Sự Phát Triển Của Quả Cà Phê

Nội Dung Chính

Nhân cà phê mà chúng ta sử dụng trong hơn một nghìn năm nay là một phần của hạt cà phê, loại hạt tương đối nặng và có nội nhũ rất lớn – có chức năng dự trữ năng lượng. Đặc điểm này đã giúp đảm bảo rằng cây giống cà phê có nhiều chất dinh dưỡng để đảm bảo sự tồn tại của chúng trong các khu rừng nhiệt đới râm mát của Ethiopia và Nam Sudan.

Từ khi hoa rụng khỏi cây cà phê, bầu noãn tồn tại sẽ phát triển thành quả cà phê non. Quả cà phê – ngay từ lúc mới định hình đã giữ một vai trò sinh học quan trọng, vì vậy để bảo vệ chúng trước sâu hại, cây cà phê sử dụng kết hợp một số chiến lược nhằm bảo vệ quả và hạt của chính nó. Đầu tiên, những quả còn non và xanh (gần với màu lá) được sắp xếp thành từng chùm ở nách lá – một vị trí tương đối an toàn. Thứ hai, các chất chống côn trùng tự nhiên như axit chlorogenic và alkaloid purine (caffeine) đều có nồng độ cao từ khi quả còn non, và thứ ba, sự phát triển của nội nhũ thực sự bị trì hoãn cho đến khi lớp bảo vệ cơ học – tức vỏ quả hoàn thiện trong 3 đến 4 tháng sau đó.

Các giai đoạn phát triển của quả cà phê, từ khi ra hoa đến khi quả chín rất khác nhau giữa các loài và phụ thuộc vào các yếu tố như kiểu gen, khí hậu và tập quán canh tác. Quả của hai loài quan trọng nhất về thương mại là cà phê arabica và cà phê robusta lần lượt cần 6-8 tháng và 9-11 tháng để trưởng thành.

Mặc dù có những khác biệt về thời gian trưởng thành, các bước chính trong quá trình phát triển quả giữa các loài thương mại dường như giống hệt nhau và có thể được chia thành bốn giai đoạn.

1. Minh hoạ các giai đoạn phát triển của quả cà phê

1.1. Giai đoạn đậu quả

Giai đoạn đầu tiên được tính từ sáu đến mười tuần sau khi cây cà phê ra hoa, mặc dù quả có thể chuyển sang trạng thái tiềm ẩn đến 60 ngày sau khi thụ phấn. Vì kích thước quả còn rất nhỏ và chưa định hình hoàn chỉnh nên một số tài liệu khoa học mô tả đây là giai đoạn “đầu đinh” (pinhead). Sự phát triển của lớp vỏ và hạt chủ yếu là bằng cách phân chia tế bào thay vì bằng cách mở rộng tế bào.

1.2. Giai đoạn tăng trọng

Trong khoảng 10 tuần tiếp theo, tính từ tuần 6 đến tuần thứ 17 của sự phát triển; Quả gia tăng nhanh chóng về thể tích và trọng lượng khô, chủ yếu là do sự phát triển của lớp vỏ quả ngoài cùng (pericarp). Vì vậy, đây là giai đoạn quyết định kích thước tối đa của nhân cà phê. Không giống như giai đoạn đầu tiên, giai đoạn thứ hai này bị chi phối bởi sự mở rộng tế bào nhanh chóng. Các quả phình to đến kích thước đầy đủ thông qua sự phát triển của lớp vỏ ngoài, sau đó nội nhũ sẽ phát triển và lấp đầy các hạt trong các giai đoạn sau.

Cuối giai đoạn tăng trọng, quả duy trì kích thước và chậm lớn trong khoảng hai tuần (vì vậy, một số tài liệu gọi đây là giai đoạn nghỉ hoặc trì hoãn), mặc dù quả cơ bản đã đạt được kích thước cuối cùng trong thời kỳ chuyển tiếp (ngắn) này, nhưng lượng chất khô vẫn còn thấp. Sau khoảng 17 tuần, quả sẽ đạt đến kích thước trưởng thành tối đa. Khi cắt ngang, có thể nhận ra hai hạt hoàn thiện, thường đã cuộn lại. Tuy nhiên, nội nhũ (nhân) lúc này chỉ mới vừa hình thành ở phần gần cuống quả.

