CÁC THÀNH PHẦN HÓA HỌC CHÍNH CỦA CÀ PHÊ

Cà phê là một phức hợp được tạo bởi nhiều thành phần hóa học có đặc điểm rất riêng biệt như caffeine, nhóm antioxidant, nhóm diterpene,…. Sự góp mặt của các thành phần chính là lý do chính khiến hương vị và dưỡng chất trong hạt cà phê vô cùng dồi dào và phong phú, và không những thế, những chất này có có những tác dụng riêng biệt đến sức khỏe của người dùng nữa.

CAFFEINE

Caffeine (hay còn được gọi là 1,3,7-Trimethylpurine-2,6-dione C₈H₁₀N₄O₂) là thành phần có tác dụng mạnh nhất trong các sản phẩm cà phê dù chỉ chiếm khoảng 1-5% thành phần của cà phê. Caffeine còn có thể được tìm thấy trong hơn 60 loại thực vật khác như hạt ca cao, hạt kola, lá trà,… và trong nhiều loại thức uống hiện nay cũng như một số loại thuốc.

Một tách cà phê bình thường có thể chứa từ 80 tới 100 mg Caffeine, nhưng tác dụng của nó lại rất phong phú, từ tác dụng hỗ trợ giảm cân đến tăng khả năng tập trung và khả năng hoạt động của cơ. Tuy nhiên Caffeine cũng có mặt trái khi đa phần người dung các sản phẩm có chứa Caffeine đều bị ảnh hưởng tiêu cực đến giấc ngủ, thậm chí là mất ngủ.

Lượng Caffeine của cà phê Robusta thường gấp đôi so với cà phê Arabica, và đây được coi là tác nhân gây ra vị đắng của hạt cà phê. Vì vậy việc cà phê Robusta ít bị gây hại bởi côn trùng hơn cà phê Arabica không còn quá khó để chứng minh nữa, vì ngoại trừ loài người – sinh vật duy nhất trên hành tinh tìm kiếm vị đắng của Caffeine ra, thì chẳng có loài nào thích cái vị đắng của Caffeine cả. 

HÀM LƯỢNG CAFFEINE TRONG THỨC UỐNG

TRIGONELLINE

Trigonelline (hay còn được gọi là 1-Methylpyridinium-3-carboxylate C₇H₇NO₂) là một trong những thành phần quan trọng trong hạt cà phê nhưng lại rất ít khi được biết tới. Hàm lượng Trigonelline được tìm thấy trong cà phê Arabica là khoảng 1% và trong cà phê Robusta là khoảng 0.7%.

Nhiệm vụ quan trong nhất của Trigonelline trong hạt cà phê là tạo hương vị trong quá trình rang. Khi gặp nhiệt độ trên 160^oC, trigonelline phản ứng dần trong điều kiện nhiệt độ cao để tạo thành khí CO₂, nước và phức hợp các chất tạo mùi thơm thuộc nhóm Pyridine.  Các chất thuộc nhóm Pyridine này là tác nhân chính để tạo hương vị ngọt ngào, hương caramel và hương đất cho các sản phẩm cà phê rang.

CÁC HỢP CHẤT THUỘC NHÓM ANTIOXIDANT

Antioxidants là một nhóm hợp chất chống oxi hóa góp mặt trong rất nhiều nơi. Những loại Antioxidant dễ tìm thấy nhất là Ascorbic Acid (Một dạng Vitamin C), Tocopherol (Một dạng Vitamin E) và Carotenoid (Một dạng Vitamin A). Người ta còn tìm thấy rất nhiều dạng hợp chất chống oxi hóa từ Antioxidant trong cà phê như Chlorogenic Acid và Melanoidin –  những hợp chất có khả năng tăng cường sức để kháng của cơ thể. Các chất này khi vào cơ thể giúp tăng cao nồng độ các chất chống oxi hóa trong máu. Tuy nhiên hàm lượng của các hợp chất thuộc nhóm Antioxidant lại phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ rang, lượng đường/sữa dùng kèm cà phê, tỷ lệ cà phê và nước khi pha chế,…. Vì thế chưa thể có một thống kê chính xác về hàm lượng của các chất thuộc nhóm Antioxidant trong cà phê, nhưng công dụng của những chất này với cơ thể là không thể phủ định được.

CÁC HỢP CHẤT THUỘC NHÓM DITERPENE

Các hợp chất thuộc nhóm Diterpene như Cafestol (C₂₀H₂₈O₃) và Kahweol (C₂₀H₂₆O₃) là những hợp chất được tìm thấy nhiều nhất trong dầu cà phê. Việc dùng nhiều các hợp chất thuộc nhóm Diterpene làm tăng hàm lượng huyết thanh và Cholesterol xấu (LDL Cholesterol) trong máu.

Các hợp chất này hầu hết được giữ lại khi pha chế cà phê bằng phin giấy hoặc các loại giấy lọc, miếng lọc. Vì thế các phương pháp pha chế cà phê không qua quá trình lọc như cà phê kho, bình Percolator,… sẽ giữ lại các hợp chất này.

