Các biến đổi hóa học q trình rang cà phê Tháng Năm 13, 2019NgTg.HaiVanCHẾ BIẾN CÀ PHÊ, Hóa thực phẩm, NGHIÊN CỨU KHOA HỌC, RANG CÀ PHÊ Khi hạt cà phê chuyển sức nóng máy rang, hàng trăm phản ứng hóa học liên tục diễn số hợp chất phân hủy, số bị biến tính thành hợp chất khác vơ số hợp chất hình thành, tất điều cộng với loạt biến đổi mặt vật lý hình thành nhân cà phê hương vị độc Quá trình rang với biến đổi hóa học chuyển biến sâu sắc hạt cà phê từ bên ngồi Bạn đạng có mặt chủ đề cuối chuỗi ba viết nói biến đổi q trình rang cà phê: • Phần – Q trình rang cà phê vấn đề • Phần – Các biến đổi vật lý q trình rang • Phần – Các biến đổi hóa học trình rang Trong ngơn ngữ hóa học, phản ứng liên quan đến cà phê máy rang quy trình tên gọi nhiệt phân (endothermically) Đây biến đổi xảy vật liệu hữu đạt đến nhiệt độ phân hủy, tạo hợp chất dễ bay để lại tàn dư cacbon (hay gọi than) Trong trình rang cà phê, đặt giới hạn để tránh làm cho hạt cà phê hóa than, đủ để chúng trải qua thay đổi hóa học nhiệt phân nhằm hình thành hợp chất hương vị… Và sau phản ứng hóa học làm nên tách cà phê hàng ngày bạn: TĨM TẮT NỘI DUNG • Phản ứng Maillard • Phản ứng Caramel hóa • Sự phân hủy acid • Sự hình thành hợp chất hương vị Các hợp chất dễ bay o Các hợp chất không bay Phản ứng Maillard Maillard không một, mà nhóm hàng loạt phản ứng hóa học quan trọng để tạo hương vị đặc trưng màu nâu cà phê rang (và nhiều loại thực phẩm khác – bao gồm sô cô la, bánh mì…) Các phản ứng đặt theo tên Louis Camille Maillard, bác sĩ người Pháp lần mơ tả chúng vào năm 1910 Trong lò rang, trình khoảng 140°C đến 160°C, nhiệt độ vượt ngưỡng 170°C, phản ứng caramen hóa bắt đầu xảy đốt cháy hết lượng đường lại o Infographic phản ứng Maillard Phản ứng Maillard xảy đường khử axit amin Một đường khử loại đường có nhóm aldehyd hoặcketone tự Các nhóm gắn với chuỗi carbon qua nguyên tử oxy với liên kết đơi nên dễ dàng phản ứng với axit amin nhiều hợp chất khác Có vơ số đường để phản ứng Maillard xảy hạt cà phê, với (n) loại axit amin (n) loại đường có n2 hợp chất hương vị khác Những sản phẩm quen thuộc số hương vị rang, bánh mì nướng… Điều thú vị phản ứng Maillard tất sản phẩn lại phản ứng lại với axit amin tự khác để tạo thành Melanoidin – hợp chất màu nâu sẫm, có vị rang, mạch nha, đắng, khét đóng vai trò quan trọng việc hình thành ổn định crema Espresso, mang đến cảm nhận đậm đà cho cốc cà phê bạn Phản ứng Caramel hóa Khơng giống phản ứng Maillard, Caramel hóa hình thức nhiệt phân xảy khoảng 170°C (338°F) Nhiệt độ cao làm mạch carbohydrate dài, phức tạp vỡ thành hàng trăm hợp chất mới, nhỏ bổ sung lượng đáng kể vị đắng, chua, mùi hương… Phản ứng diễn liên hoàn kết thúc q trình rang góp phần tạo nên mùi hương ngào cà phê, caramel, bánh mì nướng, hạnh nhân, Caramel hóa đóng vai trò quan trọng việc hình thành màu sắc hương vị cà phê Ngoài ra, ta cần lưu ý hàm lượng đường sucrose không cho vị ngọt, độ đậm đà cà phê sau rang, mà tác động đến tính axit (độ chua), phản ứng caramel hóa đường Sucrose tạo axit axetic Do vậy, ln khuyến khích người trồng cà phê thu hoạch độ chín, với hàm lượng đường cao nhằm cung cấp nguồn nguyên liệu dồi cho nhóm phản ứng Maillard & Caramel Độ rang dark roast phá vỡ gần 99% lượng sucrose nội hạt, light roast tiêu giảm khoảng 87% – Theo Scott Rao Sự phân hủy acid Acidity – hay đặc tính axit mang lại cho cà phê sống động, tinh tế, phức tạp chút tươi sáng Mặc dù nhiều người uống cà phê cho axit làm cho cà phê đắng khó chịu cà phê khơng có axit thực “rỗng tuếch” nhàm chán Người ta trải nghiệm Cold brew coffee để giảm thiểu hàm lượng axit cốc Nhưng điều gần phủ nhận nỗ lực