CFRR – Nghiên cứu về tương quan giữa màu sắc hạt cà phê rang và chất lượng trong tách cà phê pha đã được thực hiện
Giới thiệu
Trong quá trình rang cổ điển, hạt cà phê xanh thường phải chịu nhiệt độ từ 180-190 đến 220-230 độ C trong 12-15 phút (Correia, 1995; Bicho và cộng sự, 2011). Cấu trúc mô của hạt cà phê bắt đầu thay đổi ở khoảng 50 độ C và khi nhiệt độ tiếp tục tăng, sự biến tính của protein và sự bốc hơi nước sẽ tăng lên. Trên 100 độ C, hạt cà phê xanh trải qua quá trình chuyển sang màu nâu liên quan đến một loạt phản ứng (cơ chế maillard và strecker) làm phát sinh nhiều chất khác nhau, bao gồm cả melanoidin. Khoảng 150 ° C, các chất ở thể khí (hơi nước, carbon dioxide và carbon monoxide) được giải phóng, và khối lượng hạt đậu tăng lên. Ở 180-200 ° C, với sự phá vỡ nội nhũ, sự nứt vỡ của hạt đậu xảy ra, xuất hiện khói xanh và mùi thơm, và quá trình caramen hóa phát triển (Belitz và cộng sự, 1988). Sau đó, để ngăn chặn quá nhiều màu nâu và mùi thơm bị mất, hạt cà phê được lấy ra khỏi buồng rang và làm lạnh nhanh chóng bằng luồng không khí lạnh hoặc phun nước (Belitz và cộng sự, 1988; smith, 1985).
Trong quá trình rang, trọng lượng sẽ giảm khoảng 14-23% tùy thuộc vào nguồn gốc thực vật, độ ẩm hạt cà phê nhân, điều kiện bảo quản và phương pháp rang. Kết quả của việc giảm trọng lượng chủ yếu là do nước và các chất dễ bay hơi thoát ra từ hạt cũng như quá trình tróc lớp vỏ lụa (Bicho, 2005). Sự gia tăng thể tích hạt có liên quan đến sự giải phóng sức căng của hạt và sự giãn nở khi bên trong nội nhũ (nghĩa là sự phồng lên của tế bào), sức căng của màng tế bào và phá hủy một phần polyoses, cellulose và lignin (Correia, 1995). Vào cuối quá trình rang, mật độ rõ ràng của hạt cà phê xanh cũng giảm, các vết nứt và khe nứt được hình thành, đồng thời khả năng chịu áp suất giảm mạnh song song với nhiều biến đổi hóa học phức tạp, cụ thể là phản ứng maillard và strecker.
Phân tích màu sắc đã được xác định đầy đủ các đặc điểm của sự phát triển của trái cây (VOSS, 1992; Lidon và cộng sự, 2012). Hue (HO) và Chroma (C*) là một trong những thông số màu được sử dụng rộng rãi nhất (Camelo và cộng sự, 2004; Sposito và cộng sự, 2004; Lidon và cộng sự, 2012). Tham số H° là một tọa độ hình trụ đại diện cho tông màu thay đổi giữa đỏ (0°), vàng (90°) và xanh lục (180°) và hữu ích trong việc giải thích sự khác biệt về màu sắc (Camelo và cộng suwj, 2004; VOSS, 1992). Chroma là độ tinh khiết hoặc độ bão hòa của màu (Sposito và cộng sự, 2004).
Để đánh giá chất lượng cà phê rang, các phương pháp tiêu chuẩn cổ điển thường được sử dụng, đó là thể tích, khối lượng, tỷ trọng biểu kiến, độ ẩm, chiết xuất este. Một số nghiên cứu đã được thực hiện để xác định mối tương quan giữa màu sắc với chất lượng thức uống cà phê trong tách. Vì vậy, việc sử dụng các chỉ số nhanh có thể góp phần đánh giá chất lượng cà phê rang, có thể ảnh hưởng đến cảm quan hương vị trong cà phê pha. Bằng cách sử dụng đèn chiếu sáng D65 và C, các thông số màu sắc của các loài C.arabica và C.canephora liên quan đến sự gia tăng cường độ rang và các đặc điểm vật lý của chúng được đánh giá.
