Chuyển hướng tin nhắn
2021/09/20/coffee-chemistry/_2

Ngày Quốc tế Cà phê là ngày 1 tháng 10, nhưng không phải ai trong chúng ta cũng cần một ngày để kỷ niệm loại đồ uống mà chúng ta thưởng thức quanh năm. Điều gì tạo nên một tách cà phê chất lượng cao? Có nhiều yếu tố cần xem xét, từ nguồn gốc của hạt cà phê và khí hậu nơi chúng được trồng, đến cách hạt được chế biến, rang, đóng gói và cuối cùng là cách xay và pha chế hạt đã rang. Trong bài viết này, tôi sẽ thảo luận một chút về lịch sử của cà phê, cách nó được chế biến và cách xác định chính xác các thông số chất lượng để pha chế tách cà phê thơm ngon nhất.

Nguồn gốc của thức uống yêu thích

Từ «coffee» được giới thiệu vào năm 1582, bắt nguồn từ từ «koffie» trong tiếng Hà Lan. Từ này có nguồn gốc sâu xa hơn từ từ «qahwah» trong tiếng Ả Rập, được cho là bắt nguồn từ «quwwa» (nghĩa là sức mạnh hoặc năng lượng) hoặc từ Kaffa (còn được viết là Kefa), một vương quốc thời trung cổ ở Ethiopia từng xuất khẩu cây cà phê sang Ả Rập. Người ta tin rằng cà phê lần đầu tiên được phát hiện bởi một người chăn dê ở Ethiopia, người nhận thấy đàn dê của mình trở nên năng động hơn sau khi ăn quả cà phê (được gọi là «cherry»). Từ Ethiopia, việc tiêu thụ cà phê đã lan rộng khắp bán đảo Ả Rập và Trung Đông vào thế kỷ 15 và 16.

2021/09/20/coffee-chemistry/_3
Quả cà phê đang chín.

Cà phê hiện là đồ uống được tiêu thụ nhiều nhất trên toàn cầu, chỉ sau nước. Từ espresso đậm đặc nhất đến cà phê pha loãng trong suốt, thế giới thực sự say mê thức uống này. Cà phê đã ăn sâu vào các nền văn hóa đến mức các vị trí hàng đầu tại Giải Vô Địch Barista Thế Giới (2019) thuộc về các thí sinh đến từ Hàn Quốc, Hy Lạp và Canada!

Cà phê ngon: Không đơn giản như bạn nghĩ

Cà phê có rất nhiều loại, với các nhà rang nhỏ lẻ luôn tìm cách khám phá hương vị mới mỗi ngày. Khi thị trường cà phê hảo hạng ngày càng phát triển, nhu cầu về cà phê đặc sản cũng tăng cao. Global Brands Magazine đã báo cáo giá của cà phê Black Ivory là 500 đô la mỗi pound (1.100 đô la mỗi kg) vào năm 2020. 

Tại sao lại đắt như vậy — liệu hương vị có thực sự đáng giá? Để làm ra cà phê Black Ivory, quả cà phê được cho voi ăn và tiêu hóa. Sau đó, hạt cà phê được làm sạch, phơi khô và rang. Cà phê Black Ivory được sản xuất tương tự như Kopi Luwak (hay cà phê chồn), một loại đắt đỏ khác được tạo ra nhờ quá trình lên men quả cà phê trong ruột chồn.

2021/09/20/coffee-chemistry/_4
Chồn có thể tiêu hóa hạt cà phê để tạo ra một trải nghiệm cà phê độc đáo với mức giá cao ngất ngưởng.

Ngoài các loại cà phê cao cấp sản xuất với số lượng nhỏ, các loại hạt cà phê khác được rang với số lượng lớn để phục vụ nhu cầu tiêu thụ phổ thông (cà phê arabicarobusta và liberica). Hạt cà phê arabica chiếm 60% thị phần toàn cầu, với 2,5 triệu tấn được xuất khẩu mỗi năm chỉ riêng từ Brazil. Hạt cà phê robusta chiếm chưa đến 40% thị phần và phần lớn được sản xuất tại Việt Nam. Hạt robusta có vị đắng hơn, chứa nhiều caffeine hơn và thường được sử dụng để làm cà phê hòa tan. Hạt cà phê liberica có hàm lượng đường cao nhưng lại chứa ít caffeine hơn so với hai loại còn lại. Do năng suất rất thấp (chỉ bằng từ một nửa đến một phần tư so với các loại khác) và kích thước cây lớn, loại cà phê này khó sản xuất đại trà hơn và chỉ chiếm khoảng 2% thị trường cà phê toàn cầu. Từ ba giống cà phê chính này, đã có nhiều loại biến thể được tạo ra với dải đặc điểm hương vị và hàm lượng caffeine phong phú.

