Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về cà phê
2.1.3 Giới thiệu về vỏ quả cà phê
Quả cà phê có nhi u l p v v i những c u tạo khác nhau [2][10], gồm:
L p v ngoài và th t quả chiếm 29% khố lượng trên quả khô.
L p nh t dày khoảng 0,5 – 2 mm n m giữa ph n th t quả và l p v tr u chiếm 5% (w/w).
L p v tr u là l p v cứng bao b b n n o để bảo v nhân cà phê, có tỉ l khố lượng 5,8% (w/w)
L p v lụ t ường bám ch t p n n v được tách kh trư c ho c trong quá trình rang, chiếm tỉ l th p nh t 4,2% (w/w).
Tùy theo p ư n p áp ế biến cà phê nhân mà phế li u v có những thành ph n khác nhau.
Hình 2.2: Thành phần vỏ quả và phê từ các phương pháp chế biến cà phê nhân
Đối v p ư n p áp ế biến ư t, v cà phê chỉ bao gồm l p v ngoài và ph n th t quả.
P ư n p áp ế biến khô cà phê nhân có nhi u s khác bi t v thành ph n v quả. L p v ngoài và ph n th t quả sau nhi u tu n p nắng tạo thành một l p v cứn , y, m u đ n b o b c bên ngoài; kế tiếp là một l p v m ng do l p nh t b khô tạo thành và l p v tr u. Ba l p v này tách bi t v i l p v lụa dính ch t vào nhân.
Phế li u từ quá trình chế biến k p n n được thu nhận sau khi xát không bao gồm l p v lụa.
2.1.3.2 Thành phần hóa học v quả cà phê
Thành ph n hóa h c của v cà p tư n t v i hạt p , tuy n n, ư n bố v s có m t của kahweol và cafestol trong v cà phê [11].
a) Quả cà phê khô b) Vỏ quả cà phê từ phương pháp chế biến khô
c) Vỏ quả cà phê từ phương pháp chế biến ướt
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của vỏ cà phê từ phương pháp chế biến ướt và chế biến khô cà phê nhân [12]
Thành phần hóa học (wt%)
Vỏ cà phê từ phương pháp chế biến ướt
Vỏ cà phê từ phương pháp chế biến khô
Carbohydrates 44 – 50 57,8
Độ m 81,4 12
Lipids 2,5 1,5 – 2,0
X tổng 18 – 21 31,9
Tro tổng 8,9 6
Protein 10 – 12 9,2
Caffeine 1,25 – 1,30 1,2
Tannins 1,8 – 8,6 4,5 – 9,3
Axit Chlorogenic 10,7 12,59
C rbo y r t s l t n p n n u b ến đổ p ứ tạp tron quá tr n xử lý n t, p p n l m tăn á tr ảm qu n ủ n uy n l u t n qu p ản ứn M ll r o C r m l. C rbo y r t s tron v p b o ồm đườn k ử (12,4 ), đườn k n k ử (2,01%) v á ợp t p t (6,52 ), n o r , t n tế b o n ứ llulos (10,5 – 28,6 ), m llulos (1,0 – 15,5 ) v l n n (12,2 – 22,8%) [13].
V p ũn đã được sử dụng trong sản xu t fructooligosaccharides (FOSs) [14].
FOSs là các oligomer fructose có giá tr calo th p, đ c tính k n y un t ư v ảm s n t n phospholipids, tr ly r v ol st rol; l pr b ot k t s p át tr ển prob ot s tron đườn ruột.
N u n m ợp t polyp nol đượ t m t y tron v p n ư fl v nols, flavonols, anthocyanidins, proanthocyanidins, axit hydroxybenzoic, axit hydroxycinnamic [13]. Cá ợp t k án oxy tron tr n ư t n, p t n, rut n ũn đượ t m t y tron v p [15]. Cá ợp t polyp nol n tron v p l pro nt o y n ns, x t y roxy nn m v á n xu t ủ n , tron đ ủ yếu l x t loro n .
