Cấu tạo quả cà phê và thành phần hóa học của hạt cà phê

Đây là bài viết cực kỳ cơ bản cho những kiến thức cao hơn về cà phê. Việc hiểu rõ cấu tạo sinh học quả cà phê và các thành phần hóa học của hạt sẽ là nền tảng cho những hiểu biết về quy trình sơ chế, tinh chế sản phẩm cà phê. Giúp các bạn hiểu được nguyên lý vì sao phải chế biến ướt cho cà phê chất lượng cao hơn khi chế biến khô. Các biến đổi hóa lý, khi rang cà phê hay độ chua khác nhau giữa các giống cà phê, rồi thì cả giá trị kinh tế nữa… quan trọng và cơ bản là mấu chốt nhé!


Cấu tạo giải phẫu quả cà phê

Quả cà phê gồm những phần sau : Lớp vỏ quả, thịt quả, lớp nhầy , lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa và nhân quả. Có thể chia làm hai phần chính bao gồm

  • Phần vỏ: Bao gồm Vỏ quả, Thịt quả
  • Phần hạt:  Lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa và nhân quả
cau-tao-hat-cafe-by-prime-coffee1000x429
Cấu tạo hạt cà phê – Primecoffee

Phần vỏ

Lớp vỏ quả: Là lớp vỏ ngoài cùng, mềm, có hàm lượng chất khô từ 21-30%. Vỏ cà phê chè (Arabcia) mềm hơn vỏ cà phê vối (Robussta) và cà phê mít (Excelsa). Quả cà phê khi chín có màu đỏ do là antoxian tạo thành, ngoài ra trong vỏ quả còn có vết (hàm lượng không đáng kể) của alkaloid, tannin , caffeine và các loại enzim…

Lớp vỏ thịt: Dưới lớp vỏ mỏng là lớp vỏ thịt hay còn gọi là lớp nhầy gồm những tế bào mềm không có caffeine, tanin ,có nhiều đường và pectin. Vỏ thịt cà phê chè ngọt và mềm hơn vỏ thịt cà phê vối. Độ pH của lớp thịt phụ thuộc vào độ chín của quả thường là 5,6 đôi khi lên đến 6,4 trong lớp nhớt có enzim pectinase phân giải pectin trong quá trình lên men.

Phần hạt

Lớp vỏ trấu: Hạt cà phê sau khi loại bỏ các chất nhờn, phơi khô còn gọi là cà phê thóc (Xem thêm chế biến ướt) . Lớp vỏ thóc bao bọc nhân nhiều chất xơ mềm còn được gọi là vỏ trấu tức hay nội bì. Vỏ trấu cà phê chè mỏng và dể đập hơn vỏ trấu của cà phê vối và cà phê mít.

Nói thêm về vỏ trấu (Coffee hust), trước đây phần vỏ này không được sử dụng, do không có giá trị kinh tế. Nhưng gần đây, dự án Huskee đả sử dụng vỏ trấu để làm cốc uống cà phê, các bạn có thể xem thêm tại đây

Lớp vỏ lụa: Là lớp vỏ trong cùng bao bọc quanh nhân, mềm gọi là vỏ lụa , chúng có màu sắc khác nhau tùy từng loại hạt cà phê.Vỏ lụa cà phê chè màu trắng ,cà phê vối màu nâu nhạt và cà phê mít có màu vàng nhạt.

Nhân cà phê: Phần trong cùng và quan trọng nhất của quả. Một quả cà phê thông thường có 2 nhân ( cá biệt có 1 hoặc 3 nhân). Thành phần nước trong nhân chiếm 10-12% , protein chiếm 9-11% , lipit chiếm 10-13% , các loại đường chiếm 5-10% , tinh bột chiếm 3-5% . Ngoài ra trong nhân còn chứa các chất thơm , các alkaloid. Thành phần hóa học trong nhân cà phê  biến đổi phụ thuộc vào chủng loại, độ chín , điều kiện canh tác, phương pháp chế biến và bảo quản.


Thành phần hóa học của hạt cà phê

Nhóm chất cơ bản sau đây đều có mặt ở tất cả các giống loài cà phê, tuy nhiên tùy theo giống cà phê và phụ thuộc vào điều kiện canh tác mà các thành phần hóa học trong cà phê có thể thay đổi, ví dụ như cà phê  Arabica có hàm lượng acid thấp hơn Robusta, hạt cà phê ở độ cao với thời gian sinh trưởng kéo dài hơn hạt cà phê được trồng ở vùng thấp hơn lại có sự tích lũy các chất tạo mùi khác nhau.

1. Nhóm chất hữu cơ có trong cà phê

  • Nước

Cà phê tươi có độ ẩm tuyệt đối, với hàm lượng nước cao thì các loại nấm mốc phát triển mạnh làm hỏng hạt đồng thời khi rang sẽ tốn nhiều nhiên liệu và thất thoát hương nhiều hơn. Vì vậy thông qua các phương pháp chế biến cà phê hàm lượng nước giảm xuống 10 -12% cà phê sẽ được bảo quản lâu hơn. Hàm lượng nước sau khi rang còn khoảng 2 -3%.

Chiếm ½ tổng số chất khô, đại bộ phận không tham gia vào thành phần nước uống mà chỉ cho màu và vị caramen. Đường có trong cà phê do quá trình thủy phân dưới tác dụng của axit hữu cơ và các enzim thủy phân. Hàm lượng Saccharose có trong cà phê phụ thuộc vào độ chín của quả, quả càng chín thì hàm lượng càng cao. Saccharosa bị caramen hóa trong quá trình rang tạo thành hương vị cho nước cà phê .

