Đặc tính của cây cà phê.

Mai Trúc's picture

 

1. Đặc tính sinh học của cây cà phê.

Cà phê là tên một chi thực vật thuộc họ Thiên thảo (Rubiaceae). Họ này bao gồm khoảng 500 chi khác nhau với trên 6.000 loài cây nhiệt đới.

Chi cà phê bao gồm nhiều loài cây lâu năm khác nhau. Tuy nhiên, không phải loài nào cũng chứa caffein trong hạt, một số loài khác xa với những cây cà phê ta thường thấy. Chỉ có hai loài cà phê có ý nghĩa kinh tế. Loài thứ nhất có tên thông thường trong tiếng Việt là cà phê chè (tên khoa học: Coffea arabica), đại diện cho khoảng 61% các sản phẩm cà phê trên thế giới. Loài thứ hai là cà phê vối (tên khoa học: Coffea canephora hay Coffea robusta), chiếm gần 39% các sản phẩm cà phê. Ngoài ra còn có Coffea liberica và chari (ở Việt Nam gọi là cà phê mít) với sản lượng không đáng kể.

Cà phê thuộc giống coffea gồm 70 loại khác nhau, nhưng chỉ có khoảng 10 loại có giá trị kinh tế và trồng trọt. Hiện nay thường trồng 3 loại chính:
 Giống Arabica.
 Giống Robusta.
 Giống Chari.
Ba giống này có thời vụ xen kẽ nhau tạo điều kiện thuận lợi cho việc trồng trọt và thu hoạch.

  • Cà phê Arabica.

Tên khoa học là Coffee arabica, thường được gọi là cà phê chè, đại diện cho khoảng 61% các sản phẩm cà phê trên thế giới. Có nguồn gốc từ Cao Nguyên nhiệt đới Ethiopia đông Phi Châu.

Arabica cao từ 3 – 7 m tùy điều kiện đất đai, khí hậu, độc thân hoặc nhiều thân, lá nhỏ hình oval hoặc lưỡi mác, cành nhỏ mảnh khảnh ít phân nhánh, tán nhỏ, quả hình bầu dục đôi khi hình tròn, quả chín có giống màu vàng có giống màu đỏ tươi, đường kính 10 – 15 mm, thường có hai nhân, hiếm khi có ba nhân, cuống quả khi chín rất mềm dễ rụng, nứt khi trời mưa. Thời gian nuôi quả 6 – 7 tháng, khí hậu lạnh ở miền Bắc arabica chín rộ vào tháng 12 – 1 năm sau và muộn hơn 2 – 3 tháng so với Tây Nguyên. Khoảng 800 – 1200 quả/kg, cứ 2,5 – 3 kg hạt cho ra 1 kg nhân, nhân có màu xám xanh, xanh lục,xanh nhạt, …Tuỳ theo phương pháp chế biến lượng caffein trong nhân khoảng 1 – 3%.

  • Cà phê Robusta

Tên khoa học: Coffea canephora hay Coffea robusta, thường được gọi là cà phê vối, chiếm gần 39% các sản phẩm cà phê. Có nguồn gốc từ khu vực sông Conggô và miền núi thấp xích đạo và nhiệt đới Tây Phi Châu.

Robusta cao 5 – 7 m, độc thân hoặc nhiều thân, cành khá lớn phân nhiều nhánh, tán rộng, lá trung bình mặt lá gồ ghề. Đặc biệt, hoa robusta không bao h ra lại vào mùa sau tại vị trí cũ, quả chín màu đỏ sẫm, đường kính 10 – 13 mm, hình bầu dục hoặc tròn có hai nhân đôi khi một nhân, vỏ quả cứng và cuống dai hơn arabica. Cứ khoảng 3 kg quả cho ra 1 kg nhân, nhân hình bầu dục hơi tròn có màu xám xanh, xanh bạc, vàng mỡ gà,…Tuỳ thuộc vào cách chế biến lượng caffein có khoảng 1,5 – 3%.

