Lịch sử phát triển cây cà phê trên thế giới

1.1 Nguồn gốc
Những câu chuyện về cà phê thì rất nhiều, thực hay hư thì cũng ít ai kiểm chứng, đôi khi họ phóng đại lên cho nó ly kỳ, thú vị như chính cái hậu vị để lại khi giọt cà phê tan vào trong từng tế bào cảm giác!

Trong những câu chuyện đó, từ chuyện nghe có vẻ hợp lý nhất là câu chuyện về anh chàng chăn dê tên Kaldi người xứ Abyssinia với đàn dê của anh ta. Chuyện kể rằng, đàn dê của anh đã ăn một loại quả cây lạ có màu đo đỏ rồi sau đó có những biểu hiện lạ thường. Kaldi phát hiện ra điều đó, anh liều ăn thử và thấy mình hưng phấn hẳn lên, ngờ rằng mình đã gặp một phép lạ bèn báo ngay cho vị quản nhiệm ở một tu viện gần đó. Nhà tu kia sợ rằng đây chính là một thứ trái cấm của quỷ dữ nên lập tức vứt vào lò lửa, thế nhưng khi những quả kia cháy xém tỏa ra một mùi thơm lừng, đến lúc này người tu sĩ kia mới tin rằng đó là một món quà của Thượng Đế ban tặng nên vội kêu thêm những tăng lữ khác đến tiếp tay. Họ đem rang lên, giã nhỏ rồi pha vào nước uống để mọi người cùng hưởng thiên ân. Đến những câu chuyện về sự độc hại của cà phê, như câu chuyện ở đất nước Thụy Điển, quốc vương Gusitafu đệ tam muốn thử xem cà phê có độc hay không bèn ra quyết định bắt hai anh em tội phạm bị kết án tử hình đang giam trong ngục mỗi ngày phải được cho uống thứ nước làm từ quả ấy hai lần, thử xem họ chết ra sao? Đến lúc chết, vị hoàng đế này vẫn để lại di chỉ cho người kế vị là phải tiếp tục làm theo lệnh của ông ta, như một phép lạ, hai tử tù kia qua đời ở tuổi hơn 80! Và có lẽ đó là ghi nhận đầu tiên của loài người về tính dược lý của cà phê, …

Đó là truyền thuyết, còn những di chỉ khảo cổ, những ghi chép của con người còn lại cho đến ngày nay. Người ta biết rằng, Kaffa (Ethiopia ngày nay) chính là vùng đất khởi nguyên của cây cà phê, từ thế kỷ thứ IX đã có những ghi nhận ở đây, đến thế kỷ XIV những người buôn nô lệ đã mang cà phê từ Ethiopia sang xứ Ả Rập. Nhưng tới tận thế kỷ XV người ta mới biết rang cà phê lên và sử dụng làm đồ uống. Cà phê đã trở thành một thức uống truyền thống của người Ả Rập và là nơi trồng cà phê độc quyền với trung tâm giao dịch cà phê là thành phố cảng Mocha, hay còn được gọi là Mokka, tức là thành phố Al Mukha thuộc Yemen ngày nay. Người Ả Rập rất tự hào về phát minh ra loại thức uống này và giữ bí mật để bảo tồn độc quyền về một loại sản phẩm. Họ đưa ra những chế tài rất chặt chẽ trong việc sản xuất và xuất khẩu cà phê như: Chỉ mang hạt ra khỏi xứ sau khi đã rang chín,người ngoại quốc cũng bị cấm không cho bén mảng đến các đồn điền cà phê. Thế nhưng dù nghiêm ngặt đến mức nào thì cũng có người vượt qua được, những khách hành hương được thưởng thức nước cà phê đã lén lút mang hạt giống về trồng, chẳng bao lâu khắp khu vực Trung Đông đều có trồng và truyền đi mỗi lúc một xa hơn.

