Độ cao và bóng râm ảnh hưởng đến chất lượng cà phê như thế nào?

CFRR – Cà phê được trồng dưới bóng râm ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng cà phê nói chung

Sự xuất hiện của thị trường cà phê chất lượng cao đã giải thích tại sao các quốc gia sản xuất cà phê đang ngày càng quan tâm đến nghiên cứu về các yếu tố môi trường như độ cao hay bóng râm và kỹ thuật địa phương ảnh hưởng đến sản lượng và chất lượng.

Độ cao ảnh hưởng đến sản lượng và chất lượng

Theo Bộ Nông nghiệp Indonesia (2016) có 1 790 000 gia đình nông dân tham gia trực tiếp vào quá trình canh tác cà phê với tư cách là nông dân và 63 339 người là công nhân. Từ năm 2010 đến 2014, Indonesia trở thành nước sản xuất cà phê lớn thứ ba trên thế giới sau Brazil và Việt Nam (ICO, 2014). Tuy nhiên, năm 2017 đã bị Colombia soán ngôi và chiếm vị trí thứ 4 với đóng góp 7% sản lượng cà phê thế giới (Apriliyanto, 2018). Tỉnh Bắc Sumatera Indonesia đứng ở vị trí thứ tư về tổng sản lượng cà phê arabica và robusta, chiếm 9,52% sản lượng cà phê quốc gia, sau Nam Sumatra, Lampung và Aceh, Indonesia (Setyobudi và cộng sự, 2021; Setyobudi và cộng sự 2022). 

Độ cao là một yếu tố môi trường cho sự phát triển của cây cà phê, ảnh hưởng đến sản lượng và chất lượng cà phê thông qua sự thay đổi của các biến số khí hậu, đặc biệt là nhiệt độ không khí và lượng mưa, là những yếu tố hạn chế sự phát triển của cà phê. Độ cao ảnh hưởng đến nhiệt độ không khí và lượng mưa (Ping và cộng sự, 2013; Saeed và cộng sự, 2014). Theo Gamonal và cộng sự (2017), độ cao lý tưởng nhất để trồng cà phê arabica là từ 1.200m đến 1.400m so với mực nước biển. Tuy nhiên, cà phê arabica phát triển và vẫn cho năng suất tốt ở độ cao trồng từ 900 m đến 1.700m so với mực nước biển. Siahaan và cộng sự (2018) đã báo cáo rằng ở Humbang Hasundutan Regency, cà phê arabica có xu hướng sản xuất nhiều hơn ở độ cao > 1.400m so với mực nước biển, nhưng mối quan hệ với chất lượng cà phê chưa được báo cáo.

Ở các vùng có độ cao lớn hơn, các thuộc tính cảm quan rõ rệt hơn về hương vị, mùi thơm và cảm giác miệng khi so với loại cà phê ở vùng có độ cao thấp hơn (Pereira và cộng sự, 2018; Ferreira và cộng sự, 2021). Độ cao lớn hơn tương đương với nhiệt độ thấp hơn, hạt cà phê sẽ cần nhiều thời gian hơn để trưởng thành tạo điều kiện thuận lợi cho sự chuyển dịch của đường và các hợp chất hóa học từ cây sang quả, tạo ra các thuộc tính cảm quan đặc trưng cho cà phê, tuy nhiên có một nhược điểm là cây cà phê có thể sẽ cho năng suất thấp hơn (De Bruyn và cộng sự, 2016).

Một khía cạnh của canh tác ảnh hưởng đến sản lượng và chất lượng của cà phê arabica là việc cung cấp cây che bóng (Souza và cộng sự, 2008). Ở Humbang Hasundutan, người ta thấy rằng tỷ lệ diện tích của cây cà phê được che bóng thấp hơn so với cây cà phê không được che bóng. Nhiều nghiên cứu đã phát hiện ra rằng cây che bóng đóng một vai trò tích cực trong việc cải thiện chất lượng cà phê. 

Vai trò của cây che bóng đối với chất lượng cà phê

Yadessa và cộng sự (2008) cho rằng các loài cây che bóng có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng cà phê nói chung. Nghiên cứu của Moreira và cộng sự (2008) tại vùng sản xuất cà phê arabica lớn nhất thế giới ở bang miền nam Minas Gerais, Brazil, đã kết luận rằng có xu hướng cho chất lượng cà phê tốt hơn trong hệ thống canh tác cà phê trong bóng râm. Dựa trên nền tảng này, nghiên cứu đã được thực hiện nhằm mục đích phân tích mối quan hệ giữa độ cao và bóng râm của cây cà phê arabica đối với hương vị của cà phê.

