Phụ phẩm cà phê: Tài nguyên bị bỏ quên của ngành

Khi nói về cà phê bền vững, phần lớn các cuộc thảo luận vẫn xoay quanh hạt cà phê: giống, canh tác, rang và pha chế. Tuy nhiên, nếu nhìn toàn bộ vòng đời của một quả cà phê, hạt nhân chỉ chiếm một phần rất nhỏ. Khoảng 90%[1] khối lượng quả cà phê tồn tại dưới dạng vỏ, thịt quả, chất nhầy, vỏ thóc và bã cà phê – những vật liệu từ lâu bị xem là chất thải.

Chính ở phần “bị bỏ quên” này, tương lai thực sự của sự bền vững trong ngành cà phê đang hình thành. Không nằm trong chiếc cốc giấy hay máy pha espresso, mà nằm ở cách chúng ta hiểu, thiết kế và tái tích hợp các phụ phẩm vào chuỗi giá trị cà phê một cách có hệ thống.

Bài viết này được dịch và biên tập từ bài viết gốc của Dr. Steffen Schwarz (trên trang Coffee Consulate), bạn có thể xem bài viết gốc [tại đây].

Khoảng 4/5 những gì cây cà phê tạo ra không đi vào tách cà phê

Nếu đứng trên sân của một nhà máy chế biến ướt vào cao điểm mùa vụ, bạn sẽ nhanh chóng nhận ra rằng cà phê thực chất không xoay quanh những hạt nhân. Mùi hương ngọt ngào bốc lên từ các đống nguyên liệu xung quanh không phải là mùi espresso rang, mà là mùi trái cây đang lên men.

Cứ mỗi bao cà phê nhân Arabica, Canephora hay Liberica mà chúng ta say sưa phân tích tại các buổi cupping hay hội chợ thương mại, thì tương ứng là vài bao phụ phẩm – vỏ quả, thịt quả, chất nhầy, vỏ thóc, vỏ lụa và bã cà phê – lặng lẽ tích tụ ở rìa chuỗi giá trị. Những vật liệu này chiếm phần lớn khối lượng của quả cà phê, khoảng bốn phần năm những gì cây cà phê đã sử dụng ánh nắng, nước, đất đai và sức lao động để tạo ra. Thế nhưng, ở nhiều nơi, chúng vẫn bị xem như một vấn đề xử lý rác thải, thay vì là một phần của sản phẩm.

Trong bối cảnh ngành cà phê ngày càng khẳng định cam kết với nông nghiệp tái sinh, kinh tế tuần hoàn và trung hòa carbon, cách tiếp cận này không chỉ là một cơ hội bị bỏ lỡ, mà còn là một mâu thuẫn mang tính cấu trúc. Nếu thực sự nghiêm túc với “cà phê bền vững”, chúng ta cần bắt đầu thiết kế toàn bộ dòng giá trị xoay quanh các phụ phẩm này một cách có chủ đích, tương tự như cách chúng ta thiết kế đường cong rang hay quy trình lên men.

Khi cắt đôi một quả cà phê, logic ấy trở nên rất khó phớt lờ. Lớp vỏ đỏ hoặc vàng bóng cùng phần thịt quả bao bọc một lớp chất nhầy dính chặt quanh hai hạt nhân. Bản thân hai hạt này lại nằm trong lớp vỏ thóc cứng và cuối cùng là một lớp mang mỏng như giấy – vỏ lụa. Chỉ có phần hạt nhân đặc bên trong mới được rang, xay và pha chế. Tất cả những phần còn lại đều là phụ phẩm, được tạo ra từ chính các lựa chọn chế biến của chúng ta.

