Phản Ứng Maillard Trong Quá Trình Rang Cà Phê

Nội Dung Chính

Maillard không chỉ là một, mà là một nhóm hàng loạt các phản ứng hóa học rất quan trọng để tạo ra hương vị đặc trưng và màu nâu của cà phê rang và nhiều loại thực phẩm khác – bao gồm sô-cô-la, bánh mì, thịt nướng, v.v…. Các phản ứng được đặt theo tên của Louis Camille Maillard, bác sĩ người Pháp lần đầu tiên mô tả chúng vào năm 1910. Trên thực tế, cụm từ “phản ứng Maillard” là một cách gọi mơ hồ – nó không phải là một phản ứng đơn lẻ mà là toàn bộ phức hợp các phản ứng mà quá trình và kết quả của chúng phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố như độ pH và nhiệt độ. Phản ứng Maillard rất dễ xảy ra trong thực phẩm được xử lý nhiệt và cả những thực phẩm được bảo quản trong thời gian dài ở nhiệt độ phòng. Hơn nữa, phản ứng Maillard còn liên quan đến các phản ứng sinh hóa khác như sự oxy hóa lipid, do đó đây là một trong các con đường gây suy giảm chất lượng cà phê khi bảo quản trong thời gian dài.

Tuy nhiên, với mục đích của chúng ta ở đây, phản ứng Maillard là cơ chế cho phép các hạt cà phê có màu nâu ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nhiệt độ cần thiết cho quá trình caramen hóa đường. Trong máy rang, quá trình này bắt đầu từ khoảng 140°C đến 160°C, khi nhiệt độ vượt ngưỡng 170°C, các phản ứng Caramen hóa bắt đầu xảy ra và đốt cháy hết lượng đường còn lại. Nói một cách đơn giản, phản ứng Maillard xảy ra giữa đường khử và axit amin.

• Đường khử là bất kỳ loại đường nào có nhóm aldehyde (R−CH=O) hoặc ketone (R−C=O) tự do (như minh hoạ ở trang bên). Các nhóm này chứa một nguyên tử oxy với một liên kết đôi tham gia vào chuỗi carbon (R), có thể dễ dàng phản ứng với các axit amin và nhiều hợp chất khác. Vì Sucrose là loại đường tự do dồi dào nhất trong hạt cà phê nhân xanh nhưng không phải là đường khử, nên trước tiên nó cần được phân hủy thành đường glucose và fructose (cả hai loại đường đơn này đều là đường khử) bằng cách xử lý nhiệt để trải qua các phản ứng kiểu Maillard, đây là một phần lý do tại sao hàm lượng đường trong cà phê nhân xanh rất quan trọng đối với hương vị cuối cùng.

• Axit amin là thành phần cấu tạo của protein. Chúng có nhiều cấu trúc khác nhau, nhưng tất cả đều có một nhóm amin ở một đầu và một nhóm carboxyl ở đầu kia. Trong các sơ đồ bên cạnh, R hay R’ có thể là bất kỳ chuỗi phân tử nào trong số khoảng 500 chuỗi khác nhau (chúng là một chuỗi nguyên tử carbon với nguyên tử hydro ở đầu cuối), chính số lượng đa dạng này đã góp phần vào sự phức tạp của những phản ứng thuộc nhóm Maillard. Bằng cách này, sẽ có vô số con đường để phản ứng Maillard xảy ra trong hạt cà phê, với (n) loại axit amin và (n) loại đường thì chúng ta sẽ có n2 các hợp chất hương vị khác nhau. Nhìn chung, sự hình thành hương vị thông qua phản ứng Maillard bị ảnh hưởng bởi nhiều thông số quan trọng như nhiệt độ, thời gian, áp suất, độ ẩm, v.v… Ngoài ra, phản ứng Maillard chỉ có thể dựa trên nguồn axit amin tự do và đường tự do sau khi rang, do đó hàm lượng protein thô và hầu hết các polysaccharide chỉ thay đổi rất nhẹ sau khi rang.

Minh họa phản ứng Maillard

Trong phản ứng Maillard, nguyên tố Nitơ trong axit amin sẽ liên kết với chuỗi carbon của đường giải phóng một phân tử nước, đồng thời tạo thành glycosylamine – một hợp chất không ổn định, nên nó sẽ thay đổi cấu trúc trong một quá trình được gọi là “sự sắp xếp Amadori” để tạo thành ketosamine. Sau đó phản ứng lại theo một trong ba con đường: Hoặc mất nhiều phân tử nước hơn để trở thành phân tử loại Caramen (các phân tử polyme có màu nâu); bị phá vỡ thành các phân tử chuỗi ngắn (ví dụ diacetyl, có mùi bắp rang bơ); hoặc phản ứng lại với nhiều axit amin hơn.

Cả ba sản phẩm của những phản ứng này đều có thể tiếp tục phản ứng lại với các axit amin để tạo thành các phân tử gọi là melanoidin – một nhóm hợp chất không đồng nhất về khối lượng phân tử cũng như các đặc tính hóa học và sinh học, điểm chung duy nhất là chúng có màu nâu. Melanoidin có thể có hương vị rang, mạch nha, bánh mì, đắng, cháy, v.v… và cuối cùng là đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành crema, bằng cách ổn định bọt trong Espresso.

Phạm vi hương vị của nhóm hợp chất melanoidin là rất quan trọng đối với sự phức tạp của mùi thơm trong cà phê rang, và là một phần lý do khiến hàm lượng đường trong hạt cà phê nhân xanh chịu trách nhiệm chính đối với hương vị cuối cùng, ngay cả khi rất ít đường còn lại sau khi chiến biến. Quakers (hạt cà phê chưa chín như đã đề cập trong phần phân loại) là một minh chứng rõ nhất cho điều này – việc thiếu đường có nghĩa là các phản ứng Maillard và caramen hóa không thể diễn ra, và kết quả là hạt cà phê nhạt màu và thiếu hương vị.

Hãy là người đầu tiên chia sẻ bài đăng này!

Bài đăng mới

Máy Pha Cà Phê Espresso

Theo từ điển Merriam-Webster, Espresso được định nghĩa là “cà phê được pha bằng cách ép hơi nước hoặc nước nóng qua các hạt cà

Hạt Mịn (Fine)

Hạt cà phê là một ma trận ba chiều phức tạp của các sợi cellulose được phủ bằng dầu và các chất rắn khác. Những