  • Cà phê Chari

Tên khoa học: Coffea chari, ở Việt Nam thường được gọi là cà phê mít. Có nguồn gốc ở xứ Ubangui Chari thuộc Biển Hồ gần xa mạc Xahara, du nhập vào Việt Nam năm 1905, cây lớn cao 6 – 15 m lá to hình trứng hoặc hình lưỡi mác, gân lá nổi lên ở mặt dưới, cành lớn tán rộng. Quả hình bầu dục, núm to và lồi, tùy điều kiện khí hậu vùng đất quả sẽ chín sớm hơn hoặc cùng lúc với thời điểm cây ra hoa, cà phê mít có đặc điểm ra hoa tại vị trí cũ vào vụ kế tiếp nên vào vụ thu hoạch (tháng 5 – tháng 7) trên tại một đốt cành có thể có cùng lúc quả xanh, quả chín, nụ, hoa. Đây là yếu tố bất lợi cho thu hoạch và giảm năng suất.

Hoa của ba loại cà phê trên thường nở đồng loạt, thành chùm màu trắng muốt, hương thơm ngào ngạt. Hoa chỉ nở trong 3 – 4 ngày, thời gian thụ phấn khoảng 2 – 3 h. Một cây cà phê trưởng thành có từ 30.000 – 40.000 hoa.

2. Cấu tạo và thành phần hóa học của quả cà phê.

  • Cấu tạo giải phẫu

Quả cà phê bao gồm các phần như sau: Lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa, nhân.

Lớp vỏ quả: Là lớp vỏ ngoài cùng, có màu đỏ, đỏ sẫm hoặc vàng tùy chủng, mền, cà phê chè mền hơn cà phê vối và cà phê mít.
Lớp vỏ thịt (lớp nhớt): nằm dưới lớp vỏ, mền. Vỏ thịt cà phê vối và cà phê chè mền, ngọt, mỏng, dễ bong tróc khi xay xát hơn cà phê mít.
Vỏ trấu: Là một lớp vỏ cứng bao bọc nhân, cấu tạo chủ yếu là cellulose. Vỏ trấu cà phê chè mỏng hơn, dễ vỡ hơn cà phê vối và cà phê mít.
Vỏ lụa: Nằm dưới lớp vỏ trấu, mỏng, mền, có màu sắc tùy chủng như đã trình bày.
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 thường có từ 1 ( Biculi), 2 hoặc 3 nhân. Thông thường chỉ có 2 nhân (vối, mít, chè). Trong nhân có phôi mầm.

  • Cấu tạo hóa học

Vỏ quả: Có màu đỏ do chất antoxian và các vết alkaloid, trong vỏ chứa 21,5 – 30% chất khô (tanin, caffein, các enzyme, …)

Vỏ thịt: Là những tế bào mềm chứa nhiều đường và pectine, ngoài ra còn có enzyme pectinase phân giải pectine trong quá trình lên men và lên men đường làm pH dao động trong khoảng 5,6 – 6,4.

Vỏ trấu: Chứa chủ yếu là cellulose, một ít caffein (0,4%) do khếch tán từ vỏ trong lúc phơi khô hoặc lên men.

Nhân: 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 còn có một số chất thơm, khoáng và alkaloid. Thành phần hóa học của nhân quyết định chất lượng cà phê, nó phụ thuộc vào chủng loài, điều kiện đất đai, kỹ thuật canh tác, phương pháp chế biến bảo quản, …Và trong chế biến cà phê thì thành phần hóa học của nhân là nhân tố quan tâm hàng đầu.

