Sơ lược về thành phần hóa học của cà phê

Sơ lược về thành phần hóa học của cà phê

Mỗi ngày, hàng triệu người trên khắp thế giới bắt đầu ngày mới một cách đầy tôn giáo bằng một tách cà phê buổi sáng. Mặc dù ngày nay chúng ta dễ dàng xác định cà phê ở dạng đồ uống, nhưng không phải lúc nào nó cũng như vậy trong thời kỳ đầu. Trong suốt lịch sử, cà phê đã có một số thay đổi về mặt vật lý, ban đầu được dùng như một nguồn năng lượng khi các bộ lạc du mục kết hợp quả cà phê với mỡ động vật như một dạng ban đầu của thanh năng lượng. Sau đó, nó được uống như một loại trà, sau đó là rượu vang, và cuối cùng là đồ uống mà chúng ta đã xác định được ngày nay. Ngay từ đầu, cà phê đã luôn là một sản phẩm vô cùng bí ẩn, được tình cờ phát hiện trong những khu rừng hoang dã ở Abyssinia (Ethiopia) và được tiêu thụ ở dạng quả anh đào ban đầu, sau đó được hơ qua lửa để thay đổi đáng kể trạng thái hóa học. Và mặc dù cà phê đã tồn tại hàng ngàn năm, nhưng chỉ trong nửa thế kỷ qua, các nhà khoa học mới thực sự có thể xác định và hiểu chính xác những gì chứa trong loại cà phê bí ẩn này. Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã xác định được hơn 1.000 hợp chất trong cà phê, rất ít so với các sản phẩm như rượu vang sô cô la, chỉ gồm vài trăm hợp chất. May mắn thay, thông qua những tiến bộ trong công nghệ, phần lớn thành phần hóa học của cà phê đã được mở khóa và giờ đây chúng ta có một góc nhìn tốt hơn về thành phần hóa học của loại hạt bí ẩn này.

caffein

Đối với nhiều người, uống cà phê chỉ đơn giản là một phương tiện vận chuyển một loại chất kiềm mạnh mà chúng tôi đã xác định là caffein, hoặc về mặt kỹ thuật là 1,3,7-trimethylxanthine. Mặc dù caffein có liên quan chặt chẽ với cà phê, nhưng việc sản xuất nó trong giới thực vật không phải là độc quyền, mà được nhìn thấy qua một số dạng sống thực vật khác. Mate, ví dụ, được tiêu thụ theo truyền thống ở các vùng của Uruguay và Argentina, chứa ít hơn một phần trăm trọng lượng. Trong khi lá chè (Camellia sinesis), có nguồn gốc từ Trung Quốc, chứa hàm lượng caffein gần gấp ba lần so với cà phê Arabica, với cà phê mate Brazil gần gấp đôi so với cà phê vối. Hóa ra mẹ thiên nhiên đã khá hào phóng khi phân phối caffeine trong vương quốc thực vật. Nhưng đối với con người, caffeine rất độc đáo. Cho đến nay, chúng ta là những dạng sống duy nhất trên Trái đất sẵn sàng tìm kiếm caffein cho cả tác dụng kích thích và tâm lý của nó. Đối với tất cả các dạng sống khác, caffein là một chất độc mạnh có khả năng khử trùng, gây độc tế bào và đặc tính diệt nấm. Do đó, các nhà nghiên cứu tin rằng caffein, với vị đắng đậm, đã phát triển như một cơ chế bảo vệ nguyên thủy trong cà phê, đảm bảo sự tồn tại của nó trong tự nhiên hàng nghìn năm. Không có gì ngạc nhiên khi hàm lượng caffein của các loại Robusta “mạnh mẽ” hơn gần như gấp đôi so với các loại Arabica tinh tế hơn. Người ta tin rằng khi côn trùng tấn công những quả cà phê, chúng sẽ bỏ qua vị đắng của caffein và chỉ cần chuyển sang vụ tiếp theo. Vì Arabica thường được trồng ở độ cao lớn hơn so với Robusta, nơi mà sự tấn công của côn trùng giảm đi, Arabica đã phát triển để tạo ra ít caffein hơn.

lipid

Sản xuất lipid và sự tồn tại tiếp theo của nó sau quá trình rang đóng một vai trò quan trọng trong chất lượng cà phê tổng thể. Nói chung, hầu hết các chất béo tồn tại ở dạng dầu cà phê và nằm trong nội nhũ (hạt) của quả sơ ri, chỉ có một tỷ lệ nhỏ lắng đọng ở phần bên ngoài của sáp cà phê. Thật trùng hợp, các nhà nghiên cứu đã phân tích và phát hiện ra rằng phần lớn thành phần hóa học của dầu cà phê rất giống với dầu ăn thực vật. Như vậy, phần lớn hàm lượng lipid của cà phê vẫn không thay đổi và tương đối ổn định ngay cả ở nhiệt độ cao liên quan đến quá trình rang. Ở dạng xanh, cà phê Arabica và Robusta chứa trung bình lần lượt 15-17% và 10-11,5%. Tuy nhiên, do Arabica chứa nhiều lipid hơn Robusta khoảng 60% nên nhiều người tin rằng sự khác biệt rõ rệt này là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt về chất lượng giữa hai loài. Cho đến nay, tuyên bố này vẫn chưa được xác nhận cho đến khi các nhà khoa học Pháp gần đây phát hiện ra mối tương quan trực tiếp giữa hàm lượng lipid và chất lượng tổng thể của cốc. Hóa ra là khi hàm lượng lipid trong đậu tăng lên thì chất lượng tổng thể của cốc cũng tăng theo. Đó là một lời giải thích rất hợp lý khi bạn cho rằng phần lớn các hương liệu quan trọng trong cà phê cũng hòa tan trong chất béo.