Các số liệu cân bằng khối lượng chi tiết từ nhà máy chế biến ướt cho thấy: từ 100 kg quả chín, khoảng 39 kg là vỏ và thịt quả, 22 kg là chất nhầy và 19 kg là vỏ thóc; chỉ phần còn lại mới là cà phê nhân xanh. Trong quá trình rang, một phần nữa rời khỏi hệ thống dưới dạng vỏ lụa – khoảng 2,5 kg cho mỗi 120 kg cà phê rang tại một nhà máy. Khi pha chế, phụ phẩm lớn cuối cùng xuất hiện: bã cà phê, với khoảng 65 kg bã ướt cho mỗi 100 kg cà phê rang được pha, và còn nhiều hơn nữa trong sản xuất cà phê hòa tan[2].

Xét về mặt hóa học, các dòng phụ phẩm này hoàn toàn không phải là “vỏ rỗng”. Các phân tích thành phần cho thấy cascara, chất nhầy, vỏ thóc, vỏ lụa và bã cà phê đều có hồ sơ dinh dưỡng đáng chú ý. Cascara – thuật ngữ thường dùng cho phần vỏ và thịt quả phơi khô – giàu carbohydrate (45–89% chất khô), chứa 18–32% chất xơ, 4–12% protein, cùng khoáng chất, vitamin (như vitamin C), và hàm lượng đáng kể caffeine (khoảng 1,2%) và acid chlorogenic (khoảng 11–13%)[2].

Vỏ thóc về cơ bản là vật liệu xơ đậm đặc, với gần 89% là chất xơ trên cơ sở khô. Vỏ lụa – từ lâu bị xem là tạp chất cần hút bỏ khỏi máy rang – chứa khoảng 60% chất xơ, 16–19% protein, đồng thời giàu vi chất và hợp chất phenolic, bao gồm acid chlorogenic và melanoidin hình thành trong quá trình rang. Bã cà phê cũng không hề “cạn kiệt” như tên gọi của nó: chúng vẫn giữ khoảng 60% chất xơ, 10–29% lipid, hơn 13% protein và nhiều hợp chất hoạt tính sinh học[2].

Những con số này cho thấy một thực tế rõ ràng: nếu tiếp tục coi phụ phẩm cà phê chỉ là rác thải, chúng ta đang vứt bỏ phần lớn chất xơ của cây cà phê, một phần đáng kể protein và nhiều hợp chất thực vật – chính những thành phần thường được nhắc đến khi nói về “lợi ích sức khỏe của cà phê”.

Từ xử lý chất thải đến thiết kế đồng sản phẩm

Trong nhiều thập kỷ, các nhà nông học và kỹ sư đã tìm cách giải quyết “bài toán chất thải” của phụ phẩm cà phê, chủ yếu bằng cách khiến chúng biến mất theo hướng ít gây hại nhất: ủ phân, phân hủy kỵ khí, sản xuất bioethanol hoặc biogas. Đây đều là những hướng đi hợp lệ, thậm chí cần thiết, đặc biệt ở những vùng chế biến phân tán và hạn chế về hạ tầng.

Tuy nhiên, trong kim tự tháp xử lý rác thải thực phẩm dạng đảo ngược do FAO đề xuất, các giải pháp này nằm ở những bậc thấp. Thứ bậc ưu tiên cao nhất là ngăn ngừa lãng phí và giữ các vật liệu đạt chuẩn thực phẩm trong hệ thống thực phẩm của con người, trước khi chuyển dần sang thức ăn chăn nuôi, ứng dụng công nghiệp, ủ phân và cuối cùng mới là chôn lấp hoặc đốt bỏ.

Nói cách khác, hình thức bền vững cao nhất đối với phụ phẩm cà phê không phải là chôn hay đốt chúng hiệu quả hơn, mà là giữ chúng trong chuỗi thực phẩm càng lâu càng tốt, khai thác dinh dưỡng, chức năng, hương vị và giá trị trước khi bất kỳ thứ gì thực sự trở thành chất thải. Đây chính là sự chuyển dịch tư duy từ quản lý chất thải sang thiết kế đồng sản phẩm – một cách tiếp cận đang ngày càng rõ nét trong tài liệu khoa học, khung pháp lý và đổi mới thương mại.

