CFRR – Độ cao và nhiệt độ không khí có mối quan hệ chặt chẽ với các thuộc tính cảm quan về hương thơm, hương vị, độ sánh, độ chua, hậu vị và cảm giác ngon trong tách cà phê.
Theo Tổ chức cà phê quốc tế (ICO) trong năm 2020-2021, thế giới tiêu thụ khoảng 166,5 triệu bao cà phê loại 60kg, để đáp ứng được nhu cầu hiện tại và đạt được các tiêu chuẩn về đồ uống cần phải tìm hiểu được các yếu tố khí hậu liên quan đến sản xuất và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cà phê pha cuối cùng (Sobreira và cộng sự, 2016; Ferreira và cộng sự, 2021), một yếu tố nổi bật đó là ảnh hưởng của độ cao và khí hậu chịu trách nhiệm chính đến chất lượng cà phê (Zaidan và cộng sự, 2017; Pereira và cộng sự, 2018).
Độ cao trồng cà phê có ý nghĩa gì?
Ở một số quốc gia đã xác định cây cà phê là một loại cây để đáp ứng nhu cầu sở thích của người tiêu dùng cà phê trên thế giới, và phát triển kinh tế cải thiện đời sống người nông dân, để duy trì được thị phần của mình người ta nhận ra rằng giá thị trường của cà phê specialty chất lượng cao sẽ cao hơn so với giá cà phê thương mại dù cùng một quốc gia. Vì vậy, những nét hương vị riêng đặc trưng của cà phê là yếu tố quyết định chất lượng của cà phê (Carmen và cộng sự, 2018).
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).
Theo Gaitán và cộng sự (2015) phân tích nhiệt độ tối ưu cho bệnh gỉ sắt trên lá cà phê là trong khoảng 16-28OC, và gần như không thể tồn tại nhiệt độ thấp hơn 15OC. Tương tự, với bệnh gỉ sắt trên lá là bệnh sâu đục quả đã gây thiệt hại lớn hàng năm và phát triển mạnh mẽ trong khoảng 20-30OC. Trong khi, nhiệt độ lý tưởng để trồng cà phê là khoảng 18-21OC, như vậy thì trồng cây cà phê cao hơn, nhiệt độ thấp hơn sẽ giảm khả năng gây hại của bệnh gỉ sắt trên lá và cả sâu đục quả. Điều này có ý nghĩa lớn cho một loại cà phê chất lượng cao, ít khuyết tật do đó ít mùi vị tiêu cực hơn trong sản phẩm cà phê pha cuối cùng.
Độ cao trồng cà phê ảnh hưởng đến các chất lượng bên trong hạt
Có 4 yếu tố trong hạt cà phê ảnh hưởng đến chất lượng cà phê đó là hàm lượng nước trong hạt, chất lượng vật lý hạt, chất lượng hương vị và chất lượng sức khỏe được biểu thị bằng hàm lượng sinh hóa ảnh hưởng đến sức khỏe cây trồng. Trong đó, hàm lượng nước bị ảnh hưởng bởi quá trình chế biến sau thu hoạch, còn chất lượng vật lý, hương vị, và hàm lượng sinh hóa là ba yếu tố bị ảnh hưởng bởi đặc tính di truyền, quy trình trồng trọt, môi trường và sự tương tác các kiểu gen với môi trường (Wintgens, 2004a).
Chất lượng vật lý
Thị trường cà phê thế giới đang có xu hướng tiêu thụ cà phê specialty mạnh mẽ, vì vậy các ảnh hưởng từ điều kiện môi trường, độ cao, nhiệt độ ảnh hưởng đến chất lượng cà phê. Các nghiên cứu chỉ ra rằng ở các mức độ cao khác nhau sẽ có ảnh hưởng đến chất lượng vật lý của hạt và cảm quan của cà phê arabica (Soares và cộng sự, 2022). Tiêu chí chính của chất lượng vật lý hạt là kích thước hạt, tỷ lệ bất thường của hạt như hạt voi (Eskes và cộng sự, 2004), điều này ảnh hưởng đến giá cà phê và tương quan với chất lượng hạt cà phê, vì có một số quan điểm cho rằng hạt cà phê có kích thước lớn hơn sẽ tạo ra hương vị ngon hơn, còn trên thực tế thì kích thước hạt lớn hơn không phải lúc nào cũng ngon hơn. Ngoài đặc điểm kỹ thuật về kích thước, tiêu chuẩn đếm khuyết tật dựa trên “phần trăm khuyết tật theo trọng lượng” cũng đã được quy định đối với từng loại cà phê (Wintgens, 2004a).