Nguyên liệu và phương pháp
Lấy mẫu
Quy trình lấy mẫu bắt đầu với việc lựa chọn các bao cà phê nhân ngẫu nhiên của C.arabica (Brazil) và C.canephora (Ấn Độ). Các túi đã chọn được tách ra khỏi lô bằng cách sử dụng một đầu dò thu được 30gam + 6gam cà phê được thu thập từ ba điểm khác nhau (trên cùng, giữa và dưới) của mỗi túi. Sau đó, các mẫu này được ghép vào để đạt được khối lượng tối thiểu là 1.5kg. Do đó, các mẫu cà phê nhân arabica và robusta được gửi đến với ba mức cường độ rang lần lượt là T1, T2, T3; nhiệt độ rang trong khoảng 200-240 độ C và thời gian trong khoảng 5-12 phút cho tát cả các phân tích tiếp theo.
Thể tích, khối lượng và tỷ trọng biểu kiến
Sự gia tăng thể tích của cà phê rang được xác định theo phương pháp được mô tả bởi Aguiar và cộng sự (1979). Thể tích biểu kiến của hạt cà phê được đo trước và sau khi rang bằng chiếc cốc có thể tích 500ml. Do đó, phần trăm khối lượng hạt cà phê tăng lên trong quá trình rang (Δv) được tính toán bằng cách sử dụng công thức Δv=100(vt-vv)/vv, trong đó: Δv là độ tăng biểu kiến thể tích, tính bằng (%); vt là thể tích biểu kiến của mẫu cà phê rang, tính bằng cm3; vv là thể tích biểu kiến trung bình của hạt cà phê xanh, tính bằng cm3.
Dữ liệu thu được đại diện cho mức trung bình của năm lần thực hiện. Để định lượng khối lượng hao hụt, 100 hạt cà phê được cân trước và sau khi rang. Do đó, phần trăm hao hụt khối lượng sau khi rang (Δm) được xác định bằng công thức: Δm= 100(mv-mt)/mv, trong đó: Δm là độ giảm khối lượng, tính bằng (%); mt là khối lượng của mẫu cà phê rang, tính bằng gam; mv là khối lượng trung bình của hạt cà phê xanh, tính bằng gam. Việc xác định tỷ trọng biểu kiến theo NP 2285 cho thấy sự khác biệt giữa các lần lặp lại không vượt quá 2%.
Độ ẩm
Độ ẩm của cà phê rang được xác định theo ISO 11294 bằng cách sử dụng một bình cân được đặt trong tủ sấy (103 ± 1 ° C, trong 1 giờ), làm nguội trong bình hút ẩm và cân. Tiếp theo, khoảng 12 g cà phê rang được cân bằng cối và chày. Khoảng 5 g cà phê rang xay được cho vào bình cân, đậy nắp và cân chính xác đến 0,1 mg. Sau đó, các mẫu được đặt trong tủ sấy (Heraeus, Đức) ở 103 ± 1 ° C trong 4 giờ, làm nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng và cân chính xác đến 0,1 mg. Dữ liệu đại diện cho mức trung bình của năm lần lặp lại.
Tổng lượng tro không tan trong axit
Tổng lượng tro được xác định theo AOAC, 5gam cà phê xay được làm khô trong lò nung múp (Heraeus, Đức) ở 100 ° C. Tiếp theo, nhiệt độ được tăng dần lên đến 525 ± 25 ° C để thu được tro. Tro sau đó được làm ẩm bằng một vài giọt nước và đặt trong một nồi cách thủy để làm khô và sau đó đặt trên một bếp điện để làm khô lần cuối. Sau đó, cặn được đưa trở lại lò nung (ở 525 ± 25 ° C, trong 1 giờ), sau đó được làm nguội đến nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm và cân. Việc xác định khối lượng được lặp lại cách nhau 30 phút để có được khối lượng không đổi.