Cascara: ví dụ rõ ràng nhất của sự tái định hình giá trị

Cascara là minh chứng sinh động cho cách tiếp cận mới này. Trước đây, các nhà máy chế biến ướt thường xả trực tiếp phần vỏ và chất nhầy giàu đường xuống các dòng suối lân cận, nơi tải lượng hữu cơ cao nhanh chóng làm cạn kiệt oxy và gây tổn hại nghiêm trọng đến hệ sinh thái thủy sinh. Khi sản lượng cà phê toàn cầu đã đạt khoảng 175 triệu bao 60 kg (USDA, 2024) mỗi năm và vẫn tiếp tục tăng, lượng cascara phát sinh trở thành một vấn đề môi trường thực sự tại các vùng sản xuất.

Thế nhưng, các phân tích hóa học chi tiết cho thấy vỏ và thịt quả cà phê chứa protein, polysaccharide phức, chất xơ và nhiều hợp chất hoạt tính sinh học cũng như hợp chất tạo hương. Với quy trình xử lý phù hợp, chúng có thể được chuyển hóa thành những sản phẩm thực phẩm an toàn và hấp dẫn. Hiện đã có các bằng sáng chế về chiết xuất đường và bột từ cascara cho tiêu dùng của con người và vật nuôi. Các chiết xuất nước từ cascara cũng đã được ứng dụng trong sữa chua (với hoạt tính ức chế α-glucosidase), bánh mì không gluten và các đồ uống khác (như kombucha) với khả năng chống oxy hóa được chứng minh[3].

Có lẽ biểu tượng rõ ràng nhất cho quá trình chuyển đổi này là hành trình của cascara, từ những loại nước pha thủ công tại nông trại trở thành thực phẩm mới (novel food) được công nhận hợp pháp tại Liên minh châu Âu. Phần thịt quả cà phê phơi khô – nguyên liệu nền của đồ uống cascara – đã được thẩm định và phê duyệt theo Quy định (EU) 2015/2283, đồng nghĩa với việc thành phần, độc tính và mục đích sử dụng của nó đã trải qua quy trình đánh giá chính thức.

Dựa trên nền tảng pháp lý này, các nghiên cứu tiếp tục tiến xa hơn khi phát triển đồ uống cascara hòa tan thông qua chiết xuất nước nóng có kiểm soát và sấy khô. Quy trình này giúp bảo toàn và cô đặc caffeine, acid chlorogenic, melanoidin, polysaccharide và thậm chí cả GABA tự do. Đối với các nhà phát triển sản phẩm, thông điệp khá rõ ràng: cascara không chỉ là nguồn caffeine hay hương vị trái cây, mà còn có tiềm năng trở thành một công cụ điều biến cân bằng thần kinh – miễn dịch, nếu chúng ta tôn trọng cả sự phức tạp lẫn giới hạn an toàn của nó.

Những phụ phẩm đang chờ được “kích hoạt”

Nếu cascara đại diện cho tiềm năng biến một loại chất thải gây ô nhiễm thành đồ uống chức năng, thì chất nhầy (mucilage) lại là “người anh em trầm lặng” vẫn đang chờ thời điểm của mình. Lớp gel trong suốt này, giàu đường đơn và polysaccharide hòa tan, thường được loại bỏ thông qua quá trình lên men tự phát trong các bể hở, rồi bị rửa trôi. Tại Colombia, cứ mỗi 100 kg quả cà phê tươi sẽ tạo ra khoảng 22 kg chất nhầy.

Ở giai đoạn tiếp theo của chế biến ướt, vỏ thóc (parchment) từ lâu tồn tại với “hai cuộc đời”: vừa là lớp bảo vệ hạt, vừa là nhiên liệu đốt tại chỗ. Tuy nhiên, dữ liệu thành phần cho thấy một tương lai khác. Với gần 90% khối lượng khô là chất xơ không hòa tan, vỏ thóc giống một nguyên liệu chức năng sẵn có hơn là chất thải.