1.3. Giai đoạn lấp đầy nội nhũ

Từ khoảng tuần thứ 17 đến tuần thứ 28, chất khô được lấp đầy tế bào. Trong giai đoạn này, khối lượng tươi ít thay đổi do chất khô được lắng đọng chủ yếu trong nhân (hạt ). Cuối giai đoạn này, phần thịt quả (mesocarp) đã dày lên, và lớp vỏ ngoài (exocarp) có màu đỏ một phần. Sự chín của quả cà phê chỉ trở nên hoàn chỉnh khi đồng thời đạt đến hàm lượng chất khô tối đa và khả năng nảy mầm tối đa.

Trong giai đoạn tăng trọng, nội nhũ (hạt ) thường ở trạng thái “lỏng” bên trong quả, nội nhũ chỉ cứng lại khi chín do sự tích tụ của các protein dự trữ, đường sucrose và polysaccharide phức tạp làm nên nguồn dự trữ dinh dưỡng chính của hạt.

Trong giai đoạn phát triển ban đầu của quả cà phê, hàm lượng nước tương đối cao khoảng 80% (tính theo khối lượng tươi). Vào cuối quá trình trưởng thành, trong khi hàm lượng nước của quả được duy trì ở mức khoảng 70% thì hàm lượng nước trong phôi và hạt đều đạt khoảng 50%. Nói cách khác, trọng lượng khô của hạt có thể giảm nhẹ sau khi trưởng thành. Sự giảm khối lượng này có thể xuất phát từ sự gián đoạn chuyển vị của các chất đồng hóa quang hợp từ quả sang hạt, cũng như do tiêu thụ cơ chất cần thiết cho quá trình hô hấp trong giai đoạn trưởng thành hoàn toàn của quả.

1.4. Giai đoạn chín

Giai đoạn phát triển cuối cùng là giai đoạn chín muồi. Những thay đổi trong giai đoạn này chủ yếu xảy ra ở lớp vỏ, đặc biệt là sự gia tăng trọng lượng khô. Đồng thời sự gia tăng hoạt động của các enzyme của lớp trung bì làm cho quả mềm và sự thay đổi màu sắc của lớp vỏ ngoài từ xanh sang đỏ, vàng hoặc trong một số trường hợp có màu hồng hoặc màu da cam (tùy thuộc vào kiểu gen). Quá trình chín có thể kéo dài trong thời gian khoảng 10 tuần, từ tuần thứ 24 đến tuần thứ 34 kể từ khi nở hoa.

Trong giai đoạn chín, quả cà phê trở nên mềm hơn, do sự phân hủy của các polysaccharide, protopectin ở lớp trong và lớp ngoài của trung bì (mesocarp) được chia nhỏ thành pectin. Đến lượt pectin, chất này được chuyển thành axit pectic khi trái cây chín quá và/hoặc lên men.

Thành phần đường sucrose trong cà phê sẽ thay đổi theo độ chín của quả, quả càng chín nồng độ đường sucrose càng cao. Vì vậy, nông dân thường sử dụng Brix kế – một thiết bị đo khúc xạ đơn giản để xác định nồng độ đường sucrose trong quả cà phê. Quả cà phê chín có khoảng ba giọt chất lỏng, nếu đặt chất lỏng này lên thấu kính của Brix kế, chúng ta có thể xác định hàm lượng đường trong lớp thịt quả. Cứ 1 độ Brix (°Bx) tương đương với 1 gam sucrose trong 100 gam dung dịch.

Tuy nhiên, vì chỉ có thể đo độ Brix của thịt quả chứ không phải hạt cà phê nên phương pháp này sẽ không phải là một thước đo trực tiếp về độ phát triển của nhân cà phê. Hơn nữa, do chất dịch quả cà phê không đơn giản chỉ có đường sucrose tinh khiết và nước (còn có nhiều hợp chất hữu cơ phức tạp khác), nên chỉ số Brix chỉ là giá trị gần đúng. Nhìn chung, vào mùa khô, độ Brix của cà phê có thể lên đến 26°Bx; trong khi đó vào mùa mưa, nó sẽ vào khoảng 18°Bx và thường không quá 32°Bx.

