Khóa luận Mô tả tính chất cảm quan của sản phẩm cà phê phin bằng phương pháp quantitative descriptive analysis và temporal dominance sensation (Phần 1)

Nội dung text: Khóa luận Mô tả tính chất cảm quan của sản phẩm cà phê phin bằng phương pháp quantitative descriptive analysis và temporal dominance sensation (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÔ TẢ TÍNH CHẤT CẢM QUAN CỦA SẢN PHẨM CÀ PHÊ PHIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANTITATIVE DESCRIPTIVE ANALYSIS VÀ TEMPORAL DOMINANCE SENSATION GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC DŨNG SVTH: NGUYỄN MINH TUẤN MSSV: 11116077 S K L 0 0 3 9 5 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM PHƢƠNG PHÁP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn MSSV: 11116077 Ngành: Công nghệ Thực phẩm 1. Tên khóa luận: MÔ TẢ TÍNH CHẤT CẢM QUAN CỦA SẢN PHẨM CÀ PHÊ PHIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANTITATIVE DESCRIPTIVE ANALYSIS VÀ TEMPORAL DOMINANCE SENSATION 2. Mã số khóa luận: 2015 – 11116077 3. Nhiệm vụ của khóa luận: Lựa chọn và huấn luyện Hội đồng cảm quan. Sử dụng Hội đồng mô tả sản phẩm. 4. Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 03/2015 5. Ngày hoàn thành khóa luận: 07/2015 6. Họ tên ngƣời hƣớng dẫn: Th.S Nguyễn Quốc Dũng Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã đƣợc thông qua bởi Trƣởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Tp.HCM, ngày tháng năm 2015 Trƣởng Bộ môn Ngƣời hƣớng dẫn i
3. LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến trƣờng Đại học Sƣ phạm Phƣơng pháp TP.HCM đã tạo cho chúng tôi môi trƣờng học tập, nghiên cứu, cũng nhƣ thực hiện khóa luận tốt nghiệp. Và một lời cảm ơn chân thành đến các Thầy/Cô trong khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, bộ môn Công nghệ Thực phẩm nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức, kinh nghiệm vô cùng quý báu trong suốt quãng thời gian học tập tại đây. Để chúng tôi hoàn thành đƣợc khóa luận này, Th.S Nguyễn Quốc Dũng đã tận tâm bỏ nhiều công sức và thời gian quý báu của mình để chỉ dạy cho chúng tôi. Trong quá trình học tập cũng nhƣ thực hiện khóa luận tốt nghiệp, Thầy luôn giúp đỡ chúng tôi không bị bỡ ngỡ khi tiếp cận một đề tài nghiên cứu khoa học, định hƣớng từng đƣờng đi nƣớc bƣớc cho chúng tôi đủ tự tin thực hiện, Thầy luôn động viên chúng tôi những khi gặp khó khăn và định hƣớng cho chúng tôi giải quyết khó khăn đó. Chúng tôi sẽ ghi khắc trong lòng và xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy. Bên cạnh đó chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp Thực phẩm khóa 11, đặc biệt gửi lời cảm ơn đến các bạn: Danh, Minh, Nga, Nhị và Trang đã giúp chúng tôi hoàn thành khóa luận này. Trong quá trình thực hiện khóa luận và viết báo cáo, vì chƣa có nhiều kinh nghiệm thực tế, chỉ dựa vào lý thuyết đã học cùng với thời gian có giới hạn nên bài báo cáo chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót. Kính mong nhận đƣợc sự góp ý, nhận xét từ phía quý Thầy/Cô bộ môn, quý Thầy/Cô phản biện và quý Thầy/Cô trong hội đồng xét bảo vệ khóa luận. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!!! Tác giả khóa luận Nguyễn Minh Tuấn ii
4. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung đƣợc trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của riêng tôi. Tôi xin cam đoan các nội dung đƣợc tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã đƣợc trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định. Tác giả khóa luận iii
5. Bộ Giáo Dục & Đào Tạo CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Phƣơng pháp Độc lập - Tự do - Hạnh phúc TP.HCM Khoa CN Hóa Học & Thực phẩm TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2015 Bộ môn Công nghệ Thực phẩm PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA 2011 1. Tên khóa luận: MÔ TẢ TÍNH CHẤT CẢM QUAN CỦA SẢN PHẨM CÀ PHÊ PHIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANTITATIVE DESCRIPTIVE ANALYSIS VÀ TEMPORAL DOMINANCE SENSATION 2. Mã số khóa luận: 2015 – 11116077 3. Họ và tên sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn 4. Mã số sinh viên: 11116077 5. Họ và tên ngƣời hƣớng dẫn: Th.S Nguyễn Quốc Dũng 6. Hình thức luận văn: Tổng số trang: ; Số chƣơng: ; Số bảng: ; Số hình: Số tài liệu tham khảo: ; Phần mềm tính toán: . Bố cục: Hành văn: Sử dụng thuật ngữ chuyên môn: 7. Những yêu điểm của khóa luận: Mục tiêu: Nội dung: Phƣơng pháp: . Kết quả và biện luận: . Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn và triển vọng của đề tài: 8. Những thiếu sót của khóa luận: iv
6. 9. Đề nghị của ngƣời hƣớng dẫn Đƣợc bảo vệ P Bổ sung thêm để đƣợc bảo vệ P Không đƣợc bảo vệ P Bảo vệ vào đợt khác P 10. Đánh giá của ngƣời hƣớng dẫn Điểm đánh STT Nội dung đánh giá Điểm tối đa giá 1 Giá trị khoa học và công nghệ của đề tài 50 Giá trị khoa học (khái niệm, phạm trù, cách tiếp cận , có 25 hay không có sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại) Giá trị công nghệ (công nghệ, qui trình, sản, cách tiếp cận 25 ) hoặc cách thức lựa chọn và thiết kế, phƣơng pháp tính cân bằng vật chất 2 Các hiệu qủa của đề tài 15 Khả năng ứng dụng (qui mô nhỏ, qui mô sản xuất ) 10 Khả năng chuyển giao công nghệ 5 3 Chất lƣợng bài viết 35 Hình thức trình bày (đẹp, rõ ràng, tài liệu tham khảo đầy 5 đủ/đa dạng ) Bố cục của bài viết 10 Các dữ kiện nghiên cứu (độ tin cậy, cách xử lý số liệu ) 20 Tổng 100 Ghi chú: Xếp loại (theo điểm trung bình cuối cùng): Xuất sắc: 95 – 100 điểm; Tốt: 85 – 94 điểm; Khá: 70 – 84 điểm; Đạt: 50 – 69 điểm; Không đạt: < 50 điểm 11. Ý kiến và kiến nghị khác: Ngày tháng năm 2015 Ngƣời hƣớng dẫn v
7. Bộ Giáo Dục & Đào Tạo CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Phƣơng pháp Độc lập - Tự do - Hạnh phúc TP.HCM Khoa CN Hóa Học & Thực phẩm TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2015 Bộ môn Công nghệ Thực phẩm PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI PHẢN BIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA 2011 1. Tên khóa luận: MÔ TẢ TÍNH CHẤT CẢM QUAN CỦA SẢN PHẨM CÀ PHÊ PHIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANTITATIVE DESCRIPTIVE ANALYSIS VÀ TEMPORAL DOMINANCE SENSATION 2. Mã số khóa luận: 2015 – 11116077 3. Họ và tên sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn 4. Mã số sinh viên: 11116077 5. Họ và tên ngƣời phẩn biện: 6. Hình thức luận văn: Tổng số trang: ; Số chƣơng: ; Số bảng: ; Số hình: Số tài liệu tham khảo: ; Phần mềm tính toán: . Bố cục: Hành văn: Sử dụng thuật ngữ chuyên môn: 7. Những yêu điểm của khóa luận: Mục tiêu: Nội dung: Phƣơng pháp: . Kết quả và biện luận: . Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn và triển vọng của đề tài: 8. Những thiếu sót của khóa luận: vi
