Καθημερινά εκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο ξεκινούν τη μέρα τους θρησκευτικά με ένα πρωινό φλιτζάνι καφέ. Αν και σήμερα αναγνωρίζουμε εύκολα τον καφέ στη μορφή του ροφήματος, δεν ήταν πάντα έτσι στην αρχή. Κατά τη διάρκεια της ιστορίας, ο καφές έχει λάβει αρκετές φυσικές μεταμορφώσεις, αρχικά χρησίμευσε ως πηγή ενέργειας όταν νομαδικές φυλές συνδύασαν τα μούρα του καφέ με το ζωικό λίπος ως μια πρώιμη μορφή ενεργειακής ράβδου. Αργότερα καταναλώθηκε ως τσάι, μετά ως κρασί, και τέλος στο ρόφημα που έχουμε αναγνωρίσει σήμερα. Από την αρχή, ο καφές ήταν πάντα ένα προϊόν μεγάλου μυστηρίου, αφού ανακαλύφθηκε τυχαία σε άγρια δάση της Αβησσυνίας (Αιθιοπία) και καταναλώθηκε στη φυσική του μορφή κερασιού και στη συνέχεια πέρασε από τη φωτιά για να αλλάξει σημαντικά τη χημική του κατάσταση. Και παρόλο που ο καφές υπάρχει εδώ και χιλιάδες χρόνια, μόνο τον τελευταίο μισό αιώνα περίπου, οι επιστήμονες μπόρεσαν να αναγνωρίσουν και να κατανοήσουν πραγματικά τι ακριβώς περιέχεται σε αυτόν τον μυστικιστικό κόκκο. Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει περισσότερες από 1.000 ενώσεις στον καφέ, οι οποίες σε σύγκριση με προϊόντα όπως το κρασί από σοκολάτα που αποτελούνται από μερικές εκατοντάδες, είναι ωχρές σε σύγκριση με αυτό του καφέ. Ευτυχώς, χάρη στην πρόοδο της τεχνολογίας, μεγάλο μέρος της χημικής σύνθεσης του καφέ έχει ξεκλειδωθεί και τώρα έχουμε μια καλύτερη προοπτική για τη χημεία που περιέχεται σε αυτόν τον μυστικιστικό κόκκο.
Καφεΐνη
Για πολλούς, η κατανάλωση καφέ είναι απλώς ένα μέσο παροχής για ένα ισχυρό αλκαλοειδές που έχουμε καταλήξει να αναγνωρίσουμε ως καφεΐνη ή τεχνικά ως 1,3,7 – τριμεθυλξανθίνη. Αν και η καφεΐνη συνδέεται στενά με τον καφέ, η παραγωγή της στο φυτικό βασίλειο δεν είναι αποκλειστική, αλλά εμφανίζεται σε πολλές άλλες μορφές φυτικής ζωής. Το Mate, για παράδειγμα, το οποίο καταναλώνεται παραδοσιακά σε μέρη της Ουρουγουάης και της Αργεντινής, περιέχει λιγότερο από ένα τοις εκατό κατά βάρος. Ενώ, τα φύλλα τσαγιού (Camellia sinesis) που προέρχονται από την Κίνα, περιέχουν σχεδόν τριπλάσια συγκέντρωση καφεΐνης από την Arabica, με το βραζιλιάνικο mate σχεδόν διπλάσιο από αυτό του καφέ robusta. Αποδεικνύεται ότι η Μητέρα Φύση ήταν αρκετά γενναιόδωρη όταν επρόκειτο να διανείμει την καφεΐνη στο φυτικό βασίλειο. Αλλά για τους ανθρώπους, η καφεΐνη είναι πολύ μοναδική. Μέχρι στιγμής είμαστε οι μόνες ζωντανές μορφές στη Γη που αναζητούν εύκολα την καφεΐνη τόσο για τις διεγερτικές όσο και για τις ψυχολογικές της επιδράσεις. Για όλες τις άλλες μορφές ζωής, η καφεΐνη είναι μια ισχυρή τοξίνη ικανή για αποστείρωση, φυτοτοξικότητα και αντιμυκητιακές ιδιότητες. Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η καφεΐνη, με την έντονη πικρή γεύση της, έχει εξελιχθεί ως ένας πρωτόγονος αμυντικός μηχανισμός στον καφέ εξασφαλίζοντας την επιβίωσή του στη φύση για χιλιάδες χρόνια. Δεν αποτελεί έκπληξη λοιπόν, ότι η περιεκτικότητα σε καφεΐνη των πιο «στιβαρών» ειδών Robusta είναι σχεδόν διπλάσια από αυτή της πιο ευαίσθητης Arabica. Η πεποίθηση είναι ότι καθώς τα έντομα επιτίθενται στο κεράσι του καφέ, αποτρέπονται από την πικρή γεύση της καφεΐνης και απλώς προχωρούν στην επόμενη καλλιέργεια. Δεδομένου ότι η Arabica συνήθως καλλιεργείται σε μεγαλύτερα υψόμετρα από τη Robusta, όπου η επίθεση των εντόμων μειώνεται, η Arabica έχει εξελιχθεί για να παράγει λιγότερη καφεΐνη.
