Наука обжарки кофе: кислоты и минералы

КИСЛОТЫ

 

В некоторых напитках, включая такие сложные, как вино, природа кислот является достаточно простой. В кофе важно не только очень четко определить их количественное содержание, но и поведение в процессе обработки зеленого кофе, хранения, транспортировки и обжаривания. Для классификации технологии их обработки, разделим многочисленное семейство всех кислот на три группы: алифатические, хлорогеновые и неорганические.

Кислоты алифатические

Структурно эти кислоты могут быть линейной структуры, разветвленной или кольцевой. В зеленом кофе в больших количествах присутствуют (в порядке убывания сухой взвеси) лимонная (0,7 – 1,4%) и яблочная (0,3 – 0,7%) кислоты. За ними следуют муравьиная, уксусная, молочная, фумаровая, оксалиновая и прочие. При обжаривании в результате происходящих химических процессов в кофе значительно увеличивается количество алифатических кислот, вплоть до 35 их разновидностей. Одновременно при обжаривании каждая из этих кислот уменьшает свою долю в общей массе кофе, претерпевая изменения химических связей, которые они имели в зеленом кофе.

 

 

Молекула лимонной кислоты

 

 

Кислоты хлорогеновые

Современная химико–терминологическая практика требует, чтобы всегда, когда мы говорим о хлорогеновой кислоте то определяли бы ее как хинную кислоту, превращенную в сложный эфир из кофеиновой кислоты, но кофейное сообщество возвращает нас в эту большую и важную группу всех соединений, которую хинная кислота образует с кофеиновой, феруловой, изоферуловой и синаптической кислотами. Хлорогеновые кислоты бывают весьма полезны: некоторых из них в правильном количественном соотношении являются отличными защитными средствами, которое имеется в арсенале растений для борьбы с паразитами. Присутствие ее в кофе является значительным - от 5 до 10% - и оказывает большое влияние с сенсорной точки зрения, как в виде прямого действия, так и в способности порождать другие соединения, и создавать непредсказуемые (а потому опасные) групповые связи. Проще говоря, можно сказать, что данные кислоты в состоянии изменить зрительное, обонятельное, осязательное и вкусовое восприятие напитка.

 

Кислоты неорганические

Это очень и очень немногочисленная категория, но мы рассматриваем ее, так как зеленый кофе содержит небольшое количество фосфорной кислоты, которая играет заметную роль в восприятии вкуса кислого в кофе.

 

Зависимость от технологии обработки и методики обжаривания

При обжаривании кофе трансформация кислот в любую из описываемых групп, количественные и качественные преобразования, которые происходят, бывают иногда просто ошеломляющими.

Кислоты алифатические

Количество и качество этих соединений напрямую зависят от экосистемы выращивания кофейного дерева, от его вида и разновидности, но, особенно, от степени созревания ягод и от используемого метода обработки зеленого кофе: мытый кофе всегда бывает значительно кислее, чем кофе, полученный сухим способом обработки.

Обжаривание радикально изменяет содержание кислот в кофе, а именно:

• лимонная (0,7 – 1,4%): в зависимости от степени обжаривания уменьшает свое присутствие в диапазоне от 30 до 60%. Продуктами разложения этой кислоты являются такие кислоты как цитраконовая, итаконовая и мезаконовая;

• яблочная (0,3 – 0,7%): потери от 15 до 40% и существует гипотеза, что результатом разложения этой кислоты является появление фумаровая и 2–фуриновая кислот;

• муравьиная: в процессе обжаривания ее количество сначала возрастает, затем снижается. В обжаренном кофе содержится около 0,05 – 0,1% муравьиной кислоты;

• уксусная: имеет странное поведение при обжаривании: достигает максимума при средних температурах, а минимальное содержание получают, используя высокотемпературную обжарку. Это связано с тем, что образуется эта кислота как результат распада углеводов, но когда обжаривание достаточно интенсивное, она становится летучей и получает способность покинуть кофейную ягоду. Ее содержание в обжаренном кофе находится на уровне 0,12 – 0,4%;

• молочная: при обжаривании ее доля составляет около 0,1% и находится на этом уровне вне зависимости от интенсивности и продолжительности обжаривания;

• пировиноградная: при обжаривании имеет долю около 0,06% – независимо от силы обжаривания;

• оксалиновая: при обжаривании теряет 40% первоначальной массы;

• винная: при обжаривании теряет 25% первоначальной массы.