cân tính axit vơ khó khăn trình rang Và nhắc đến Acidity ta không nhắc đến Chlorogenic axit (CGA) axit phổ biến hạt cà phê thô, mức 6% -8% hàm lượng CGA hạt cà phê cao loại thực vật khác Tùy thuộc vào nhiệt độ thời gian, trình rang liên tục phá vỡ CGA, rang nhạt (light roast) 50% CGA để lại 20% độ rang đậm (dark roast) Tất nhiên CGA không bốc hơi, chúng phân hủy thành axit quinic caffeic, hai hợp chất thuộc nhóm phenolic đóng góp vào vị đắng độ đậm đà (body) cho cà phê (Scott Rao, 2014) Sự hình thành hợp chất hương vị Có % chất hòa tan hạt cà phê? Theo Scott Rao, khoảng phần ba khối lượng cà phê sau rang hòa tan nước Trong tỷ lệ chiết xuất tối ưu vào khoảng 19% – 22% , tương đương với khoảng 55% -60% tổng lượng chất hòa tan có cà phê (vì hạn chế hòa tan hương vị khơng mong muốn cốc) cộng với một lượng nhỏ lipit mảnh cellulose vỡ vụn (còn gọi fines) Tồn chất hòa tan này, cộng với hương thơm phong phú, đến từ biến đổi sau Các hợp chất dễ bay Vài phút sau trình rang bắt đầu, “mùi hương cà phê” thức hình thành – Sự gia tăng nhanh chóng hợp chất thơm dễ bay xảy độ ẩm cà phê giảm 5% Khi đó, phản ứng Caramel hóa Maillard, suy thối chuyển hóa axit amin, đường, axit phenolic lipid, góp phần vào phát triển hợp chất thơm, bao gồm: • Aldehydes, mùi hương loại trái có màu xanh • Furans, góp phần mùi caramel • Pyrazines, có mùi hương đất • Guaiacol, có mùi khói, hăng cay • Các hợp chất chứa lưu huỳnh 2-furfurylthiol tạo nên mùi thơm đặc trưng mà ta gọi “mùi cà phê rang cà phê”, số loại khác khơng có mùi hấp dẫn – Ví dụ, methanethiol có mùi bắp cải thối Cà phê dần mùi thơm trình bảo quản & sử dụng Mặc dù CO2 hợp chất dễ bay & khơng góp phần vào mùi hương, đóng vai trò quan độ đầm đà (body coffee) cà phê nói chung, tạo nên lớp crema cà phê Espresso nói riêng Cần lưu ý rằng, hàm lượng hương liệu đạt cực đại mức rang nhạt đến trung bình (light – medium roast) Tiếp tục rang đậm hơn, nhiệt độ phá hủy hương thơm sáng tạo nó, để lại mùi khói cay nồng Đồng thời, từ độ rang đậm (dark roast) trở đi, cấu trúc cellulose yếu xốp hơn, khả giữ chất thơm so với loại rang nhẹ nhạt Các hợp chất không bay Đơn giản chất ổn định nhiệt độ phòng Một số hợp chất hình thành, thay đổi trình rang, số khác ổn định suốt trình Hầu hết hợp chất khơng bay góp phần vào hương vị (flavor) cà phê Ví dụ caffeine, chịu trách nhiệm cho phần vị đắng, sucrose cho vị ngọt, lipid cho cảm giác đậm đà (body), loại axit hợp chất melanoidin hình thành phản ứng Maillard thuộc nhóm chất khơng bay hơi… Nói Caffeine, bất chấp quan niệm chung, việc rang đậm làm giảm khối lượng hạt cà phê nước khơng làm giảm hàm lượng caffeine hạt (vì caffeine ổn định mức nhiệt cao nhiệt độ rang) Do vây, rang đậm tỷ lệ caffeine / trọng lượng tăng dần, nên với lượng cà phê, loại rang đậm hàm lượng caffeine cao Tham khảo: • The Coffee Roaster’s Companion (Scott Rao, 2014) • www.perfectdailygrind.com What Happens During Coffee Roasting: The Chemical Changes • www.baristahustle.com/ What is the Maillard Reaction and Why is it Important? ... đậm đà (body) cho cà phê (Scott Rao, 2014) Sự hình thành hợp chất hương vị Có % chất hòa tan hạt cà phê? Theo Scott Rao, khoảng phần ba khối lượng cà phê sau rang hòa tan nước Trong tỷ lệ chiết... sau Các hợp chất dễ bay Vài phút sau trình rang bắt đầu, “mùi hương cà phê thức hình thành – Sự gia tăng nhanh chóng hợp chất thơm dễ bay xảy độ ẩm cà phê giảm 5% Khi đó, phản ứng Caramel hóa. .. • Các hợp chất chứa lưu huỳnh 2-furfurylthiol tạo nên mùi thơm đặc trưng mà ta gọi “mùi cà phê rang cà phê , số loại khác khơng có mùi hấp dẫn – Ví dụ, methanethiol có mùi bắp cải thối Cà phê