Tro không tan trong axit clohydric được xác định theo phương pháp AOAC, tro không tan trong axit clohydric thu được từ tro không tan trong nước, trong đó 25 cm3 axit clohydric 10% được thêm vào, sau đó đun sôi trong 5 phút và lọc. Bộ lọc (không có tro) và cặn của nó ban đầu được đốt trong một tấm gia nhiệt (5 phút) và sau đó được đặt trong lò nung múp (525 ± 25 ° C) trong 10 phút. Các phép đo trọng lượng được thực hiện ba lần với độ chính xác đến 0,1 mg.
Chiết xuất ether
Hàm lượng chiết xuất ete được xác định theo Esteves và cộng sự (1970) và AOAC, 5gam cà phê xanh hoặc cà phê rang xay đã được làm khô trong lò nướng (100 ° C, 2 giờ), chuyển vào hộp lọc và đặt trong máy chiết thủy tinh Soxhlet. Petroleum ether (điểm sôi 30-60 độ C) được thêm vào, và quá trình chiết xuất được thực hiện trong 16 giờ. Sau đó, dung môi được làm bay hơi và phần cặn được làm khô trong tủ sấy ở 100 ° C. Làm nguội cặn đến nhiệt độ phòng và cân cho đến khi chênh lệch giữa hai lần cân liên tiếp không vượt quá 0,1% khối lượng ban đầu của mẫu. Các phép đo trọng lượng được thực hiện ba lần.
Đánh giá màu sắc
Màu của hạt cà phê và cà phê xay được đo bằng máy đo màu CR-300 (Minolta, Nhật Bản) và đèn chiếu sáng D65 và C (thông số kỹ thuật của nhà sản xuất thiết bị). Màu sắc được biểu thị thông qua L*, C* và HO, trong đó: L* là độ sáng; C* là độ bão hòa và HO là tông màu biểu thị sự biến đổi màu sắc trong mặt phẳng được tạo thành.
Phân tích thống kê
Dữ liệu được phân tích thống kê sử dụng ANOVA hai chiều (p ≤ 0,05) áp dụng cho các thông số được nghiên cứu (xem xét cả mức độ rang và loại cà phê). Dựa trên kết quả ANOVA, kiểm tra Tukey’s được thực hiện để so sánh trung bình ở mức độ tin cậy 95%.
Kết quả và thảo luận
Khối lượng cà phê rang có liên quan chặt chẽ đến cường độ rang, nhưng mức tăng cao hơn đối với cà phê Arabica, với sự gia tăng thể tích liên quan đến sự giải phóng sức căng của hạt cà phê và sự giãn nở khí trong nội nhũ, sự gia tăng cường độ rang cà phê nhân kéo theo sự sụt giảm khối lượng đáng kể dao động từ 10,5 đến 19,4% và tương ứng là 10.1% ở cà phê arabica đến 16.7% ở cà phê robusta. Sự khác biệt đáng kể được tìm thấy giữa hai kiểu gen cà phê này về cường độ rang. Cà phê nhân bị hao hụt hàng loạt, xảy ra với cường độ rang tăng lên, là kết quả của việc loại bỏ nước, các chất hữu cơ và vỏ bạc. Tuy nhiên, sự hao hụt khối lượng cao hơn được quan sát thấy trong cà phê arabica cũng có thể là do sự gia tăng hàm lượng các chất bay hơi, được giải phóng trong quá trình rang (Correia, 1990).
Hạt cà phê xanh của arabica và robusta có giá trị mật độ biểu kiến tương tự nhau. Tuy nhiên, thông số này giảm đáng kể ở cả hai kiểu gen với mức độ rang tăng lên, trong khi sự khác biệt giữa các kiểu gen liên quan đến tăng thể tích và giảm khối lượng được thể hiện trong bảng dưới đây
Bảng thể hiện tăng thể tích, giảm khối lượng, tỷ trọng biểu kiến và quan hệ phần trăm của tỷ trọng biểu kiến, độ ẩm, lượng tro không hòa tan trong axit và chiết xuất ether của cà phê arabica và robusta.
Tỷ lệ giữa mật độ biểu kiến của các mẫu cà phê rang và cà phê nhân là trên 60%, ở lần rang T1 nhưng giảm ở lần rang T2 và tiếp tục giảm ở lần rang T3, trong đó giá trị nhỏ nhất là 47,7% (arabica) và 53,1% ( robusta); độ ẩm của hạt cà phê nhân và cà phê rang thay đổi trong khoảng 9,06-9,24 và 3,12-1,11(%).