Nghiên cứu được tiến hành ở Humbang Hasunduntan Regency ở ba cấp độ cao so với mực nước biển (masl). Độ cao của vị trí nghiên cứu nằm trong khoảng từ 1.200m đến > 1.500m so với mực nước biển, được chia thành 3 nhóm là 1.200m đến 1.300m so với mặt nước biển, 1.300m đến 1.400masl, và 1.400masl đến 1.500masl. Số lượng mẫu quan sát được sử dụng để phân tích dữ liệu ở mỗi độ cao là mười mẫu. Các thông số về chất lượng hương vị được quan sát là độ mạnh của hương vị (sức mạnh) hoặc hương thơm, độ chua (acidity), độ dày (body), hương vị, cảm nhận lâu dài sau khi nếm (after taste), và cân bằng vị (balance). Đo lường hương vị (kiểm tra chất lượng hương vị) về mặt cảm quan đề cập đến Tiêu chuẩn SCAA (Hiệp hội Cà phê Đặc sản Hoa Kỳ, 2015) thông qua phương pháp nếm thử (cupping) cà phê.

 

Kết hợp từ độ cao và bóng râm ảnh cho thấy sự khác biệt về cảm quan và đặc điểm hóa học đã được quan sát thấy giữa cà phê sản xuất bởi cây cà phê không che bóng và không che bóng. Những cây trước đây có nhiều axit hơn (điểm 3,3 trên thang 5 điểm) và được người nếm đánh giá cao hơn (điểm 3,2) so với loại sau (độ axit điểm 3,1 và điểm ưu tiên 3,1). Những khác biệt nhỏ về giác quan này đã được chứng thực bằng dữ liệu hóa học. Những cây cà phê không được che bóng sản xuất cà phê có ít caffeine hơn (1,30% so với 1,33% đối với cây cà phê được che bóng) và nhiều chất béo hơn (14,17% so với 13,90%).

Sự tương tác giữa độ cao và bóng râm đối với chất lượng cà phê

Tác động hiện tại của bóng râm khác với tác động của các nghiên cứu trước đây ở độ cao thấp hơn, cho thấy sự tương tác giữa bóng râm và độ cao đối với chất lượng cà phê. Theo Muschler, 2001; Vaast và cộng sự (2006) đã đưa ra bốn giải thích chính về độ cao và bóng râm ảnh hưởng đến chất lượng cà phê như sau:

• Ở độ cao rất cao, nhiệt độ thấp và nhiều mây, ít cần thiết phải che bóng hơn để nâng cao chất lượng, hơn nữa tỷ lệ này rất cao, đặc biệt đối với các giống arabica thuần.
• Cây cà phê bóng râm được chọn vì chúng ở gần cây che bóng, tức là trong điều kiện bóng râm quá mức. Thật vậy, sự khác biệt lớn nhất về chất lượng được tìm thấy ở những lô có cây che bóng khó quản lý, chẳng hạn như cây bơ, trái ngược với cây họ đậu, do đó tác động của bóng râm đối với chất lượng cà phê ở độ cao lớn có thể khác nhau ở mức độ che bóng vừa phải.
• Mặc dù đã lựa chọn cẩn thận chỉ những quả cà phê chín mọng, nhưng không thể loại bỏ những hạt cà phê từ những cây cà phê che bóng không hoàn thành quá trình trưởng thành của chúng; quả thực, những người trồng cà phê ở Los Santos báo cáo những khó khăn đối với quá trình trưởng thành của cà phê khi có quá nhiều bóng râm.
• Các khuyết tật về thể chất và hạt nhỏ, có thể xảy ra thường xuyên hơn trong điều kiện tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.

