Cà phê là một trong những thức uống phổ biến nhất trên thế giới, không chỉ bởi hương vị đậm đà mà còn bởi sự phức tạp của các hợp chất hóa học có trong hạt cà phê. Mỗi loại cà phê mang lại những trải nghiệm cảm quan khác nhau, phụ thuộc vào thành phần hóa học của chúng. Tất cả các loại cà phê đều xuất phát từ cây Coffea, và dù qua nhiều công đoạn chế biến khác nhau, thành phần hóa học của cà phê vẫn mang đến những ảnh hưởng đáng kể đến hương vị cuối cùng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá những thành phần hóa học chính của hạt cà phê Arabica và Robusta, cùng những tác động của chúng đến chất lượng cà phê.
1. Carbohydrate trong hạt cà phê
Carbohydrate chiếm tỷ lệ khá lớn trong hạt cà phê, khoảng 40-50%, và đóng vai trò chính trong việc định hình cấu trúc hạt. Trong cà phê xanh, carbohydrate có hai loại chính là carbohydrate hòa tan và không hòa tan.
- Carbohydrate hòa tan bao gồm monosaccharide, oligosaccharide và polysaccharide. Đặc biệt, sucrose (một loại oligosaccharide) chiếm tỷ lệ lớn, nhất là trong cà phê Arabica, với khoảng từ 5% đến 8,5%. Đây là một yếu tố quan trọng trong quá trình rang, khi đường sucrose bị caramen hóa và góp phần tạo ra màu sắc và hương vị của cà phê.
- Carbohydrate không hòa tan, chủ yếu là cellulose, hemicellulose và β-mannan, đóng vai trò cấu trúc của hạt cà phê và không trực tiếp ảnh hưởng đến hương vị của cà phê sau khi pha chế.
Trong quá trình rang, các phản ứng Maillard giữa đường và axit amin đã tạo ra melanoidin – một hợp chất phức tạp góp phần tạo nên màu sắc sẫm của cà phê và có nhiều đặc tính sinh học, bao gồm kháng khuẩn và chống oxy hóa.
2. Protein trong cà phê
Hàm lượng protein trong cà phê chiếm từ 8,5% đến 12% ở Arabica và 7,5% đến 9,5% ở Robusta. Tuy không cao so với các hợp chất khác, protein đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình tạo hương vị của cà phê, đặc biệt là thông qua phản ứng Maillard trong quá trình rang.
Các axit amin như cystein, methionine và proline có trong protein cà phê là những hợp chất quan trọng giúp tạo ra hương vị đặc trưng sau khi rang. Ngoài ra, các axit amin có chứa lưu huỳnh như cystein và methionine có khả năng làm giảm sự oxy hóa của các chất thơm, giúp cà phê rang giữ được mùi vị lâu hơn khi bảo quản.
3. Axit hữu cơ trong cà phê
Axit hữu cơ trong cà phê góp phần tạo nên tính acid (độ chua) của thức uống này, với hơn 30 loại axit hữu cơ khác nhau như axit acetic, axit citric, axit chlorogenic và axit phosphoric. Mỗi loại axit đều có tác động khác nhau đến hương vị, và thành phần axit thay đổi theo từng giống cà phê và quy trình chế biến.
Axit chlorogenic là hợp chất quan trọng nhất trong nhóm axit không bay hơi, chiếm khoảng 6,5% đến 9,2% ở Arabica và 7,1% đến 12,1% ở Robusta. Đây là hợp chất có nhiều lợi ích cho sức khỏe, đồng thời góp phần tạo nên vị chua nhẹ và hương thơm đặc trưng của cà phê.
4. Lipid (dầu) trong cà phê
Lipid hay chất béo trong cà phê chiếm khoảng 15% đến 18% ở Arabica và 8% đến 12% ở Robusta. Đây là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượng cà phê, đặc biệt là lớp crema trên bề mặt cà phê espresso.
Thành phần lipid chủ yếu trong cà phê là triacylglycerol, sterol và tocopherols (vitamin E), trong đó Arabica chứa nhiều lipid hơn Robusta. Lipid đóng vai trò quan trọng trong việc lưu giữ hương thơm của cà phê, với khả năng hấp thụ và bảo vệ các hợp chất mùi hương, giúp cà phê duy trì được hương vị lâu dài hơn.
5. Các alcaloid: Caffein và Trigonelline
Hạt cà phê chứa một số alcaloid, trong đó caffein và trigonelline là hai hợp chất quan trọng nhất.
- Caffein: Là hợp chất nổi tiếng với khả năng kích thích thần kinh trung ương, giúp tăng cường sự tỉnh táo và giảm mệt mỏi. Hàm lượng caffein trong cà phê Robusta cao hơn Arabica, dao động từ 1,7% đến 4% ở Robusta và từ 0,8% đến 1,4% ở Arabica. Caffein cũng góp phần tạo nên vị đắng của cà phê, tuy nhiên nó chỉ chiếm khoảng 10% vị đắng, phần lớn còn lại đến từ các hợp chất khác như trigonelline.
- Trigonelline: Đây là một alcaloid khác, chỉ có trong cà phê và chiếm tỷ lệ từ 0,6% đến 1,2% ở Arabica và 0,3% đến 0,9% ở Robusta. Trong quá trình rang, trigonelline bị phân hủy thành axit nicotinic (vitamin B3), góp phần tạo ra mùi thơm ngọt, caramel và mùi đất đặc trưng của cà phê.
6. Các hợp chất thơm trong cà phê
Hương thơm của cà phê đến từ hơn 800 đến 1000 hợp chất dễ bay hơi khác nhau, được tạo ra trong quá trình rang. Một số hợp chất chính đóng góp vào hương thơm bao gồm aldehyd, ceton, phenol và este. Các chất thơm này rất dễ bị bay hơi và biến đổi, đặc biệt khi cà phê không được bảo quản đúng cách.
7. Chất khoáng trong cà phê
Mặc dù chỉ chiếm khoảng 3-5% thành phần hóa học, nhưng các chất khoáng như kali, nitơ, magie, photpho, và clo cũng có vai trò nhất định trong việc hình thành hương vị của cà phê. Arabica thường chứa ít khoáng chất hơn so với Robusta, điều này có thể giải thích tại sao cà phê Arabica thường được đánh giá cao về chất lượng hơn.
Thành phần hóa học của hạt cà phê là yếu tố quyết định chất lượng, hương vị và cảm quan của tách cà phê. Mỗi hợp chất, từ carbohydrate, protein, lipid, đến các alcaloid và chất khoáng, đều có vai trò riêng trong việc tạo ra một tách cà phê hoàn hảo. Sự khác biệt trong thành phần hóa học giữa các giống cà phê như Arabica và Robusta cũng giải thích cho sự khác biệt về hương vị và cảm nhận của chúng.