So sánh dữ liệu từ hai kiểu gen cà phê, cà phê arabica tỏ ra kém nhạy cảm hơn trong quá trình sấy khô, điều này có thể liên quan đến quá trình rang ngắn hơn, do đó giảm lượng nước mất đi. Mặt khác, cà phê arabica xanh thường có hàm lượng chất béo cao hơn (Folstar, 1985), điều đó sẽ làm tăng giá trị nhiệt của hạt cà phê, dẫn đến nhiệt độ trong khoảng thời gian ngắn hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng maillard, nguyên nhân dẫn đến sự phát triển của màu sắc đặc trưng và mùi thơm dễ chịu (Bicho, 2005).
Tùy thuộc vào kiểu chế biến, điều kiện đất đai và việc sử dụng phân bón, đặc biệt là những loại phân bón cung cấp kali hàm lượng tro tổng số có thể khác nhau. Tuy nhiên, trong arabica và robusta được phân tích, tổng giá trị tro của các mẫu cà phê nhân vẫn khá giống nhau và gần 4%, và tổng tro trong cà phê arabica và robusta rang không thay đổi đáng kể với cường độ rang, còn lại trong khoảng 4,53-4,64% (arabica) và 4,60-4,65% (robusta).
Hàm lượng chiết xuất ether trong cà phê Arabica và cà phê Robusta được biết là thay đổi theo nguồn gốc địa lý của thực vật, nhưng nó thường gần tương ứng là 15 và 9% (Aguiar và cộng sự, 2005). Các mẫu cà phê nhân được nghiên cứu cho thấy hàm lượng chiết xuất ete gần với các giá trị quy định đó, trong đó arabica có giá trị cao hơn so với robusta. Quá trình rang không làm thay đổi hàm lượng chiết xuất ete của cà phê arabica và cà phê robusta, do đó, duy trì sự khác biệt giữa chúng đã được quan sát thấy trong giá trị hạt cà phê xanh. Tuy nhiên, đối với cả hai kiểu cà phê đều giảm nhẹ ở T1 và T2, và một số sự gia tăng ở T3 đã được quan sát thấy. Trên thực tế, với cường độ rang tăng lên, lớp ngoài của hạt cà phê trở nên nhờn hơn do các chất béo (chủ yếu nằm trong nội nhũ với một lượng nhỏ sáp) bị đẩy ra các khu vực bên ngoài của hạt cà phê và tạo thành một lớp bảo vệ không thấm nước.
Kết luận
Các giá trị cao hơn về độ sáng và tọa độ màu, chủ yếu ở cà phê robusta, nhưng sự khác biệt về màu sắc giảm theo cường độ rang, có thể là do độ dốc nhiệt độ trên hạt cà phê, điều này chắc chắn dẫn đến độ lệch màu so với cà phê rang xay, độ đậm nhạt (L *) giảm đáng kể khi cường độ rang tăng lên, do sự đóng góp của sự phát triển cường độ màu nâu cao hơn (trở nên tối hơn). Các đèn chiếu sáng D65 và C để phân tích màu sắc của hạt cà phê và bột cho thấy các mô hình biến đổi tương tự đối với các thông số L*, C* và H°. Các tham số L* và Ho tuân theo cùng một kiểu biến thiên nhất quán và không khác nhau giữa các loại đèn chiếu sáng. Do đó, chúng tạo thành các thông số đáng tin cậy và dễ sử dụng để nghiên cứu sự thay đổi màu sắc xảy ra trong quá trình rang, cho phép mối quan hệ với chất lượng cà phê.
Nguồn tham khảo
AGUIAR, A. T. E. et al. Diversidade química de cafeeiros na Espécie Coffea canephora. Bragantia, v. 64, p. 577-582, 2005.
AGUIAR, M. C.; VILAR, H. D. Caracterização do Híbrido de Timor. Estudo comparativo dos cafés Arábica e Híbrido de Timor quanto às características físicas, químicas e tecnológicas. Separata Garcia de Orta, Série Estação Agronómica, v. 6, p. 25-34, 1979.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DO CAFÉ – ABIC.