N ư p n n x n , v p ũn ứ x t loro n , đ y l nhóm hợp ch t hình thành thông qua liên kết ester giữa axit quinic v i các axit hydroxycinnamic (chủ yếu là axit caffeic, ferulic và p-coumaric) (Clifford, 1999). Nhi u nghiên cứu chỉ ra
r ng bột cà phê xanh có r t nhi u tác dụn đối v i sức kh on n ườ n ư hạ huyết áp, ức chế s tích tụ ch t béo, hạn chế tăn tr n lượn t ể v đ u chỉnh hàm lượn đường trong máu (Farah, 2008) [16]. Các tác dụng tích c c này là do s có m t củ x t loro n p tăn k ả năn k án ox , k án v m, k án un t ư, chống béo phì, hạ huyết áp và chống co giật. N o r , x t loro n ũn tá ụn đối v i Hội chứng chuyển hóa (Metabolic syndrome), bao gồm một loạt các yếu tố sinh lý, hóa sinh, lâm sàng và chuyển l m tăn n uy mắc các b nh tim mạch và tiểu đường type 2 [17]. O n s v á ộn s (1994) đã báo áo r n x t chlorogenic t ể ốn lạ s p roxy x t l nol [18]. Tuy n n, m lượn x t loro n b ảm tron quá tr n ế b ến n ư r n p .
V p ũn ứ một lượn đán kể t nn n, đ y l ợp t t n tron nư v khả năn tạo liên kết b n vững v i các protein vá các hợp ch t hữu o p n tử k á n ư á m no x t v lk lo . V u tr , t nn ns b o ồm n m: t nn n t ủy p n ( y rolys bl t nn n) v t nn n n ưn tụ ( on ns t nn n). Tanin thuỷ p n l á x t y roxyb nzo , n đượ l t n n pyrogallic vì sau khi b thuỷ phân, những tanin thuộc nhóm này sẽ b cắt r t n lu os v x t ll . Cá báo áo k o o t y, á t nn n t ủy p n t xu t n tron v p n á t nn n n ưn tụ[15]. Dư i tác dụng củ x t y nzym , t nn n n ưn t tạo thành oligomeric proanthocyanidins ho á sản ph m trùng hợp polym r pro nt o y n ns n ư p lob p n, t ườn tron v quế v r t t t n tron nư c [13]. T nn n p tạo v át v đắn tron rượu v n , è v p ; n o r , t nn n ũn k ả năn k án oxy , k án k u n v t m năn k án un t ư [19].
H ợp t lk lo n tron v p l ff n v tr on ll n . Caffein là một methylxanthine thuộc nhóm alkaloid b n nhi t; là hợp ch t tạo v đắng, có khả năn kích thích não bộ và th n kinh do cạnh tranh v i adenosine trong vi c liên kết v i r ptor đ c hi u (Baelo và các cộng s , 2011). Caffein, cùng v i các sản ph m d hóa của nó n ư theobromine và xanthine, là thành ph n chính của trà và cà phê. Các hợp ch t này có c u tr tư n t n ư x t ur , một ch t chốn oxy được biết đến có trong máu ở nồn độ tư n đố o, n ưn ũn o t y hoạt động của prooxidant khi l n kết á on đồn [20]. N u n n ứu o t y, ff n tá ụn l m
ảm b n P rk nson, ảm mỡ tron máu, á b n v n y ỗ trợ đ u tr t m mạ v l u lượn t p [21].
Trong k đ , trigonelline l ti n thân của nhi u ợp t b y tron p r n , n ư pyrrol s v pyr n s. Tr on ll n ũn tá ụn l m ảm đườn uyết, ốn v m, k án oxy v l m ảm quá tr n p rox l p [22]. N o r , ư tá ụn n t độ, trigonelline được chuyển thóa thành niacin – ti n ch t của vitamin B3, á v t m n n y đượ s n r tron quá tr n r n p n n oạt t n s n o n so v ạn l n kết tron t n n (Trugo, 2003) [23].
