Chương 3: Nguyên liệu sản xuất cà phê 3.1. Cấu tạo và giải phẩu quả cà phê
3.2. Thành phần hóa học của quả cà phê
SVTH: ĐẶNG THỊ THANH MINH 18
Vỏ quả khi chín có màu đỏ, là chất antoxian, trong đó có vết của alcaloid, tanin, caffein và các loại enzymes. Trong vỏ quả có từ 21,5-30% chất khô.
- Vỏ thịt
Phía dưới vỏ quả là lớp nhớt, nó gồm những tế bào mềm không có caffein, tanin, có nhiều đường và pectin.
Độ pH của lớp thịt phụ thuộc vào độ chín của quả, thường từ 5,6-5,7 đôi khi lên đến 6,4. trong lớp nhớt có enzyme pectinase phân giải pectin trong quá trình lên men.
- Vỏ trấu
Vỏ trấu chứa cellulose là chủ yếu. Trong vỏ trấu có một ít caffein, khoảng 0,4% do từ nhân khuếch tán ra lúc lên men hoặc lúc phơi khô.
Vỏ trấu dùng làm chất đốt, dễ cháy có thể đóng thành bánh không cần chất dính bằng các loại ép than, ép mùn cưa.
- Nhân cà phê
Hạt cà phê xanh giàu glucid và lipid, glucid chiếm hơn 50% phần lớn là các polysacaride.
Trong nhân cà phê nước chiếm 10-12%, protein chiếm 9-11%, lipid chiếm 10-13%, các loại đường chiếm 5-10%, tinh bột chiếm 3-5%. Ngoài ra trong nhân còn chứa các chất thơm, các ankaloid.
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 tốt trong quá trình đánh giá chất lượng thử nếm cảm quan.
Bảng tỷ lệ thành phần về cấu tạo của quả cà phê (tính theo % quả tươi)
Thành phần Cà phê chè(arabica) % Cà phê vối (canephora) % Vỏ quả 43 ÷ 45 42
Lớp nhớt 20 ÷ 23 23 Vỏ trấu 6 ÷ 8 6 ÷ 8 Nhân và vỏ lụa 26 ÷ 30 29
SVTH: ĐẶNG THỊ THANH MINH 19 + Nước:
Trong nhân cà phê đã sấy khô còn khoảng 10-12% nước ở 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 hàm lượng nước cao, các loại nấm mốc phát triển mạnh làm hỏng hạt. Mặc khác, hàm lượng nước cao sẽ làm tăng thể tích bảo quản kho, khó khăn trong quá trình rang,tốn nhiều nhiên liệu và nhất là tổn thất hương cà phê.
+ Chất khoáng:
Hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 3-5%, chủ yếu là K, Mg, P, C. Ngoài ra còn có Al, Fe, Cu, I2, S… Những chất này ảnh hưởng không tốt đến mùi cà phê rang.
Cà phê có lượng khoáng càng thấp thì càng tốt.
+ Glucide:
Glucide chiếm khoảng 50% tổng lượng chất khô trong cà phê. Các chất này không tham gia vào thành phần nước uống mà có tác dụng tạo màu sắc và vị caramel cho cà phê. Đường có trong cà phê do quá trình thủy phân dưới tác dụng của acid hữu cơ và enzyme thủy 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 caramel hóa 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.
+ Protein:
Hàm lượng protein trong cà phê không cao nhưng có vai trò quan trọng trong việc hình thành hương vị cho sản phẩm. Bằng phương pháp thủy phân, người ta thấy trong thành phần protein của cà phê có những acid amin sau: cysteine, alanie, phenylalanine, histidine, leucine, lysine, derine… Các acid amin này ít thấy ở trạng thái tự do, chúng thường ở dạng liên kết. Khi gia nhiệt các mạch polypeptid bị phân cắt, các acid amin được giải phóng ra tác dụng với nhau hoặc tác dụng với đường tạo mùi và vị cho cà phê rang.
Trong đó, các acid amin chứa lưu huỳnh như cystine, methionine là quan trọng nhất, chúng tạo nên hương thơm mạnh cho cà phê rang. Đăc biệt, methionine và proline có
SVTH: ĐẶNG THỊ THANH MINH 20
tác dụng làm giảm tốc độ oxy hóa các chất thơm, giúp giữ được mùi thơm của cà phê trong quá trình bảo quản.
Trong quá trình chế biến chỉ có một phần protein bị phân giải thành acid amin, còn phần lớn bị biến thành hợp chất không tan.
+ Lipid:
Hàm lượng lipid trong cà phê khá lớn (10 -13%) gồm có dầu và sáp. Trong đó, sáp chiếm 7-8% tổng lượng lipid, còn dầu chiếm 90%. 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 các chất thơm.
Khi pha cà phê thì chỉ một lượng nhỏ lipid đi vào nước còn phần lớn lưu lại trên bã.
+ Các ankaloid:
Trong cà phê có các ankaloid như caffeine, trigonelline, betain, colin. Trong đó, quan trọng nhất là caffeine và trigonellin.
Caffeine
Hàm lượng khoảng 1-3% phụ thuộc vào chủng loại, điều kiện khí hậu, điều kiện canh tác. Hàm lượng caffein trong cà phê 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 lượng caffein thải ra ngoài chậm. Mặc khác, khi pha cà phê trong nước, caffein được giải phóng hoàn toàn ở trạng thái tự do, không hình thành những chất có khả năng kết tủa hoặc những chất không có hoạt tính của ankaloid.
Trigonelline (Acid Mettyl Betanicotic)
Trigonelline là ankaloid không có hoạt tính sinh lý, ít tan trong rượu etylic, không tan trong cloroform và eter, tan nhiều trong nước nóng. Tính chất quý của trigonellin là dưới tác dụng của nhiệt độ cao, nó bị nhiệt phân tạo thành acid nicotinic (tiền vitamin PP).
- Chất thơm:
Hiện nay người ta đã tìm ra có tới hơn 70 chất thơm hỗn hợp lại thành mùi thơm của cà phê.
SVTH: ĐẶNG THỊ THANH MINH 21
Hàm lượng chất thơm trong hạt cà phê tương đối nhỏ bao gồm các acid, andehit, ceton, rượu, phenol, ester… Các chất này được hình thành và tích lũy trong quá trình phát triển của quả cà phê hay được tạo thành trong quá trình chế biến nhất là trong quá trình rang.
Cà phê rang lên có những chất thơm, gọi chung là cafeol nhưng đồng thời tạo ra một yếu tố phức hợp độc là cafeotoxin. Các chất thơm của cà phê dễ bị bay hơi, dễ biến đổi làm giảm chất lượng cà phê nên cần bảo quản cà phê trong bao bì kín.
- 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 các loại vitamin.
Bảng tỷ lệ về thành phần hóa học