Cà phê (coffee) là loại cây trồng công nghiệp nhiệt đới thuộc chi Coffea và là thức uống phổ biến chế biến từ hạt cà phê rang xay, nổi tiếng với hàm lượng caffeine kích thích thần kinh và chất chống oxy hóa dồi dào.
Phân loại thực vật học và các loài thương mại chủ đạo
Chi cà phê (Coffea) bao gồm hơn 120 loài thực vật thân gỗ hoặc cây bụi nhiệt đới. Tuy nhiên, thị trường thương mại quốc tế gần như chỉ tập trung vào hai loài chủ đạo:
| Đặc tính so sánh | Cà phê Arabica (Coffea arabica) | Cà phê Robusta (Coffea canephora) |
|---|---|---|
| Bộ nhiễm sắc thể | Tứ bội (4n = 44), tự thụ phấn | Nhị bội (2n = 22), thụ phấn chéo |
| Độ cao canh tác | Vùng núi cao (1000 m đến 2000 m trên mực nước biển) | Độ cao thấp đến trung bình (0 m đến 900 m) |
| Hàm lượng caffeine | 1,1% đến 1,5% trọng lượng khô | 2,2% đến 2,7% trọng lượng khô (gấp đôi Arabica) |
| Đặc trưng hương vị | Vị chua thanh (axit hữu cơ), hương thơm hoa quả phong phú | Vị đắng đậm, thể chất dày (body đậm), hậu vị socola đen |
| Khả năng chống chịu bệnh | Nhạy cảm với bệnh gỉ sắt (Hemileia vastatrix) | Kháng bệnh tốt, chịu được nhiệt độ và sâu bệnh hại cao |
Hóa học hạt cà phê và phản ứng rang xay
Hạt cà phê nhân xanh chứa hỗn hợp phức tạp của các hợp chất sinh hóa: carbohydrate (sucrose, polysaccharide), lipid, protein, khoáng chất, caffeine và đặc biệt là hàm lượng axit chlorogenic (CGA) dồi dào chiếm 6% đến 12%. Axit chlorogenic là chất chống oxy hóa polyphenol mạnh mẽ có vai trò kháng viêm và cải thiện chuyển hóa glucose.
Khi trải qua quá trình rang ở nhiệt độ từ 180°C đến 240°C, hàng loạt biến đổi hóa lý sâu sắc diễn ra. Phản ứng Maillard giữa đường khử và axit amin, kết hợp với phản ứng nhiệt phân Strecker và caramen hóa, sinh ra hơn 800 hợp chất dễ bay hơi tạo nên hương thơm đặc trưng của cà phê (furan, pyrazine, pyrrole, phenol). Caffeine là hợp chất bền nhiệt nên gần như được bảo toàn nguyên vẹn trong suốt chu trình rang.
Dược lý học và tác động đối với sức khỏe con người
Caffeine (1,3,7-trimethylxanthine) là chất kích thích thần kinh được tiêu thụ rộng rãi nhất trên thế giới. Cơ chế tác dụng chính là đối kháng cạnh tranh không chọn lọc với các thụ thể adenosine (chủ yếu là thụ thể A1 và A2A) tại não bộ. Bằng cách ngăn chặn adenosine liên kết với thụ thể, caffeine làm tăng giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh hưng phấn như dopamine, norepinephrine và acetylcholine, mang lại cảm giác tỉnh táo, tập trung và giảm mệt mỏi thể chất.
Các nghiên cứu dịch tễ học quy mô lớn chỉ ra rằng tiêu thụ cà phê điều độ (tương đương 3 đến 4 tách mỗi ngày, khoảng 300 mg đến 400 mg caffeine) có liên quan đến việc giảm nguy cơ tử vong do mọi nguyên nhân, giảm nguy cơ mắc đái tháo đường típ 2 (nhờ axit chlorogenic tăng độ nhạy insulin), bảo vệ chức năng gan chống xơ hóa và giảm tỷ lệ mắc các bệnh thoái hóa thần kinh như Parkinson và Alzheimer. Tuy nhiên, tiêu thụ quá mức trên 500 mg caffeine mỗi ngày có thể gây lo âu, mất ngủ, tăng nhịp tim và rối loạn tiêu hóa.