1.2 Du nhập vào Châu Âu
Sau nhiều lần thất bại, người Hà Lan là dân tộc đầu tiên ở Châu Âu lấy được hạt giống cây này mang về thử trồng ở đảo Java ( khi đó là thuộc địa của họ).
Năm 1723, một sĩ quan hải quân Pháp tên De Clieu được về nghỉ phép ở Paris, đã quyết định đem cây này về xứ Martinique nơi anh trú đóng. Sau nhiều hoạn nạn De Clieu cũng trồng được cây cà phê ở một nơi kín đáo với 3 thủy thủ canh gác ngày đêm. Hơn 50 năm sau, Pháp trở thành đối thủ cạnh tranh gay gắt với Hà Lan, bất đồng xảy ra không thể giải quyết họ nhờ đến chính quyền Brasil đứng ra dàn xếp. Đây là cơ hội, với những quỷ kế, Brasil đã mang được hạt giống về nước và đây là khởi đầu cho giống cà phê trồng tại Brasil, biến các quốc gia Trung, Nam Mỹ trở thành những đế quốc cà phê lớn bậc nhất thế giới.

Trong khi đó, vào năm 1660 cà phê được người Hà Lan truyền vào Bắc Mỹ ở vùng Amsterdam, Bốn năm sau, người Anh chiếm vùng này và đặt tên là New York, cà phê trở thành một thức uống quen thuộc chỉ dành cho giới thượng lưu trong khi trà là thức uống phổ thông trong mọi tầng lớp. Thế nhưng đến năm 1773, khi Anh Hoàng George đánh thuế trà và người dân Mỹ nổi lên chống lại thì tình hình thay đổi. Người Mỹ giả dạng dân da đỏ tấn công những tàu chở trà đem đổ xuống biển. Biến cố lịch sử dưới tên Boston Tea Party đã làm cho người Mỹ nghiêng qua uống cà phê và chẳng bao lâu thức uống này trở thành quốc ẩm.

1. 3. Lịch sử phát triển cây cà phê ở Việt Nam
Lần đầu tiên cà phê được đưa vào Việt Nam vào năm 1875, giống Arabica được người Pháp mang từ đảo Bourton sang trồng ở phía Bắc sau đó lan ra các tỉnh miền Trung như Quảng Trị, Bố Trạch, … Sau thu hoạch chế biến dưới thương hiệu “Arabica du Tonkin”, cà phê được nhập khẩu về Pháp. Sau khi chiếm nước ta thực dân Pháp thành lập các đồn điền cà phê như Chinê, Xuân Mai, Sơn Tây chúng canh tác theo phương thức du canh du cư nên năng suất thấp giảm từ 400 – 500 kg/ha những năm đầu xuống còn 100 – 150 kg/ha khi càng về sau. Để cải thiện tình hình, Pháp du nhập vào nước ta hai giống mới là cà phê vối (C. robusta) và cà phê mít ( C. mitcharichia) vào năm 1908 để thay thế, các đồn điền mới lại mọc lên ở phía Bắc như ở Hà Tĩnh (1910), Yên Mỹ (1911, Thanh Hoá), Nghĩa Đàn (1915, Nghệ An). Thời điểm lớn nhất (1946 – 1966) đạt 13.000 ha. Năm 1925, lần đầu tiên được trồng ở Tây Nguyên, sau giải phóng diện tích cà phê cả nước khoảng 20.000 ha, nhờ sự hỗ trợ vốn từ quốc tế, cây cà phê dần được chú trọng, đến năm 1980 diện tích đạt 23.000 ha, xuất khẩu trên 6000 tấn. Bản kế hoạch ban đầu được xây dựng năm 1980 đặt mục tiêu cho ngành cà phê Việt Nam có khoảng 180 nghìn ha với sản lượng 200 nghìn tấn. Sau đó, bản kế hoạch này đã nhiều lần sửa đổi. Các con số cao nhất dừng lại ở mức 350 nghìn ha với sản lượng 450 nghìn tấn (VICOFA, 2002).