Chất lượng hương vị
Cà phê arabica có thể phát triển tốt ở độ cao trên 1000m so với mực nước biển, việc trồng trọt ở độ cao trung bình khoảng 700-900m được xem là độ cao tối thiểu cho việc trồng cà phê arabica, ở độ cao trung bình này cây cà phê phải đối mặt với sự tấn công của sâu bệnh hại và sự suy giảm chất lượng hương vị trong hạt cà phê (Hulupi, 2006).
Nghiên cứu được thực hiện khi thu hoạch quả cà phê giống hạt arabica catuai thuộc vùng Matas de Minas, Brazil ở ba khu vực độ cao lần lượt là 950, 1050 và 1150m so với mực nước biển, lượng mưa từ 1200-1300mm, nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 19.8-20.3OC, cùng hai phương pháp chế biến khô và chế biến ướt. Giống cà phê arabica catuai nổi bật với kích thước hạt trung bình, năng suất cao, mẫn cảm với bệnh gỉ sắt trên lá cà phê, và chất lượng cảm quan của hạt tốt (Sakiyama và cộng sự, 2015).
Phân tích cảm quan dựa trên các tiêu chuẩn thử nếm của Hiệp hội cà phê specialty (SCA) được thực hiện bởi bảy chuyên gia đánh giá được SCA công nhận.
Trong phân tích cảm quan về 10 thuộc tính bao gồm hương thơm/mùi thơm, hương vị, độ chua, độ sánh, độ đồng nhất, độ sạch, cân bằng, độ ngọt, hậu vị, và tổng thể đã đưa ra kết luận rằng cà phê được trồng ở vùng cao hơn có điểm chất lượng cao hơn so với cà phê ở vùng độ cao thấp (Barbosa và cộng sự, 2019; Barbosa và cộng sự, 2020).
Một điều quan trọng nữa là các kiểu gen của cà phê arabica có xu hướng tạo ra chất lượng hạt tốt hơn ở độ cao lớn hơn so với ở độ cao thấp. Ở điều kiện độ cao thấp, những kiểu gen này có tương tác với môi trường thấp và không thể phát huy được tiềm năng chất lượng được di truyền (Sobreira và cộng sự, 2016; Ferreira và cộng sự, 2021).
Một nghiên cứu khác của Jacques và cộng sự (2005), với các mẫu cà phê tại Orisi trồng ở độ cao khoảng 1020-1250m và cà phê tại Santa Maria de Dota cao khoảng 1550-1780m so với mặt nước biển. Các mẫu cà phê được đánh giá trên năm tiêu chí bao gồm mùi thơm/hương thơm, hương vị, độ chua, vị đắng và hương vị đặc trưng (hương hoa hoặc hương sô cô la…tùy thuộc vào xuất xứ của hạt cà phê).
Kết quả thu được về góc độ cảm quan của hai loại cà phê này cho các đặc điểm khác biệt. Đối với loại cà phê từ Orosi có hương hoa, độ axit thấp hơn, điểm hương thơm và độ sánh thấp hơn so với loại cà phê từ Santa Maria de Dota thì có hương vị đặc trưng là sô cô la, độ axit cao, điểm ghi nhận cho hương thơm và body cao hơn trong cà phê. Độ cao lớn hơn dẫn đến sự khác biệt về độ chua và độ ưa thích được tìm thấy với những người tham gia thử nếm cao hơn của loại cà phê từ Santa Maria de Dota (Avelino và cộng sự, 2002; Decazy và cộng sự, 2003).
Hàm lượng sinh hóa
Các chất sinh hóa trong hạt cà phê bao gồm caffeine, trigonelline, chất béo, đường sucrose, axit chlorogenic, xeton, aldehyde, hợp chất phenolic, norisoprenoids, pyrazine và terpen. Các kiểu gen có thể tạo ra số lượng khác nhau của cùng một chất hóa học ở các vị trí khác nhau hoặc vào năm khác nhau do sự tương tác của gen và môi trường (Villarreal và cộng sự, 2009). Càng lên cao, hàm lượng sacaroza trong hạt càng cao (Worku và cộng sự, 2018) và chất này có tỷ lệ thuận với độ ngọt trong hạt cà phê.
Dựa vào đó, hạt cà phê arabica có thể có lượng chất sinh hóa khác nhau. Vì các chất sinh hóa của hạt phải được biến đổi thành năng lượng, axit amin, chất béo và các chất trong quá trình nảy mầm (Shimizu và cộng sự, 2000), nên sự khác nhau về lượng các chất sinh hóa trong hạt cà phê có thể gây ra khả năng nảy mầm khác nhau.