2.1.3.3 oạt t n s n ọ v p
N y n y, n o v đ n lượn á t n p n ủ n uy n l u, t á k ảo sát v oạt t n s n ũn đ n n đượ qu n t m. Cá n uồn n uy n l u đượ đán á oạt t n s n tạo t uận lợ o á n n ứu ứn ụn tron t p m, mỹ p m v ượ p m. Một số p ư n p áp đán á oạt tính sinh h c đượ sử ụn n n y l oạt t n y độ tế b o, oạt tính kháng viêm, hoạt t n k án oxy , oạt t n k án k u n, oạt t n ứ ế nzym …
Cá ứn ụn ủ v p ỉ m đượ n n ứu rộn rã tron n ữn năm n đ y, o đ , á k ảo sát v oạt t n s n ư đ ạn , ủ yếu l oạt t n k án oxy v k án k u n.
Hoạt t n k án oxy l khả năn n ăn n, trì hoãn và bảo v các t khác n u n ư DNA v l p , tron t ể sốn , th c ph m k quá tr n oxy [24].
Oxy hóa là quá trình xảy ra phản ứng hóa h c l m hình thành nên gốc t do, s gia tăn á ốc t o tron t ể sinh ra các phản ứng dây chuy n phá hủy tế bào. Ch t k áng oxy l á ợp t p n ăn n ho c làm chậm quá trình oxy hóa ch t khác b ng cách loại b các gốc t do trung gian và ức chế các phản ứng oxy hóa khác [25]. D tr n ế oạt độn , á t k án oxy đượ l m n m n l chuyển nguyên tử hydro (HAT – Hydrogen Atom Transfer) và chuyển đ n tử electron (SET – Single Electron Transfer). Tron một số trườn ợp, r t k để p n b t ế n y v n n r đồn t ờ o kết ợp; n ư ế chuyển một
electron chuyển proton (Single Electron Transfer Proton Transfer – SET-PT) hay c chế chuyển proton m t electron (Sequential Proton Loss Electron Tr nsf r − SPLET).
Hoạt t n k án oxy ủ v p l o s m t ủ một số t n p n n ư axit chlorogenic, axit caffeic, axit quinic,… Đ y l á polyp nol ế k án oxy theo HAT – uyển y ro tron á ố y roxyl đ n tr n v n b nz n [26]. Ho liên kết các kim loại t o (đ c bi t là sắt) trong các tế b o, n ăn n s tạo t n á ố t o từ p ản ứn F nton (Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + •HO + OH-) [27].
N o r , một số ợp t t uộ n m polyp nol ũn o t y k ả năn k án oxy t o SET-PT v SPLET [26]. C sở đ p ợp v kết quả đượ t ốn k ở bản 2.2; nư từ v p oạt t n k án oxy k k ảo sát t o á p ư n p áp k á n u n ư k ả năn bắt ố t o DPPH y ABTS, năn l k ử sắt FRAP, k ả năn p t ụ ố t o ứ oxy oạt độn ORAC.
Bảng 2.2: Hoạt t nh kháng oxy h a của vỏ cà phê Vỏ cà phê từ phương
pháp chế biến ướt
Vỏ cà phê
từ phương pháp chế biến khô Niramol v ộn s
(2015) [28]
L. Castaldo v ộn s (2018)
[29]
A. Kos ńsk - Cagnazzo v ộn
s (2017) [30]
DPPH 3,79 ± 0,26
mmolTE 100 tr
26,61 – 29,55 mmolTE/kg n uy n l u
-
FRAP 12,54 ± 0,74
mmolAAE 100 tr - -
ABTS -
28,17 – 31,33 mmolTE/kg n uy n l u
51 – 92 àmolTE t k
ORAC - - 136 – 274
àmolTE t k (-) P ư n p áp k n đượ sử ụn tron n n ứu
V k ả năn k án k u n, v phê k ả năn ứ ế v k u n Gr m ư n o n v k u n Gram âm t o á kết quả n ận từ bản 2.3. Dun m đượ sử ụn tron n n ứu ủ Niramol v L. Castaldo đ u l nư , đ u n y t ể ản ưởn đến k ả năn k án k u n ủ v p . V k u n Gr m ư n v v k u n Gr m m s k á b t v u tr t n tế b o, tron đ , m n tế b o t b n n o ủ v k u n Gr m m ứ á l popolys r k nư . Do đ , nư từ v p k x m n ập v o t n tế b o ủ v k u n Gr m m n v k u n Gr m ư n [28]. V p được c u tạo bởi một số hợp ch t n ư nư c, caffeine, lipid, axit tannic, ch t khoáng, glucide, theobromine, axit hữu , alkaloids và một số vitamin, đ y l á ợp t đ u tác dụng kháng khu n. Hoạt t n k án k u n ủ v p ũn t ể l o s n t n hợp ch t phenolic ho á melanoidin từ p ản ứn M ll r [29]. Tuy nhiên, các ợp t k án k u n n ho ế kháng khu n của v cà phê v n ư được làm rõ.
Bảng 2.3: Hoạt t nh kháng khu n của vỏ cà phê Vỏ cà phê
từ phương pháp chế biến ướt
Vỏ cà phê
từ phương pháp chế biến khô Tên vi sinh vật MIC
(mg/mL) Tên vi sinh vật MIC (mg/mL) Staphylococcus aureus 13,74 Penicilliums camemberti 25,0 Bacillus subtilis 6,87 Penicilliums expansum 6,3 Listeria monocytogene 6,87 Penicilliums roqueforti 12,5
Escherichia coli 27,48 Aspergillus flavus 25
Salmonella typhimurium 13,744 Aspergillus niger 25,0 N r mol v ộn s (2015) [28] L. Castaldo v ộn s (2018) [29]
N o r , tron á n bố m n t ủ At r porn Ont won v á ộn s ũn cho t y nư từ v p (CPE) tá ụn l m ảm l p tron t n m tế b o C o-2 v t ử n m tr n uột ol st rol máu o, ũn n ư k ả năn ảm
b n n n m mỡ ở uột b o p . Các thí nghi m tế bào Caco-2 được th c hi n để ư lượng s h p thu các hợp ch t thông qua niêm mạc củ đường tiêu hóa, o nu c y các tế bào gan nguyên phát hay các tế bào giống tế b o n (H pG2, H p RG) để nghiên cứu v đ n lượng hóa s tr o đổi ch t hóa h c. T o n n ứu, CPE có tác dụng l m ảm cholesterol trong t n m in vitro và in vivo thông qua ức chế h p thu cholesterol ở ruột b ng cách kích hoạt LXR qu trun n NPC1L1 đ u hòa và can thi p vào s hình thành phức hợp m ll ( ồm muố mật v á x t b o mạ ) [31]. CPE ũn có k ả năn ức chế s h p thụ axit béo t do qua trung gian của FAT/CD36 và cải thi n tình trạng kháng insulin thông qua AMPK, SREBP-1c và PPARγ [32]. T o đ , CPE t ể được phát triển n ư một sản ph m để n ăn n ừa béo phì do rối loạn lipid máu và kháng insulin.
Cá t n p n n ủ v p n ư x t loro n v x t ff đ u k ả năn ức chế hoạt động củ - myl s v - lu os s v á tr IC50 t p (2 – 8 μ mL) [33]. Tuy n n, n n y ư n n ứu v k ả năn ức chế các enzyme chủ chốt l n qu n đến b nh tiểu đường type 2 (in vitro) ủ v p .