Trận sương muối năm 1994 ở Brasil đã phá huỷ phần lớn diện tích cà phê ở nước này, cộng hưởng đợt hạn hán kéo dài năm 1997 đã làm nguồn cung trên toàn thế giới sụp giảm mạnh, giá tăng đột biến đã khích lệ mở rộng diện tích cà phê ở Việt Nam, đầu tư kỹ thuật canh tác thâm canh, chuyên canh, … nhờ đó diện tích và sản lượng tăng nhanh, trung bình 23,9%/năm, đưa tổng diện tích cây cà phê năm 2000 lên đến 516,7 nghìn ha, chiếm 4,14% tổng diện tích cây trồng của Việt Nam, đứng thứ ba chỉ sau hai loại cây lương thực chủ lực là lúa (chiếm 61,4%) và ngô (chiếm 5,7%). Trong thập kỷ 90 thế kỷ XX, sản lượng tăng lên trên 20%/năm (và các năm 1994, 1995, 1996 sản lượng tăng thậm chí còn cao hơn với tỷ lệ lần lượt là 48,5%, 45,8% và 33%). Năm 2000, Việt Nam có khoảng 520 nghìn ha cà phê, tổng sản lượng đạt 800 nghìn tấn. Nếu so với năm 1980, diện tích cà phê của Việt Nam năm 2000 đã tăng gấp 23 lần và sản lượng tăng gấp 83 lần. Mức sản lượng và diện tích vượt xa mọi kế hoạch trước đó và suy đoán của các chuyên gia trong nước và quốc tế.

Cho đến nay sản lượng cà phê cả nước chiếm 8% sản lượng nông nghiệp, chiếm 25% giá trị xuất khẩu và là nước xuất khẩu cà phê Robusta lớn nhất thế giới với hai tỉnh có diện tích canh tác lớn nhất là ĐăkLăc và Gia Lai, mang lại việc làm ổn định, thu nhập cao cho hàng triệu người. Góp phần ổn định kinh tế xã hội ở những vùng xa xôi hẻo lánh, dân tộc ít người, …

2. Đặc tính cây cà phê
2.1. Đặc tính thực vật

Cà phê là tên một chi thực vật thuộc họ Thiên thảo (Rubiaceae). Họ này bao gồm khoảng 500 chi khác nhau với trên 6.000 loài cây nhiệt đới.

Chi cà phê bao gồm nhiều loài cây lâu năm khác nhau. Tuy nhiên, không phải loài nào cũng chứa caffein trong hạt, một số loài khác xa với những cây cà phê ta thường thấy. Chỉ có hai loài cà phê có ý nghĩa kinh tế. Loài thứ nhất có tên thông thường trong tiếng Việt là cà phê chè (tên khoa học: Coffea arabica), đại diện cho khoảng 61% các sản phẩm cà phê trên thế giới. Loài thứ hai là cà phê vối (tên khoa học: Coffea canephora hay Coffea robusta), chiếm gần 39% các sản phẩm cà phê. Ngoài ra còn có Coffea liberica và chari (ở Việt Nam gọi là cà phê mít) với sản lượng không đáng kể.

Cà phê thuộc giống coffea gồm 70 loại khác nhau, nhưng chỉ có khoảng 10 loại có giá trị kinh tế và trồng trọt. Hiện nay thường trồng 3 loại chính:
 Giống Arabica.
 Giống Robusta.
 Giống Chari.
Ba giống này có thời vụ xen kẽ nhau tạo điều kiện thuận lợi cho việc trồng trọt và thu hoạch.

2.1.1 Cà phê Arabica.
Tên khoa học là Coffee arabica, thường được gọi là cà phê chè, đại diện cho khoảng 61% các sản phẩm cà phê trên thế giới. Có nguồn gốc từ Cao Nguyên nhiệt đới Ethiopia đông Phi Châu.
Arabica cao từ 3 – 7 m tùy điều kiện đất đai, khí hậu, độc thân hoặc nhiều thân, lá nhỏ hình oval hoặc lưỡi mác, cành nhỏ mảnh khảnh ít phân nhánh, tán nhỏ, quả hình bầu dục đôi khi hình tròn, quả chín có giống màu vàng có giống màu đỏ tươi, đường kính 10 – 15 mm, thường có hai nhân, hiếm khi có ba nhân, cuống quả khi chín rất mềm dễ rụng, nứt khi trời mưa. Thời gian nuôi quả 6 – 7 tháng, khí hậu lạnh ở miền Bắc arabica chín rộ vào tháng 12 – 1 năm sau và muộn hơn 2 – 3 tháng so với Tây Nguyên. Khoảng 800 – 1200 quả/kg, cứ 2,5 – 3 kg hạt cho ra 1 kg nhân, nhân có màu xám xanh, xanh lục,xanh nhạt, …Tuỳ theo phương pháp chế biến lượng caffein trong nhân khoảng 1 – 3%.