Thông thường, cà phê được trồng ở các khu vực (cận) nhiệt đới, nhưng khí hậu lý tưởng lại khác nhau tùy thuộc vào từng giống cà phê. Một số loại ưa độ cao và thích hợp với các vùng núi, trong khi các loại khác cần điều kiện nóng và khô để tạo ra hạt cà phê chất lượng tốt nhất. Hiện nay, có hơn 70 quốc gia sản xuất cà phê. Đây là điều đáng mừng, vì tiêu thụ cà phê toàn cầu trong năm 2020/2021 ước tính đạt 167.23 triệu bao 60 kg, tương đương hơn 10 triệu tấn cà phê!

Bản đồ hiển thị các quốc gia sản xuất cà phê khác nhau trên thế giới.

Thay đổi trong thói quen tiêu thụ cà phê

Việc sử dụng máy pha cà phê dạng viên (chẳng hạn như Keurig, Nespresso) trong suốt thập kỷ qua đã chuyển đổi việc tiêu thụ cà phê từ một thức uống thường được thưởng thức tại các quán cà phê, nhà hàng, hoặc khi di chuyển, sang tần suất tiêu thụ cao hơn rất nhiều tại nhà. Với sự chuyển dịch đáng kể này sang cà phê viên, khả năng điều chỉnh cỡ xay, nhiệt độ nước, hay thời gian chiết xuất mà các barista giỏi sử dụng để điều chỉnh sự thay đổi về hương vị và độ mạnh của cà phê không còn khả thi. Thực tế, sự tiện lợi của việc chỉ cần nhấn một nút và nhận cà phê nóng, mới trong vài giây chính là lý do tại sao cà phê viên lại phổ biến đến vậy. Điều này tạo ra áp lực mới cho các nhà rang xay cà phê trong việc duy trì hương vị và độ mạnh caffein mà khách hàng kỳ vọng từ thương hiệu và các loại cà phê của họ.

2021/09/20/coffee-chemistry/_7
Quá trình tiến triển trong quá trình rang hạt cà phê.

Mặc dù nhiều người cho rằng yếu tố quan trọng nhất để có một tách cà phê ngon nằm ở quá trình pha chế, nhưng nhiều thông số chất lượng khác như độ axit, nhiệt độ rangchất lượng nước còn đóng góp nhiều hơn. Hai yếu tố chính tạo nên một tách cà phê hoàn hảo, là độ axit (hương vị) và hàm lượng caffeine, chủ yếu bị ảnh hưởng bởi loại hạt, vùng xuất xứ và nhiệt độ rang.

Khoa học—pha chế tách cà phê hoàn hảo của bạn

Không phải tất cả hạt cà phê đều giống nhau, nhưng may mắn là khoa học cho phép chúng ta xác định nhiều thông số chất lượng quan trọng góp phần tạo nên hương vị và độ mạnh caffeine mà chúng ta mong đợi từ thương hiệu cà phê yêu thích. Cà phê thường có tính axit với độ pH khoảng 5. Cà phê có độ axit cao thường mang lại hương vị chua gắt và khó chịu. Trong khi người tiêu dùng có thể tìm cách giảm thiểu điều này, đối với nhà sản xuất, việc xác định vấn đề ngay từ đầu còn quan trọng hơn. Một chỉ số đơn giản là độ axit chuẩn độ của cà phê, và chỉ số này có mối tương quan trực tiếp với hương vị mà bạn yêu thích ở ly cà phê của mình.

2021/09/20/coffee-chemistry/_9
Ví dụ về đường cong chuẩn độ trong phân tích caffeine với OMNIS.

