BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CƠNG NGHỆ Chuyên đề: GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CÀ PHÊ XUẤT KHẨU VIỆT NAM CÔNG NGHỆ SƠ CHẾ, BẢO QUẢN CÀ PHÊ HẠT

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP-HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ  BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CƠNG NGHỆ Chun đề: GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CÀ PHÊ XUẤT KHẨU VIỆT NAM CÔNG NGHỆ SƠ CHẾ, BẢO QUẢN CÀ PHÊ HẠT Biên soạn: Trung tâm Thông tin Khoa học Công nghệ TP HCM Với cộng tác của: PGS.TS Lê Quang Hưng Đại học Nơng Lâm TP.HCM TP Hồ Chí Minh, 06/2011 MỤC LỤC I KHÁI QUÁT VỀ CÀ PHÊ Các giống cà phê phân bố khu vực trồng 2 Thị trường cà phê Thu hoạch cà phê II CÁC CÔNG NGHỆ SƠ CHẾ - BẢO QUẢN CÀ PHÊ TẠI VIỆT NAM Chế biến ướt Chế biến khô Chế biến nửa ướt Bảo quản cà phê thóc Sơ chế cà phê nhân III XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SƠ CHẾ - BẢO QUẢN CÀ PHÊ TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ 11 Số liệu sáng chế nhân cà phê 30 năm (1981-2010) 11 Số liệu sáng chế sơ chế - bảo quản cà phê 14 IV MỘT SỐ SÁNG CHẾ ĐIỂN HÌNH VỀ CƠNG NGHỆ SƠ CHẾ - BẢO QUẢN CÀ PHÊ 16 Sáng chế US6727406 - Kiểm sốt q trình chín cà phê 16 Sáng chế WO2007/047518 - Phân tử axit nucleic mã hóa enzym tham gia vào đường sinh tổng hợp lignin cà phê phương pháp điều biến hương thơm, mùi vị hạt cà phê 16 Sáng chế US2009/0226568 - Chủng vi sinh phương pháp chế biến cà phê sử dụng chủng vi sinh 17 Sáng chế WO2007/038566 - Phân tử axit nucleic liên quan đến thoái biến sucroza cà phê, vectơ tế bào chủ mang vectơ - Phương pháp điều biến mùi vị hương thơm hạt cà phê 18 Sáng chế WO2007/022610 - Phương pháp xử lý cà phê 19 V KẾT LUẬN 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 -1- GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CÀ PHÊ XUẤT KHẨU VIỆT NAM CÔNG NGHỆ SƠ CHẾ, BẢO QUẢN CÀ PHÊ HẠT ***************************** I KHÁI QUÁT VỀ CÀ PHÊ Các giống cà phê phân bố khu vực trồng Trên giới, có khoảng 80 nước trồng cà phê với tổng diện tích 10 triệu Việt nam phổ biến trồng hai loại cà phê cà phê vối (Robusta) cà phê chè (Arabica), diện tích cà phê vối chiếm tới 95% tổng diện tích gieo trồng Cà phê chủ yếu trồng vùng đồi núi phía Bắc Tây Nguyên, Nam Trung Diện tích cà phê tập trung nhiều vùng Tây Nguyên Diện tích cà phê khu vực chiếm tới 90% tổng diện tích nước sản lượng chiếm khoảng 80% tổng sản lượng nước Cà phê chè trồng chủ yếu vùng Nam Trung bộ, vùng núi phía Bắc tập trung nhiều tỉnh Quảng Trị, Sơn La Điện Biên Các giống cà phê [1]: 1.1 Coffea canephora var Robusta Là giống cà phê gốc châu Phi Đây họ thân gỗ to, cao đến 8m Phương thức giao phấn, 2n=22 Giống cà phê có đặc tính khả sinh trưởng mạnh, kháng bệnh rỉ sắt, có hàm lượng caffeine 2% chất khơ Tuy nhiên, chất lượng khơng cao hương thơm thuận lợi việc chế biến cà phê hịa tan Do phẩm chất trung bình, robusta chiếm thị phần tiêu thụ khoảng 10% giới Robusta thường trồng cao độ 50-1200m 1: Cà phê Robusta 1.2 Coffea Arabica -2- Khởi thủy từ Ethiopia, phát vào năm 850, mang trồng Ả Rập Đây giống cà phê có hương vị thơm ngon đặc biệt, lượng caffeine chiếm khoảng 1% chất khô Coffea Arabica thường dễ nhiễm bị bệnh rỉ sắt (Hemileia vastatrix) Arabica thường trồng cao độ 1.000m 2: Cà phê Arabica Họ có lồi là: Coffea arabica var typical: Chóp nâu đồng, mang gene “BrBr” Năng suất bình quân 1T/ha Coffea arabica var bourbon: Chóp xanh nhạt, mang gen “brbr” brown Năng suất bình qn 1,75 T/ha Ngồi ra, cịn có số đại diện khác Coffea arabica var moka, Coffea arabica var caturra, Coffea arabica var Mundo Novo Coffea arabica var Catuai 1.3 Một số giống cà phê lai Coffea arabusta: tạo cho lai Arabica x Robusta tứ bội (Viện cà phê cacao Pháp, 1972) Giống có đặc tính kháng bệnh rỉ sắt, kháng hạn Phẩm chất tốt hạt nhân (caracoli) nhiều 60% Thích nghi cao độ 40-1500 m 3: Cà phê C arabica var Catimor (nhỏ) -3- Coffea catimor: tạo cho lai Caturra Hibrid de Timor Đây dòng kháng bệnh rỉ sắt, phẩm chất tốt Đặc tính chín đỏ 4: Cà phê Catimor Một số loài khác Sarchimor S795 (Lai Arabica x Liberica)… Thị trường cà phê 2.1 Thị trường xuất Trên thị trường quốc tế, cà phê mặt hàng thương mại quan trọng Thị trường cà phê giới biết đến với loại giao dịch sàn giao dịch hàng hóa lớn giới (LIFFE, NYBOT, SICOM ) cà phê Robusta Arabica, cà phê Arabica (chiếm 70% nhu cầu cà phê giới) ln có giá cao Robusta Nhu cầu cà phê thị trường giới không ngừng tăng cà phê ngày trở thành đồ uống phổ biến khắp thị trường Những nước tiêu thụ cà phê lớn Hoa Kỳ, Đức, Pháp, Nhật Bản Ý Sản lượng 10 nước đứng đầu (Brazil, Việt nam, Colombia, Indonesia, Mexico, Ấn Độ, Guatemala, Ethiopia, Uganda, Costa Rica, Peru) chiếm tới 88% sản lượng cà phê xuất giới Trong riêng sản lượng Brazil chiếm tới 30%, Việt nam chiếm 15% thị phần xuất giới Hai nước Việt nam Indonesia chiếm tới 60% sản lượng cà phê Robusta giới, Indonesia nước xuất cà phê Robusta đứng thứ hai giới sau Việt nam Tổng sản lượng bốn quốc gia đứng đầu Brazil, Việt nam, Indonesia Colombia nhiều tất nước khác cộng lại Cà phê Việt nam xuất khoảng 90 nước giới Các thị trường nhập Việt nam nước EU (Đức, Thuỵ Sĩ, Anh…), Mỹ Châu Á (Nhật Bản, Trung Quốc, Indonesia…), chiếm 59%, 18% 12% tổng lượng xuất Các nước khu vực Trung Quốc khách hàng tiêu thụ lớn cà phê Việt nam Ấn Độ Indonesia hai nước sản xuất -4- cà phê lớn Châu Á hàng năm nhập cà phê Việt nam Riêng thị trường Nga - thị trường có triển vọng tiêu thụ mạnh Việt nam có quan hệ hợp tác lâu dài xuất cà phê Việt nam sang thị trường chưa đáng kể Theo Tổng cục Thống kê, xuất cà phê quý I /2011 đạt 509.000 tấn, thu 1,047 tỷ USD So với kì năm ngối, lượng xuất tăng 47%, giá trị tăng 115% Thị trường xuất Tỉ lệ (%) Mỹ 18 Chấu Á 12 Châu Đại dương Tây Âu 59 Đông Âu 1: Tỷ lệ xuất cà phê Việt nam sang thị trường Sản phẩm xuất chủ yếu Việt nam cà phê Robusta, chiếm tỷ trọng lớn (trên triệu tấn/năm, tức khoảng 95% sản lượng), thu tỷ USD năm; cà phê Arabica chiếm tỷ trọng nhỏ (0.4 triệu tấn/năm, tức khoảng 3-5%) Cà phê xuất Việt nam chủ yếu dạng sơ chế nên giá thành 60% giá cà phê giới, thấp so với quốc gia xuất khác Brazil hay Indonesia Chất lượng cà phê Việt nam chưa cao yếu khâu thu hái (hái lẫn xanh đỏ), công nghệ chế biến lạc hậu (chủ yếu chế biến khô, tự phơi sấy thời tiết ẩm ướt nên xuất nhiều nấm mốc, hạt đen, cà phê mùi, lẫn tạp chất, chất lượng giảm sút) Có khoảng 65% cà phê Việt nam thuộc loại II, với 5% hạt đen vỡ độ ẩm 13% 2.2 Thị trường nội địa Thị trường tiêu thụ cà phê nước, theo nghiên cứu gần Ngân hàng giới (WB) cho thấy tiềm thị trường nội địa Việt nam 100.000 tấn/năm (chiếm khoảng 10% tổng sản lượng) đạt mức 6% Mức chênh lệch "khập khiễng" so với sản lượng tiêu dùng cà phê nội địa nước thành viên Hiệp hội Cà phê giới 25,16% Thu hoạch cà phê Niên vụ cà phê thường tính từ tháng 10 đến hết tháng năm sau (theo dương lịch) tiếp tục mở rộng mục tiêu đến năm 2020 giữ ổn định 700.000ha So với nước trồng cà phê giới, khu vực tỉnh Tây Nguyên có lợi lớn đất đai, khí hậu nên tiềm năng suất cao Thời -5- gian thu hoạch Tây Nguyên (là nơi sản xuất khoảng 80% tổng sản lượng Việt nam) thường kéo dài tháng, tính từ cuối tháng 10 đến hết tháng năm sau Tuy nhiên có đến 80% diện tích cà phê hộ nông dân trồng nhỏ lẻ, phân tán vùng xa dân cư, không thuận lợi giao thông đa số người trồng cà phê cịn có mức sống khiêm tốn nên chưa có điều kiện để xây dựng sân phơi, lò sấy nên thường thu hoạch sơ chế không đảm bảo yêu cầu Do cà phê Việt nam có chất lượng thấp, mặc cho nhiều năm có nhiều tiến 3.1 Thời điểm thu hoạch cà phê Cây cà phê thường hoa làm đợt, đợt cách 15-20 ngày nên tốt nên thu hoạch làm đợt Trong q trình chín, cà phê đổi màu theo cấp chuẩn: xanh, vàng, đỏ đỏ nâu Để có cà phê chất lượng cao thiết phải có chín đỏ hay vừa chín, khơng hái xanh Trái chín cần đạt độ chín 2/3 