2.1.2. Cà phê Robusta

 Hình I.1: Hoa và quả chín cà phê Robusta.

Tên khoa học: Coffea canephora hay Coffea robusta, thường được gọi là cà phê vối, chiếm gần 39% các sản phẩm cà phê. Có nguồn gốc từ khu vực sông Conggô và miền núi thấp xích đạo và nhiệt đới Tây Phi Châu.
Robusta cao 5 – 7 m, độc thân hoặc nhiều thân, cành khá lớn phân nhiều nhánh, tán rộng, lá trung bình mặt lá gồ ghề. Đặc biệt, hoa robusta không bao h ra lại vào mùa sau tại vị trí cũ, quả chín màu đỏ sẫm, đường kính 10 – 13 mm, hình bầu dục hoặc tròn có hai nhân đôi khi một nhân, vỏ quả cứng và cuống dai hơn arabica. Cứ khoảng 3 kg quả cho ra 1 kg nhân, nhân hình bầu dục hơi tròn có màu xám xanh, xanh bạc, vàng mỡ gà,…Tuỳ thuộc vào cách chế biến lượng caffein có khoảng 1,5 – 3%.

2.1.3. Cà phê Chari
Tên khoa học: Coffea chari, ở Việt Nam thường được gọi là cà phê mít. Có nguồn gốc ở xứ Ubangui Chari thuộc Biển Hồ gần xa mạc Xahara, du nhập vào Việt Nam năm 1905, cây lớn cao 6 – 15 m lá to hình trứng hoặc hình lưỡi mác, gân lá nổi lên ở mặt dưới, cành lớn tán rộng. Quả hình bầu dục, núm to và lồi, tùy điều kiện khí hậu vùng đất quả sẽ chín sớm hơn hoặc cùng lúc với thời điểm cây ra hoa, cà phê mít có đặc điểm ra hoa tại vị trí cũ vào vụ kế tiếp nên vào vụ thu hoạch (tháng 5 – tháng 7) trên tại một đốt cành có thể có cùng lúc quả xanh, quả chín, nụ, hoa. Đây là yếu tố bất lợi cho thu hoạch và giảm năng suất.

Hoa của ba loại cà phê trên thường nở đồng loạt, thành chùm màu trắng muốt, hương thơm ngào ngạt. Hoa chỉ nở trong 3 – 4 ngày, thời gian thụ phấn khoảng 2 – 3 h. Một cây cà phê trưởng thành có từ 30.000 – 40.000 hoa.

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới cây cà phê
+ Vị trí địa lí
– Đất đai:
Cà phê có rễ cọc ăn sâu vào đất nên đất trồng cà phê phải có tầng sâu 70 cm trở lên, thoáng khí, tiêu nước tốt. Chất lượng đất quyết định chất lượng cà phê.
Đất bazan trên các Cao Nguyên nham thạch núi lửa là thích hợp nhất cho cây cà phê.
– Khí hậu:
Cà phê là cây nhiệt đới nên đòi hỏi nhiệt độ, ánh sáng, lượng mưa khá cao và tùy từng chủng: Cà phê chè ưa mát, nhiệt độ tối ưu 20 – 220C, ánh sáng tán xạ nên thường được trồng ở miền núi cao 600 – 2.500 m, lượng mưa cần 1300 – 1.900 mm.
Cà phê vối ưa nóng ẩm , nhiệt độ 24 – 260C, thích ánh sáng trực xạ yếu, thường được trồng ở các Cao Nguyên thấp và Bình Nguyên. Lượng mưu cần từ 1.300 – 2.500 mm.
Cà phê mít tương tự cà phê vối nhưng do cây lớn, lá dày hơn, rễ ăn sâu hơn nên chịu khô hạn hơn.
Không ưa gió, vì gió to dễ làm gãy cành, rách lá (vối), trụi lá.
Không ưa lạnh, nhiệt độ thấp cây kém phát triển, chậm ra hoa hoặc nụ hoa không nở.
Độ ẩm: Cần độ ẩm cao, trên 70%, đặc biệt vào giai đoạn cây nở hoa.
Yếu tố kỹ thuật:
Yêu cầu kỹ thuật chăm sóc rất quan trọng, trong canh tác cây cà phê nếu không nắm vững kỹ thuật chăm sóc sẽ nhanh chóng làm cây già cỗi, sâu bệnh, giảm năng suất trầm trọng, các kỹ thuật cơ bản:
Tỉa cành, tạo tán, hoạch định chiều cao, tuyển chọn cành nhánh khỏe mạnh triển vọng, …
Ủ gốc, tưới tiêu là cực kỳ quan trọng, nó quyết định năng suất cà phê vì cà phê ra hoa vào cuối mùa nắng nhưng không kịp vào mùa mưa (điều kiện tự nhiên mưa đầu mùa làm rụng hoa, hỏng hoa), nên phải tưới tiêu và giữ ẩm để hoa nở rộ, đồng loạt.
Bón phân đúng loại, đúng cách, đúng kì, đúng số lượng cần thiết.
Theo dõi diễn tiến khí hậu, sâu bệnh, cỏ dại, sương muối, …
Mật độ, xen canh cũng rất quan trọng.