Mối quan hệ giữa độ cao với mật độ hạt
Mật độ hạt cà phê là tỷ lệ giữa trọng lượng và thể tích của chính nó, mật độ hạt góp phần nhận biết độ dày đặc của một loại hạt có thể bằng trực quan thể hiện qua độ cứng hơn, đặc hơn (rãnh khít). Các chuyên gia trên thế giới đã công nhận mật độ hạt là một thước đo quan trọng để phân loại cà phê nhân xanh theo chất lượng. Cây cà phê trồng ở độ cao lớn hơn và nhiệt độ không khí thấp hơn dẫn đến quá trình chín chậm hơn của quả cà phê, quá trình trưởng thành của hạt dài hơn tạo điều kiện cho hương vị đậm hơn, và hạt dày đặc hơn so với trồng ở độ cao thấp hơn (DaMatta và cộng sự, 2007; Vaast và cộng sự, 2006).
Cây cà phê giống arabica phát triển tối ưu ở nhiệt độ khoảng 18-21OC, để đáp ứng được nhiệt độ này thì cây phải được trồng ở độ cao khoảng từ 1000-1800m so với mực nước biển hoặc có thể cao hơn. Độ cao thấp hơn và nhiệt độ cao hơn quả sẽ chín nhanh hơn. Quá trình chín lâu hơn dẫn đến chất lượng trong tách cà phê cao hơn vì có thể tạo được một cơ chế sinh hóa hoàn chỉnh hơn cần thiết cho sự phát triển của chất lượng hạt cà phê đó là quá trình chuyển đổi axetat có nguồn gốc từ carbohydrate, protein và chất béo trong quả thành carbon dioxide gọi là chu kỳ Krebs, chu trình này xảy ra chậm hơn ở độ cao cao hơn kết quả là quả chín chậm hơn (Silva và cộng sự, 2005).
Tuy nhiên thì độ cao không phải là yếu tố duy nhất ảnh hưởng đến mật độ hạt mà còn có sự tham gia của nhiệt độ, lượng mưa, thổ nhưỡng. Các thuộc tính chất lượng cảm quan tích cực như độ chua, hương trái cây, hương vị đặc trưng đều tương quan với độ cao và nhiệt độ không khí. Sau khi rang, có hai hợp chất dễ bay hơi là etanal và axeton được xác định là dấu hiệu sinh hóa trên cây cà phê arabica trồng ở nhiệt độ mát mẻ (Bertrand và cộng sự, 2012).
Độ cao ảnh hưởng đến sự phát triển hạt
Sự phát triển của cây phụ thuộc vào kiểu gen, môi trường và sự tương tác của kiểu gen với môi trường. Mà môi trường trồng cây cà phê bao gồm độ cao, nhiệt độ, lượng mưa, mùa vụ, và vị trí trong quá trình phát triển của hạt cà phê ảnh hưởng đến hàm lượng hóa học của hạt, trọng lượng hạt, kích thước hạt, và chất lượng hương vị (Avelino và cộng sự, 2005; Woldemeskel, 2017).
Độ cao lớn hơn cải thiện đáng kể về chất lượng hạt, trọng lượng hạt, và kích thước của từng hạt cà phê. Bỏ qua điều kiện kiểu gen với môi trường thì những hạt được trồng ở độ cao lớn (nhiệt độ trung bình khoảng 17.1OC) ghi nhận điểm số đánh giá cảm quan về hương thơm, cảm giác miệng, độ chua, độ cân bằng, hương vị và cảm giác ưa thích cao hơn đáng kể so với hạt được trồng ở độ cao thấp (nhiệt độ khoảng 21.2OC). Giữa các giống hạt thì các nhà nghiên cứu đã ghi nhận được trọng lượng và kích thước hạt cũng tăng theo độ cao, cụ thể là trọng lượng hạt trồng ở độ cao cao 2100m nặng hơn khoảng 24%, và kích thước trung bình của hạt lớn hơn khoảng 3-7% so với hạt trồng ở độ cao thấp 1200m so với mực nước biển (Adugna và cộng sự, 2017).