màu đỏ Tỉ lệ trái xanh không vượt 5% cho phép Ở vùng nhiệt độ lạnh, cà phê chín muộn Khơng nên thu hoạch cà phê chưa đến độ chín, thu hoạch xanh 3.2 Kỹ thuật thu hái cà phê Yêu cầu việc thu hái cà phê hái tầm chín (2 - tháng) chia thành - đợt hái Chú ý khơng để chín nẫu hay khơ Nếu có lẫn loại cần bỏ phơi riêng Hái cà phê cách bứt quả, không tuốt cành (không bứt chùm cà phê chè) Phải bảo vệ cành, lá, nụ tránh ảnh hưởng tới vụ sau Không để cà phê lẫn vào đất dễ bị nhiễm nấm bệnh 35 30 Năng su?t (kg/ ô) 25 N150kg/ha 20 N200kg/ha N250kg/ha 15 Komix2500kg/ha Komix3333kg/ha 10 Komix4166kg/ha 20/.9 2/.10 14/.10 25/.10 8/.11 Ngày thu hái 5: Ảnh hưởng mức độ đạm phân KOMIX tới đợt thu hoạch (kg tươi /ô cây), 2009 Để gia tăng đồng độ chín, thực nghiệm cho thấy sử dụng ethephon nồng độ 250 ppm cho vùng Đắc Lắc Đồng Nai, 500 ppm cho vùng Lâm Đồng, giúp thu 80% trái cà phê chín sau 15 ngày phun (so với đối chứng 8,73%) Phun theo tỉ lệ 50-100 ml/cây, thời điểm phun có khoảng 15% trái chín [4] -6- 3.3 Kỹ thuật lưu trữ ban đầu Cà phê sau thu hoạch cần vận chuyển sớm nơi chế biến Phương tiện vận chuyển phải đảm bảo sạch, khơng có mùi tạp…Nếu không kịp trường hợp với khối lượng lớn cà phê tươi, cần trải thành lớp sạch, khơ ráo, thống với chiều dày từ 30 - 40 cm Không ủ đống cà phê làm cho cà phê lên men Không giữ cà phê hái 24 Sản phẩm cà phê tươi phải chứa đựng bao bì sạch, khơng có mùi phân bón, mùi hố chất II CÁC CƠNG NGHỆ SƠ CHẾ - BẢO QUẢN CÀ PHÊ TẠI VIỆT NAM Công nghệ sau thu hoạch trình định đến chất lượng cà phê [1] Chế biến ướt Phương pháp chế biến ướt phương pháp thường sử dụng để chế biến cà phê Arabica có nhiều chất keo lớp vỏ thịt trái Phương pháp ướt (hoặc nửa ứơt) sử dụng để chế biến cà phê Robusta có yêu cầu khách hàng Phương pháp địi hỏi có nhiều thiết bị, có nguồn nước Ngồi ra, cần phải có biện pháp xử lý mơi trường phương pháp thải nhiều nước thải Quá trình sơ chế theo phương pháp ướt giúp sản phẩm cà phê có chất lượng cao so với phương pháp khơ Đặc biệt hỗ trợ cho q trình tạo hương trình rang giảm bớt vị đắng cà phê Cà phê đem sơ chế theo phương pháp cần phải đảm bảo độ chín đồng đều, khơng lẫn hạt xanh q chín Xát vỏ tươi Cà phê sau hái phải phân loại riêng xanh, khô, loại bỏ cành rụng đất đá… sớm tốt để hạn chế tổn thất khối lượng Việc phân loại thường dùng bể phân loại, hoạt động theo phương pháp thuỷ động Quả cà phê chín đưa vào máy xát tươi để tách vỏ qủa Nhân cà phê tách vỏ quả, vỏ trấu gọi cà phê thóc Trái cần xát vỏ vịng 24 sau hái Sau đó, cà phê đưa sang thiết bị tách nhớt Tách lớp nhớt Cà phê thóc phải loại bỏ lớp nhớt bên vỏ trấu Lớp nhớt gồm chất keo, pectin không tan nước chất đường, thuận lợi cho nấm mốc phát triển Có thể thực q trình lên men để giúp việc tách lớp vỏ nhớt bên dễ dàng Tách phận đánh nhớt sau tách vỏ -7- Rửa cà phê Rửa cà phê sau tách nhớt máy rửa ly tâm (thường công suất khoảng tấn/giờ) Khối lượng nước cần cho trình rửa nhiều, khoảng 10 lít nước cho kg cà phê Cà phê thóc loại bỏ lớp nhớt bên rửa gọi cà phê thóc ướt Phơi sấy cà phê Cà phê thóc cần phơi sấy để làm giảm độ ẩm từ 50-60% cịn 10-12%, gọi cà phê thóc khơ Cà phê thóc khơ đầu q trình chế biến ướt Cà phê thóc khơ qua q trình xát khơ, loại bỏ vỏ trấu, đánh bóng (loại bỏ vỏ lụa dính bên ngồi nhân cà phê) thu cà phê nhân Cà phê nhân qua phân loại trở thành cà phê thương phẩm cho việc buôn bán Chế biến khô Phương pháp chế biến ướt phương pháp thường sử dụng để chế biến cà phê Robusta Sơ chế cà phê theo phương pháp khô phương pháp đơn giản Cà phê sau thu hái xong đem sấy khô hai phương pháp sấy sấy tự nhiên sấy nhân tạo: Sấy tự nhiên Là phương pháp sấy sử dụng lượng mặt trời Hiện phương pháp mà người trồng cà phê Việt nam thường hay sử dụng Cà phê vối Tây Nguyên, mùa thu hoạch thường mùa khô nên người ta áp dụng chế biến khô để tận dụng lượng mặt trời Theo phương pháp này, cà phê đưa đem phơi từ – 10 ngày thời điểm nắng tốt độ ẩm xuống 12 – 