Revisão 15 – Norma de qualidade recomendável e boas práticas de fabricação de cafés torrados em grão e cafés torrados moídos. ABIC, 2007. 20 p.
ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMISTS – AOAC. Coffee and Tea. 16th ed. AOAC, 1996. v. 2, chap. 30. CD-ROM.
BELITZ, H. B.; GROCSH, W. Química de los alimentos. Zaragoza: Editorial Acribia S.A., 1988. 813 p.
BICHO, N. C. C. Qualidade e segurança alimentar no café verde e aclimatação do género Coffea em condições de stress ambiental. 2005. 389 f. Tese (Doutorado em Tecnologia dos Alimentos)-Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa, Caparica, 2005.
BICHO, N. C. et al. Identification of nutritional descriptors of roasting intensity in beverages of Arabica and Robusta coffee beans. International Journal of Food Sciences and Nutrition, v. 62, n. 8, p. 865-871, 2011. PMid:22032554. http://dx.doi.org/10.3109/09 637486.2011.588594
BRASIL. Ministério de Estado da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução Normativa no 8, de 11 de junho de 2003. Aprova o regulamento técnico de identidade e de qualidade para a classificação do café beneficiado grão cru. Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Brasília, DF, 13 jul. 2003. p. 12.
CAMELO, A. L.; GÓMEZ, P. A. Comparison of color indexes for tomato ripening. Horticultura Brasileira, v. 22, n. 3, p. 534-537, 2004. http://dx.doi.org/10.1590/S0102-05362004000300006
CHERVIN, C.; FRANZ, P.; BIRRELL, F. Calibration tile slightly influences assessment of color change in pears from green to yellow using de L,a,b space. Horticultural Science, v. 31, p. 471, 1996.
CLARKE, R. J. Water and mineral contents. In: CLARKE, R. J.; MACRAE, R. (Eds.). Coffee, I: Chemistry. London; New York: Elsevier Applied Science Publishers Co Ltd., 1985. p. 42-82. http:// dx.doi.org/10.1007/978-94-009-4948-5_2
CLIFFORD, M. N. Chemical and physical aspects of green coffee products. In: CLIFFORD, M. N.; WILSON, K. C. (Eds.). Coffee, botany, biochemistry and production of beans and beverage. New York: Croom Helm e Methuen Inc, 1987. p. 305-374.
CORREIA, M. N.G. Influência da torra na evolução dos ácidos clorogénicos do café. Lisboa: Instituto Superior de Agronomia, Universidade Técnica de Lisboa, 1990. 281 p.
CORREIA, M. N. G. Manual da tecnologia do café. Porto: Associação dos Técnicos de Culturas Tropicais, 1995. 117 p.
COSTE, R. Coffee: the plant and the product. Londres: MacMillan Press Ltd, 1992. 328 p.
DAGLIA, M.; CUZZONI, M. T. E.; DACARRO, C. Antibacterial activity of coffee. Journal of Agricultural Food Chemistry, v. 42, p. 2270-2272, 1994. http://dx.doi.org/10.1021/jf00046a035
ESTEVES, A. B.; OLIVEIRA, J. S. Contribuição para o estudo das características dos cafés de Angola. Junta de Investigação dos Cafés do Ultramar: estudos ensaios e documentos, v. 126, p. 49-121, 1970.
FLORÊNCIO, M. I. S.; RAPOSO, E. J. O problema da cor-especificações paramétricas. Lisboa: Instituto Nacional de Investigação Industrial, Ministério da Economia, 1974. 95 p.
FOBÉ, L. A.; NERY, J. P.; TANGO, J. S. Influência do grau de torração sobre a composição química do café. Coletânea do Instituto de Tecnologia de Alimentos, v. 2, p. 251-268, 1968.
FOLSTAR, P. Lipids. In: CLARKE, R. J.; MACRAE, R. (Eds.). Coffee, I: Chemistry. London; New York: Elsevier Applied Science Publishers Co Ltd., 1985. p. 203-222. http://dx.doi.org/10.1007/978-94-009- 4948-5_6
INTERNATIONAL COFFEE ORGANIZATION – ICO. Code of practice: enhancement of coffee quality through prevention of mould formation. ICO, 2002. p. 1-11. Private Sector Consultative Board – PSCB, n. 36/02.