2.3 Cấu tạo và thành phần hóa học của quả cà phê[15]
2. 3. 1 Cấu tạo giải phẫu
Quả cà phê bao gồm các phần như sau: Lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa, nhân.
Lớp vỏ quả: Là lớp vỏ ngoài cùng, có màu đỏ, đỏ sẫm hoặc vàng tùy chủng, mền, cà phê chè mền hơn cà phê vối và cà phê mít.
Lớp vỏ thịt (lớp nhớt): nằm dưới lớp vỏ, mền. Vỏ thịt cà phê vối và cà phê chè mền, ngọt, mỏng, dễ bong tróc khi xay xát hơn cà phê mít.
Vỏ trấu: Là một lớp vỏ cứng bao bọc nhân, cấu tạo chủ yếu là cellulose. Vỏ trấu cà phê chè mỏng hơn, dễ vỡ hơn cà phê vối và cà phê mít.
Vỏ lụa: Nằm dưới lớp vỏ trấu, mỏng, mền, có màu sắc tùy chủng như đã trình bày.
Nhân cà phê: Lớp tế bào phần ngoài của nhân cứng, có những tế bào nhỏ, trong có chứa những chất dầu. Phía trong có những tế bào lớn và mềm hơn. Một quả cà phê thường có từ 1 ( Biculi), 2 hoặc 3 nhân. Thông thường chỉ có 2 nhân (vối, mít, chè). Trong nhân có phôi mầm.

2. 3. 2 Cấu tạo hóa học
Vỏ quả: Có màu đỏ do chất antoxian và các vết alkaloid, trong vỏ chứa 21,5 – 30% chất khô (tanin, caffein, các enzyme, …)

Vỏ thịt: Là những tế bào mềm chứa nhiều đường và pectine, ngoài ra còn có enzyme pectinase phân giải pectine trong quá trình lên men và lên men đường làm pH dao động trong khoảng 5,6 – 6,4.

Vỏ trấu: Chứa chủ yếu là cellulose, một ít caffein (0,4%) do khếch tán từ vỏ trong lúc phơi khô hoặc lên men.

Nhân: Nước chiếm 10 – 12%, protein chiếm 9 – 11%, lipid chiếm 10 – 13%, các loại đường chiếm 5 – 10%, tinh bột chiếm 3 – 5%. Ngoài ra còn có một số chất thơm, khoáng và alkaloid. Thành phần hóa học của nhân quyết định chất lượng cà phê, nó phụ thuộc vào chủng loài, điều kiện đất đai, kỹ thuật canh tác, phương pháp chế biến bảo quản, …Và trong chế biến cà phê thì thành phần hóa học của nhân là nhân tố quan tâm hàng đầu.
Bảng I.1: Thành phần hoá học của nhân