8. 9. Đề nghị của ngƣời phản biện Đƣợc bảo vệ P Bổ sung thêm để đƣợc bảo vệ P Không đƣợc bảo vệ P Bảo vệ vào đợt khác P 10. Câu hỏi của ngƣời phản biện (ít nhất 02 câu hỏi) . 11. Đánh giá của ngƣời phản biện Điểm đánh STT Nội dung đánh giá Điểm tối đa giá 1 Giá trị khoa học và công nghệ của đề tài 50 Giá trị khoa học (khái niệm, phạm trù, cách tiếp cận , có 25 hay không có sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại) Giá trị công nghệ (công nghệ, qui trình, sản, cách tiếp cận 25 ) hoặc cách thức lựa chọn và thiết kế, phƣơng pháp tính cân bằng vật chất 2 Các hiệu qủa của đề tài 15 Khả năng ứng dụng (qui mô nhỏ, qui mô sản xuất ) 10 Khả năng chuyển giao công nghệ 5 3 Chất lƣợng bài viết 35 Hình thức trình bày (đẹp, rõ ràng, tài liệu tham khảo đầy 5 đủ/đa dạng ) Bố cục của bài viết 10 Các dữ kiện nghiên cứu (độ tin cậy, cách xử lý số liệu ) 20 Tổng 100 Ghi chú: Xếp loại (theo điểm trung bình cuối cùng): Xuất sắc: 95 – 100 điểm; Tốt: 85 – 94 điểm; Khá: 70 – 84 điểm; Đạt: 50 – 69 điểm; Không đạt: < 50 điểm 12. Ý kiến và kiến nghị khác: Ngày tháng năm 2015 Ngƣời phản biện vii
9. PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA THÀNH VIÊN HỘI ĐỒNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA 11 1. Tên khóa luận: MÔ TẢ TÍNH CHẤT CẢM QUAN CỦA SẢN PHẨM CÀ PHÊ PHIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANTITATIVE DESCRIPTIVE ANALYSIS VÀ TEMPORAL DOMINANCE SENSATION 2. Mã số khóa luận: 2015 – 11116077 3. Họ và tên sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn 4. Mã số sinh viên: 11116077 5. Đánh giá của thành viên hội đồng: Điểm đánh STT Nội dung đánh giá Điểm tối đa giá Giá trị khoa học và công nghệ của khóa luận 50 Giá trị khoa học (khái niệm, phạm trù, cách tiếp cận , có hay không có sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại) 25 1 Giá trị công nghệ (công nghệ, qui trình, sản, cách tiếp cận ) hoặc cách thức lựa chọn và thiết kế, phƣơng pháp tính 25 cân bằng vật chất Các hiệu qủa của khóa luận 10 2 Khả năng ứng dụng (qui mô nhỏ, qui mô sản xuất ) 5 Khả năng chuyển giao công nghệ 5 Chất lƣợng bài viết 20 Hình thức trình bày (đẹp, rõ ràng, tài liệu tham khảo đầy 5 3 đủ/đa dạng ) Bố cục của bài viết 5 Các dữ kiện nghiên cứu (độ tin cậy, cách xử lý số liệu ) 10 Khả năng trình bày khóa luận trƣớc hội đồng đánh giá 20 Hình thức, bố cục (đẹp, rõ ràng, tài liệu tham khảo đầy 5 4 đủ/đa dạng ) Kỹ năng thuyết trình 5 Khả năng trả lời các câu hỏi 10 Tổng 100 Ghi chú: Xếp loại (theo điểm trung bình cuối cùng): Xuất sắc: 95-100 điểm; Tốt: 85-94 điểm; Khá: 70-84 điểm; Đạt: 50-69 điểm; Không đạt: < 50 điểm 6. Ý kiến và kiến nghị khác: Ngày tháng năm 201 Thành viên Hội đồng viii
10. MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i LỜI CẢM ƠN ii LỜI CAM ĐOAN iii PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI HƢỚNG DẪN iv PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI PHẢN BIỆN vi PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA THÀNH VIÊN HỘI ĐỒNG viii MỤC LỤC ix DANH MỤC HÌNH xii DANH MỤC BẢNG xiii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xiv TÓM TẮT KHÓA LUẬN xv CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1 1.1. Tổng quan về cà phê 1 1.1.1. Giới thiệu về cà phê 1 1.1.1.1. Cấu tạo quả cà phê 1 1.1.1.2. Thành phần hóa học của quả cà phê 2 1.1.2. Biến đổi trong quá trình rang 4 1.1.3. Thành phần hóa học của cà phê rang 5 1.1.4. Tính chất cảm quan cơ bản của cà phê 7 1.2. Tổng quan phƣơng pháp Temporal Dominance of Sensation 8 1.2.1. Giới thiệu phƣơng pháp 8 1.2.2. Các bƣớc thực hiện phƣơng pháp 8 1.2.3. Ƣu điểm và hạn chế của phƣơng pháp TDS 9 CHƢƠNG 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 10 2.1. Mục tiêu nghiên cứu 10 2.2. Nội dung nghiên cứu 10 2.3. Phƣơng pháp 10 2.4. Ý nghĩa khoa học 10 CHƢƠNG 3. QUY TRÌNH HUẤN LUYỆN HỘI ĐỒNG 11 3.1. Mẫu cà phê 11 3.2. Sơ đồ quy trình huấn luyện hội đồng đối với phƣơng pháp QDA 11 3.3. Thuyết minh quy trình 12 ix
11. 3.3.1. Mời tham gia hội đồng và lựa chọn sơ bộ 12 3.3.2. Lựa chọn hội đồng theo yêu cầu 12 3.3.2.1. Nhận biết 4 vị cơ bản 12 3.3.2.2. Phân biệt cƣờng độ vị 13 3.3.2.3. Mô tả sản phẩm 13 3.3.2.4. Xử lý kết quả sau lựa chọn sơ bộ 14 3.3.3. Luyện tập nâng cao khả năng cảm quan cho hội đồng 14 3.3.3.1. Luyện tập phân tích cảm quan cơ bản 14 3.3.3.2. Đánh giá cảm quan sản phẩm qua các phép thử thông dụng 14 3.3.4. Huấn luyện hội đồng 15 3.3.4.1. Phát triển thuật ngữ 15 3.3.4.2. Rút gọn thuật ngữ 18 3.3.4.3. Lựa chọn thuật ngữ huấn luyện 20 3.3.4.4. Thiết kế huấn luyện hội đồng trên từng đặc tính cảm quan 20 3.3.4.5. Loại phép thử sử dụng 20 3.3.4.6. Không gian mẫu 21 3.3.4.7. Huấn luyện từng đặc tính cảm quan trong không gian mẫu 22 3.3.4.8. Đánh giá năng lực hội đồng 25 3.4. Quá trình huấn luyện hội đồng đối với phƣơng pháp TDS 26 3.4.1. Mẫu cà phê 27 3.4.2. Đánh giá cảm quan 27 3.4.2.1. Huấn luyện: 27 3.4.2.2. Cách đánh giá 27 3.4.3.3. Cách xây dựng đƣờng cong TDS 27 3.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu 29 3.5.1. Thống kê số liệu 29 3.5.2. Xử lý số liệu 31 3.5.2.1. Phân tích mô hình hồi quy một yếu tố 31 3.5.2.2. Phân tích mô hình hồi quy phƣơng sai đa yếu tố 31 3.5.2.3. Phân tích đa chiều PCA 32 CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 33 4.1. Kết quả kiểm tra năng lực hội đồng 33 4.1.1. Khả năng phân biệt sản phẩm của hội đồng 33 x
12. 4.1.2 Sự đồng thuận của hội đồng 34 4.1.3. Độ tin cậy của hội đồng 35 4.2. Kết quả mô tả sản phẩm của hội đồng bằng phƣơng pháp QDA 35 4.3. Kết quả mô tả sản phẩm của hội đồng bằng phƣơng pháp TDS 36 CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39 5.1. Kết luận 39 5.2. Kiến nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 42 xi
13. DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cấu tạo quả cà phê 2 Hình 3.1. Quy trình huấn luyện hội đồng đánh giá chất lƣợng cảm quan 11 Hình 3.2. Máy pha cà phê ELECTROLUX 16 Hình 3.3. Ly nếm cà phê 17 Hình 3.4. Phiếu trả lời cho phép thử cho điểm 21 Hình 3.5. Phƣơng pháp tính toán, xây dựng đƣờng cong TDS 28 Hình 3.6. Kết quả xử lý PCA của sản phẩm 32 Hình 4.1. Đồ thị sự tƣơng tác giữa sản phẩm:ngƣời thử ở tính chất vị chua: 34 Hình 4.2. Đồ thị phân tích PCA của các sản phẩm 35 Hình 4.3. Đƣờng cong TDS của 3 sản phẩm R1, A1 và RA 37 xii
14. DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Tỷ lệ các thành phần cấu tạo của quả cà phê 2 Bảng 1.2. Thành phần hóa học của vỏ quả 3 Bảng 1.3. Thành phần hóa học của vỏ nhớt 3 Bảng 1.4. Bảng thành phần hóa học của nhân cà phê 4 Bảng 3.1. Cách chuẩn bị mẫu 16 Bảng 3.2. Danh sách thuật ngữ chƣa rút gọn 18 Bảng 3.3. Danh sách những thuật ngữ trƣớc và sau khi rút gọn 19 Bảng 3.4. Kế hoạch huấn luyện đặc tính cảm quan trong không gian mẫu. 22 Bảng 3.5. Bảng pha mẫu huấn luyện vị đắng 23 Bảng 3.6. Bảng trật tự trình bày phép thử huấn luyện vị đắng 23 Bảng 3.7. Bảng pha mẫu huấn luyện vị chua 24 Bảng 3.8. Bảng trật tự trình bày phép thử huấn luyện vị chua 24 Bảng 3.9. Bảng pha mẫu huấn luyện vị chát 24 Bảng 3.10. Bảng trật tự trình bày phép thử huấn luyện vị chát 25 Bảng 3.11. Trật tự trình bày mẫu và mã hóa mẫu 26 Bảng 3.12. Bảng số liệu huấn luyện cƣờng độ 29 Bảng 3.13. Bảng số liệu đánh giá năng lực hội đồng 29 Bảng 3.14. Bảng số liệu mô tả hội đồng bằng phƣơng pháp QDA 30 Bảng 4.1. Bảng kết quả kiểm tra năng lực của hội đồng 33 xiii
15. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ tắt Chữ nguyên Ý nghĩa Chi phối của tính chất cảm quan theo thời TDS Temporal Dominance of Sensation gian QDA Quantitative Descriptive Analysis Phân tích mô tả định lƣợng DR Dominance Rate Tỷ lệ chi phối PCA Principal Component Analysis Phân tích thành phần chính ANOVA Analysis of Variance Phân tích phƣơng sai TCCQ Tính chất cảm quan SP Sản phẩm NT Ngƣời thử BT Buổi thử R1 Robusta 100% Cà phê Robusta nguyên chất A1 Arabica 100% Cà phê Arabica nguyên chất Cà phê Robusta: Arabica với tỷ lệ phối RA Robusta: Arabica 50: 50% trộn 50: 50 Sản phẩm cà phê Trung Nguyên trên thị TN Trung Nguyên trƣờng Y5 Y5Café Sản phẩm cà phê Y5Café trên thị trƣờng xiv
16. TÓM TẮT KHÓA LUẬN Tính chất cảm quan của sản phẩm cà phê phin thay đổi theo tỷ lệ phối trộn của mỗi loại cà phê. Để làm rõ sự thay đổi này, chúng tôi nghiên cứu về việc sử dụng phƣơng pháp Quantitative Descriptive Analysis (QDA) và Temporal Dominance of Sensation (TDS) xây dựng quy trình huấn luyện hội đồng mô tả sự thay đổi các tính chất cảm quan của sản phẩm cà phê phin. Kết quả cho thấy có sự thay đổi về cƣờng độ cảm nhận và tỷ lệ chi phối theo thời gian của các sản phẩm cà phê khi thay đổi tỷ lệ phối trộn giữa Robusta và Arabica. Khi tỷ lệ phối trộn Robusta cao nhất thì cƣờng độ vị đắng cao nhất và tính chất cảm quan chi phối chủ đạo là vị đắng và vị chát với tỷ lệ chi phối cao nhất lần lƣợt 87,6% và 63,2%. Ngƣợc lại, khi tỷ lệ phối trộn Arabica cao nhất thì cƣờng độ cảm nhận vị chua cao nhất và tính chất cảm quan chi phối chủ đạo là vị chua và vị chát với tỷ lệ chi phối cao nhất lần lƣợt 82,8% và 64%. Khi tỷ lệ phối trộn giữa Robusta và Arabica 50: 50, thì cƣờng độ cảm nhận các vị cân bằng hơn, tuy nhiên nổi bật lên vị chát so với hai vị còn lại. Chúng tôi đã xây dựng đƣợc quy trình huấn luyện hội đồng mô tả sự thay đổi các tính chất cảm quan của ba sản phẩm cà phê phin: Robusta 100%, Arabica 100% và Robusta: Arabica tỷ lệ phối trộn 50: 50%. xv
17. CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về cà phê 1.1.1. Giới thiệu về cà phê Cà phê thuộc họ Rubiacae, chi Coffea, có nguồn gốc từ vùng cao nguyên Ethiopia và các khu vực lân cận vùng cao nguyên của Sudan và Kenya (Charrier & Berthaud, 1985). Cà phê đầu tiên đƣợc trồng bởi ngƣời Ả Rập vào thế kỷ 14, sau đó đƣợc giới thiệu đến vùng nhiệt đới vào thế kỷ 17 (Smith 1985, Wrigley 1988). Hiện nay cà phê chủ yếu đƣợc trồng ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới và đƣợc tiêu thụ trên toàn thế giới. Một số khu vực đƣợc biết đến về sản xuất cà phê chất lƣợng cao, nhƣ vùng xích đạo ở châu Phi, Java, Sumatra, và các đảo khác của Đông Ấn, Tây Ấn, Ấn Độ, Arabia, các đảo Thái Bình Dƣơng, Mexico, Trung và Nam Mỹ (Anzueto và cộng sự 2005; Ukers 2012). Cà phê là một loại thức uống có từ lâu đời, đƣợc ƣa chuộng trên thế giới và có mức tiêu thụ cao. Đặc biệt ở các thị trƣờng lớn nhƣ Mỹ, Pháp, Ý và các nƣớc Bắc Âu, nơi mà cà phê đƣợc coi là không thể thiếu, thì không có đủ điều kiện đất đai, khí hậu để trồng. Vì vậy đối với những nƣớc có điều kiện tự nhiên thuận lợi nhƣ nƣớc ta, cà phê không chỉ đƣợc tiêu thụ trong nƣớc mà còn là mặt hàng xuất khẩu mang lại lợi nhuận kinh tế cao. Với ngƣời sử dụng ngày càng nhiều, cộng với nhịp sống hối hả của thời đại công nghiệp, việc pha cà phê bằng phin đã nảy sinh một số bất cập nhất là về thời gian. Cà phê là một chất kích thích nhƣng đƣợc xã hội cho phép sử dụng. Nếu không có gì trở ngại thì nên thƣởng thức. Thƣởng thức một tách cà phê ngon bất cứ lúc nào cũng có thể góp phần giảm thiểu đi những căng thẳng trong đời sống. Các nghiên cứu mới đây cho biết ngƣời uống cà phê có thể tránh đƣợc bệnh ung thƣ gan. Nhƣng chỉ thực sự tốt khi chúng ta uống cà phê nguyên chất không có pha trộn tạp chất. Nếu có pha trộn, nên chắc chắn rằng những chất này đã đƣợc cơ quan quản lý thực phẩm và thuốc men – FDA (Food and Drug Administration) cho phép sử dụng. Các loại cà phê đều thuộc nhón coffea, gồm 70 loại khác nhau, chỉ có khoảng 10 loại đáng chú ý về giá trị, trồng trọt. Trên thế giới hiện nay ngƣời ta thƣờng trồng 3 loại cà phê chính: Cà phê Arabica – cà phê chè Cà phê Robusta – cà phê vối. Cà phê Chari – cà phê mít. 1.1.1.1. Cấu tạo quả cà phê Cấu tạo quả cà phê gồm có những phần sau: lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa và nhân. 1
18. Hình 1.1. Cấu tạo quả cà phê (Hoàng Minh Trang. 1983) Lớp vỏ quả: là lớp vỏ ngoài, mềm, ngoài bì có màu đỏ, vỏ cà phê chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít. Dƣới lớp vỏ mỏng là lớp vỏ thịt, vỏ thịt cà phê chè mềm chứa nhiều chất ngọt, dễ xay xát hơn. Hạt cà phê sau khi loại các chất nhờn và phơi khô gọi là cà phê thóc, vì bao bọc nhanh là một lớp vỏ cứng nhiều chất xơ gọi là “trấu” tức là nội bì. Vỏ trấu của cà phê chè mỏng và dễ dập vỡ hơn cà phê vối và cà phê mít. Sát nhân cà phê còn một vỏ mỏng, mềm gọi là vỏ lụa, chúng có màu sắc và đặc tính khác nhau tùy theo loại cà phê. Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc rất mỏng và dễ bong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến. Vỏ lụa cà phê vối màu nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê. Trong cùng là nhân cà phê, lớp tế bào phần ngoài của nhân cứng có những tế bào nhỏ, trong có chứa những chất dầu. Phía trong có những tế bào lớn và mềm hơn. Một quả cà phê thƣờng có 1, 2 hoặc 3 nhân, thông thƣờng thì chỉ 2 nhân. Bảng 1.1. Tỷ lệ các thành phần cấu tạo của quả cà phê (Hoàng Minh Trang. 1983) Thành phần Arabica (%) Robusta (%) Vỏ quả 43 – 45 41 – 42 Vỏ nhớt 20 – 23 21 – 22 Vỏ trấu 6 – 7,5 6 – 8 Nhân và vỏ lụa 26 – 30 26 – 29 1.1.1.2. Thành phần hóa học của quả cà phê  Thành phần hóa học của vỏ quả Vỏ quả có màu đỏ khi chín, là chất antoxian trong đó có vết của ankaloit, tanin, cafein và các loại enzyme. Trong vỏ quả có khoảng 21,5 –30% chất khô. 2
19. Bảng 1.2. Thành phần hóa học của vỏ quả (tính theo % trong 1g) (Hoàng Minh Trang. 1983) Thành phần hóa học Arabica (%) Robusta (%) Protein 9,20 – 11,20 9,17 Chất béo 1,73 2,00 Cellulose 13,16 27,65 Tro 3,22 3,33 Hợp chất không có Nitơ 66,16 57,15 Chất đƣờng - - Tanin - 14,42 Pectin - 4,07 Cafein 0,58 0,25  Thành phần hóa học của lớp nhớt Phía dƣới lớp vỏ quả là lớp nhớt, nó gồm những tế bào mềm, không có cafein, tanin, có nhiều đƣờng và pectin. Độ pH của lớp nhớt tùy theo độ chín của quả thƣờng từ: 5,6 – 5,7 đôi lúc lên tới 6,4. Trong lớp nhớt đặc biệt có men pectinaza phân giải pectin trong quá trình lên men. Bảng 1.3. Thành phần hóa học của vỏ nhớt (Hoàng Minh Trang. 1983) Thành phần hóa học Arabica (%) Robusta (%) Pectin 33,0 38,7 Đƣờng khử 30,0 46,8 Đƣờng không khử 20,0 - Cenlulose và tro 17,0 -  Thành phần hóa học của vỏ trấu Gồm có cellulose là chủ yếu, trong vỏ trấu có một ít cafein, khoảng 0,4% do từ nhân khuếch tán ra lúc lên men hoặc lúc phơi khô.  Thành phần hóa học của nhân 3
20. Bảng 1.4. Bảng thành phần hóa học của nhân cà phê (Hoàng Minh Trang. 1983) Thành phần hóa học Tính bằng g/100g Nƣớc 8 – 12 Chất dầu 4 – 8 Protein 9 – 16 Cafein 1 (Arabica), 2 (Robusta) Chlorogenic acid 2 Trigonelline 1 Tanin 2 Cafetanic acid 8 – 9 Cafeic acid 1 Pentozan 5 Tinh bột 5 – 23 Dextrin 0,85 Saccharose 5 – 10 Cenlulose 10 – 20 Hemicenlulose 20 Lignin 4 Tro 2,5 – 4,5 Cấu tạo của cà phê nhân chịu ảnh hƣởng bởi chủng cà phê, độ chín của quả, điều kiện canh tác, điều kiện chế biến và bảo quản nhƣng thực tế chƣa có nghiên cứu nào thiết lập mối quan hệ đó với thành phần hóa học của nhân cà phê. Cà phê nhân ở dạng thƣơng phẩm gồm có: nƣớc, chất khoáng, lipit, protit, gluxit. Ngoài ra, còn có những chất mà ta thƣờng gặp trong thực vật là những acid hữu cơ chủ yếu là acid clorogenic và các chất ancaloit. Trên thế giới cũng nhƣ trong nƣớc ta đã có nhiều nghiên cứu và phân tích thành phần hóa học của nhân cà phê. Ngoài ra, trong nhân cà phê còn có một lƣợng đáng kể Vitamin, các chất bay hơi và cấu tử của mùi thơm. Hiện nay, ngƣời ta đã tìm ra có tới hơn 70 chất thơm hỗn hợp lại thành mùi thơm đặc biệt của cà phê. Trong cà phê chủ yếu là Vitamin nhóm B nhƣ: B1, B2, B6 và các loại acid hữu cơ là tiền các loại Vitamin. 1.1.2. Biến đổi trong quá trình rang Hạt cà phê tƣơi không có màu sắc và hƣơng thơm đặc trƣng của cà phê, mà nó đƣợc hình thành trong quá trình rang. Dầu cà phê (chiếm khoảng 10% trong hạt cà phê rang) mang hầu hết hƣơng cà phê. Hƣơng đƣợc tạo thành từ hỗn hợp của các hợp chất dễ bay hơi, còn hợp chất không bay hơi quyết định vị chua, vị đắng và chát (Buffo & Cardelli-Freire, 2004). 4
