Tạo ra hương thơm của cà phê như thế nào? Hiểu về Hóa học
Mỗi đặc điểm giác quan này là kết quả của một loạt các phản ứng hóa học và sinh học phức tạp. Những phản ứng này chịu trách nhiệm cho vô số hương vị và mùi hương mà chúng ta liên tưởng đến cà phê. Hãy tiếp tục đọc để tìm hiểu sâu hơn về khoa học thú vị đằng sau việc tạo ra hương thơm cà phê.
NGUỒN GỐC CỦA HƯƠNG THƠM CÀ PHÊ
Hương thơm của hạt cà phê xanh không đặc biệt mạnh mẽ hay đặc trưng. Chỉ thông qua quá trình rang, những hạt này mới phát triển các hợp chất bay hơi đa dạng đóng góp vào hương thơm đặc trưng và hấp dẫn của cà phê. Thú vị là, những gì chúng ta thường gọi là hương vị chủ yếu là kết quả của hương thơm, vì lưỡi người chỉ có thể phát hiện các cảm giác như cảm giác trong miệng và các vị cơ bản: ngọt, mặn, đắng và chua. Những cảm giác vị này, khi kết hợp với các hương thơm được phát hiện bởi các thụ thể khứu giác trong mũi, tạo nên cảm nhận tổng thể về hương vị.
Hương thơm phức tạp và đa dạng của cà phê được xác định bởi các hợp chất hóa học cụ thể có trong hạt cà phê xanh. Sự hiện diện và nồng độ của các hợp chất tiền thân này có thể thay đổi đáng kể do nhiều yếu tố khác nhau. Các yếu tố này bao gồm giống cà phê cụ thể, điều kiện khí hậu và thời tiết nơi cà phê được trồng, mức độ chín khi hạt được thu hoạch và các phương pháp cụ thể được sử dụng trong việc xử lý hạt sau khi thu hoạch. Mỗi biến số này đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành hồ sơ hương thơm cuối cùng của cà phê, tạo nên những hương vị phức tạp và phong phú mà những người yêu thích cà phê trân trọng.
KHÁM PHÁ CÁC HỢP CHẤT HÓA HỌC
Các tiền chất tạo nên hương vị cà phê bao gồm các carbohydrate, protein và axit khác nhau. Trong suốt quá trình rang, đặc biệt là trong phản ứng Maillard, các thành phần này biến đổi thành các hợp chất bay hơi đóng góp đáng kể vào hương thơm của cà phê. Mỗi hợp chất hình thành trong quá trình rang mang lại các đặc điểm cảm quan độc đáo, và mức độ rang còn ảnh hưởng thêm đến hương thơm được cảm nhận.
Một hợp chất đáng chú ý, 2-methylpyridine, chịu trách nhiệm tạo ra các nốt hương rang cho cà phê. Pyrazine là một nhóm hợp chất khác có thể đóng góp vào các hồ sơ hương vị khác nhau: chẳng hạn, 2,3-Dimethylpyrazine tạo ra mùi hạt, trong khi 2-Ethyl-3-methylpyrazine có mùi cháy hơn. Khi quá trình rang tiến triển, đường caramel hóa, dẫn đến sự hình thành các furans và furanones như 4-Hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-furanone, mang lại các nốt hương caramel.
Các hợp chất thơm cũng được tạo ra bởi sự phân hủy của axit amin thành aldehyde trong quá trình phân hủy Strecker. Phản ứng này tạo ra 3-methylbutanal, mang lại các mùi hương trái cây và ngọt ngào. Ketones, được hình thành bởi quá trình tự oxy hóa của axit béo, là một nhóm hợp chất thơm khác. Những hợp chất này, như propanone, thường cung cấp các nốt hương trái cây hoặc mốc. Chẳng hạn, β-damascenoone có mùi hương trái cây trà, và các ketones nhỏ hơn như 2,3-butanedione tạo ra hương vị bơ.
Tuy nhiên, không phải tất cả các hương thơm phát ra trong quá trình rang đều dễ chịu. Phenols, như guaiacol, được tạo ra bởi sự phân hủy của axit phenolic tự do trong quá trình rang kéo dài, có thể tạo ra mùi khói và tro, góp phần vào hồ sơ hương vị phức tạp của hạt cà phê rang.