carbohydrate

Carbohydrate chiếm khoảng năm mươi phần trăm tổng trọng lượng khô của cà phê theo thành phần. Sau khi rang, carbohydrate còn sót lại trong cốc góp phần tạo nên cảm giác lạ miệng hoặc nồng, và một số nghiên cứu cho thấy rằng chúng cũng chịu trách nhiệm về chất lượng bọt phổ biến trong đồ uống cà phê espresso. Mặc dù có một số loại carbohydrate trong cà phê, nhưng có lẽ loại quan trọng nhất là sucrose. Sucrose, hay thường được gọi là đường ăn, chiếm 6-9% trong cà phê Arabica với một lượng nhỏ hơn một chút (3-7%) trong cà phê Robusta. Trong quá trình rang, sucrose dễ bị phân hủy và các nghiên cứu đã chỉ ra rằng có tới 97% hàm lượng sucrose ban đầu bị mất ngay cả khi rang nhẹ. Vai trò của nó trong quá trình chiên là rất lớn với một tỷ lệ lớn carbohydrate có sẵn tham gia vào Maillard và một số phản ứng phụ khác. Một loại sản phẩm phụ quan trọng được hình thành trong quá trình rang là axit hữu cơ. Ở dạng xanh tự nhiên, cà phê chứa một lượng axit formic, axit axetic và axit lactic không đáng kể. Mặc dù được rang lần đầu tiên, nhưng có sự gia tăng theo cấp số nhân trong quá trình sản xuất axit aliphatic cùng với sự gia tăng song song về độ axit của cà phê. Vì tính axit đóng một vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng, nên không có gì ngạc nhiên khi bạn thường thấy mức độ axit cảm nhận được trong cà phê Arabica cao hơn so với Robusta, một phần là do nồng độ sucrose cao hơn. Thật trùng hợp, trong năm qua các nhà nghiên cứu Brazil đã xác định được một gen duy nhất, sucrose tổng hợp, điều khiển sản xuất sucrose trong thực vật và có thể là chìa khóa để trồng cà phê chất lượng cao hơn trong những năm tới.

protein

Hàm lượng protein của cả cà phê Arabica xanh và cà phê Robusta thay đổi trong khoảng 10-13% và được tìm thấy dưới dạng protein tự do hoặc liên kết trong ma trận cà phê. Mặc dù nồng độ thực tế có thể khác nhau, nhưng có một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến hàm lượng protein tự do, bao gồm bảo quản không đúng cách, có thể làm tăng mức protein tự do và dẫn đến ảnh hưởng bất lợi đến chất lượng. Trong quá trình rang, protein kết hợp với carbohydrate trong phản ứng có lẽ là quan trọng nhất của tất cả các loại thực phẩm chế biến nhiệt – Phản ứng Maillard Những tập hợp phản ứng này, được một nhà hóa học người Pháp phát hiện vào năm 1910, chịu trách nhiệm chính trong việc biến đổi một số hợp chất đơn thuần có trong cà phê nhân thành ma trận phức tạp như cà phê ngày nay. Khi nhiệt độ đạt đến 150C (302F), phản ứng Maillard thúc đẩy các protein tự do trong cà phê kết hợp với đường khử, cuối cùng dẫn đến sự hình thành của hàng trăm hợp chất thơm quan trọng. Trong số này, pyrazines và pyridines có đóng góp hương thơm lớn nhất và chịu trách nhiệm tạo ra mùi thơm hạt ngô/hạt riêng biệt được tìm thấy trong cà phê. Phản ứng cũng dẫn đến sự hình thành polyme màu nâu melanoidin – các hợp chất chịu trách nhiệm cho màu sắc của cà phê.

Thật trùng hợp, đây cũng chính là tập hợp các phản ứng tạo ra mùi thơm hấp dẫn mà chúng ta tạo ra khi nướng một ổ bánh mì hoặc nướng bít tết. Mặc dù nhiều sản phẩm phụ được hình thành trong phản ứng Maillard có lợi cho cà phê, nhưng đối với các sản phẩm nông nghiệp khác, những phản ứng hóa nâu này có thể gây tổn hại nghiêm trọng đến chất lượng. Trong cốc, protein cũng đóng vai trò tạo nên hương vị bằng cách hình thành các hợp chất thứ cấp trong quá trình rang. Hóa ra phần lớn “vị đắng” của cà phê không chỉ do caffein, mà là do các hợp chất đắng được tạo ra trong phản ứng Maillard. Caffeine, dù rất đắng, nhưng chỉ chiếm 10-20% tổng vị đắng của cà phê.

*Bài viết theo quan điểm của tác giả: Joseph Rivera, chúng tôi chỉ biên dịch và giới thiệu

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *