cAMP) trong tế bào thành dạng không chứa vòng, vì thế cho phép cAMP tích tu ̣trong tế bào cAMP tham gia vào hoạt động của protein kinase A (PKA) để bắt đầu phosphoryl hóa các enzyme chuyên biệt được sử dụng trong tổng hợp glucose Bằng cách ngăn chặn việc loại bỏ của cAMP, caffeine tăng cường và kéo dài tác động của epinephrine và các chất giống epinephrine như amphetamine, methamphetamine,

(cAMP-và methylphenidate Việc tăng nồng độ cAMP ở các tế bào biểu mô ở da ̣dày làm tăng khả năng hoạt động của PKA, lần lượt làm tăng khả năng hoạt động của H + /K+ ATPase, kết quả cuối cùng là gia tăng sự bài tiết acid trong dạ dày qua tế bào đó Chu trình AMP cũng làm tăng hoạt động các chất trực tiếp làm tăng nhịp tim Caffeine cũng có cấu trúc tương tự như strychnine; và giống như strychnine, caffeine cũng là một chất đối kháng cạnh tranh ở

cơ quan thu ̣cảm glycine chuyển đổi ion mặc dù ít có khả năng hơn Các chất chuyển hóa của caffeine cũng góp phần vào các tác động của caffeine Paraxanthine chịu trách nhiệm thúc đẩy quá trình phân giải lipid , để phóng thích glycerol và các acid béo vào máu; và các cách sử dụng chúng như nguồn nhiên liệu Theobromine là một loại thuốc dãn mạch làm tăng lượng oxygen và chất dinh dưỡng chảy vào não và cơ Theophylline hoạt động như thuốc làm bớt căng cơ trơn, chủ yếu là gây ảnh hưởng đến nhánh cuống phổi nhỏ và hoạt động giống như tác nhân làm tăng tốc đô ̣co bóp cơ tim và tần số của tim

1.2.6 Một số ứng dụng khác của caffeine trong đời sống

1.2.6.1 Trong y dược

Caffeine từ lâu đã được sử dụng nhiều trong nghiên cứu, làm thuốc không chỉ ở dạng thảo dược mà rất nhiều ở dạng các biệt dược khác nhau

Bảng 1.5 Một số biệt dược có thành phần là caffeine

Caffeine 30mg

Cảm cúm, nhức đầu, đau răng, đau nhức bắp thịt, đau bụng kinh

Viên nén

Dikaliglycyrrhizinat 91,1mg Clopheniramin maleat 22,2mg

66,7mg

Trị hắt hơi, chảy mũi, ho, ngạt mũi, nhức đầu liên quan đến viêm mũi cấp tính hoặc dị ứng

Viên nén

NISIA

Aspirin 250mg Paracetamon 200mg Caffeine 25mg

Hạ nhiệt, giảm đau, đau đầu, đau răng, đau do cảm cúm…

Viên bao film

Điều trị đau nữa đầu, và

có liên quan đến đau đầu

Viên bao đường