13% Trong q trình phơi có kiểm tra giám sát lên men lớp vỏ (tạo lớp mốc trắng làm tăng vị chua hạt) Nhược điểm phương pháp phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết khó kiểm sốt q trình sấy Sấy nhân tạo Là phương pháp sấy thiết bị thích hợp Các phương pháp sấy chủ yếu phương pháp sấy tĩnh, sấy thùng quay sấy giao dòng Tác nhân sấy khơng khí nóng Với kỹ thuật này, ta kiểm sốt thơng số trình, đảm bảo chất lượng sản phẩm sau q trình sấy Tuy nhiên, cần phải có đầu tư định chi phí thiết bị, vận hành nhân công lao động Chế biến nửa ướt Ở phương pháp này, cà phê xát tươi máy xát tươi để trái cà phê tách vỏ thành hai, sau phơi sấy 2-3 ngày, phơi -10 ngày với -8- nắng tốt kèm theo đánh phần nhớt mang phơi lại, khơng ủ lên men rửa hồn tồn Bảo quản cà phê thóc Sau sấy, hạt cà phê chưa đạt độ đồng định Để khắc phục tình trạng này, cà phê cần trữ silo tuần trước xay khô Sơ chế cà phê nhân Tách tạp chất Tạp chất gồm kim loại cành lá, vỏ vụn Cà phê thóc đưa qua hệ thống sàng rung động để tách thành phần theo khối lượng khác trước xay Xay cà phê thóc Năng suất xát vỏ trấu đạt 500 kg/giờ Máy lớn đạt 2.500 kg/giờ Độ ẩm hạt phải từ 10 - 12% Đánh bóng cà phê nhân Phân loại cà phê nhân a Phân loại theo kích thước: Có loại sàng phân loại: sàng rung sàng quay b Phân loại theo tỉ trọng: Tỉ trọng cà phê trung bình 1,1 - 1,3 Loại máy phân loại phổ biến Catador Nguyên lý máy dùng sức gió thổi hạt cà phê ngược chiều rơi từ xuống c Phân loại theo màu sắc: Mục tiêu phân loại theo màu sắc để hạn chế số lỗi (hạt đen, hạt nâu) màu sắc đồng để tăng chất lượng cảm quan Có thể phân loại thủ cơng hay máy d Phân loại điện tử: Nguyên tắc phân loại dựa màu sắc qua sàng qua tế bào quang điện, hạt đen, hạt lỗi tích điện bị đẩy xuống ngăn Phần lại đưa qua ống sàng tiếp tục phân loại Các loại máy thông dụng Sortex Junson (năng suất 160 kg/giờ), Econotronic Allen Mỹ có suất cao (khoảng 500 kg/giờ) e Phân loại theo kích thước hạt: Cách phân loại tùy vào giống cà phê, cỡ hạt to nhỏ khác Phân loại Việt nam dựa loại sàng: Hạt giữ lại sàng đường kính 6,3 mm: hạt cấp R1 Hạt giữ lại sàng đường kính 5,5 mm: hạt cấp R2 -9- Loại Tiêu chuẩn AA Hạt giữ sàng số 18 (đường kính lỗ sàng 7,15 mm) AB Hạt giữ sàng số 15 (đường kính lỗ sàng 5,95 mm) TT Hạt nhẹ tách từ AA AB PB Hạt tròn (round bean) giữ lại sàng 4,43 mm C Hạt giữ lại sàng 2,90 mm E Hạt voi (elephant bean) giữ lại sàng 21 ( 8,33 mm) T Hạt nhỏ mảnh vụn 2: Hệ thống phân loại hạt theo tiêu chuẩn Anh Cấp Tiêu chuẩn Hạt giữ sàng số 18 (7 mm) Hạt qua sàng 18 giữ lại sàng 16 (6,3 mm) Hạt qua sàng 16 giữ lại sàng 14 (5,5 mm) Hạt qua sàng 14 giữ lại sàng 12 (4,7 mm) Hạt qua sàng 12 giữ lại sàng 10 (4 mm) 3: Hệ thống phân loai hạt theo tiêu chuẩn Pháp Bảo quản cà phê nhân Quá trình bảo quản cần đảm bảo qui trình thông số sau: Độ ẩm hạt: Độ ẩm hạt từ 10 - 12% Thường xuyên kiểm tra độ ẩm tuần lần Để đạt yêu cầu độ ẩm đồng đều, thường bao cà phê xếp lót ván, vị trí bao chuyển đổi - tuần lần Kiểm tra nhiệt độ: Nguyên tắc mùa hè kiểm tra cách ngày lần, mùa đơng tuần lần Kiểm tra độ axít: Thường kiểm tra tuần lần lên men chua phân giải chất dầu hạt cà phê Kiểm tra màu sắc hạt: Hạt đổi màu trắng hình thành hợp chất chlorogenoquinone (dẫn xuất chlorogenic acid) làm giảm hương thơm -10- Việt nam có tiêu chuẩn cho hạt cà phê, cụ thể tiêu chuẩn TCVN 4193: 2005 (Cà phê nhân Yêu cầu kỹ thuật) Tuy nhiên, yêu cầu xuất khẩu, để phù hợp với tập quán thị trường quốc tế, đảm bảo khả cạnh tranh, cần trọng việc thơng hiểu có chứng nhận tổ chức đánh giá cà phê thị trường quốc tế cơng nhận, ví dụ như:  Chứng nhận 4C (Bộ nguyên tắc chung cho cộng đồng cà phê giới)  Sản xuất cà phê UTZ (UTZ Certifeld Hà Lan)  Sản xuất cà phê hữu (C.A.F.E Practices), Starbucks, Hoa kỳ III XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SƠ CHẾ - BẢO QUẢN CÀ PHÊ TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ Các nghiên cứu liên quan đến cà phê