21. Theo Buffo & Cardelli-Freire (2004) quá trình rang có thể chia thành 3 giai đoạn: Giai đoạn làm khô ban đầu, thu nhiệt và nƣớc đƣợc loại bỏ. Hạt cà phê thay đổi từ xanh tƣơi ngả sang màu vàng. Giai đoạn rang chính, một số phản ứng nhiệt phân phức tạp xảy ra. Thành phần hoá học của hạt biến đổi đáng kể, với việc tạo ra một lƣợng lớn carbon dioxide và sự hình thành của hàng trăm các chất liên quan đến hƣơng thơm và hƣơng vị cà phê. Hạt cà phê đổi màu sang nâu sẫm. Đầu giai đoạn này là quá trình tỏa nhiệt. Phản ứng nhiệt phân đạt tối đa là 190 – 210oC, khi giai đoạn chuyển sang quá trình thu nhiệt sẽ tạo thành các hợp chất dễ bay hơi. Cuối cùng phản ứng tỏa nhiệt một lần nữa tại 210oC. Giai đoạn làm lạnh nhanh nhằm dừng phản ứng tỏa nhiệt cuối của quá trình rang, sử dụng nƣớc hoặc không khí làm tác nhân làm mát. Lƣợng nhiệt truyền cho hạt cà phê là một thông số có tầm ảnh hƣởng lớn trong quá trình rang. Nó đƣợc kiểm soát bởi nhiệt độ và thời gian rang. Màu sắc của hạt cà phê tƣơng quan trực tiếp đến nhiệt độ rang: nhiệt độ càng cao, hạt cà sẫm màu, vì vậy màu sắc hạt có thể sử dụng để xác định thời điểm kết thúc quá trình rang. Mức độ rang thƣờng đƣợc mô tả nhƣ là: “sáng”, “vừa” hoặc “tối”. Thời gian rang có thể kéo dài đến 40 phút nhƣ trƣờng hợp cà phê Brazil, hoặc rang nhanh 90 giây để sản xuất cà phê năng suất cao. Thời gian rang ảnh hƣởng đến các phản ứng xảy ra trong hạt cà phê: thời gian dài sản xuất ra cà phê đắng và thiếu hƣơng thơm yêu cầu, trong khi thời gian ngắn có thể là không đủ để diễn ra các phản ứng nhiệt phân, kết quả là cà phê có tính chất cảm quan kém (Buffo & Cardelli-Freire, 2004). 1.1.3. Thành phần hóa học của cà phê rang Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình rang chƣa đƣợc hoàn toàn sáng tỏ. Kết quả dƣới đây là từ việc tái sản xuất hoặc mô phỏng trong phòng thí nghiệm tất cả các phản ứng xảy ra bên trong một hạt cà phê: Không xác định đƣợc tất cả các tiền chất hoạt động của hƣơng thơm, màu sắc và hƣơng vị trong cà phê tƣơi. Có một lƣợng rất lớn các tiền chất làm tăng sự phức tạp của phản ứng, gây khó khăn để phân lập vì các sản phẩm phản ứng trung gian. Hầu hết các phản ứng xảy ra trong các tế bào hạt còn nguyên vẹn, có vách rất dày. Những vách này đƣợc so sánh nhƣ nồi hấp tiệt trùng, do đó áp suất chỉ có thể đoán. Quá trình rang làm thất thoát vật chất khô, chủ yếu là khí carbon dioxide, nƣớc và các chất bay hơi, acid amin, acid bay hơi của quá trình nhiệt phân. Có sự phân hủy đáng kể các polysaccharides, đƣờng chlorogenic và sự gia tăng tƣơng đối các acid hữu cơ, chất béo. Quá trình rang cũng gây ra phán ứng caramen hóa và ngƣng tụ sản phẩm ở mức cao. Nồng độ caffein và trigonelline (acid nicotinic N-methyl) vẫn gần nhƣ không thay đổi.  Sự phân hủy của polysaccharides Polysaccharide là thành phần chính cấu tạo nên thành tế bào, chúng tƣơng đối ổn định trong quá trình rang. Merwe, Carbo, Bradbury, & Halliday (1990) sử dụng phƣơng pháp phân tích cấu trúc polysaccharide và áp dụng phƣơng pháp này trên cà phê, các liên kết 5
22. S K L 0 0 2 1 5 4