Vỏ thóc (parchment) có tiềm năng được sử dụng trong các sản phẩm bánh giàu xơ, snack ép đùn, hoặc làm pha gia cường cho bao bì phân hủy sinh học và vật liệu lọc. Một số dự án thí điểm đã sử dụng vỏ thóc nghiền mịn để bổ sung vào bánh mì không gluten, tận dụng không chỉ hàm lượng xơ mà cả những nốt hương gỗ nhẹ, hơi bùi khi được rang hoặc nướng phù hợp. Vì vỏ thóc được hình thành và loại bỏ ngay tại nông trại, việc gia tăng giá trị cho nó mở ra cơ hội hiếm hoi để giữ lại nhiều giá trị hơn tại nơi sản xuất, với điều kiện thiết kế được thiết bị và logistics đủ sạch, khô và tránh nhiễm bẩn từ nhiên liệu, dầu mỡ hay đất cát.

Khác với các phụ phẩm khác, vỏ lụa (silverskin) xuất hiện ngay tại nhà rang, ở các quốc gia tiêu thụ. Điều này khiến nó trở thành một nguồn tài nguyên thuận lợi cho các nhà rang muốn cải thiện tính bền vững ngay trong chính hoạt động của mình. Về mặt thành phần, vỏ lụa giàu chất xơ, đồng thời vẫn mang nhiều hợp chất quen thuộc của cà phê rang như caffeine, acid chlorogenic, khoáng chất và melanoidin.

Những nghiên cứu gần đây cho thấy vỏ lụa không chỉ là “bụi rang”. Các hợp chất trong đó có hoạt tính chống oxy hóa và kháng viêm, đồng thời đã được đánh giá là an toàn trong các thử nghiệm tế bào[4]. Chất xơ từ vỏ lụa đã được ứng dụng trong thực phẩm, mỹ phẩm và sản phẩm dinh dưỡng, cho thấy tiềm năng sử dụng đa dạng hơn nhiều so với việc đơn thuần thải bỏ.

Với các nhà sản xuất máy rang, đây là một bài toán thiết kế mới: làm sao để hệ thống thu vỏ lụa không chỉ phục vụ vệ sinh, mà còn tạo ra nguồn nguyên liệu sạch, ổn định, đủ tiêu chuẩn cho các ứng dụng tiếp theo.

Hướng đi mới cho bã cà phê

Cuối cùng là bã cà phê, phụ phẩm dễ thấy nhất trong các xã hội tiêu thụ cà phê. Chúng tích tụ ở quán espresso, văn phòng và nhà máy cà phê hòa tan, thường xuất hiện trong các bài viết đời sống về tẩy tế bào chết, phân bón cây trồng hay vật liệu xây dựng sinh học. Từ góc nhìn khoa học, bã cà phê là một hệ vật liệu rất đa dạng nhưng giàu thành phần hóa học.

Bên cạnh chất xơ và protein, bã cà phê chứa phân đoạn lipid với triglyceride, diterpene và sterol, lượng đáng kể melanoidin và các sản phẩm phân hủy của acid chlorogenic, cùng hồ sơ khoáng chất nổi bật với kali, canxi và magiê. Các tài liệu khoa học đã ghi nhận việc chuyển hóa bã cà phê thành biodiesel, bioethanol, nhựa sinh học polyhydroxyalkanoate, vật liệu hấp phụ, chất xúc tác và thực phẩm tăng cường.

Tuy nhiên, ngay cả với bã cà phê, vị trí cao nhất trong thang bậc bền vững vẫn là thực phẩm: sử dụng chúng làm nguồn chất xơ và lipid cho bánh nướng, thực phẩm thay thế thịt hay thanh dinh dưỡng chức năng. Do đó ưu tiên hàng đầu là làm sao có thể kiểm soát nhất quán mức độ rang, điều kiện chiết xuất và các chất nhiễm bẩn hóa học được kiểm soát chặt chẽ. Khi đó, mục tiêu chính yếu là “chiết xuất các hương vị cà phê” sẽ phải được tập trung bênh cạnh các mục tiêu đảm bảo tiêu chuẩn thực phẩm cho cà phê sau khi sử dụng.