2. Thu hoạch

Vụ thu hoạch có lẽ là thời điểm quan trọng nhất trong năm, đối với cả những người trồng cà phê đang thu hoạch thành quả lao động của họ trong suốt cả năm, cũng như đối với những người nhân công hái, những người mà vụ mùa thường đại diện cho thời điểm thu nhập cao nhất trong năm. Chi phí thu hoạch có thể lên tới 40% tổng chi phí canh tác. Trong thời gian này, giá trị kinh tế tập trung nhiều cho người trồng và tạo nên thu nhập tốt hơn cho người lao động nông thôn.

Ở các quốc gia hoặc vùng mà quả cà phê chín không đều do có nhiều đợt ra hoa quanh năm, việc thu hoạch phải được thực hiện có chọn lọc. Ở các quốc gia hoặc vùng mà cà phê chín đồng đều hơn, chẳng hạn như hầu hết các vùng trồng cà phê của Brazil, việc thu hoạch có thể trì hoãn để chỉ thực hiện một lần, bằng thiết bị cơ giới để loại bỏ tất cả các quả khỏi các cành.

Nhiều chuyên gia coi việc thu hoạch là thời điểm mà chất lượng của cà phê đạt đỉnh cao, và mọi giai đoạn sau đó là để bảo toàn chất lượng hơn là cải thiện nó. Trong phần này, chúng tôi sẽ giới thiệu ngắn gọn một số phương pháp thu hoạch trước khi bắt đầu cho hành trình “bảo toàn” hương vị của nó đến cốc của bạn.

2.1. Hái chọn lọc

Việc thu hoạch cà phê phải được cân nhắc giữa hai khía cạnh: về chất lượng sản phẩm và chi phí thu hoạch. Tình huống lý tưởng là thu hoạch tất cả các quả cà phê đủ độ chín với ít thiệt hại nhất có thể cho cây. Với công nghệ thu hoạch hiện nay, việc thu hoạch quả chín 100% chỉ có thể đạt được bằng cách hái chọn lọc bằng tay.

Hái chọn lọc (Selective harvesting) chỉ bao gồm việc chọn hái những quả cà phê chín. Trong mỗi mùa vụ, mỗi cây được thăm – hái nhiều lần, và mỗi lần chỉ hái chọn lọc những quả đủ độ chín. Những quả cà phê may mắn này được người hái (bằng tay) cho vào túi hoặc giỏ. Vào cuối mùa thu hoạch, đợt thu hái cuối cùng thường bao gồm tất cả các quả trên cành, bất kể mức độ chín của chúng.

Hầu hết các quốc gia sản xuất cà phê chất lượng cao đều sử dụng phương pháp hái chọn lọc. Các trường hợp ngoại lệ đáng chú ý là Brazil, Hawaii và Úc, nơi chi phí lao động cao khiến việc thu hoạch bằng cách hái chọn lọc là không khả thi.

2.2. Hái tuốt

Thu hoạch thủ công kiểu tuốt (tước) chỉ việc loại bỏ tất cả các quả cà phê có trên cành bất kể mức độ chín của chúng. Thường chỉ có một đợt hái trong mỗi mùa vụ, mặc dù một số người trồng có thể phân chia thành hai hoặc nhiều đợt, tập trung mỗi đợt vào những cành có độ chín đồng đều hơn. Những quả cà phê ở tất cả các giai đoạn trưởng thành được thả trực tiếp xuống đất – nơi đã được dọn sạch trước đó, hoặc phủ sẵn các tấm bạt (thường bằng nhựa polyetylen, hoặc vải). Các quả với độ chín khác nhau nên được tách biệt trong quá trình chế biến sau thu hoạch để đảm bảo chất lượng và đáp ứng các nhu cầu của thị trường tiêu dùng khác nhau.

Việc lựa chọn thời điểm diễn ra quá trình hái tuốt rất quan trọng đối với thành phần của sản phẩm thu hoạch. Đối với định hướng sản xuất cà phê chất lượng cao, tỷ lệ quả chưa chín được khuyến nghị khi hái tuốt là dưới 5%. Tuy nhiên, ngưỡng phổ biến để bắt đầu hái tuốt là dưới 20% quả chưa chín. Việc hái tuốt thường thấy ở những nhà sản xuất arabica chế biến khô, đặc biệt là ở Brazil và hầu hết các nhà sản xuất robusta. Quả cà phê chưa chín không thể được chế biến theo phương pháp ướt vì chúng không thể lên men do hàm lượng đường thấp. Nhưng chúng vẫn có thể được phơi khô tự nhiên cùng với những quả cà phê chín mọng.

