Nhiều người tin rằng vị đắng đậm của cà phê rang kỹ đồng nghĩa với lượng caffeine cao vượt trội, trong khi số khác lại cho rằng nhiệt độ cao đã phá hủy phần lớn hoạt chất này. Thực tế, câu hỏi cà phê rang đậm hay rang nhạt nhiều caffeine hơn không có câu trả lời tuyệt đối mà phụ thuộc vào việc bạn đo lường hạt theo khối lượng hay thể tích pha chế.
Các phân tích phòng thí nghiệm cho thấy sự khác biệt về hàm lượng caffeine giữa các mức rang thường rất nhỏ do hoạt chất này tương đối bền với nhiệt độ [1] [2]. Bằng chứng từ các thử nghiệm chiết xuất cho thấy phương pháp pha, độ mịn khi xay và tỷ lệ chiết xuất mới là yếu tố quyết định lượng caffeine trong ly nước cuối cùng [3] [1].
Caffeine biến đổi thế nào dưới nhiệt độ rang?
Caffeine là một hợp chất có độ bền nhiệt vừa phải trong suốt quá trình rang hạt [4]. Dưới tác động nhiệt kéo dài, một phần nhỏ caffeine có thể bị hao hụt qua hiện tượng thăng hoa [4] [2]. Một số phép đo ghi nhận hàm lượng caffeine trong hạt nhân xanh đạt khoảng 1,8% đến 3,0%, sau đó giảm còn 1,7% đến 2,1% ở mức rang vừa và 1,6% đến 1,9% khi rang đậm [2].
Tuy nhiên, mức độ thất thoát nhiệt này không đồng nhất giữa các mẻ rang. Có nghiên cứu ghi nhận nhiệt độ rang tăng cao làm caffeine hao hụt đáng kể, chẳng hạn như cà phê Sidama mất tới 60%, còn Yirgacheffe và Harar mất từ 40% đến 53% hàm lượng caffeine [4]. Ngược lại, một khảo sát khác trên 15 mẫu Arabica lại chỉ ra độ rang không tạo nên khác biệt có ý nghĩa thống kê đối với lượng caffeine tồn dư [5].
Sự thay đổi khối lượng và thể tích hạt
Trong lò rang, hạt cà phê liên tục mất nước và hao hụt chất khô khiến trọng lượng hạt nhẹ đi [2]. Quá trình này đồng thời làm tăng độ xốp bên trong cấu trúc hạt theo mức độ rang [3]. Sự thất thoát của các hợp chất hòa tan khác đôi khi khiến tỷ lệ phần trăm caffeine tính trên khối lượng chất khô dường như tăng nhẹ ở một số phép đo [2].
Khi tính theo cùng một khối lượng (gam bột cà phê), hạt rang đậm nhẹ hơn nên cần nhiều hạt hơn hạt rang nhạt. Ngược lại, vì hạt rang đậm nở to hơn và có độ xốp cao hơn, nếu người pha chỉ dùng muỗng để đong theo thể tích, lượng bột cà phê rang đậm sẽ ít hơn, dẫn đến lượng caffeine trong tách thực tế lại thấp hơn [3].
Các nghiên cứu so sánh hàm lượng caffeine
Nghiên cứu năm 2024 sử dụng dụng cụ AeroPress với tỷ lệ 15 phần nước trên 1 phần cà phê cho thấy khi pha trong cùng điều kiện 10 phút, nồng độ caffeine của mẫu rang đậm nhìn chung thấp hơn mẫu rang nhạt và vừa [3]. Sự sụt giảm nồng độ này thể hiện rõ nhất ở những mẻ rang có nhiệt độ xả vượt quá khoảng 400 đến 420 độ F hoặc tỷ lệ hao hụt khối lượng trên 12% đến 14% [3]. Dù vậy, nếu tính ở cùng mức hiệu suất chiết xuất, mẫu rang đậm lại giải phóng nồng độ caffeine cao hơn nhờ độ xốp lớn [3].
Một thử nghiệm khác đánh giá hạt Arabica ở các nhiệt độ rang 194 độ C, 203 độ C và 209 độ C [1]. Khi pha bằng bình French press, nồng độ caffeine dao động rất hẹp từ 1,035 đến 1,095 g/L và không bị ảnh hưởng bởi độ rang [1]. Kết quả phân tích hạt Arabica Heirloom từ Ethiopia cũng cho thấy hàm lượng caffeine trong dịch chiết drip và espresso có xu hướng tăng dần theo độ rang từ mức rang vừa sáng đến rất đậm [6]. Bên cạnh đó, phép đo sắc ký lỏng HPLC-DAD ghi nhận nồng độ caffeine tăng dần từ rang nhạt đến rang vừa nhưng lại suy giảm khi chuyển sang mức rang đậm [7].