Cường độ ánh sáng mặt trời có vai trò rất quan trọng đối với hương vị cà phê. Hàm lượng caffeine có mối tương quan thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào vườn mặc dù hàm lượng caffeine không ảnh hưởng trực tiếp đến hương vị của cà phê vối (Erdiansyah và cộng sự, 2012). Kết quả thử nghiệm vị cà phê ở tất cả các độ cao, hạt cà phê trong điều kiện che nắng có tác động tích cực đến việc hình thành hương , thể chất, dư vị và độ cân bằng. Có thể thấy điều này khi so sánh các giá trị trên 4 thông số này, trong đó hương vị của cà phê arabica ở điều kiện che bóng có thang điểm đánh giá cao hơn (hình 1 đến hình 6). Các điều kiện khác nhau trong hình 1 đến hình 6, cũng có thể thấy rằng các yếu tố hương vị như độ ngọt, cốc sạch và độ đồng đều có giá trị tối đa là 10. Các hương vị ngọt là caramel, sô cô la và đường nâu. Thông số này diễn giải rằng giá trị độ ngọt trong sơ đồ radar càng cao thì hương vị càng ngọt. Hương vị ngọt ngào thu được đến từ nguyên tố carbohydrate ở dạng sucrose có trong hạt cà phê arabica. Các thông số của tách cà phê sạch và độ đồng đều cho thấy cà phê arabica không có hương vị trong quá trình pha và có hương vị đồng nhất, cả từ các yếu tố mùi thơm và hương vị (Avelino và cộng sự, 2007)

Ngoài các yếu tố hương vị được mô tả trong hình ảnh radar, nhìn chung, có một chút khác biệt về cấu hình hương vị của các mẫu cà phê arabica được trồng trong điều kiện có bóng râm và không có bóng râm, mặc dù tổng điểm hương vị của tất cả các mẫu cà phê Arabica là 82,50 đến 83,75 . Tương tự như vậy, dựa trên loại khiếm khuyết về hương vị, mẫu cà phê arabica này không có các khuyết tật về hương vị như mùi hôi, nấm mốc và đất. Do đó, nếu dựa trên sự phân loại về chất lượng hương vị, loại cà phê arabica này được xếp vào loại cà phê arabica đặc sản. Tổng điểm hương vị cà phê arabica sản xuất trong nghiên cứu này thấp hơn so với cà phê arabica lấy từ cùng khu vực (Malau và cộng sự, 2017), trong đó tổng điểm thu được là 87,69, mặc dù nó vẫn cùng loại, cụ thể là cà phê specialty. Kết quả này cũng phù hợp với ý kiến của Bote và cộng sự (2011) cho rằng hạt cà phê được sản xuất từ cây trong điều kiện không che bóng cho ra hạt cà phê có chất lượng cảm quan (về độ axit, thể và vị) thấp hơn so với cà phê trồng trong điều kiện che bóng.

Mối quan hệ giữa độ cao và hương vị cà phê chặt chẽ với nhau khi độ cao càng cao cà phê càng ngon. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Al-Qadry và cộng sự (2017) rằng giống cà phê Gayo arabica có chất lượng lý hóa tốt hơn khi trồng ở độ cao > 1.500masl. Tương tự, Wahyuni và cộng sự (2013) kết luận rằng chất lượng cà phê arabica tăng từ độ cao từ 1.200masl đến 1.400masl. Các thông số mùi thơm, hậu vị và tổng thể có mối tương quan thuận chiều với tổng điểm chất lượng hương vị cà phê arabica. Mặt khác, tham số cân bằng có mối tương quan nghịch với tổng điểm hương vị. Trong khi đó, độ đậm đặc, độ chua, độ đồng đều, độ ngọt và độ sạch cốc không có mối tương quan với tổng điểm hương vị. So với các thông số khác, hương vị có ảnh hưởng lớn nhất đến tổng hương vị, trong đó độ axit là mối tương quan mạnh nhất với tổng điểm hương vị (Malau và cộng sự, 2017).

Dựa trên các giá trị biểu đồ cho bốn thông số này, hương vị của cà phê arabica trong điều kiện che bóng có thang điểm đánh giá cao hơn, với tổng điểm hương vị là 83,75 so với 82,5 đối với cà phê không che bóng. Giá trị điểm hương vị này xếp cà phê arabica vào loại cà phê specialty.

Kết luận

Việc nghiên cứu mối quan hệ giữa giống và độ cao nơi trồng đến chất lượng cà phê arabica còn rất hạn chế (Al-Qadry và cộng sự, 2017). Các đặc tính vật lý-cảm quan của hạt cà phê arabica có thể được sử dụng như một tham số để dự đoán đặc tính của hương vị (Carvalho và cộng sự, 2020). Độ cao tương quan với nhiệt độ, lượng mưa và ánh sáng mặt trời. Liên quan đến điều kiện này, nơi canh tác càng cao, nhiệt độ càng thấp với cường độ ánh sáng mặt trời cao. Hương vị của cà phê arabica càng ngon thì nơi càng cao. Điều kiện này có liên quan đến sự hiện diện của nhiệt độ trong quá trình ra hoa, làm đầy quả và chín quả. Điều này được cho là ảnh hưởng đến hương vị của cà phê arabica. Vị trí càng cao thì chất lượng vật lý của hạt cà phê càng tốt, thể hiện qua tỷ lệ hạt đen, sâu bệnh và khuyết tật thấp (Mintesnot và cộng sự, 2018).