Λιπίδια
Η παραγωγή λιπιδίων και η επακόλουθη επιβίωσή της μετά τη διαδικασία ψησίματος διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη συνολική ποιότητα του καφέ. Γενικά, τα περισσότερα από τα λιπίδια υπάρχουν με τη μορφή ενός ελαίου καφέ και βρίσκονται μέσα στο ενδοσπέρμιο (κόκκος) του κερασιού, με ένα μικρό μόνο ποσοστό να εναποτίθεται στο εξωτερικό τμήμα του κεριού καφέ. Συμπτωματικά, οι επιστήμονες ανέλυσαν και ανακάλυψαν ότι μεγάλο μέρος της χημικής σύνθεσης του λαδιού καφέ μοιάζει πολύ με αυτό των φυτικών ελαίων μαγειρικής. Ως εκ τούτου, μεγάλο μέρος της περιεκτικότητας του καφέ σε λιπίδια παραμένει αμετάβλητο και σχετικά σταθερό ακόμη και στις υψηλές θερμοκρασίες που σχετίζονται με το ψήσιμο. Στην πράσινη μορφή του τόσο ο καφές Arabica όσο και ο καφές Robusta περιέχουν κατά μέσο όρο 15-17% και 10-11,5%, αντίστοιχα. Αλλά επειδή η Arabica περιέχει περίπου 60% περισσότερα λιπίδια από τη Robusta, πολλοί πιστεύουν ότι αυτή η έντονη διαφορά είναι ένας λόγος που ευθύνεται για τη διαφορά ποιότητας μεταξύ των δύο ειδών. Μέχρι στιγμής, ο ισχυρισμός παρέμενε ανεπιβεβαίωτος, έως ότου Γάλλοι επιστήμονες ανακάλυψαν πρόσφατα μια άμεση συσχέτιση μεταξύ της περιεκτικότητας σε λιπίδια και της συνολικής ποιότητας του κυπέλλου. Αποδεικνύεται ότι όσο αυξάνεται η περιεκτικότητα σε λιπίδια μέσα στα φασόλια, το ίδιο συμβαίνει και με τη συνολική ποιότητα του φλυτζανιού. Είναι μια πολύ εύλογη εξήγηση αν σκεφτεί κανείς ότι η πλειονότητα των σημαντικών γευστικών ενώσεων του καφέ είναι επίσης λιποδιαλυτές.
Υδατάνθρακες
Οι υδατάνθρακες αποτελούν περίπου το πενήντα τοις εκατό του συνολικού ξηρού βάρους του καφέ ανά σύνθεση. Μετά το ψήσιμο, οι εναπομείναντες υδατάνθρακες στο φλιτζάνι συμβάλλουν στην αίσθηση στο στόμα ή στο σώμα, ενώ ορισμένες μελέτες υποδηλώνουν ότι είναι επίσης υπεύθυνοι για την ποιότητα του αφρού που είναι κοινός στα ροφήματα espresso. Αν και υπάρχουν πολλά είδη υδατανθράκων στον καφέ, ίσως ο πιο σημαντικός είναι αυτός της σακχαρόζης. Η σακχαρόζη, ή ευρύτερα γνωστή ως επιτραπέζια ζάχαρη, αποτελεί το 6-9% στην Arabica με ελαφρώς μικρότερη (3-7%) ποσότητα που περιέχεται στον καφέ Robusta. Κατά τη διάρκεια του καβουρδίσματος, η σακχαρόζη αποσυντίθεται εύκολα και μελέτες έχουν δείξει ότι έως και το 97% της αρχικής περιεκτικότητας σε σακχαρόζη χάνεται ακόμη και σε ελαφρά ψητά. Ο ρόλος του κατά το ψήσιμο είναι τεράστιος με ένα μεγάλο μέρος των διαθέσιμων υδατανθράκων να συμμετέχει στις αντιδράσεις Maillard και σε πολλές άλλες δευτερεύουσες αντιδράσεις. Μια κατηγορία σημαντικών υποπροϊόντων που δημιουργούνται κατά το ψήσιμο είναι αυτά των οργανικών οξέων. Στην φυσική του πράσινη μορφή, ο καφές περιέχει αμελητέες ποσότητες μυρμηκικού, οξικού και γαλακτικού οξέος. Αν και μετά το καβούρδισμα, υπάρχει μια εκθετική αύξηση στην παραγωγή αλειφατικού οξέος, μαζί με μια παράλληλη αύξηση της οξύτητας του καφέ. Δεδομένου ότι η οξύτητα παίζει σημαντικό ρόλο στην αξιολόγηση της ποιότητας, δεν αποτελεί έκπληξη γιατί βλέπουμε συνήθως υψηλότερα επίπεδα αντιληπτής οξύτητας στον καφέ Arabica από τη Robusta, εν μέρει λόγω της υψηλότερης συγκέντρωσης σακχαρόζης. Κατά σύμπτωση, τον περασμένο χρόνο Βραζιλιάνοι επιστήμονες εντόπισαν ένα μόνο γονίδιο, συνθάση σακχαρόζης, που ελέγχει την παραγωγή σακχαρόζης στα φυτά και μπορεί να κρατήσει το κλειδί για την καλλιέργεια καφέ υψηλότερης ποιότητας για τα επόμενα χρόνια.
