Ứng dụng phân tích nhiệt bằng nhiệt lượng kế quét vi sai (DSC) của TA Instruments trong nghiên cứu cà phê đươc đăng trên tạp san khoa học quốc tế

Nhóm nghiên cứu ở trường Đại học Bologna (Ý) sử dụng nhiệt lượng kế quét vi sai (DSC) của TA Instruments đã thành công trong việc công bố kết quả nghiên cứu trên tập san khoa học quốc tế Food Chemistry đầy uy tín (chỉ số ảnh hưởng IF = 5.4).

Nghiên cứu với tiêu đề “Glass transition of green and roasted coffee investigated by calorimetric and dielectric techniques”, được tạm dịch là “Phân tích nhiệt độ chuyển tiếp Tg của cà phê xanh và cà phê rang bằng các kỹ thuật nhiệt lượng kế và quang phổ điện môi”. Nghiên cứu này cung cấp cho chúng ta mối liên hệ giữa nhiệt độ chuyển tiếp Tg và hoạt độ nước trong thực phẩm.
Cà phê xanh có thành phần rất phức tạp như nước, carbohydrat, lipids, amino acids, aliphatic acids, caffeine và các khoáng chất… Quá trình rang cà phê là quá trình không thể đảo ngược, tạo ra những bước chuyển tiếp thay đổi về trạng thái cũng như cấu trúc của các thành phần, làm thay đổi về chất lượng cũng như độ bền của các hạt cà phê. Khi nhiệt độ tăng vượt quá nhiệt độ chuyển tiếp Tg của cà phê sẽ hình thành cấu trúc dạng như cao su, cùng với sự gia tăng về thể tích cho nhiệt. Sau đó, các hạt cà phê được làm nguội dưới mức nhiệt độ Tg, khiến cho chúng trở nên giòn và dễ xay nghiền hơn. Sự thay đổi này có thể thấy rõ khi các hạt cà phê xuất hiện nhiều cấu trúc lỗ xốp. Trong quá trình lưu trữ, điều kiện bảo quản cà phê, điều kiện lưu trữ có ý nghĩa rất lớn. Nếu điều kiện nhiệt độ đủ thấp hơn mức Tg, cà phê sẽ ở rạng thái tương đối bền hơn.
Nhiệt lượng kế quét vi sai của TA Instruments đã đóng góp một phần không nhỏ vào kết quả của công trình nghiên cứu này, giúp các nhà nghiên khoa học tìm ra mối liên hệ giữa hoạt độ nước và giá trị Tg của cà phê. Theo đó, dù là ở cà phê rang hay cà phê xanh thì khi hoạt độ nước tăng lên, giá trị Tg giảm dần (Bảng 1).

Tiếp đến, các nhà khoa học đặt ra giả thuyết rằng, hàm lượng nước và glycerol trong cà phê chính là nguyên nhân chính dẫn đến sự thay đổi giá trị Tg. Một lần nữa, nhiệt lượng kế quét vi sai của TA Instruments lại giúp các nhà khoa học chứng thực giả thuyết họ đưa ra là đúng (Hình 1). Thực sự là khi loại bỏ hoàn toàn nước và glycerol, chúng ta đã không còn phát hiện được hiện tượng chuyển tiếp Tg nữa.

Kết hợp với các kỹ thuật khác như phân tích đẳng nhiệt hấp phụ hay quang phổ điện môi, các nhà khoa học đã hoàn thiện công trình nghiên cứu và thành công đăng kết quả trên tập san Food Chemistry.
Thiết bị phân tích nhiệt quét vi sai DSC của TA Instruments đã đặt ra một chuẩn mực mới cho kỹ thuật phân tích nhiệt. Dòng sản phẩm Discovery DSC tạo ra độ tin cậy tối đa cho người sử dụng với dữ liệu ưu việt về độ chính xác, độ chụm cũng như độ tái lặp, đồng thời cải thiện quy trình và năng suất làm việc trong phòng thí nghiệm. Với các công nghệ Fusion CellTM, công nghệ dòng nhiệt Tzero®, DSC điều biến nhiệt (MDSC®), giao diện One-Touch-AwayTM, phần mềm TRIOS cùng bộ lấy mẫu tự động, TA Instruments - cam kết chất lượng và bảo hành lên tới 5 năm – được các nhà khoa học hàng đầu trên thế giới tin dùng.
Thông số kỹ thuật một số cấu hình máy DSC của TA Instruments:

Bài viết dựa trên bài báo gốc của tập san Food Chemistry:

Iaccheri E, Ragni L, Cevoli C, Romani S, Dalla Rosa M, Rocculi P. (2019). Glass transition of green and roasted coffee investigated by calorimetric and dielectric techniques. Food Chem. 301, 125187.

https://doi.org/10.1016/ j.foodchem.2019.125187