giới quan tâm đến từ lâu, thể số lượng 50.000 sáng chế bảo hộ Liên quan đến nhân cà phê, có 2.500 sáng chế riêng khâu liên quan đến bảo quản, sơ chế cà phê có khoảng 100 sáng chế [2] Số liệu sáng chế nhân cà phê 30 năm (1981-2010) Thập niên 1980: thời kỳ lượng sáng chế bảo hộ khơng nhiều (254) Năm sáng chế 1982 (12) năm nhiều sáng chế giai đoạn năm 1989 (19) 6: Số lượng sáng chế giai đoạn 1981-1990 Các quốc gia có nhiều sáng chế bảo hộ Nhật (55), Mỹ (53), Trung quốc (25) Lượng sáng chế bảo hộ khuôn khổ tổ chức sáng chế châu Âu (EP) cao (58) Lượng sáng chế bảo hộ khuôn khổ Tổ chức sáng chế giới (WO) không đáng kể -11- Trong giai đoạn này, việc nghiên cứu chủ yếu giảm thiểu lượng alkaloid cà phê (005/20, 37%) Kế tiếp nghiên cứu liên quan đến sơ chế cà phê tươi (005/02, 17%) rang cà phê (005/04, 17%) Việc nghiên cứu giảm thiểu tác chất không mong muốn cà phê quan tâm (005/16, 11%) 7: Xu hướng nghiên cứu giai đoạn 1981-1990 Thập niên 1990: giai đoạn có lượng sáng chế bảo hộ nhiều (438) suốt khoảng thờigian nghiên cứu lượng sáng chế đặn Năm có 22 sáng chế (1992), nhiều sáng chế bảo hộ giai đoạn năm 2000 (59) 8: Số lượng sáng chế giai đoạn 1991-2000 Các quốc gia có nhiều sáng chế bảo hộ Trung quốc (204), Nhật (70), Mỹ (41) Lượng sáng chế bảo hộ EP giảm xuống (26) lượng sáng chế WO tăng lên (26) Trong giai đoạn này, việc nghiên cứu chủ yếu rang cà phê (005/04, 32%), chế biến cà phê nói chung (005/00 18%), giảm thiểu lượng alkaloid cà phê (005/20, 14%) Kế tiếp nghiên cứu liên quan đến giảm thiểu tác chất không mong muốn cà phê quan tâm (005/16, 14%) -12- 9: Xu hướng nghiên cứu giai đoạn 1991-2000 Giai đoạn 2000-2010: thời kỳ có lượng sáng chế bảo hộ nhiều (1.307) lại có sụt giảm mạnh vào cuối kỳ, năm 2010 (59) Năm có 56 sáng chế (2001), nhiều sáng chế giai đoạn năm 2008 (249) 10: Số lượng sáng chế giai đoạn 2000-2010 Các quốc gia có lượng sáng chế ấn tượng Trung quốc (637), Liên bang Nga (251, riêng năm 2008 2009) Lượng sáng chế không biến động nhiều Nhật (78), EP (31) Lượng sáng chế WO tăng lên đôi chút (80) Trong giai đoạn này, việc nghiên cứu chủ yếu chế biến cà phê nói chung (005/00 62%), chiết xuất hoạt tính từ cà phê, cà phê hịa tan (005/24, 9%), chất thay cà phê (005/44, 8%), sơ chế cà phê tươi (005/02, 7%) -13- nh 11: Xu hướng nghiên cứu giai đoạn 2000-2010 Số liệu sáng chế sơ chế - bảo quản cà phê Tình hình nghiên cứu bảo hộ sáng chế Sơ chế, bảo quản cà phê nghiên cứu bảo hộ sáng chế từ năm đầu kỷ 20, tập trung khoảng 30 năm gần Tuy nhiên lĩnh vực dường thu hút ý khối nghiên cứu so sánh với lĩnh vực nghiên cứu khác góc độ số lượng sáng chế bảo hộ 12: Số liệu sáng chế sơ chế, bảo quản cà phê Trên sở số liệu biểu đồ sáng chế, ta thấy số điểm đáng ý sau: 1905: sáng chế sơ chế bảo quản cà phê nộp đơn Pháp (nội dung đề cập đến phương pháp sử dụng ôxy ôzôn vào trình xử lý hạt cà phê) -14- Một thời gian dài sau sáng chế nộp đơn hết năm 1974, số lượng sáng chế lĩnh vực khơng có không đáng kể Đến năm 1976, sáng chế bắt đầu nộp đơn đặn hơn, với số lượng đáng ý Lượng sáng chế tập trung chủ yếu khoảng thời gian kể từ (98%) đạt số lượng cao khoảng thời gian năm 1986-1990 (43 sáng chế, chiếm tỉ lệ khoảng 50% tổng số sáng chế lĩnh vực này) Năm 1989 năm có lượng sáng chế đăng ký nhiều nhất: 11 sáng chế Sáng chế gần (2010) sáng chế đăng ký Nhật, nội dung đề cập đến phương pháp lên men hạt cà phê Các quốc gia có nhiều đăng ký sáng chế sơ chế - bảo quản cà phê Trong lĩnh vực này, xác định Nhật quốc gia dẫn đầu số lượng sáng chế (với 27 sáng chế, chiếm 28 %) khoảng thời gian nghiên cứu Theo số liệu thống kê, sáng chế bảo hộ nhiều Nhật Bản vào năm 1990 2006 (5) Các quốc gia Mỹ Đức có sáng chế (chiếm 7%) Trung Quốc Đài Loan có sáng chế (chiếm 4%) 10 cơng ty có nhiều sáng chế sơ chế - bảo quản cà phê Trong số 10 cơng ty có nhiều sáng chế lĩnh vực này, đứng đầu Nestlé SA., với 10 sáng chế Chia vị trí thứ nhì cơng ty Nestec SA Jacobs Suchard GmBH