Πρωτεΐνες
Η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη τόσο για τον πράσινο καφέ Arabica όσο και για τον καφέ Robusta κυμαίνεται μεταξύ 10-13% και υπάρχει ως ελεύθερες ή δεσμευμένες πρωτεΐνες στη μήτρα του καφέ. Αν και οι πραγματικές συγκεντρώσεις μπορεί να ποικίλλουν, υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την περιεκτικότητα σε ελεύθερες πρωτεΐνες, συμπεριλαμβανομένης της ακατάλληλης αποθήκευσης που μπορεί να αυξήσει τα επίπεδα ελεύθερων πρωτεϊνών και να οδηγήσει σε επιζήμιες επιπτώσεις στην ποιότητα. Κατά τη διάρκεια του ψησίματος, οι πρωτεΐνες συνδυάζονται με υδατάνθρακες σε αυτή που είναι ίσως η πιο σημαντική αντίδραση για όλα τα θερμικά επεξεργασμένα τρόφιμα – Αντίδραση Maillard. Αυτό το σύνολο αντιδράσεων, που ανακαλύφθηκε από έναν Γάλλο χημικό το 1910, είναι αυτό που ευθύνεται σε μεγάλο βαθμό για τη μετατροπή της απλής χούφτας των ενώσεων που βρίσκονται στον πράσινο καφέ στη σύνθετη μήτρα που είναι σήμερα ο καφές. Καθώς οι θερμοκρασίες φτάνουν τους 150 C (302 F), η αντίδραση Maillard ωθεί τις ελεύθερες πρωτεΐνες του καφέ να συνδυαστούν με τα αναγωγικά σάκχαρα, οδηγώντας τελικά στο σχηματισμό εκατοντάδων σημαντικών αρωματικών ενώσεων. Από αυτές, οι πυραζίνες και οι πυριδίνες έχουν τη μεγαλύτερη αρωματική συνεισφορά και είναι υπεύθυνες για τα ξεχωριστά αρώματα καλαμποκιού/καρυδιού που βρίσκονται στον καφέ. Η αντίδραση οδηγεί επίσης στο σχηματισμό πολυμετρικού καφέ χρώματος μελανοιδίνες – οι ενώσεις που ευθύνονται για το χρώμα του καφέ.
Συμπτωματικά, αυτό είναι το ίδιο σύνολο αντιδράσεων που προκαλούν τα σαγηνευτικά αρώματα που παράγουμε όταν φρυγανίζουμε ένα καρβέλι ψωμί ή ψήνουμε ένα κομμάτι μπριζόλα. Αν και πολλά από τα υποπροϊόντα που δημιουργούνται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης Maillard είναι ευεργετικά για τον καφέ, σε άλλα γεωργικά προϊόντα, αυτές οι αντιδράσεις αμαύρωσης μπορούν να βλάψουν σοβαρά την ποιότητα. Στο κύπελλο, οι πρωτεΐνες παίζουν επίσης ρόλο στη γεύση σχηματίζοντας δευτερεύουσες ενώσεις κατά τη διαδικασία του ψησίματος. Αποδεικνύεται ότι η πλειοψηφία της «πίκρας» του καφέ δεν οφείλεται αποκλειστικά στην καφεΐνη, αλλά μάλλον σε πικρές ενώσεις που παράγονται κατά την αντίδραση Maillard. Η καφεΐνη, όσο έντονα πικρή και αν είναι, αντιπροσωπεύει μόνο το 10-20% της συνολικής πικράδας του καφέ.