  

 

Молекула хинной кислоты

Кислоты хлорогеновые

Содержание хлорогеновых кислот зависит от вида кофе (в арабике оно колеблется около 7%, в робусте может превышать 10%) и от условий обработки. Особенно сильное влияние оказывает степень созревания ягод, с которой содержание хлорогеновых кислот находится в обратной связи. Следует отметить, что с созреванием ягод снижается не только количество хлорогеновых кислот, также меняется соотношение между моноэфирами и диэфирами в пользу первых, следовательно, снижается терпкость в кофе. При обжаривании хлорогеновые кислоты очень сильно разрушаются и скорость их разложения зависит от типа кислоты. В конечном итоге в обжаренном зерне получают показатель их содержания от 2% до 2,5%.

 

СЕНСОРНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Первая мысль, которая приходит на ум при упоминании кислоты это то, что она имеет кислый вкус: это так, но кислоты создают не только ощущение кислого. Хлорогеновые кислоты несомненно приводят к увеличению кислотности кофе, но, например, некоторые из них связываются протеинами, повышая тело напитка, другие наоборот нарушают гармонию кофе, повышая терпкость. Также некоторые классы кислот реагируют с углеводами, формируя красящие соединения, в то время как другие разлагаются с формированием ароматных соединений или обретают способность связываться с другими молекулами, чтобы дать новые обонятельные ароматы, как позитивные, так и негативные. Кислотно-щелочной баланс (pH) кофе колеблется в усредненных случаях между значениями 4,9-5,2. Но данный показатель не является достаточным для точного описания, чтобы полностью передать воспринимаемую кислотность с сенсорной точки зрения.

Когда, к примеру, температура кофе поддерживается высокой (то есть, мы говорим про классический случай свежеприготовленного напитка) - кислотность увеличивается из-за гидролиза лактонов и сложных эфиров. Кроме этого, нужно учесть, что если в алифатических кислотах мы имеем кислую свежесть (характерную для мытого кофе), то такие органические кислоты имеют низкие пределы восприятия (до 1 ppb) в обонянии, и ароматы типичных дефектов: масляный или гнилой (особенно характерен для пропионовой кислоты).

Хлорогеновые кислоты имеют точные пределы восприятия: при концентрации 50 мг/л водного раствора проба дает очевидный горький вкус; при 500 мг/л появляются металлические нотки и при 1000 мг/л появляется кисло-вяжущий вкус. Очень интересными для изучения являются пахучие соединения, в частности, фенолы.

  

КИСЛОТЫ: КАК ИХ ОБЪЯСНЯЕТ ХИМИЯ

До недавнего времени эти объяснения были достаточно простыми: модель поведения кислоты описывалась как одно упрощенное соединение, которое, разделяясь в воде, освобождает ионы водорода (это, в частности, вторая теория Сванте Августа Аррениуса, лауреата Нобелевской премии по химии  1903 года). Кому-то это определение не покажется исчерпывающим, но мы для того, чтобы понять процессы, происходящие в кофе, можем остановиться на данной версии, добавив, что не все соединения, названные кислотами, придают кислый вкус. Некоторые порождают ощущение вяжущего или горького. Но если смотреть упрощенно, в напитке есть взаимосвязь (иногда даже не прямая, а опосредованная) между количеством ионов водорода, которые освобождаются данными соединениями и ощущением кислого.

МИНЕРАЛЫ

Зеленый кофе содержит почти 4% минеральных веществ, среди которых наиболее прочих представлен калий, доля которого можно достигать 1,5%. Далее по убывающей следуют магний (около 0,015%), кальций, натрий, железо (около 0,001%). Далее идут хром, ванадий, барий, никель, кобальт, свинец, молибден, титан и кадмий, доля каждого из этих соединений составляет на уровне нескольких микрограмм на килограмм кофе.

Минеральный состав робусты выше, чем у арабики (это утверждение справедливо по отношению к кофе, полученному как сухим способом, так и влажным). Содержание этих веществ в кофе не очень высокое, но они имеют значение на технологическом и сенсорном уровнях. Еще недостаточно хорошо понятно и изучено, заслуживают ли они более тщательного исследования, но существует гипотеза, что есть прямая связь между содержанием цинка, марганца и рубидия в зеленом кофе и гедонической оценкой напитка, полученного из него.

Источник: Espresso Italiano Rosting, с любезного разрешения Istituto Internazionale Assaggiatori Caffe и Centro Studi Assaggiatori. Опубликовано в журнале L'Assaggio Autumno 2010.