với sáng chế cho cơng ty 13: 10 cơng ty có nhiều sáng chế sơ chế - bảo quản cà phê -15- IV MỘT SỐ SÁNG CHẾ ĐIỂN HÌNH VỀ CƠNG NGHỆ SƠ CHẾ - BẢO QUẢN CÀ PHÊ Cơng nghệ sơ chế, bảo quản cà phê, nhìn chung xem xét từ khâu tác động đến trình chín, mùi vị ngun liệu cà phê trước thu hoạch, hướng tác động vào sản phẩm cà phê sau thu hoạch Kiểm sốt q trình chín cà phê (US6727406) [3] Sáng chế cung cấp phương pháp phân lập RNA tinh chất từ cà phê trường hợp cà phê chứa nhiều hàm lượng phenolic carbonhydrate vốn thường có ảnh hưởng tiêu cực đến qui trình tạo RNA Sáng chế cung cấp protein tinh chất, chuỗi axit nucleic mã hóa phân tử DNA tái tổ hợp bao gồm vật chủ biến đổi gien phương pháp để biến đổi gien cà phê để kìm hãm chuyển hóa enzyme ACC enzyme ACC oxydase cần thiết để sinh tổng hợp ethylene làm chín cà phê Cây cà phê chuyển gien với vectơ chứa enzyme ACC và/hoặc có chuỗi DNA enzyme ACC oxydase cho phép mã hóa cho RNA tương ứng nhạy không nhạy với mRNA enzyme ACC ôxy hóa enzyme ACC Kết sáng chế cho phép loại trừ enzyme cần thiết cho q trình chín cà phê, cà phê biến đổi gien khơng thể tự chín, cho dù trình trao đổi chất thong thường giữ nguyên Đồng thời cách thức để điều khiển trình chín cà phê biến đổi gien thực thông qua việc xử lý ethylene từ bên Với tác động từ bên này, cà phê đồng loạt chín, thuận lợi cho việc hái quả, dù thủ công hay máy móc thiết bị chuyên dụng Phân tử axit nucleic mã hóa enzym tham gia vào đường sinh tổng hợp lignin cà phê - Phương pháp điều biến hương thơm, mùi vị hạt cà phê (WO2007/047518) [4] Sáng chế giới thiệu phân tử axit nucleic mã hóa enzym tham gia vào đường sinh tổng hợp lignin cà phê phương pháp điều biến hương thơm mùi vị hạt cà phê khả kháng bệnh (pathogen), kháng sinh vật hại (herbivore) kháng trùng có hại cho Đặc điểm sáng chế phân tử axit nucleic cô lập từ cà phê (coffea spp.) có tần suất mã hóa cho phép mã hóa enzym sinh tổng hợp lignin Ở dạng biểu mình, phân tử axit nucleic gien có khung đọc mở (trình tự mã hóa chuỗi polypeptide bắt đầu với mã khởi đầu (initiation codon) kết thúc mã dừng (stop codon)) bao gồm chuỗi mã hóa (coding sequence) Mặt khác, chứa phân tử mRNA tạo cách chép lại gien phân tử cRNA tạo cách chép ngược phân tử mRNA Sáng chế hướng -16- đến loại oligonucleotide có độ dài sở 8-100 (base in length) bổ sung cho phân tử axit nucleic nêu Một đặc điểm khác sáng chế cung cấp vectơ chứa phân tử axit nucleic mã hóa enzym tham gia vào đường sinh tổng hợp lignin Vector chọn lọc từ nhóm vector chứa plasmid, phagemid, cosmid, baculovirus, bacmid, bacteria, yeast virút Vector chứa chuỗi mã hóa phân tử axit nucleic liên kết với chất hoạt hóa (constitutive promoter) Chuỗi mã hóa liên kết với chất hoạt hóa kích thích Chuỗi mã hóa phân tử axit nucleic liên kết với chất hoạt hóa tế bào đặc biệt, ví dụ tế bào hạt cà phê Tế bào chủ cho chuyển gien chứa vector tế bào thực vật, vi khuẩn, nấm, côn trùng hay động vật hữu nhũ Trong sáng chế này, giống cà phê chuyển gien tạo công nghệ chuyển gien tế bào Phương pháp thực tạo hay nhiều enzym sinh tổng hợp lignin hạt cà phê, nghĩa cách gia tăng nhiều enzyme sinh tổng hợp lignin nội sinh hạt cà phê đưa vào enzym mã hóa sinh tổng hợp lignin để ổn định mùi vị hạt cà phê Chủng vi sinh phương pháp chế biến cà phê sử dụng chủng vi sinh (US2009/0226568) [5] Sáng chế đề cập đến chủng vi sinh cho phép lên men mà không cần điều kiện lên men đặc biệt phương pháp chế biến cà phê hạt chủng vi sinh Đây phương pháp bổ sung hương vị cho cà phê phương thức đơn giản, không tốn gia tăng thêm công đoạn trình chế biến -17- Theo phương pháp này, trình lên men cà phê tạo tác động vi khuẩn nhóm Geotrichum vào chất dinh dưỡng Chất dinh dưỡng làm môi trường lên men sử dụng từ thành phần thịt cà phê, giúp giảm thiểu chi phí cho khâu lên men Q trình lên men khơng cần đáp ứng điều kiện khắt khe cách thức lên men truyền thống (pH, nhiệt độ,…) Hỗn hợp lên men thẩm thấu vào hạt