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION – ISO. ISO 11294: Roasted ground coffee-Determination of moisture content -Method by determination of loss in mass at 103 oC. ISO, 1994. p. 1-3.
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION – ISO. ISO 4072: Green coffee in bags-sampling. ISO, 1982. p. 1-3.
LIDON, F. C. et al. Fungistatic action of Aureobasidium pullulans on Penicillium expansum in “Rocha” pear: implications for oxidative stress during fruit storage. International Journal of Pest Management, v. 58, p. 41-52, 2012. http://dx.doi.org/10.1080/096 70874.2011.645515
MAZZAFERA, P.; GUERREIRO FILHO, O.; CARVALHO, A. A cor verde do endosperma do café. Bragantia, v. 47, p. 159-170, 1988. http://dx.doi.org/10.1590/S0006-87051988000200002
MAZZAFERA, P. et al. Oil content of green beans from some Coffee species. Bragantia, v. 57, p. 45-48, 1998. http://dx.doi.org/10.1590/ S0006-87051998000100006
McGUIRE, R. G. Reporting of objective colour measurements. Horticultural Science, v. 27, p. 1254-1255, 1992.
MORGANO, M. A. et al. Determinação de minerais em café cru. Ciência e Tecnologia de Alimentos, v. 22, p. 19-23, 2002. http:// dx.doi.org/10.1590/S0101-20612002000100004
PORTUGAL. Ministério da Indústria e Energia. Secretaria de Estado da Indústria Transformadora. Direcção Geral de Qualidade. Café: Colheita de amostras de café verde em sacos: Norma Portuguesa – NP 1666. Lisboa: DGQ, 1980. p. 1-3.
PORTUGAL. Instituto Português de Qualidade – IPQ. Extractos secos de café e de sucedâneos: Determinação da massa volúmica aparente por escoamento livre: Norma Portuguesa – NP 2285. Lisboa: IPQ, 1991. p. 1-6.
SHEWFELT, R. L. Measuring quality and maturation. In: SHEWFELT, R. L; PRUSSIA, S. E. (Eds.). Postharvest Handling – A Systems Approach. San Diego: Academic Press, 1993. p. 99-124
SMITH, A. W. Introduction. In: CLARKE, R. J.; MACRAE, R. (Eds.). Coffee, I: Chemistry. London; New York: Elsevier Applied Science Publishers Co Ltd., 1985. p. 1-41. http://dx.doi.org/10.1007/978- 94-009-4948-5_1
SPEER, K.; KÖLLING, S. The lipid fraction of coffee bean. Brazilian Journal of Plant Physiology, v. 18, p. 201-216, 2006. http://dx.doi. org/10.1590/S1677-04202006000100014
SPÓSITO, M. B.; BASSANEZI, R. B.; AMORIM, L. Resistência à Mancha Preta dos Citros avaliada por curvas de progresso da doença. Fitopatologia Brasileira, v. 29, n. 5, p. 532-537, 2004.
TOCI, A.; FARAH, A.; TRUGO, L. C. Efeito do processo de descafeinação com diclorometano sobre a composição química dos cafés Arábica e Robusta antes e após a torração. Química Nova, v. 29, p. 965-971, 2006. http://dx.doi.org/10.1590/S0100- 40422006000500015
VOSS, D. H. Relating colorimeter measurement of plant color to the Royal Horticultural Society Colour Chart. HortScience, v. 27, n. 12, p. 1256-1260, 1992.
XABREGAS, J. et al. Análise de algumas características dos cafés verdes de Angola. In: ASIC INTERNATIONAL COLLOQUIUM ON THE CHEMISTRY OF COFFEE, 5., 1971, Lisbon. Proceedings of the 5th ASIC International Colloquium on the Chemistry of Coffee, Lisbon, 1971. p. 27-44.
Natalina Bicho, Antonio Leitao, Jose C.Ramalho, Fermando Cebola Lidon. 2012. Use of colour parameters for roasted coffee assessment