  • Thành phần Protein trong cà phê

Hàm lượng protein không cao nhưng đóng vai trò quan trọng giúp hình thành hương vị của cà phê trong quá trình rang qua phản ứng  Maillard với các loại đường có trong cà phê. Bằng phương pháp thủy phân, người ta nhận thấy trong thành phần protein có những axit amin sau : cystein, alanie ,phenylalanine, histidine, leucine, lysine, derine..

Các axit amin này ít thấy ở dạng tự do, chúng được giải phóng ra và tác dụng với nhau hoặc tác dụng với những chất tạo mùi và vị cho cà phê rang.Trong các chất axit amin kể trên đáng chú ý nhất là những axit amin có chứa lưu huỳnh như cystein , methionine và proline… chúng góp phần tạo hương đặc trưng của cà phê sau khi rang. Đặc biệt , methionine và proline có tác dụng làm giảm oxy hóa các chất thơm, làm cho cà phê rang giữ được mùi vị khi bảo quản.

Thành phần axit trong cà phê bao gồm một tập hơp khoảng hơn 30 loại axit hữu khác nhau, với một số loại axit quan trọng như: Axit Acetic, axit Citric, axit Chlorogenic, axit Phosphoric.. Các axit hữu cơ này góp phần tạo nên đặc tính Acidity (độ chua) của cà phê. Thành phần, và hàm lượng axit trong cà phê phụ thuộc vào giống cà phê đồng thời thay đổi liên tục trong quá trình chế biến, mà phần lớn là trong quá trình lên men, và rang cà phê. một số loại axit sẽ mất đi đáng kể, một số loại khác lại được sinh ra.

  • Lipid trong cà phê

Hàm lượng lipid chiếm khá lớn 10-13%. Chủ yếu là dầu và sáp.Trong đó sáp chiếm 7-8% , còn lại dầu chiếm khoảng 90%. Trong quá trình chế biến lipid bị biến đổi, song một phần axit béo tham gia dưới tác dụng của nhiệt độ cao tạo nên hương thơm cho sản phẩm, lượng lipid không bị biến đổi là dung môi tốt hòa tan các chất thơm. Khi pha cà phê thì chỉ một lượng nhỏ lipid đi vào nước còn phần lớn lưu lại trên bã.

2. Nhóm chất hương, chất khoáng

  • Các Alcaloid

Trong cà phê có các nhiều Alcaloid như: caffeine, trigonulin ,colin .Trong đó quan trọng và được nghiên cứu nhiều hơn cả là CaffeineTrigonelline.

Caffeine (CTHH: C8H10N4O2 ) còn được gọi là trimethylxanthine, là một xanthine alkaloid có thể tìm thấy được trong các loại hạt cà phê, trong trà (chè), hạt cola, và (một lượng nhỏ) trong hạt ca cao. Trong quả cà phê Caffein chỉ đóng góp khoảng 10% vào vị đắng của cà phê, phần nhiều còn lại là do Trigonelline gây ra (The  Coffee Roaster –  Scott Rao – 2014)

Trong quả cà phê, Caffeine có vai trò là một chất chống côn trùng, Hàm lượng Caffeine trung bình trong Cà phê Robusta cao hơn so với cà phê Arabcia nên khả năng chống chịu sâu bệnh cũng tốt hơn.Mặc dù được nhiều nghiên cứu công nhận là lành tính, và không tác động xấu đến sức khỏe, Song  liều lượng sử dụng Caffeine cũng khác nhau với mỗi người tùy thuộc vào cơ địa, mức độ mẫn cảm..

  • Chất thơm

Trong cà phê hàm lượng chất thơm nhỏ, nó được hình thành và tích lũy trong hạt. Sự tích lũy chịu nhiều yếu tố như đất đai, khí hậu và nhất là chủng loại cà phê. Sự tích lũy chất thơm trong hạt nói riêng và cấu trúc hương vị cà phê chịu ảnh hưởng rất lớn bởi độ cao, vì vậy các loại cà phê được trồng càng cao, thì phẩm chất hạt càng tốt hơn xem thêm ảnh hưởng của độ cao đến hương vị cà phê.

Mặt khác, phần lớn hương được hình thành trong quá trình chế biến cà phê, đặc biệt trong quá trình rang. Các chất thơm phức tạp bao gồm nhiều phân tử cấu thành như: acid, aldehid, ceton, rượu , phynol, este… Các chất thơm của cà phê dễ bị bay hơi, biến đổi và dẫn đến hiện tượng cà phê bị mất mùi thơm nên cần đựng trong bao bì kín và tiêu thụ nhanh.

  • Chất khoáng

Chỉ từ khoảng 3-5% chủ yếu là kali, nito , magie , photpho, clo. Ngoài ra còn có các chất nhôm, sắt, đồng, lưu huỳnh…Những chất này ảnh hưởng không tốt đến mùi cà phê. Chất lượng cà phê càng cao thì khoáng chất càng thấp và ngược lại.


Tham khảo

  • Giáo trình “Công nghệ chế Trà-Cà Phê-Ca Cao” ĐH. Công NGhiệp Thực Phẩm TP.HCM
  • Coffee Obsession – by Anette Moldvaer – Published in the United States by DK Publishing
  • Coffeechemistry.com – by Joseph A. Rivera served as the former Director of Science & Technology for the Specialty Coffee Association of America
  • The Coffee Roaster’s Companion – Scott Rao – 2014

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất /  Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Đăng xuất /  Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất /  Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất /  Thay đổi )

w

Connecting to %s

WordPress.com.

Up ↑

%d bloggers like this: