Sự Phân Huỷ Axit Trong Quá Trình Rang Cà Phê

Nội Dung Chính

Để đánh giá tác động của axit trong quá trình rang, chúng ta có thể chia các loại axittrong cà phê nhân thành nhóm các axit dễ bay hơi và axit không bay hơi. Các axit không bay hơi chính bao gồm axit chlorogenic, axit citric, axit malic và quinic. Trong số này, hai loại axit acetic và axit formic đều có cấu trúc hoá học đơn giản, dễ bay hơi và đều có thể được hình thành trong quá trình lên men bởi vi khuẩn – trong công đoạn chế biến và đóng góp mạnh mẽ vào tổng độ chua của cà phê cảm nhận được sau khi rang.

Trong giai đoạn đầu của quá trình rang sự phân huỷ các tiền chất carbohydrate (đặc biệt là sucrose) trong các phản ứng như Maillard và Caramen hóa sẽ tạo thành axit formic, acetic, glycolic và lactic (theo thứ tự hàm lượng giảm dần). Vì rất dễ bay hơi nên cả hai loại axit formic, acetic được hình thành khi nhiệt độ rang (tối đa) ở khoảng 240o C và giảm dần khi nhiệt độ tăng cao hơn (do đó, tổng độ chua có thể cảm nhận được lại giảm trong quá trình rang). Trong khi đó, axit lactic và glycolic (với hàm lượng thấp hơn) sẽ tiếp tục tăng lên xuyên suốt quá trình rang, từ 240o C thậm chí lên đến 280o C.

Axit chlorogenic (CGA) là chất chuyển hóa thứ cấp phong phú nhất trong cả hạt cà phê rang và cà phê xanh. Trong cà phê nhân xanh chúng chiếm khoảng 8-10% trọng lượng khô (tuỳ vào giống), tuy nhiên CGA không phải là một axit đơn lẻ mà là một tập hợp của khoảng 30 đồng phân.Các axittrong nhóm này có cấu trúc rất giống nhau, và tạo nên một họ este thường bao gồm axit quinic liên kết với axit phenolic (trong hóa hữu cơ, axit phenolic là tên gọi chung của các axit có dạng vòng như axit caffeic, axit ferulic, hay axit coumaric). Thông thường, chúng ta sẽ thấy chúng được gọi bằng các tên đồng phân hóa học (chúng có cùng công thức phân tử, nhưng khác nhau về cấu trúc) ở dạng viết tắt, chẳng hạn như 5-CQA thay vì “axit 5-O-caffeoylquinic”, hay như 3-FQA để chỉ “axit 3-O-feruoylquinic” v.v… Đây là những đồng phân đơn giản nhất, vì trên thực tế, hỗn hợp este thu được từ sự hoán vị của axit quinic với một đến ba gốc axit caffeic và/hoặc axit ferulic là rất lớn và phức tạp.

Tuy nhiên, trong cà phê, đồng phân phong phú nhất là 5-CQA, với 50-60% tổng số axit chlorogenic trong hạt cà phê arabica và 45- 50% đối với cà phê robusta. Do đó, trong ngành công nghiệp cà phê, chúng ta không phải lo lắng về công thức cụ thể của các phân tử này, chúng có thể gộp chung trong tên gọi axit chlorogenic hay CGA.

CGA bị suy giảm mạnh khi rang cà phê. Sự phân hủy của CGA dẫn đến các sản phẩm như axit quinic và các axit phenolic, các sản phẩm này tiếp tục bị phân hủy tạo thành các chất tạo mùi phenol quan trọng như guaiacol, vanillin và 4-vinylguaiacol. Sau khi rang khoảng chín phút, có khoảng 90% tổng CGA (tương đương với khoảng 7% chất rắn trong cà phê nhân) đã phản ứng. Chính vì đặc tính này, ảnh hưởng của CGA đối với hương vị cà phê trên thực tế là đến từ các sản phẩm của quá trình phân hủy chính nó.

Cấu trúc hóa học của axit 5-O-caffeoylquinic (5-CQA)

Phân tử 5-CQA trên minh hoạ là “đồng phân điển hình” nhất của CGA, được cấu thành từ (một ) axit quinic và (một ) axit caffeic. Nhiệt độ cao được sử dụng trong quá trình rang có thể dẫn đến sự đứt gãy các liên kết trong phân tử CGA và các dẫn xuất của chúng để tạo thành hai hợp chất quan trọng: Lacton axit chlorogenic hay còn được gọi là quinide, và phenylindane.

· Trước tiên ở khoảng 160-180o C, gốc axit quinic trong CGA trải qua quá trình lacton hóa (phản ứng với chính nó để tạo thành cấu trúc vòng thứ cấp), những sản phẩm này được gọi chung là quinide – là chất tạo vị đắng nhẹ nhàng và dễ chịu trong cà phê. Tuy nhiên, không nên nhầm lẫn với quinine, hợp chất đắng có trong cây cây Canh ki na, một loại cây cùng họ Thiến thảo với cây cà phê, dùng trong điều trị bệnh sốt rét. Quá trình rang làm tăng hàm lượng axit quinic tổng thể trong hạt cà phê, hàm lượng axit quinic có thể tăng từ 6.87 g/kg chưa rang lên 9.12 g/kg ở độ rang vừa (medium).

· Khi quá trình rang diễn ra lâu hơn (180- 220o C), các CGA và lacton của chúng bị phá vỡ để tạo thành các hợp chất có mùi thơm như: 4-vinyl guaiacol (mùi cây đinh hương), guaiacol (vị cay, vani, khói và như dược phẩm) và phenol (đóng góp tích cực vào hương thơm ở nồng độ thấp, nhưng có xu hướng tạo mùi khó chịu, khi có mặt ở nồng độ cao). Trong số này một hợp chất tên 4-vinylcatechol sẽ oligome hóa (một vài phân tử liên kết với nhau để tạo ra các chuỗi ngắn) để tạo thành hợp chất phenylindane, gây nên cảm giác đắng mãnh liệt, kéo dài – đặc trưng của cà phê rang đậm. Ngoài ra, oligomer 4-vinylcatechol đã được xác định là góp phần quan trọng trong việc ổn định bọt crema trong Espresso. Các hợp chất này cũng chiết xuất chậm hơn nhiều so với các chất thơm và so với các CGA. Điều này cho thấy việc kiểm soát quá trình chiết xuất có thể gián tiếp ảnh hưởng đến hàm lượng của các hợp chất đắng này trong một cốc cà phê.

Cuối cùng, hầu hết các axit hữu cơ (không bay hơi) còn lại trong cà phê hoạt động giống như axit chlorogenic: Chúng bị phân hủy một phần, ví dụ: axit citric bị phân tách thành axit citraconic, itaconic, mesaconic, succinic, glutaric và cuối cùng là một số axit nhỏ. Axit malic bị xé nhỏ thành axit fumaric và maleic. Mặt khác, Axit photphoric – một axit vô cơ lại ổn định, và hàm lượng của nó còn có xu hướng tăng lên (từ sự phân hủy của photpholipit ).

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