Quan trọng không kém là «cú hích» mà bạn có thể cảm nhận từ lượng caffeine trong ly cà phê yêu thích. Dù bạn uống một tách mỗi ngày hay bốn tách, giới hạn tiêu thụ caffeine khuyến nghị cho người trưởng thành là 400 mg mỗi ngày. Tất nhiên, cà phê đã khử caffeine cũng là một lựa chọn cho những người nhạy cảm với tác động của nó hoặc đang tìm cách giảm lượng tiêu thụ (nhưng vẫn không thể từ bỏ cà phê).

Thông thường, caffeine thường được phân tích bằng chuẩn độ, sắc ký lỏng (LC) hoặc quang phổ sau một quá trình chuẩn bị mẫu phức tạp. Hiện nay, việc phân tích các thông số chất lượng quan trọng của cà phê như hàm lượng caffeine có thể được thực hiện đơn giản và hiệu quả chỉ với một hệ thống chuẩn độ duy nhất.

Độ pH và độ axit của mẫu cà phê được phân tích bằng điện cực pH bền vững trong quá trình chuẩn độ với dung dịch natri hydroxit chuẩn hóa. Hàm lượng caffeine được xác định thông qua phương pháp chuẩn độ ngược oxy hóa-khử sau khi một lượng iod dư đã biết được thêm vào mẫu và để phản ứng. Sau thời gian phản ứng, mẫu được lọc và chuẩn độ bằng natri thiosulfat.

Phổ cận hồng ngoại (NIRS) cũng có thể được sử dụng để đo lường các thông số chất lượng khác nhau của hạt cà phê thô (xanh) cũng như sản phẩm cà phê rang chín. NIRS có tốc độ nhanh, dễ sử dụng và không cần đến hóa chất, tuy nhiên, cần được sử dụng cùng với một phương pháp chính (như chuẩn độ). Công nghệ phổ cận hồng ngoại có thể xác định mật độ, hàm lượng ẩm, hoạt độ nước, cũng như hàm lượng caffeine trong cà phê.

Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of caffeine in roasted ground coffee samples using near-infrared spectroscopy. The lab values were determined by following the guidelines in ISO 20481.

OMNIS NIRS Automation, OMNIS NIR Analyzer, OMNIS NIR Analyzer Liquid, OMNIS Platform Titration, OMNIS Titration

Metrohm có giải pháp cho nhu cầu phân tích của bạn

Nền tảng OMNIS từ Metrohm mang đến cho các nhà phân tích phòng thí nghiệm khả năng tự động hóa cần thiết để thực hiện việc xác định mẫu một cách đơn giản hơn, nhanh chóng hơn và có tính tái lập cao hơn nhờ vào các bước chuẩn bị mẫu thủ công tối thiểu. Những bước quan trọng trong quy trình phân tích, vốn cần sự can thiệp thủ công như thêm thuốc thử, lọc mẫu và chuyển đổi thể tích chính xác, giờ đây được thực hiện chính xác và tự động. OMNIS cung cấp giải pháp hoàn chỉnh cho phòng thí nghiệm—hóa học ướt, quang phổ, tự động hóa và hơn thế nữa—tất cả đều được điều khiển bởi một phần mềm duy nhất. Chẳng hạn, việc kết hợp thiết bị chuẩn độ và NIRS cùng với robot lấy mẫu, được vận hành bởi phần mềm OMNIS, đảm bảo kết quả nhanh chóng, đáng tin cậy và truy xuất nguồn gốc, ngay cả khi số lượng mẫu tăng lên.

 

Tìm hiểu thêm về nền tảng mô-đun OMNIS tại đây

OMNIS – A universal platform to integrate your laboratory analytics

Hy vọng bài viết này đã mang đến cho bạn một cái nhìn sâu sắc về hành trình dài của cà phê từ nông trại đến tách cà phê của bạn, và bạn đã hiểu thêm về hóa học đằng sau hương vị cà phê của mình! Chúc bạn tận hưởng Ngày Cà Phê Quốc Tế, dù bạn ăn mừng vào ngày 1 tháng 10 hay bất kỳ ngày nào trong năm.

Authors

Isaac Rogers

Titration Product Manager
Metrohm Australia & New Zealand

Liên hệ

Liên hệ
Lanciki

Dr. Alyson Lanciki

Scientific Editor
Metrohm International Headquarters

Liên hệ