Bài 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÀ PHÊ
1.3. Thành phần hoá học
Hạt cà phê xanh giàu glucid và lipid, glucid chiếm hơn 50%, phần lớn là các polysacaride. Thành phần hóa học của cà phê phụ thuộc vào chuẩn loại, độ chín, điều kiện canh tác, phương pháp chế biến và bảo quản. thành phần hóa học trong hạt cà phê có ảnh hưởng rất quan trọng trong quá trình đánh giá chất lượng nếm thử cảm quan. Sau đây là một số thành phần quan trọng trong cà phê (R.J. Clarke and M. Macrae, 1987).
1.3.1. Nước
Trong nhân cà phê đã sấy khô có khoảng 10 – 12% nước ở dạng liên kết. Sâu 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 (Hoàng Minh Trang, 1983).
1.3.2. Glucid
Chiếm khoảng ẵ tổng số chất khụ, đại bộ phận khụng tham gia vào thành phần nước uống mà chỉ cho màu và vị caramen. Đường có trong cà phê do trong quá trình thuỷ phân dưới tác dụng của axit hữu cơ và enzyme thuỷ phân hàm lượng saccharose có trong cà phê phụ thuộc vào mức độ chín, quả càng chín thì hàm lượng saccharose càng cao. Saccharose bị caramen hoá trong quá trình rang nên sẽ tạo hương vị cho nước cà phê. Hạt cà phê còn chứa nhiều polysaccharide nhưng phần lớn bị loại ra ngoài bã cà phê sau quá trình trích ly (Judith N Wolf, 1992).
1.3.3. Lipid
Hạt cà phê chứa lượng cà phê khá lớn (10-13%). Lipid trong cà phê gồm chủ yếu dầu và sáp. Trong đó sáp chiếm 7-8% tổng lượng lipid, còn dầu chiếm 90% gồm trigliceride và diterpene là dạng este của acid bão hòa, nhất là panmitic, behenic, arachidic. Các
trình bảo quản cũng như quá trình rang có thể là do tạo thành các terpnene bay hơi, naphtalene và quinoline (Lê Ngọc Tú và cộng sự, 2003).
Trong quá trình chế biến, lipid bị biến đổi, song một phần axit béo tham gia phản ứng dưới tác dụng của nhiệt độ cao tạo nên hương thơm cho sản phẩm, lượng lipid không bị biến đổi là dung môi tốt hoà tan các chất thơm. Khi pha cà phê thì chỉ một lượng nhỏ lipid đi vào nước còn phần lớn lưu lại trên bã (Hoàng Minh Trang, 1983).
1.3.4. Protein
Hàm lượng protein trong cà phê không cao nhưng nó đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành hương vị của sản phẩm. Bằng phương pháp thuỷ phân, người ta thấy trong thành phần protein của cà phê có những axit amin sau: cysteine, alanine, phenylalanine, histidine, leucine, lysine, derine…. Các axit amin này ít thấy ở trạng thái tự do, chúng thường ở dạng liên kết (R.J. Clarke and M. Macrae, 1987).
Khi gia nhiệt, các mạch polypeptit bị phân cắt, các axít amin được giải phóng ra tác dụng với nhau hoặc tác dụng với những chất tạo mùi và vị cho cà phê rang. Trong số các axit amin kể trên đáng chú ý nhất là những axít amin có chứa lưu huỳnh như cystein, methionine và proline, chúng góp phần tạo nên hương đặc trưng của cà phê sau khi rang.
Đặc biệt, methionine và proline có tác dụng làm giảm tốc độ oxi hoá các chất thơm, làm cho cà phê rang giữ được mùi vị khi bảo quản (Lê Ngọc Tú và cộng sự, 2003).
Trong quá trình chế biến chỉ có một phần protein bị phân giải thành axit amin, còn phần lớn bị biến thành hợp chất không tan. Lần đầu tiên các nhà khoa học ở Brazil phát hiện ra protein trong hạt cà phê có thể giết chết sâu bọ, côn trùng ứng dụng làm thuốc trừ sâu (Michael Sivetz, Ch. E và cộng sự, 1979).
1.3.5. Cacbohydrate
Hàm lượng hydratcarbon trong cà phê khô khoảng 60%. Phần lớn là các polysaccharide hòa tan hoặc không hòa tan trong nước và một phần nhỏ là các đường saccharose, glucose... (Bernhard Rothfos, 1985). Trong quá trình rang các hydratcarbon biến đổi nhiều, chúng có thể phân hủy thành các hợp chất khác nhau hoặc biến mất hầu như hoàn toàn. Các đường khử tham gia một số phản ứng tạo màu và mùi cho cà phê rang.
Các polysaccharide không hòa tan trong nước, chúng tạo nên những thành tế bào của hạt cà phê và sau khi pha trở thành bã cà phê (Nguyễn Thị Cúc và cộng sự, 2012).
1.3.6. Chất khoáng
Hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 3-5% , chủ yếu là kali, nitơ magie, photpho, clo. Ngoài ra còn thấy nhôm, sắt, đồng, iod, lưu huỳnh… Những chất này ảnh hưởng không tốt đến mùi cà phê. Chất lượng cà phê cao khi hàm lượng chất khoáng càng thấp và ngược lại (Judith N Wolf, 1992).
1.3.7. Alkaloid
Trong cà phê có các alkaloid như cafein, trigonulin, colin. Trong đó quan trọng và được nghiên cứu nhiều hơn cả là cafein và trigonulin (Michael Sivetz Ch. E, 1989).
Cafein
Cafein là một alkacoid chứa đạm, có công thức C8H10O2N4.H2O chiếm từ 1-3% phụ thuộc vào chủng loại, điều kiện khí hậu, điều kiện canh tác. Hàm lượng cafein thấp hơn trong chè nhưng nó kích thích hệ thần kinh với thời gian dài hơn vì khi uống cà phê tốc độ lưu thông của máu không tăng lên nên cafein thải ra ngoài chậm, mặt khác khi pha cà phê trong nước, cafein được giải phóng hoàn toàn ở trạng thái tự do, không hình thành những chất có khả năng kết (Nguyễn Thị Cúc và cộng sự, 2012).
Trigonellin
Còn được gọi acid metyl betanicotic: C7H7NO2 là ankanoid không có hoạt tính sinh lý, ít tan trong rượu etylic, không tan trong clorofoc và ete, tan nhiều trong nước nóng, nhiệt độ nóng chảy là 2180C. Tính chất chú ý nhất của trigonellin là dưới tác dụng của nhiệt độ cao nó bị thủy phân khoảng 75% tạo thành acid nicotic (tiền vitamin PP). Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy trong cà phê nhân không có acid nicotic nhưng nó được hình thành trong quá trình gia nhiệt trong đó sự nhiệt phân trigonellin giữ vị trí quan trọng (Bernhard Rothfos, 1985).
1.3.8. Các acid
Đại diện quan trọng nhất của nhóm acid là các loại acid chlorogenic. Đây là những loại acid đặc trưng đối với cà phê. Trong quá trình rang các acid bị phân hủy 30 – 70%,
vị chua của cà phê. Ngoài ra phát hiện chất gây kết tủa và vị đắng trong cà phê đã được quy cho các axit dicaffeoylquinic, chứ không phải là axit monocaffeoylquinic (Lê Ngọc Tú và cộng sự, 2003).