Eine Tasse Kaffee mag zunächst einfach erscheinen: zwei Zutaten – Wasser und gemahlener Kaffee. Dies erzählt jedoch nicht die ganze Geschichte. Selbst bei Verwendung von destilliertem (reinem) Wasser enthält gemahlener Kaffee über 1000 chemische Verbindungen, von denen die meisten beim Brühen durch Wasser extrahiert werden. Je nachdem, woher der Kaffee kommt, wie er verarbeitet und wie er geröstet wurde, können diese Verbindungen in Ihrer Tasse vorhanden sein oder nicht und in ihrer Menge variieren.
Werfen wir einen Blick auf einige der häufigsten Kaffeezutaten: was sie sind, welche Wirkung sie bei der Einnahme haben und welche Rolle sie bei der Herstellung einer großartigen Tasse Kaffee spielen.
Grundlegende Kaffeechemie
Lassen Sie uns zunächst einige grundlegende chemische Konzepte im Zusammenhang mit Kaffee vorstellen:
Aldehyde: Eine organische Verbindung, die Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff enthält.
Alkaloid: eine Klasse organischer Verbindungen, die aus Pflanzen stammen und physiologische Wirkungen auf den Menschen haben; Koffein, Serotonin und so weiter.
Karamellisierung: Eine durch Hitze erleichterte chemische Reaktion, die Zuckermoleküle zersetzt und zu verschiedenen Verbindungen führt.
Furan: Dies sind heterozyklische organische Verbindungen, die aus einem aromatischen Fünfring bestehen und eine Schlüsselrolle für das Aroma von Kaffee spielen.
Maillard-Reaktion: Eine chemische Reaktion zwischen Aminosäuren und reduzierenden Zuckern unter Verwendung von Wärme als Katalysator. Denken Sie an das Bräunen eines Steaks oder in diesem Fall an das Rösten von Kaffee.
Unpolare Moleküle: Diese haben eine gerade Anzahl von Elektronen und Protonen, was zu einem stabileren Molekül führt. Eine aufgebrühte Tasse Kaffee enthält 10-25 % unpolare Verbindungen.
Nichtflüchtige Stoffe: Dies sind Verbindungen, die bei Raumtemperatur stabil bleiben und den Geschmack und das Mundgefühl beeinträchtigen können.
Polare Moleküle: Diese Moleküle haben eine ungerade Anzahl von Elektronen und Protonen, was zu einer höheren Elektronegativität führt. Polare Moleküle lösen sich auch leichter in anderen polaren Molekülen auf. Denken Sie an Magnete, Wasser, Ammoniak usw. Eine gebrühte Tasse Kaffee besteht zu 75 % bis 99 % aus polaren Verbindungen.
Reduzierender Zucker: Ein reduzierender Zucker ist ein Zucker mit einer freien Aldehyd- oder Ketongruppe, bei der ein Sauerstoffatom über eine Doppelbindung mit einer Kohlenstoffkette verbunden ist. Aufgrund der Zusammensetzung dieser Zucker können sie leicht abgebaut oder mit anderen Molekülen verknüpft werden.
Flüchtige Stoffe: organische Stoffe, die bei Raumtemperatur verdampfen. Flüchtige Stoffe stehen in direktem Zusammenhang mit Geruch. Wenn Sie es riechen können, ist es wahrscheinlich flüchtig.
Chemische Verbindungen beeinflussen sowohl den Geschmack als auch das Aroma
Wenn es um Geschmack und Aroma geht, tragen eine Vielzahl von Verbindungen zu dem bei, was die meisten Menschen als klassischen Kaffeegeschmack/-aroma bezeichnen. Das klassische Brühkaffeearoma ist speziell das Ergebnis von über 900 verschiedenen flüchtigen Bestandteilen.
Welche chemischen Verbindungen beeinflussen das Kaffeearoma?
Werfen wir einen Blick auf die folgenden 12 mit dem höchsten Beitrag zum Kaffeearoma:
2-Furfurylthoil (schwefelhaltig): Auch isoliert riecht diese Verbindung stark nach geröstetem Kaffee.
3-Methyl-2-buten-1-thiol (schwefelhaltig): schwefeliger Geruch, mit einem Hauch von Ammoniak
3-Mercapto-3-Methylbutylformiat (schwefelhaltig): Riecht ein bisschen nach karamellisierten Zwiebeln, geröstetem Kaffee, Schwefel und Fleisch.
Methanthiol (schwefelhaltig): Riecht wie fauler Kohl.
Methylpropanal (Aldehyde/Ketone): Methylpropanal, eine der besser riechenden Verbindungen auf dieser Liste, riecht sowohl blumig als auch würzig.
3-Methylbutanal (Aldehyde/Ketone): Ein fruchtiger und malziger Duft.
Acetaldehyd (Aldehyde/Ketone): Acetaldehyd Ein scharfes, aber fruchtiges Aroma.
(e)-β-Damascenon (Aldehyde/Ketone): Riecht nach Honig, aber auch fruchtig.
Guajakol (Phenol): Guajakol neigt dazu, ziemlich rauchig und würzig zu riechen; tritt häufiger bei dunkleren Röstungen auf.
Furaneol: (Furane): Diese Verbindung riecht süß mit Noten von Karamell; kommt auch häufiger in dunkleren Röstkaffees vor.
2-Isobutyl-3-methoxypyrazine (Pyrazines): Ein unverwechselbares erdiges Aroma.
2-Ethyl-3,5-dimethylpyrazine (Pyrazine): Ebenfalls erdig, aber mit Röstnoten.
Während einige dieser Verbindungen, wie die schwefelhaltigen, etwas abstoßend erscheinen mögen, ergeben sie in Kombination ein Aroma, das größer ist als die Summe ihrer Teile.
Welche physiologischen Wirkungen hat das Aroma von Kaffee?
Eine durchgeführte Studie beinhaltete die Verwendung von Schlüsselverbindungen, die in einem Labor zur Herstellung von synthetischem Kaffee hergestellt wurden. Dann wurden erfahrene Kaffeeverkoster gebeten, Macken in dem synthetischen Gebräu zu entdecken. Die Forscher entdeckten, dass das Fehlen bestimmter Verbindungen nicht einmal von einer geschulten Nase und Zunge wahrgenommen werden kann.
Apropos Aroma, es gibt auch Studien, die einen möglichen Zusammenhang zwischen dem bloßen Riechen von Kaffee und der Gehirnaktivität zeigen. Diese Studien wurden jedoch an Ratten mit Schlafentzug durchgeführt, sodass unklar ist, inwieweit die Ergebnisse auf den Menschen übertragbar sind.
Darüber hinaus wurde eine Studie durchgeführt, bei der jeweils zwei Personengruppen eine Prüfung ablegten, wobei eine Gruppe in einem nach Kaffee riechenden Raum saß und die andere Gruppe eine Kontrollgruppe war. Die erste Gruppe, in der das Zimmer nach Kaffee roch, schnitt bei der Prüfung besser ab. Inwieweit das Kaffeearoma jedoch von Vorteil ist, wird noch diskutiert, und quantifizierbare Beweise fehlen noch.
Welche chemischen Verbindungen beeinflussen den Geschmack von Kaffee?
Wenn es um den Geschmack von Kaffee geht, ist das Rösten wahrscheinlich der einflussreichste Schritt bei der Bestimmung des endgültigen Geschmacks Ihrer Tasse. Dies ist hauptsächlich auf zwei Faktoren zurückzuführen: die Maillard-Reaktion und den Karamellisierungsprozess, die beide durch die chemische Zusammensetzung der Kaffeebohnen erleichtert werden.
Die Maillard-Reaktion verbraucht Aminosäuren und reduziert Zucker, um Melanoidine zu produzieren, was zu der vertrauten Bräune und dem Körper von gebrühtem Kaffee führt. Beim Abbau dieser Verbindungen entstehen Hunderte von einzelnen Verbindungen, die sowohl zum Geschmack als auch zum Aroma beitragen. Darüber hinaus führt ein längeres Verweilen der Bohnen in der Maillard-Reaktionsphase – beispielsweise bei einer dunklen Röstung – zu einem weniger sauren, aber auch weniger fruchtig-süßen Profil, da die meisten Verbindungen, die diese Noten erzeugen, zerstört werden. Das Gegenteil davon ist auch wahr; eine kurze Maillard-Reaktion führt zu einem süßeren und saureren Profil.
Nachfolgend sind einige Schlüsselverbindungen aufgeführt, die eine übermäßige Rolle bei der Bestimmung des Kaffeegeschmacks spielen:
1,3,7-Trimethylpurin-2,6-dion (Koffein): Während viel darüber diskutiert wird, wie Koffein den Geschmack von Kaffee beeinflusst, ist isoliertes Koffein ziemlich bitter, so dass vielleicht ein Teil dieser Bitterkeit zur Bitterkeit des gebrühten Kaffees beiträgt . Kaffee. Kaffee mit niedrigerem Koffeingehalt ist im Allgemeinen weniger bitter als Kaffee mit höherer Konzentration, aber es ist unklar, inwieweit dies auf die Menge an Koffein zurückzuführen ist (Korrelation vs. Kausalität). Betrachten Sie Robusta-Bohnen im Vergleich zu Arabica-Bohnen: Erstere ist bekanntermaßen bitterer und hat einen höheren Koffeingehalt. Koffein hat eine unglaublich große Vielfalt an Wirkungen auf den Körper, sowohl gute als auch schlechte, aber die meisten erkennen Koffein als die Quelle ihrer morgendlichen Energie.
5-Caffeoylchinasäure: Geröstete Bohnen enthalten mehrere Säuren, die in diese Kategorie fallen, von denen einige direkt zur Bitterkeit beitragen. Allerdings nimmt die Konzentration dieser Säuren bei längeren Brennvorgängen ab. Die Maillard-Reaktion erzeugt Chinolactone, Phenylindane und Melanoidine. Melanoidine sind besonders bitter.
Zitronensäure: Zitronensäure ist in grünen Kaffeebohnen reichlich vorhanden, aber beim Rösten wird Zitronensäure abgebaut, wodurch die Menge begrenzt wird, die schließlich in Ihrer Tasse landet. Deshalb sind dunkle Röstungen deutlich weniger sauer als helle Röstungen. Zitronensäure hat antioxidative Eigenschaften und trägt zu dem bei, was die Leute als „helle Säure“ im Geschmacksprofil bezeichnen würden.
Saccharose: Saccharose ist ein üblicher Zucker, der in einer Vielzahl von Lebensmitteln vorkommt. Bei Kaffee nimmt die Menge von der grünen Bohne zur gerösteten Bohne ab und reicht von 7,3 % für eine ungeröstete Bohne bestimmter Herkunft bis zu 0,3 % für eine sehr dunkel geröstete Bohne. Saccharose ist für die leichte Süße des schwarzen Kaffees verantwortlich.
Lipide/Fette: Überraschenderweise erhöht die Maillard-Reaktion den Ölgehalt im Kaffee von grün auf geröstet: 11,4 % auf 11,9 %. Die enthaltenen Öle haben einen großen Einfluss auf das Mundgefühl, da sie viel länger auf der Zunge verweilen als Wasser, was einen wesentlichen Beitrag zu der großartigen Textur und dem Geschmack leistet, die eine French Press erzeugt.
Maleinsäure: Diese Säure ist normalerweise für einen sauren, scharfen, aber fruchtigen Geschmack verantwortlich, der normalerweise mit einem gewissen Grad an Adstringenz einhergeht. Außerdem wird es auf natürliche Weise im menschlichen Körper produziert, wenn Kohlenhydrate verdaut und in Energie umgewandelt werden. Einige sagen, dass das Auftragen von Maleinsäure auf die Haut Alterungsartefakte reduzieren und abgestorbene Hautzellen entfernen kann, während der Konsum von Maleinsäure die Kollagenproduktion erhöht.
Ethansäure/Essigsäure: Trägt zu einem Säureprofil mit Noten von weißem Essig bei, hat verschiedene Verwendungen in Haushaltsreinigern und wird zur Herstellung von Klebstoff verwendet. Auch von der Weltgesundheitsorganisation als unentbehrliches Arzneimittel aufgeführt.
Nicotinsäure: Nicotinsäure, allgemein sowohl als Niacin als auch als Vitamin B3 bekannt, wird während des Röstvorgangs nur dann produziert, wenn die Rösttemperatur 71 °C übersteigt. Bei 160 F löst sich eine Methylgruppe von einer anderen Verbindung und setzt Nicotinsäure frei. Nikotinsäure ist wasserlöslich, d.h. sie lässt sich leicht mit heißem Wasser aus gemahlenem Kaffee extrahieren. Im Gegensatz zu fettlöslichen Vitaminen, die Fett für die Verdauung benötigen, ist das Wasser im Kaffee alles, was für die Verdauung benötigt wird. Vitamin B3 ist ein wesentlicher Bestandteil einer ausgewogenen Ernährung; Obwohl Kaffee nur eine geringe Menge davon enthält (1-2 mg), kann er dennoch dazu beitragen, die empfohlene Tagesdosis zu erreichen. Nikotinsäure trägt zu einem sauren Kaffeegeschmacksprofil bei.
Geruchs- und Geschmackssinn sind eng miteinander verbunden; vielleicht ist dies nirgendwo deutlicher als beim Kaffee. Die Kombination aus flüchtigen und nichtflüchtigen Substanzen im Kaffee bildet zusammen das Geschmacks-/Aromaerlebnis des Kaffeeerlebnisses.
Schnapp dir eine Tasse!
Die wenigen oben aufgeführten Verbindungen sind unerlässlich, um Kaffee zu dem zu machen, was er wirklich ist: ein köstliches Getränk, das seit über 1.000 Jahren genossen wird und eines der am häufigsten konsumierten Getränke der Welt. Aber auch nach all dieser Zeit finden Chemiker immer noch neue Verbindungen im Kaffee. Wahrscheinlich wird die Suche nach unserem Verständnis der chemischen Zusammensetzung von Kaffee nicht so schnell enden. Machen Sie sich in der Zwischenzeit eine Tasse und genießen Sie!