Mọi hướng đi nhằm gia tăng giá trị cho phụ phẩm cà phê đều dựa trên một nền tảng tuy ít hấp dẫn nhưng không thể thỏa hiệp: an toàn.

An toàn – ranh giới giữa giá trị và rủi ro

Một nghiên cứu tổng quan gần đây về dữ liệu độc tính gen in vitro đối với cà phê, các phụ phẩm và các hoạt chất phân lập cho thấy một bức tranh nhiều sắc độ. Một số hợp chất riêng lẻ hoặc các phân đoạn đã qua xử lý mạnh có thể biểu hiện tính gây đột biến hoặc tổn hại DNA trong mô hình tế bào ở nồng độ cao. Ngược lại, đồ uống cà phê nguyên bản và nhiều chiết xuất từ phụ phẩm lại thường cho thấy tác dụng chống đột biến hoặc bảo vệ DNA, nhiều khả năng do kích hoạt các cơ chế chống oxy hóa và giải độc[5].

Nhìn chung, các tác giả kết luận rằng, dựa trên bằng chứng in vitro hiện có và việc chưa ghi nhận nguy cơ gây ung thư rõ ràng ở người, rủi ro độc tính gen của cà phê là thấp. Tuy nhiên, khoảng trống kiến thức vẫn tồn tại đối với những phụ phẩm ít được nghiên cứu hơn như hoa, lá cà phê, vỏ thóc, vỏ lụa và một số loại dầu.

Bên cạnh những thành phần có lợi như acid chlorogenic, caffeine, trigonelline, polysaccharide hay melanoidin, chúng cũng có thể chứa các hợp chất đáng quan ngại: acrylamide, các dẫn xuất furan, hydroxymethylfurfural, các carbonyl phản ứng cao như methylglyoxal và glyoxal; cùng với đó, tùy cách xử lý, còn có dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, kim loại nặng và độc tố nấm mốc.

An toàn không chỉ là vấn đề độc chất học, mà còn là thiết kế quy trình. Nhiều nghiên cứu về phụ phẩm cà phê làm thực phẩm đều nhấn mạnh rằng, khi kiểm soát tốt tác nhân sinh học (nấm mốc và độc tố của chúng) và nguy cơ hóa học (dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, acrylamide), cascara, vỏ lụa và các phụ phẩm khác có thể trở thành những nguyên liệu dinh dưỡng đáng quan tâm. Việc kiểm soát này bắt đầu từ nông trại với quản lý dịch hại tổng hợp và thu hái hợp vệ sinh; tiếp nối bằng chế độ sấy tránh kéo dài tình trạng ẩm cao; và kéo dài xuyên suốt khâu lưu kho, vận chuyển và chế biến. Phơi cascara trực tiếp trên nền đất trống ven đường nông trại rõ ràng khác xa so với sấy trên giàn sạch, có theo dõi độ ẩm và phân lô. Tương tự, bã cà phê thu gom từ thùng gõ bã trong quán, lẫn ống hút nhựa, sữa thừa và hóa chất tẩy rửa, là một nguyên liệu hoàn toàn khác với bã được thu trong thùng inox, làm nguội nhanh và bảo quản lạnh trước khi đưa đi xử lý tiếp.

Rũi ro trên mặt trận truyền thông

Rủi ro lớn nhất trên hành trình này khá rõ ràng: khi diễn ngôn “không rác thải” đi trước thực tế. Một ít vỏ lụa được trộn vào mỹ phẩm, vài nắm bã cà phê đặt trong chậu cây… dễ được quảng bá như bằng chứng của kinh tế tuần hoàn, trong khi phần lớn vật chất vẫn âm thầm chảy vào sông suối, hố chôn hoặc bãi rác.