Vai trò của một số chất hóa học trong việc tạo ra màu – mùi – vị đặc trưng của cà phê
Hydratcarbon: Hàm lượng hydratcarbon trong cà phê khô khoảng 60%. Phần lớn là các polysaccharide hòa tan hoặc không hòa tan trong nước và một phần nhỏ là các đường saccharose, glucose, … Trong quá trình rang các hydratcarbon biến đổi nhiều, chúng có thể phân hủy thành các hợp chất khác nhau hoặc biến mất hầu như hoàn toàn như các chất đường đã nói trên. Các đường khử tham gia một số phản ứng tạo màu và mùi cho cà phê rang. Các polysaccharide không hòa tan trong nước, chúng tạo nên những thành tế bào của hạt cà phê và sau khi pha trở thành bã cà phê.

Các chất béo: Trong cà phê nhân tổng hàm lượng chất béo chiếm khoảng 13%. Trong quá trình rang các hợp chất béo mất đi 1 – 2%. Các chất béo chủ yếu tạo thành dầu cà phê là trigliceride và diterpene, là dạng este của acid bão hòa, nhất là panmitic, behenic, arachidic. Các diterpene này rất nhạy với acid, nhiệt và ánh sáng. Hàm lượng diterpene giảm đi trong quá trình bảo quản cũng như quá trình rang có thể là do tạo thành các terpnene bay hơi, naphtalene và quinoline.

Các acid: Đại diện quan trọng nhất của nhóm acid là các loại acid chlorogenic. Đây là những loại acid đặc trưng đối với cà phê. Trong quá trình rang chúng bị phân hủy 30 – 70%, sau khi rang có sự hình thành một số acid dễ bay hơi. Tất cả các acid này đều góp phần tạo vị chua của cà phê.

Các loại protein: Hầu như không có mặt trong cà phê rang, do rang ở nhệt độ cao nên một phần bị phân hủy, phần còn lại kết hợp với hydratcarbon và các acid chlorogenic tạo thành những chất màu nâu. Bằng phương pháp thủy phân, người ta thấy trong thành phần protein của cà phê có những acid amin sau: cysteine, alanine, phenylalanine, histidine, leucine, lysine, …. Các acid amin này ít thấy ở trạng thái tự do, chúng thường ở dạng liên kết. Khi gia nhiệt, các mạch polypeptide bị phân cắt, các acid amin được giải phóng ra tác dụng với nhau hoặc tác dụng với những chất tạo mùi và vị cho cà phê rang. Trong số các acid amin kể trên đáng chú ý nhất là những acid amin có chứa lưu huỳnh như cystein, methionine và proline, chúng góp phần tạo nên hương vị đặc trưng của cà phê sau khi rang. Đặc biệt, methionine và proline có tác dụng làm giảm tốc độ oxi hóa các chất thơm, làm cho cà phê rang giữ được mùi vị khi bảo quản. Trong quá trình chế biến chỉ có một phần protein bị phân giải thành acid amin, còn phần lớn bị biến thành hợp chất không tan.

Các loại alkaloid: Trong quá trình rang, hàm lượng caffein hầu như không thay đổi. Trigoneline giảm khoảng 75%, tạo thành các sản phẩm gồm acid nicotinic (niacin), nicitinamide và các chất thơm bay hơi như pyrine và pyrol. Trong đó đáng chú ý nhất là niacin, trong cơ thể con người có tác dụng như một loại vitamine.
Các chất thơm: Trong thành phần của các hợp chất thơm có khoảng 50% aldehyde, 20% ketone, 8% ester, 7% heterocylic, 2% dimethylsulfide, một lượng ít hơn là các sulfide hữu cơ khác, còn có một lượng nhỏ nitrile, alcohol hoặc các hydrocarbon đã bão hòa và chưa bão hòa có trọng lượng phân tử thấp như isoprene.

Các chất khoáng: Hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 3 – 5%, chủ yếu là kali, nitơ magie, photpho, clo. Ngoài ra còn thấy nhôm, sắt, đồng, iod, lưu huỳnh, …những chất này ảnh hưởng không tốt đến mùi vị cà phê. Chất lượng cà phê cao khi hàm lượng chất khoáng càng thấp và ngược lại.