Kết luận
Các nghiên cứu đều chỉ ra rằng chất lượng cà phê phụ thuộc vào nhiều yếu tố như gen di truyền, khí hậu, nhiệt độ, độ cao, lượng mưa, mùa vụ, thời gian phát triển hạt… quyết định chất lượng vật lý, chất lượng hương vị và hàm lượng sinh hóa của hạt cà phê. Tuy nhiên, độ cao và nhiệt độ không khí có mối quan hệ chặt chẽ với các thuộc tính cảm quan về hương thơm, hương vị, độ sánh, độ chua và hậu vị trong sản phẩm cà phê pha cuối cùng và hầu hết các hạt cà phê được trồng ở độ cao lớn hơn sẽ có hương vị phong phú và chất lượng hơn so với ở độ cao thấp.
Nguồn tham khảo
Adugna Debela Bote, Jan Vos. 2017. Tree management and environmental conditions affect coffee (Coffea arabica L.) bean quality. NJAS – Wageningen Journal of Life Sciences 83 (2017) 39–46
Avelino J, Barboza B, Araya JC, Fonseca C, Davrieux F, Guyot B and Cilas C 2005 Effects of slope exposure, altitude and yield on coffee quality in two altitude terroirs of Costa Rica, Orosi and Santa Mar ́ıa de Dota. J Sci Food Agric 85:1869–1876.
Avelino J, Perriot JJ, Guyot B, Pineda C, Decazy F and Cilas C, Identifying terroir coffees in Honduras, in Research and Coffee Growing. CIRAD, Montpellier, pp 6–16 (2002).
Barbosa, I.P.; De Oliveira, A.C.B.; Rosado, R.D.S.; Sakiyama, N.S.; Cruz, C.D.; Pereira, A.A. Sensory analysis of Arabica coffee: Cultivars of rust resistance with potential for the specialty coffee market. Euphytica 2020, 216, 165.
Barbosa, I.P.; Oliveira, A.C.B.; Rosado, R.D.S.; Sakyama, N.S.; Cruz, C.D.; Pereira, A.A. Sensory quality of Coffea arabica L. genotypes influenced by postharvest processing. Crop. Breed. Appl. Biotechnol. 2019, 19, 428.
Bertrand, B., Boulanger, R., Dussert, S., Ribeyre, F., Berthiot, L., Descroix, F., Joe ̈t, T., 2012. Climatic factors directly impact the volatile organic compound fingerprint in green Arabica coffee bean as well as coffee beverage quality. Food Chemistry 135 (4), 2575e2583.
Bertrand, B.; Vaast, P.; Alpizar, E.; Etienne, H.; Davrieux, F.; Charmetant, P. Comparação da composição bioquímica do feijão e da qualidade da bebida de híbridos de Arábica envolvendo origens sudanesas-etíopes com variedades tradicionais em várias elevações na América Central. Tree Physiol. 2006, 26, 1239–1248.
Borém, F.M.; Cirillo, M.A.; Alves, A.P.C.; Santos, C.M.; Liska, G.R.; Ramos, M.F.; Lima, R.R. Coffee sensory quality study based on spatial distribution in the Mantiqueira mountain region of Brazil. J. Sens. Stud. 2019, 35, 12552.
Bosselmann, A.S.; Dons, K.; Oberthur, T.; Olsen, C.S.; Ræbild, A.; Usma, H. He influence of shade trees on coffee quality in small holder coffee agroforestry systems in Southern Colombia. Agric. Ecosyst. Environ. 2009, 129, 253–260.
Carmen Peligros-Espada, Joel Ulises Sevilla-Palma and Octavio Uña-Juarez. 2018. Importance of Crop Altitude Range for Coffee Production: Findings from Honduras.
Compendium of coffee diseases and pests. Gaitán, Alvaro León. St. Paul, Minnesota. 2015. ISBN 978-0-89054-472-3. OCLC 1060617649
DaMatta, F.M., Ronchi, C.P., Maestri, M., Barros, R.S., 2007. Ecophysiology of coffee growth and production. Brazilian Journal of Plant Physiology 19 (4), 485e510.
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.
Decazy F, Avelino J, Guyot B, Perriot JJ, Pineda C and Cilas C, Quality of different Honduran coffees in relation to several environments. J Food Sci 68:2356–2361 (2003).
Eskes, A.B. & T. Leroy (2004). Cofee selection and breeding. In: Wintgens, J.N. (Ed.), Coffee: Growing, Processing, Sustain- able Production. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
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.
Ferreira, W.P.M.; Queiroz, D.M.; Silvac, S.A.; Tomaz, R.S.; Corrêa, P.C. Effects of the orientation of the mountainside, altitude and varieties on the quality of the coffee beverage from the “Matas de Minas” Region, Brazilian Southeast Retrieved from. Am. J. Plant Sci. 2016, 7, 1291–1303.