Tham gia cộng đồng The life of coffee để khám phá thế giới thú vị của cà phê tại ‘Link‘

Nguồn tham khảo

A. Mintesnot, N. Dechassa. East Afr. J. Sci. 12,2:87–100(2018).

A. Siahaan. Int. J. Environ., Agric. Biotech. 3,1:249–255(2018).

A. Yadessa, J. Burkhardt, M. Denich, T.W. Gole, B. Bekele, H. Goldbach. Effect of different indigenous shade trees on the quality of wild arabica coffee in the afromontane rainforests of Ethiopia. Poster presented at 22nd International Conference on Coffee Science (ASIC). (Campinas–Brazil, 2008). 

A.D. Bote, P.C. Struik. J. Horticulture and Forestry. 3,11:336–341(2011). 

A.M. Apriliyanto, Purwadi, D.D. Puruhito. Daya saing komoditas kopi (Coffea sp.) di Indonesia [Competitiveness of coffee commodities (Coffea sp.) in Indonesia]. Jurnal Masepi. 3,2:1–24(2018). [in Bahasa Indonesia]. 

Avelino J, Barboza B, Araya JC, Fonseca C, Davrieux F, Guyot B, Cilas C (2005) Effects of slope exposure, altitude and yield on coffee quality in two altitude terroirs of Costa Rica, Orosi and Santa María de Dota. J. Sci. Food Agric. 85:1869–1876. 

Avelino J, Perriot JJ, Guyot B, Pineda C, Decazy F, Cilas C (2002) Identifying terroir coffees in Honduras, in: Research and Coffee Growing. CIRAD, Montpellier, France. 

Barel M, Jacquet M (1994) Coffee quality: its causes, appreciation and improvement. Plant. Rech. Dév. 1:5-10. 

Bertrand B, Guyot B, Anthony F, Lashermes P (2003) Impact of the Coffea canephora gene introgression on beverage quality of C. arabica. Theor. Appl. Genet. 107:387-394. 

C.F. Moreira, E.A.D.N. Fernandes, F.S. Tagliaferro. Shaded coffee: A way to increase sustainability in Brazilian organic coffee plantations. 2nd Conference of the International Society of Organic Agriculture Research. (Modena, Italy, 2008). 

C.L. Ping, G.J. Michaelson, C.A. Stiles, G. González, Ecological Bull, 54:67–86 (2013). 

De Bruyn, F.; Zhang, S.J.; Pothokos, V.; Torres, J.; Lombot, C.; Moroni, A.V.; Callanan, M.; Sybesma, W.; Weckx, S.; De Vusty, L. Exploring the Impacts of Postharvest Processing on the Microbiota and Metabolite Profiles during Green Coffee Bean Production. Appl. Environ. Microbiol. 2016, 83, 1–40.

Directorate General of Estate Crops Perkebunan, (Secretariate of Directorate General of Estate Crops. Indonesia Ministry of Agriculture, 2018). 

Directorate General of Estate Crops, (Secretariate of Directorate General of Estate Crops. Indonesia Ministry of Agriculture, 2016). [Accessed on 18 December 2020] 

E. Wahyuni, A. Karim, A. Anhar. Analisis cita rasa kopi Arabika organik pada beberapa ketinggian tempat dan cara pengolahannya di datararan tinggi gayo [Analysis of the taste of organic Arabica coffee at several altitudes and how to process it in the Gayo highlands]. Jurnal Manajemen Sumberdaya Lahan. 2,3:261–269(2013). [in Bahasa Indonesia]. 

F.M. Carvalho, V. Moksunova, C. Spence. Food Qual. Prefer. 81:103841(2020). 

Ferreira, D.S.; Bravin, G.C.; Nascimento, M.; Nascimento, A.C.C.; Ferreira, J.M.S.; Amaral, J.F.T.; Pereira, L.L.; Rodrigues, W.N.; Ribeiro, W.R.; Castanheira, D.T.; et al. Exploring the multivariate technique in the discrimination of Coffea arabica L. cultivars regarding the production and quality of grains under the effect of water management. Euphytica 2021, 217, 118. 