cà phê (khi rang lên cho hương vị mới) Các loại cà phê ứng dụng theo qui trình lên men đa dạng, ví dụ nhóm Robusta, Arabica Liberica, thường trồng nhiều Việt nam, Braxin, Ethiopia,… Qui trình lên men thực theo phương pháp “trực tiếp” “gián tiếp” Phương pháp “trực tiếp”: phương pháp đưa vi khuẩn tiếp xúc trực tiếp với thành phần dinh dưỡng cà phê để tạo trình lên men Với phương pháp này, vi khuẩn phun rắc lên cà phê để lên men trực tiếp Q trình lên men thực thơng qua chuyển hóa đường chất tương tự Sự lên men trực tiếp tạo hoạt chất gốc rượu este thẩm thấu vào hạt cà phê Phương pháp “gián tiếp”: phương pháp mà dung dịch lên men chuẩn bị trước, sau hạt cà phê, chất dinh dưỡng vi khuẩn trộn vào sau Điều kiện lên men đơn giản, chất phụ gia để điều chỉnh độ pH, chất điều chỉnh nitơ hay carbon thay đổi tùy theo yêu cầu Để chống loại vi khuẩn hoại sinh sinh trình lên men, điều chỉnh pH, nhiệt độ, carbon,….Ví dụ, thực q trình lên men nhiệt độ 15-30ºC nhiệt độ không thuận lợi cho phát triển loại vi khuẩn này; kiểm sốt q trình lên men thơng qua giám sát độ pH bổ sung hoạt chất có tính axit axit citric, axit lactic, Q trình lên men thực theo điều kiện hiếu khí hay kỵ khí,… Phân tử axit nucleic liên quan đến thoái biến sucroza cà phê, vectơ tế bào chủ mang vectơ - Phương pháp điều biến mùi vị hương thơm hạt cà phê (WO2007/038566) [6] Sáng chế đề cập đến phân tử axit nucleic cô lập từ cà phê gồm chuỗi mã hóa enzyme chuyển hóa đường sucro protein mã hóa chúng Đặc biệt có chủng invertase chủng ức chế invertase loại polynucleotide mã hóa từ cà phê giới thiệu Sáng chế đưa phương pháp để sử dụng polynucleotide để điều khiển gien hình thành đường cà phê, tác động đến hương vị tính chất cà phê -18- Phương pháp xử lý cà phê (WO2007/022610) [7] Sáng chế đưa phương pháp xử lý cà phê hạt thịt bỏ thịt quả, chống lại tác nhân vi sinh gây lên men trung hòa thành phần hóa chất chuyển hóa sinh giai đoạn lên men ban đầu để ổn định nâng cao chất lượng mùi vị cà phê, kiểm soát độ axit cà phê mức cần thiết, bảo đảm chất lượng sản phẩm cuối Theo phương pháp này, cà phê hay sau thu hoạch phun dung dịch xử lý gồm hợp chất hưu vơ giải phóng clorine hoạt tính, ví dụ dung dịch calcium oxychloride, axit dichloroisocianuric, muối natri kali, axit trichloroisocianuric lỏng khoảng thời gian thích hợp để chống lại trình lên men trung hịa hóa chất có ảnh hưởng đến mùi vị độ chua cà phê trình lên men Việc xử lý cà phê thực trạng thái cịn xanh, chín chín khơ Dung dịch xử lý (calcium oxychloride) có nồng độ 1-1000ppm phun lên cà phê vài lần q trình xử lý Dung dịch dùng công đoạn sơ chế cà phê phơi, ngâm rửa, tách vỏ làm chất nhớt cà phê mà không gây hư hỏng cho sản phẩm V KẾT LUẬN Với diện tích khoảng 540.000ha (trong có khoảng 450.000ha cà phê Robusta 50.000ha cà phê Catimor), Việt Nam nước đứng đầu giới sản xuất cà phê Robusta Lượng cà phê thu hoạch Việt nam cung ứng rộng rãi cho tiêu thụ nước xuất quốc tế Hàng năm, Việt Nam xuất khoảng 1,2 triệu cà phê (đứng thứ giới) khoảng 1,7 – tỉ USD (chiếm 10% tổng kim ngạch xuất hàng năm [4]) Với sản lượng hàng năm trên, cà phê mặt hàng nơng sản có giá trị kinh tế lớn sau lúa gạo có T mức hàng cơng ty cà /năm… -19- .[8] Tuy nhiên, s , lượng cà phê dạng khiêm tốn Mặt khác, chất lượng cà phê nhân Việt nam vấn đề lớn tồn tại, nguyên nhân chủ yếu nằm khâu tập quán canh tác thu hoạch bảo quản sản phẩm nông dân Lâu nay, để gia tăng sản lượng xuất khẩu, địa phương trọng việc phát triển diện tích mà bỏ qua việc hướng dẫn cho nơng dân cách thu hái, qui trình bảo quản sau thu hoạch để làm tăng khả cạnh tranh giá trị hạt cà phê Việc tuốt cà phê hái làm lẫn lộn cà phê chín, chín cịn xanh ngun nhân đưa đến chất lượng thấp Việc thu hoạch sớm cà phê tiếp tục lớn làm hạt teo lại, da nhăn nheo, kích thước nhỏ, tỉ trọng nhẹ; vỏ lụa dính chặt vào nhân khó đánh bóng sạch; hạt nhân bị màu tối, chí đen Sau rang, hạt cà phê non thường có màu vàng có