Hulupi, R. (2006). Kajian Genetika Ketahanan Kopi Arabika Terhadap Nematoda Penggali Akar (Radopholus similis Cobb). Disertasi, Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
ICO. Organização Internacional Do Café, Revista Eletrônica Situada. Available online: http://www.ico.org/pt/about_statistics_ p.asp?section=Estat%EDstica (accessed on 25 March 2021).
Jacques Avelino,Bernardo Barboza,Juan Carlos Araya,Carlos Fonseca,Fabrice Davrieux,Bernard Guyot and Christian Cilas. 2005. Effects of slope exposure, altitude and yield on coffee quality in two altitude terroirs of Costa Rica, Orosi and Santa Marı ́a de Dota
Joët, T.; Salmona, J.; Laffargue, A.; Descroix, F.; Dussert, S. Use of the growing environment asa source of variation to identify the quantitative trait transcriptsand modules of co-expressed genes that determine chlorogenic acid accumulation. Plant Cell Environ. 2010, 33, 1220–1233.
Lingle, T.R., 1984. Coffee Cuppers’ Handbook, the Specialty Coffee Association of America (SCAA).
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.
Sakiyama, N.S.; Martinez, H.E.P.; Tomaz, M.A.; Borém, A. Café Arábica, do Plantio a Colheita; Editora UFV: Abbotsford, BC, Canada, 2015; 316p.
Shimizu MM and Mazzafera P 2000 Compositional Changes of Proteins and Amino Acids in Germinating Coffee Seeds. Braz. arch. biol. technol. vol.43 no.3. http://dx.doi.org/10.1590/S151689132000000300003 http://www.scielo.br/pdf/babt/v43n3/v 43n3a03.pdf
Silva, E.A., Mazzafera, P., Brunini, O., Sakai, E., Arruda, F.B., Mattoso, L.H.C., Carvalho, C.R.L., Pires, R.C.M., 2005. The influence of water management and environmental conditions of the chemical composition and beverage quality of coffee beans. Brazilian Journal of Plant Physiology 17 (2), 229e238.
Soares Ferreira, D.; Eduardo da Silva Oliveira, M.; Rodrigues Ribeiro, W.;Altoé Filete, C.; Toledo Castanheira, D.;Cesar Pereira Rocha, B.;
Polonini Moreli, A.;Catarina da Silva Oliveira, E.; Carvalho Guarçoni, R.; Partelli, F.L.; et al. Association of Altitude and Solar Radiation to Understand Coffee Quality. Agronomy 2022, 12, 1885. https://doi.org/10.3390/ agronomy12081885
Sobreira, F.M.; Oliveira, A.C.B.; Pereira, A.A.; Gonçalves, M.A.; Sakiiyama, N.S. Divergence among Arabica coffee genotypes for sensory quality. Aust. J. Crop. Sci. 2016, 10, 1442–1448.
Vaast, P., Bertrand, B., Perriot, J.J., Guyot, B., Genard, M., 2006. Fruit thinning and shade improve bean characteristics and beverage quality of coffee (Coffea arabica L.) under optimal con- ditions. Journal of the Science of Food and Agriculture 86 (2), 197e204.
Villarreal D, Laffargue A, Posada H, Bertrand B, Lashermes P and Dussert S 2009 Genotypic and environmental effects on coffee (Coffea arabica L.) bean fatty acid profile: impact on variety and origin chemometric determination. J. Agric. Food Chem. 2009, 57, 11321– 11327. DOI:10.1021/jf902441n.
Wintgens, J.N. (2004a). Coffee bean quality assessment. p. 976. In: Wintgens, J.N. (Ed.), Coffee: Growing, Processing, Sustainable Production. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
Woldemeskel AL 2017 Genotype x environment interaction and stability analysis of some promising Iluababora coffee (Coffea arabica L.), genotypes for yield and yield related traits in Southwestern Ethiopia. MSc Thesis. Jimma Univesity, Ethiopia.
Worku M, De Meulenaer B, Duchateau L, Boeckx P 2018 Effect of altitude on biochemical composition and quality of green Arabica coffee beans can be affected by shade and postharvest processing method. Food Research International 105:278–285.
Zaidan, U.R.; Corrêa, P.C.; Ferreira, W.P.M.; Cecon, P.R. Environment and varieties influence the quality of coffees in Matas de Minas. Coffee Sci. 2017, 12, 240–247.