CÁCH CHÚNG TA CẢM NHẬN HƯƠNG THƠM CỦA CÀ PHÊ
Chúng ta đã biết cách các hợp chất bay hơi nhất định được hình thành trong quá trình rang cà phê. Nhưng cũng quan trọng để nhắc đến rằng các mùi hương được cảm nhận theo những cách khác nhau.
Ước tính rằng hơn 900 hợp chất thơm bay hơi được tạo ra trong quá trình rang, nhưng chỉ khoảng ba mươi trong số chúng thực sự tham gia vào các mùi hương và hương vị mà chúng ta cảm nhận trong tách cà phê. Chúng ta đơn giản là không thể phát hiện hầu hết các hợp chất. Các hợp chất cũng cần được cân bằng để chúng ta có thể có trải nghiệm cảm giác cụ thể.
Khi chúng ta ngửi bột cà phê, các phân tử tương tác tự do với các thụ thể khứu giác của chúng ta. Khi bột được thêm vào nước để pha một tách cà phê, các phân tử khác được chiết xuất và chúng ta có một trải nghiệm cảm giác khác.
Độ phân cực (sự khác biệt giữa các cực điện của phân tử) là một lực thúc đẩy việc chiết xuất các hợp chất bay hơi trong thức uống. Trong quá trình chiết xuất, phân tử 2,3-butanedione có độ phân cực cao (với hương vị bơ) được chiết xuất trước, trong khi β-damascenone có thể mất nhiều thời gian hơn để xuất hiện với lượng đáng chú ý, vì nó ít phân cực hơn. Nói một cách đơn giản, các hợp chất khác nhau chiết xuất với tốc độ khác nhau, vì vậy chúng ta sẽ cảm nhận các mùi hương khác nhau ở các điểm chiết xuất khác nhau.
Cách các hợp chất tương tác với nhau có thể thay đổi đáng kể cảm nhận của chúng ta về hương vị và mùi hương. Ví dụ, hợp chất 2,3-butanedione, thường mang lại mùi caramel, cũng có thể làm tăng cảm nhận ngọt của cà phê. Điều này cho thấy sự hiện diện của các hợp chất nhất định có thể thay đổi trải nghiệm cảm giác của chúng ta.
Fabiana Carvalho, một nhà khoa học thần kinh chuyên nghiên cứu các quá trình thần kinh liên quan đến trí nhớ, cảm giác và nhận thức, đã khám phá sâu về các tương tác này. Cô giải thích rằng cường độ của hương vị có thể được tăng cường hoặc giảm đi tùy thuộc vào sự phù hợp của các hợp chất liên quan. Fabiana đưa ra một thí nghiệm thú vị để minh họa hiện tượng này: khi mùi dâu được thêm vào dung dịch sucrose, người tham gia báo cáo rằng dung dịch ngọt hơn so với khi chỉ có sucrose. Ví dụ này làm nổi bật cách mùi hương cụ thể có thể cải thiện cảm nhận về vị ngọt, nhấn mạnh sự tương tác phức tạp giữa các đầu vào cảm giác khác nhau.
Bằng cách hiểu cách hương thơm của cà phê được tạo ra và cảm nhận, chúng ta có thể đưa ra các quyết định thông minh hơn về cách pha chế và hiểu tại sao các mức chiết xuất khác nhau có thể có vị và mùi khác nhau.
Tại sao không thử nghiệm với các kỹ thuật pha chế khác nhau hoặc thử cà phê ở các điểm chiết xuất khác nhau và xem bạn cảm nhận gì?
Hồ sơ Hương vị và Mùi hương
Cà phê Hiểu về Hồ sơ
Hương vị Cà phê là một loại thức uống phức tạp đáng kinh ngạc, bao gồm nhiều hương vị và mùi hương khác nhau. Hồ sơ hương vị của cà phê được xác định bởi nhiều yếu tố chính, chẳng hạn như loại hạt cà phê được sử dụng, sự tinh tế của quá trình rang và phương pháp pha cà phê. Nói chung, hương vị của cà phê là sự kết hợp hài hòa giữa các nốt ngọt, chua, đắng và mặn. Ngoài ra, cà phê còn có thể thể hiện những sắc thái tinh tế của caramel, mạch nha, vani, mật ong và các loại gia vị khác nhau.
Vị ngọt của cà phê đến từ các loại đường tự nhiên có trong hạt. Độ chua được gán cho các axit hữu cơ phát triển trong quá trình rang. Đặc tính đắng của cà phê chủ yếu là do caffeine và các hợp chất đắng khác có trong hạt. Các nốt mặn thường được tạo ra bởi các khoáng chất có trong nước được sử dụng trong quá trình pha chế.
Giải mã mùi hương cà phê Mùi hương của cà phê quan trọng như hương vị của nó. Mùi hương này được sinh ra từ sự pha trộn phức tạp của các hợp chất thơm. Mùi hương của cà phê được phát hiện bởi mũi và được xử lý bởi các thụ thể khứu giác trong não, đóng góp vào trải nghiệm cảm giác tổng thể.
Mùi hương của cà phê thường được mô tả với các nốt của sô cô la, caramel, hạnh nhân, các loại trái cây và hoa khác nhau. Những mùi hương thơm ngon này được tạo ra bởi vô số các hợp chất thơm có trong cà phê, được giải phóng trong quá trình pha chế. Ví dụ, mùi hương trái cây của cà phê lên men là kết quả của các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs) được tạo ra trong quá trình lên men. Các VOC này là cần thiết để tạo ra mùi hương độc đáo và hấp dẫn của cà phê lên men.
Tóm lại, hồ sơ hương vị và mùi hương của cà phê là một chủ đề hấp dẫn và đa dạng. Hương vị của cà phê bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm loại hạt cà phê, quá trình rang và phương pháp pha chế. Mùi hương, bao gồm một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất thơm, được phát hiện bởi mũi và xử lý bởi các thụ thể khứu giác, làm phong phú thêm trải nghiệm thưởng thức cà phê tổng thể.
Kỹ thuật Phân tích trong Khoa học Cà phê
Hương vị và mùi hương hấp dẫn của cà phê được tạo ra bởi các phản ứng hóa học phức tạp diễn ra trong quá trình rang, pha chế và bảo quản. Để hiểu những phản ứng này và xác định các hợp chất đóng góp vào các đặc tính cảm quan của cà phê, các kỹ thuật phân tích khác nhau được sử dụng trong khoa học cà phê.
Trong số các kỹ thuật được sử dụng thường xuyên nhất là khối phổ (mass spectrometry) và sắc ký khí (gas chromatography). Khối phổ là một phương pháp hiệu quả để phát hiện và định lượng các hợp chất bay hơi và không bay hơi có trong cà phê. Kỹ thuật này hoạt động bằng cách ion hóa các phân tử trong một mẫu và đo tỷ lệ khối lượng trên điện tích của chúng, cho phép các nhà nghiên cứu xác định các hợp chất cụ thể và đánh giá sự phong phú tương đối của chúng.
Sắc ký khí là một kỹ thuật phân tích thiết yếu khác trong lĩnh vực này. Nó tách các thành phần từ hỗn hợp phức tạp dựa trên các tính chất hóa học của chúng, cho phép các nhà khoa học đo nồng độ của từng thành phần. Thường thì sắc ký khí được kết hợp với khối phổ để xác định và định lượng các hợp chất bay hơi có trong cà phê.
Các phương pháp phân tích bổ sung được sử dụng trong khoa học cà phê bao gồm quang phổ hồng ngoại (infrared spectroscopy), cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và sắc ký lỏng (liquid chromatography). Những kỹ thuật này tạo điều kiện cho việc phân tích chi tiết thành phần hóa học của cà phê ở mức độ phân tử, cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về các tính chất cảm quan của nó.
Ngoài việc xác định các hợp chất chịu trách nhiệm cho hương vị và mùi hương đặc trưng của cà phê, những kỹ thuật phân tích này còn đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các phương pháp kiểm soát chất lượng. Bằng cách đo nồng độ của các hợp chất cụ thể, các nhà nghiên cứu có thể xác định nguồn gốc địa lý của cà phê, phát hiện sự pha trộn và đảm bảo sự nhất quán trong hương vị và mùi hương.
Tóm lại, các kỹ thuật phân tích là cần thiết để giải mã hóa học phức tạp của cà phê. Các kỹ thuật như khối phổ, sắc ký khí và các phương pháp khác cho phép các nhà nghiên cứu phân tích cà phê ở mức độ phân tử và thiết lập các biện pháp kiểm soát chất lượng mạnh mẽ để duy trì sự nhất quán về hương vị và mùi hương.
SOURCE: What creates the aroma of coffee? Understanding Chemistry – Helena Coffee Vietnam