Tuy nhiên cũng có trường hợp ngoại lệ là cà phê hòa tan và cà phê pha máy Espresso. Trong khi cà phê hòa tan hầu như không giữ lại các chất thuộc nhóm Diterpene thì cà phê Espresso chỉ giữ lại một lượng không đáng kể.

Hiện nay, các nhà khoa học đang nghiên cứu về công dụng của các hợp chất thuộc nhóm Diterpene trong việc điều trị các tế bào ung thư như ung thư trực tràng.

CARBOHYDRATES

Các hợp chất thuộc nhóm Carbohydrate, điển hình là đường Glucose C₆H₁₂O_6, cấu tạo nên trên 50% tổng khối lượng khô của hạt cà phê. Nhóm Carbohydrate gần như được bảo toàn trong quá trình rang và góp mặt rõ rệt trong quá trình pha chế cà phê. Carbohydrate được coi là thành phần quyết định đến độ “Đậm” (Body/Mouth Feel) của các sản phẩm cà phê sau khi được pha chế.  

Hợp chất quan trọng nhất thuộc nhóm Carbohydrate trong cà phê là đường đôi Sucrose C₁₂H₂₂O₁₁ (Phức hợp giữa đường Glucose và Fructose). Tỷ lệ Sucrose được tìm thấy trong cà phê Arabica là khoảng 6-9% và trong cà phê Robusta là khoảng 3-7%. Trong quá trình rang, hầu như toàn bộ lượng đường Sucrose đều tham gia Phản ứng Maillard để tạo màu nâu cho hạt cà phê và các hương vị phức tạp khác.

PROTEIN

Hàm lượng Protein có trong cà phê nhân đạt khoảng 10-13%, bao gồm các bậc của  Protein. Mặc dù hàm lượng Protein trong hạt cà phê khác nhau trong mỗi hạt, nhưng những hàm lượng này đều được kiểm soát bởi 3 yếu tố: độ trưởng thành của hạt, loại hạt và điều kiện bảo quản.

Trong quá trình rang, Protein hết hợp với các hợp chất thuộc nhóm Carbohydrate trong Phản ứng Maillard. Từ nhiệt độ 160^oC trở lên các gốc Protein tự do kết hợp với các loại đường Carbohydrate để tạo ra các hợp chất có hương vị ngọt và caramel; kết hợp với các phân tử phức tạp hơn như Pyzazine để tạo hương hạt và hương đất; kết hợp với những hợp chất thuộc nhóm Aldehyde, Ketone và Diacetyl (Butanedione) để tạo hương bơ giống như bỏng ngô….

ACRYLAMIDE

Acrylamide C₃H₅NO là một hợp chất được hình thành trong quá trình rang cà phê ở nhiệt độ cao. Acrylamide có hại đối với động vật, tuy nhiên vẫn chưa có nghiên cứu nào phát hiện được ảnh hưởng của Acrylamide đối với con người. Dẫu vậy, các nhà sản xuất cà phê rang luôn cố gắng làm giảm lượng Acrylamide trong cà phê mà không làm thay đổi hương vị của cà phê để hướng tới đảm bảo nhất cho người tiêu dùng.

FURAN

Giống như Acrylamide, Furan C₄H₄O là một hợp chất hình thành tại nhiệt độ cao. Furan có hạt đối với gan, tuy nhiên vì đây là một chất rất dễ bốc hơi, trên 90% lượng Furan trong hạt cà phê bị phân hủy và đi ra khỏi hạt cà phê trong quá trình rang, lương Furan còn lại cần phải được xử lý sau quá trình rang để giảm thiểu tác động tới con người và đạt tiêu chuẩn của Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu.

OCHRATOXIN A

Ochratoxin A (OTA) C₂₀H₁₈CINO₆  là một loại chất độc với gan người được hình thành từ các bào từ nấm mốc trên hạt cà phê. Loại độc tố này còn phát triển trên các loại ngũ cốc hay trái cây khô khi không được bảo quản đúng cách. Hiện nay hàm lượng Ochratoxin A chịu sự kiểm soát của bởi tổ chức GAP (Good Agricultural Practice) và doanh nghiệp lưu trữ cà phê nhân phải tránh tối đa sự phát triển của Ochratoxin A trong cà phê bằng cách kiểm soát độ ẩm của hạt cà phê luôn đạt mức 12-12.5% sau khi sơ chế.

GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG TRONG CÀ PHÊ

• 1 ly cà phê đen thường không chứa chất béo, carbohydrate hoặc protein, vì thế 1 ly cà phê đen chỉ cung cấp 1-2 kcal.
• Cà phê chứa nhiều vi khoáng và vitamin, đặc biệt là Kali, Magie và Acid Nicotinic.
• Nếu thêm sữa, đường hoặc các chất ngọt khác vào cà phê thì hàm lượng giá trị dinh dưỡng sẽ thay đổi.

Bảng dưới đây bao gồm các giá trị vi khoáng và vitamin trong 100ml và 1 ly 125ml cà phê với độ đậm vừa phải.