mùi khó chịu Tất yếu tố làm giảm chất lượng hạt cà phê, trở thành “lỗi” để nhà nhập cà phê bắt bẻ, bị coi “tạp chất” Mặt khác, thu hoạch lần 2, nông dân thường gom cà phê rơi rụng có chất lượng thấp (loại cần thu gom sơ chế riêng) Việc thu hoạch xanh làm giảm suất cà phê lớn Điều tra cho thấy thu hoạch 70% chín suất giảm 5%, thu hoạch có 50% chín suất giảm 8-10% Nhìn chung, thu hoạch xanh làm giảm 20-30% sản lượng, thiệt hại đến 100.000 cà phê/năm xét tổng thể [9] Các đề tài nghiên cứu cà phê nước ít, ứng dụng cịn bó hẹp theo khu vực, theo địa bàn Các nghiên cứu chủ yếu hướng đến cơng đoạn chăm sóc, bón phân, phịng chống dịch bệnh Các nghiên cứu theo hướng cải thiện giống, gia tăng phẩm chất sản phẩm cịn ít, số cơng bố ứng dụng không nhiều Một số nghiên cứu hướng thời gian gần là: nghiên cứu “Sản xuất thử giống cà phê vối” tập thể tác giả Chế Thị Đa, Viện KHKT Lâm nghiệp Tây nguyên [10], sử dụng công nghệ nhân giống theo phương pháp ghép, cho sản phẩm có suất cao hạt lớn; nghiên cứu “Hai giống cà phê chè có triển vọng” tập thể tác giả Vũ Thị Trâm [11] sử dụng phương pháp lai hữu tính, cho sản phẩm có suất nhân cao Các nghiên cứu ứng dụng công nghệ cao chuyển gien để đưa nguồn gien quí vào cải tạo giống, nâng cao chất lượng cà phê-sản phẩm đầu chưa nhà nghiên cứu nước công bố Khâu sơ chế, bảo quản nhiều hạn chế, thủ công Việc nghiên cứu ứng dụng tiến kỹ thuật nhỏ lẻ, địa phương Các kết nghiên cứu -20- không nhiều, nội dung công bố phần lớn tập trung vào phương pháp chế biến ướt, ví dụ như: nghiên cứu “Một số yếu tố ảnh hưởng đến kết xử lý vỏ thịt cà phê theo phương pháp ướt” tập thể tác giả Nguyễn Việt Tấn, Trường Cao đẳng Công nghiệp Thực phẩm [12]; nghiên cứu “Xác định loại enzyme phù hợp để tách lớp nhớt hạt cà phê chế biến theo phương pháp ướt” TS Nguyễn Văn Trường, Viện KHKT Lâm nghiệp Tây nguyên [13] khảo nghiệm loại enzyme ngoại nhập để tách nhớt hạt cà phê chế biến theo phương pháp ướt,… Như vậy, để có hạt cà phê có chất lượng, nâng cao khả chiếm lĩnh thị trường giới, bên cạnh việc tập trung hoàn thiện biện pháp hành chính, kinh tế ứng dụng ngành cà phê, cần phải trọng việc tạo sản phẩm có chất lượng từ khâu tiền thu hoạch thu hoạch, sơ chế, bảo quản Việc thay đổi tập quán canh tác, thu hoạch sản phẩm nông dân cần thiết Hơn nữa, công tác nghiên cứu ứng dụng tiến KHKT cần phải đẩy mạnh phối hợp đồng bộ, khâu cải tạo giống hồn thiện cơng tác sơ chế bảo quản sản phẩm ban đầu Trong nghiên cứu nước chưa phủ rộng lĩnh vực sản xuất chế biến cà phê, việc nghiên cứu triển khai ứng dụng sáng chế (nhất sáng chế hết thời hạn bảo hộ) có khả ứng dụng điều kiện Việt nam điều cần quan tâm ý mức -21- TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Lê Quang Hưng, Báo cáo chuyên đề “Công nghệ sơ chế, bảo quản cà phê nhân”, 2011 [2] Website www.wipsglobal.com [3] Purified proteins, recombinant DNA sequences and processes for controlling the ripening of coffee plants, US6727406, 2004 [4] Polynucleotides encoding lignin biosynthetic pathway enzymes in coffee, WO2007/047518, 2007 [5] Novel microorganism and method of processing green coffee beans using the same, US2009/0226568, 2009 [6] Nucleic acids and proteins associated with sucrose degradation in coffee, WO/2007/038566, 2007 [7] Method for treating coffee fruits, WO2007/022610, 2007 [8] Công nghệ chế biến cà phê bước qua sơ chế, Báo SGTT, 11/2010 [9] Thu hoạch sơ chế cà phê, Báo Nông nghiệp, 11/2010 [10] Chế Thị Đa, Sản xuất thử giống cà phê vối, Bản tin Thông tin KH&CN, Số 1, 2011 [11] Vũ Thị Trâm, Hai giống cà phê chè có triển vọng, Bản tin Nông nghiệp & PTNT, 11/2007 [12] Nguyễn Việt Tấn, Một số yếu tố ảnh hưởng đến kết xử lý vỏ thịt cà phê theo phương pháp ướt, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, 8/2008 [13] TS Nguyễn Văn Trường, Xác định loại enzyme phù hợp để tách lớp nhớt hạt cà phê chế biến theo phương pháp ướt, Bản tin Thông tin KH&CN, Số 1, 2011 -22-