Phương pháp pha ảnh hưởng đến caffeine thế nào?
Cơ chế hòa tan của caffeine phụ thuộc mật thiết vào cách thức tiếp xúc giữa nước và bột cà phê. Nghiên cứu phương pháp ngâm lạnh cold brew cho thấy hạt rang ở 209 độ C đạt nồng độ caffeine 1,962 g/L, cao hơn rõ rệt mức xấp xỉ 1,036 đến 1,114 g/L của hạt rang ở 194 và 203 độ C [1]. Sự chênh lệch này được nhận định là do khác biệt về độ mịn khi xay hạt và thời gian ngâm kéo dài [1].
Ngoài ra, khi nhiệt độ rang tăng lên, độ tan của caffeine trong nước cũng được ghi nhận là gia tăng [4]. Việc bột cà phê rang đậm có cấu trúc xốp hơn tạo điều kiện cho nước thẩm thấu nhanh hơn trong quá trình chiết xuất [3]. Do đó, thời gian chiết xuất và kích thước hạt xay thường làm thay đổi lượng caffeine thực tế nhiều hơn là bản thân mức rang trên nhãn gói [3] [1].
Những điều khoa học chưa làm rõ
Các dữ liệu nghiên cứu hiện có chưa đưa ra một công thức quy đổi đồng nhất giữa số lượng hạt rang đậm và hạt rang nhạt trên từng dụng cụ pha thủ công tại nhà. Hiện tượng thăng hoa của caffeine chỉ được đo đạc trong các điều kiện máy móc cố định, chưa bao quát hết mọi công nghệ rang công nghiệp hoặc rang chảo truyền thống [4] [2].
Ảnh hưởng qua lại giữa kích thước hạt xay, tốc độ dòng chảy của nước và mức độ rang đậm hay nhạt đối với lượng caffeine trên các thiết bị pha hiện đại vẫn còn cho ra nhiều kết quả đối nghịch nhau giữa các phòng thí nghiệm [3] [1].
Ai nên thận trọng với lượng caffeine?
Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ xem caffeine là hoạt chất tương đối an toàn với người trưởng thành khỏe mạnh khi dùng dưới ngưỡng nguy hại [2]. Chất này giúp kích thích hệ thần kinh, tăng độ tỉnh táo, cải thiện hiệu suất vận động và tâm trạng [2].
Những người có tiền sử nhạy cảm với chất kích thích, phụ nữ mang thai, người bị rối loạn giấc ngủ hoặc tim mạch nên kiểm soát tổng lượng bột cà phê sử dụng mỗi ngày thay vì chỉ dựa vào màu sắc hạt rang. Người đang dùng thuốc điều trị hoặc có bệnh lý nền cần tham khảo ý kiến bác sĩ để xác định lượng tiêu thụ an toàn.
Cách áp dụng khi chọn cà phê
Nếu muốn kiểm soát chính xác lượng caffeine tiêu thụ, bạn nên sử dụng cân điện tử để đong lượng bột cà phê thay vì dùng muỗng đong theo thể tích. Đong theo khối lượng sẽ mang lại mức caffeine tương đối đồng đều giữa các loại hạt, trong khi đong theo muỗng hạt rang đậm sẽ thường cho ra lượng caffeine ít hơn.
Người thưởng thức nên lựa chọn độ rang dựa trên gu vị giác cá nhân thay vì kỳ vọng về độ mạnh của caffeine. Cà phê rang nhạt giữ được nhiều hợp chất chlorogenic acid và flavonoid hơn [8] [7], trong khi rang đậm cho hương vị nồng đượm, ít chua và cấu trúc đậm đà hơn khi chiết xuất.
Cà phê rang đậm hay rang nhạt không tạo ra sự chênh lệch caffeine quá lớn trong điều kiện pha tiêu chuẩn. Lượng bột sử dụng, tỷ lệ nước và thời gian chiết xuất mới là những yếu tố quyết định nồng độ caffeine bạn nạp vào cơ thể.