2.3. Máy cầm tay

Máy thu hoạch cầm tay (Handheld) được ứng dụng ở Brazil vào những năm 1990, bao gồm một hoặc hai bộ thanh truyền kiểu lượn sóng, các thanh này truyền các rung động đến các cành cây và làm cho quả cà phê chín rụng xuống đất – nơi đã chuẩn bị để thu gom. Vì được vận hành bằng tay nên người nhân công có thể hướng đến các cành hoặc các bộ phận của cành nơi quả cà phê đạt có độ chín đồng đều hơn.

Nhìn chung, máy thu hoạch cầm tay có thể được sử dụng trên tất cả các loại địa hình canh tác cũng như ở các khu vực bằng phẳng, với các cây cà phê ở mọi chiều cao và bất kỳ khoảng cách nào giữa các cây. Mức độ chọn lọc phụ thuộc vào độ đồng đều của quá trình trưởng thành, thiết kế của bộ phận rung lắc, cường độ rung, kỹ năng của người vận hành, tốc độ thu hoạch, v.v… Hơn nữa, máy thu hoạch cầm tay ít gây tổn hại cho cây hơn so với máy thu hoạch cơ giới tích hợp trên xe.

2.4. Máy cơ giới

Cuối cùng, tùy thuộc tỷ lệ quả chín trên cây mà nhà sản xuất có thể tiến hành thu hái tất cả cây cùng một lần bằng máy cơ giới (mechanical), do đó cách thu hái này có tỷ lệ quả chưa chín cao (5-10%, hoặc hơn). Mặt khác, vì thiết bị cơ giới rất cồng kềnh nên chỉ có thể ứng dụng trên các nông trại lớn, có độ dốc thấp đồng thời cây cà phê phải được trồng theo hàng với khoảng cách cho phép máy móc di chuyển. Đổi lại, tốc độ thu hoạch cao của máy cơ học giúp chúng tiết kiệm chi phí, tuy nhiên vốn đầu tư ban đầu lớn nên thường chỉ ứng dụng ở những nông trại lớn, trình độ thâm canh cao.

Tổn hại đối với cây cà phê không chỉ phụ thuộc vào tốc độ di chuyển, kết cấu cơ khí, mà còn phụ thuộc vào kỹ năng vận hành của người thu hoạch. Mặc dù không thể tránh khỏi việc làm rụng lá, hay gãy cành ở một mức độ nào đó, nhưng nó có thể được giảm thiểu bằng cách thực hành đúng phương pháp (dù vậy, nhiều nghiên cứu trên các điền trang cà phê ở Brazil cho thấy thu hoạch cơ giới không có nhiều tác động tiêu cực đối với cây cà phê). Tất cả các hệ thống này đang được cải tiến liên tục để tăng tính chọn lọc và ưu tiên cho việc thu hoạch quả chín.

Ngay sau khi thu hoạch, cà phê phải trải qua quá trình chế biến (khô, ướt hoặc bán ướt ) càng sớm càng tốt. Nên việc bảo quản quả tươi (trong túi, đống, bồn chứa) không được kéo dài hơn 20 giờ vì quá trình lên men tự nhiên không được kiểm soát có thể gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng cà phê. Trong một số trường hợp (theo hướng sản xuất Specialty Coffee) giới hạn để bắt đầu giai đoạn xử lý còn khắt khe hơn – trong 8 giờ sau thu hoạch.

Chúng ta không thể bỏ qua việc nghiên cứu tất cả các lớp cấu tạo mà tự nhiên đã dành ra để bảo vệ loại hạt này, nếu không – công cuộc thưởng thức cà phê của chúng ta sẽ chỉ tương tự như cách những người Ethiopia đã làm trong lịch sử.

Hãy là người đầu tiên chia sẻ bài đăng này!

Bài đăng mới

Máy Pha Cà Phê Espresso

Theo từ điển Merriam-Webster, Espresso được định nghĩa là “cà phê được pha bằng cách ép hơi nước hoặc nước nóng qua các hạt cà

Hạt Mịn (Fine)

Hạt cà phê là một ma trận ba chiều phức tạp của các sợi cellulose được phủ bằng dầu và các chất rắn khác. Những