Sự bền vững thực sự kém “ăn ảnh” hơn nhiều. Nó đòi hỏi quy trình vận hành chuẩn, phân tích mối nguy, bảng thông số kỹ thuật. Nó đòi hỏi đầu tư vào hệ thống sấy cascara thay vì thêm một phòng cupping mới. Và nó cũng đòi hỏi sự thẳng thắn: không phải mọi dòng phụ phẩm đều đạt chuẩn thực phẩm, và một phần vẫn nên được sử dụng cho ủ phân hoặc năng lượng.

Nhưng đồng thời, điều đó cũng mở ra một nhận thức quan trọng: trong bối cảnh giá cà phê biến động và áp lực khí hậu ngày càng lớn, việc biến những gì từng bị coi là chất thải thành các dòng doanh thu ổn định, đa dạng có thể là một trong những chiến lược tăng cường khả năng chống chịu mạnh mẽ nhất cho người trồng, thương nhân, nhà rang và cả nhà sản xuất thiết bị.

Các nghiên cứu khoa học gần đây về phụ phẩm cà phê gửi đi một thông điệp rất rõ ràng: nguồn lực đã ở đó, hóa học đứng về phía chúng ta, và các hành lang pháp lý đang dần mở ra. Cascara, mucilage, parchment, vỏ lụa và bã cà phê không phải là phần “bên lề”; chúng chiếm phần lớn khối lượng quả cà phê và chứa phần lớn giá trị cấu trúc cũng như dinh dưỡng của nó. Câu hỏi đặt ra cho toàn ngành không còn là có thể hay không, mà là chúng ta có sẵn sàng thiết kế lại chuỗi giá trị, công nghệ và hệ thống chất lượng để đối xử với chúng đúng với vai trò đó hay không.

Bền vững thực sự của cà phê sẽ không được đo bằng số lượng ly tái sử dụng xuất hiện trên Instagram, mà bằng việc chúng ta tiến gần đến đâu trong việc sử dụng toàn bộ quả cà phê – một cách an toàn, thông minh và có giá trị kinh tế – trước khi gọi bất cứ thứ gì là “chất thải”.

Tài liệu tham khảo

[1] Iriondo-DeHond, A.; Iriondo-DeHond, M.; del Castillo, M.D. Applications of Compounds from Coffee Processing By-Products. Biomolecules 2020, 10, 1219. https://doi.org/10.3390/biom10091219

[2] Rebollo-Hernanz, M.; Aguilera, Y.; Gil-Ramírez, A.; Benítez, V.; Cañas, S.; Braojos, C.; Martin-Cabrejas, M.A. Biorefinery and Stepwise Strategies for Valorizing Coffee By-Products as Bioactive Food Ingredients and Nutraceuticals. Appl. Sci. 2023, 13, 8326. https://doi.org/10.3390/app13148326

[3] N. Zhang, J. Zhong, J. Zhu, F. Zheng, and J. Li, “Preliminary Characterization of Phytochemicals and Polysaccharides in Diverse Coffee Cascara Samples: A Possible Exploitation of Coffee Cascara as a Functional Ingredient,” Foods, vol. 11, no. 12, p. 1710, Jun. 2022. doi: 10.3390/foods11121710.

[4] Cantele, C.; Tedesco, M.; Ghirardello, D.; Zeppa, G.; Bertolino, M. Coffee Silverskin as a Functional Ingredient in Vegan Biscuits: Physicochemical and Sensory Properties and In Vitro Bioaccessibility of Bioactive Compounds. Foods 2022, 11, 717. https://doi.org/10.3390/foods11050717

[5] M. Monazzah and D. W. Lachenmeier, “Genotoxicity of Coffee, Coffee By-Products, and Coffee Bioactive Compounds: Contradictory Evidence from In Vitro Studies,” Toxics, vol. 13, no. 5, p. 409, May 2025. doi: 10.3390/toxics13050409.

[6] B. Navajas-Porras et al., “The Valorization of Coffee By-Products and Waste through the Use of Green Extraction Techniques: A Bibliometric Analysis,” Applied Sciences, vol. 15, no. 3, p. 1505, Feb. 2025. doi: 10.3390/app15031505.