Ferreira, D.S.; Do Amaral, J.F.T.; Pereira, L.L.; Ferreira, J.M.S.; Guaçoni, R.C.; Moreira, T.R.; De Oliveira, A.C.; Rodrigues, W.N.; De Almeida, S.L.H.; Ribeiro, W.R.; et al. Physico-chemical and sensory interactions of Arabica coffee genotypes in different water regimes. J. Agric. Sci. 2021, 159, 1–9. 

Guyot B, Davrieux F, Manez JC, Vincent JC (1993) Détermination de la caféine et de la matière sèche par spectrométrie proche infrarouge. Applications aux cafés verts Robusta et aux cafés torréfiés. Café Cacao Thé 37:53-64. 

Guyot B, Petnga E, Vincent JC (1988) Analyse qualitative d’un café Coffea canephora var. Robusta en fonction de la maturité. Partie I. Evolution des caractéristiques physiques, chimiques et organoleptiques. Café Cacao Thé 32:127-140. 

ICO [International Coffee Organization], (Statistical database ICO, 2014). http://www.ico.org (2014). [Accessed on 18 December 2020]. 

Jacques Avelino, Bernado Barboza, Fabrice Davrieux, Bernard Guyot. 2007. Shade effects on sensory and chemical characteristics of coffee from very high altitude plantations in Costa Rica. 

L. Geeraert, G. Berecha, O. Honnay, R. Aerts, J. Environ. Manage. 231:282– 288(2019). 

L.E. Gamonal, G. Vallejos–Torres, L.E. López, Ciênc. Rural. 47,9:e20160882(2017). 

Leroy T, Ribeyre F, Bertrand B, Charmetant P, Dufour M, Montagnon C, Marraccini P, Pot D (2006) Genetics of coffee quality. Braz. J. Plant Physiol. 18:229-242. 

Muschler RG (2001) Shade improves coffee quality in a sub-optimal coffee-zone of Costa Rica. Agrofor. Syst. 51:131-139. 

N. Al–Qadry, Rasdiansyah, Y. Abubakar. Pengaruh ketinggian tempat tumbuh dan varietas terhadap mutu fisik, dan fisiko–kimia kopi arabika gayo [The effect of land altitude and varieties on physical and fisiko–chemical quality of gayo arabica coffee]. Jurnal Ilmiah Mahasiswa Pertanian Unsyiah. 2,1:279–287(2017). [in Bahasa Indonesia]. 

N.P. Erdiansyah, Yusianto. Hubungan intensitas cahaya di kebun dengan profil cita rasa dan kadar kafein beberapa klon kopi robusta [Relationship between caffeine content and flavor with light intensity of several coffee robusta clones]. Pelita Perkebunan. 28,1:14–22(2012). [in Bahasa Indonesia]. 

Pereira, L.L.; Guarçoni, R.C.; Cardoso, W.S.; Taques, R.C.; Moreira, T.R.; Da Silva, S.F.; Caten, C.S.T. Influence of Solar Radiation and Wet Processing on the Final Quality of Arabica Coffee. J. Food Qual. 2018, 2018, 1–9.

R.H. Setyobudi, E. Yandri, Y.A. Nugroho, M.S. Susanti, S.K. Wahono, W. Widodo, et al., Sarhad J. Agric. 3, 1: 171–183 (2021) 

R.H. Setyobudi, M.F.M. Atoum, D. Damat, E. Yandri, Y.A. Nugroho, M.S. Susanti, et al., Jordan J. Biol. Sci., 15: 475–488 (2022) https://doi.org/10.54319/jjbs/150318

R.M. Souza, R. Bressan–Smith. Plant–Parasitic Nematodes of Coffee (2008). p. 123– 147 

S. Malau, A. Siagian, B. Sirait, S. Pandiangan. Performance of coffee origin and genotype in organoleptic and physical quality of arabica coffee in North Sumatra Province of Indonesia. 1st Nommensen International Conference on Technology and Engineering, (Medan, Indonesia). IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 237:012035(2017). 

S. Saeed, M.Y.K. Barozai, A. Ahmad, S.H. Shah. Int. J. Eng. Res. 5,3:730–735(2014). 

SCAA protocols, Cupping specialty coffee. The Specialty Coffee Association of America (2015).

Vaast P, Bertrand B, Perriot JJ, Guyot B, Génard M, (2006) Fruit thinning and shade influence bean characteristics and beverage quality of coffee (Coffea arabica L.) under optimal conditions. J. Sci. Food Agric. 86:197-204