 

Vai trò của một số chất hóa học trong việc tạo ra màu – mùi – vị đặc trưng của cà phê
Hydratcarbon: Hàm lượng hydratcarbon trong cà phê khô khoảng 60%. Phần lớn là các polysaccharide hòa tan hoặc không hòa tan trong nước và một phần nhỏ là các đường saccharose, glucose, … Trong quá trình rang các hydratcarbon biến đổi nhiều, chúng có thể phân hủy thành các hợp chất khác nhau hoặc biến mất hầu như hoàn toàn như các chất đường đã nói trên. Các đường khử tham gia một số phản ứng tạo màu và mùi cho cà phê rang. Các polysaccharide không hòa tan trong nước, chúng tạo nên những thành tế bào của hạt cà phê và sau khi pha trở thành bã cà phê.

Các chất béo: Trong cà phê nhân tổng hàm lượng chất béo chiếm khoảng 13%. Trong quá trình rang các hợp chất béo mất đi 1 – 2%. Các chất béo chủ yếu tạo thành dầu cà phê là trigliceride và diterpene, là dạng este của acid bão hòa, nhất là panmitic, behenic, arachidic. Các diterpene này rất nhạy với acid, nhiệt và ánh sáng. Hàm lượng diterpene giảm đi trong quá trình bảo quản cũng như quá trình rang có thể là do tạo thành các terpnene bay hơi, naphtalene và quinoline.

Các acid: Đại diện quan trọng nhất của nhóm acid là các loại acid chlorogenic. Đây là những loại acid đặc trưng đối với cà phê. Trong quá trình rang chúng bị phân hủy 30 – 70%, sau khi rang có sự hình thành một số acid dễ bay hơi. Tất cả các acid này đều góp phần tạo vị chua của cà phê.

Các loại protein: Hầu như không có mặt trong cà phê rang, do rang ở nhệt độ cao nên một phần bị phân hủy, phần còn lại kết hợp với hydratcarbon và các acid chlorogenic tạo thành những chất màu nâu. Bằng phương pháp thủy phân, người ta thấy trong thành phần protein của cà phê có những acid amin sau: cysteine, alanine, phenylalanine, histidine, leucine, lysine, …. Các acid amin này ít thấy ở trạng thái tự do, chúng thường ở dạng liên kết.  Khi gia nhiệt, các mạch polypeptide bị phân cắt, các acid amin được giải phóng ra tác dụng với nhau hoặc tác dụng với những chất tạo mùi và vị cho cà phê rang. Trong số các acid amin kể trên đáng chú ý nhất là những acid amin có chứa lưu huỳnh như cystein, methionine và proline, chúng góp phần tạo nên hương vị đặc trưng của cà phê sau khi rang.  Đặc biệt, methionine và proline có tác dụng làm giảm tốc độ oxi hóa các chất thơm, làm cho cà phê rang giữ được mùi vị khi 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.

Các loại alkaloid: Trong quá trình rang, hàm lượng caffein hầu như không thay đổi. Trigoneline giảm khoảng 75%, tạo thành các sản phẩm gồm acid nicotinic (niacin), nicitinamide và các chất thơm bay hơi như pyrine và pyrol. Trong đó đáng chú ý nhất là niacin, trong cơ thể con người có tác dụng như một loại vitamine.
Các chất thơm: Trong thành phần của các hợp chất thơm có khoảng 50% aldehyde, 20% ketone, 8% ester, 7% heterocylic, 2% dimethylsulfide, một lượng ít hơn là các sulfide hữu cơ khác, còn có một lượng nhỏ nitrile, alcohol hoặc các hydrocarbon đã bão hòa và chưa bão hòa có trọng lượng phân tử thấp như isoprene.

Các chất khoáng: Hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 3 – 5%, chủ yếu là kali, nitơ magie, photpho, clo. Ngoài ra còn thấy nhôm, sắt, đồng, iod, lưu huỳnh, …những chất này ảnh hưởng không tốt đến mùi vị cà phê.  Chất lượng cà phê cao khi hàm lượng chất khoáng càng thấp và ngược lại.

Danh mục: