Kaffeerösten erforschen: Maillard- und Karamellisierungsreaktionen
Das Kaffeerösten ist der Prozess, bei dem rohe Kaffeebohnen in aromatische, geschmackvolle geröstete Kaffeebohnen verwandelt werden, die wir dann zu den von uns geliebten Kaffeegetränken aufbrühen. Das Kaffeerösten im Detail zu erkunden, kann entmutigend sein, da es ein komplexer Prozess ist, der zahlreiche chemische Reaktionen beinhaltet, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ablaufen und interagieren. Ein guter Ausgangspunkt ist die Merad-Reaktion beim Kaffeerösten, eine chemische Reaktion, die eine wichtige Rolle bei der Bildung der meisten Aromen und Geschmäcker im Kaffee spielt.
1. Was ist die Merad-Reaktion?
Die Melad-Reaktion ist eine komplexe Reihe von chemischen Reaktionen, die stattfinden, wenn Aminosäuren und reduzierende Zucker Hitze ausgesetzt werden. Eine Vielzahl bekannter Lebensmittel wie Schokolade, Kekse, Toast, gegrilltes Fleisch, Pommes Frites und natürlich Kaffee erhalten durch eine Melad-Reaktion ihre einzigartige Bräunung, ihr Aroma und ihren Geschmack.
Lebensmittel, die Aminosäuren (Proteine) und reduzierende Zucker (Kohlenhydrate) enthalten, lösen beim Erhitzen die Melad-Reaktion aus. Im Wesentlichen ist die Melad-Reaktion eine chemische Reaktion, die für die nicht-enzymatische Bräunung und Geschmacksentwicklung verantwortlich ist. Sie verändert die sensorischen Eigenschaften des Lebensmittels in Bezug auf Farbe, Aroma und Gesamtgeschmack. Die Merad-Reaktion ist nach dem französischen Chemiker Louis Camille Merad benannt, der den Prozess Anfang des 20. Jahrhunderts erstmals beschrieb.
2. Meladische Reaktion beim Kaffeerösten
Im Falle von Kaffee tritt die Melad-Reaktion während des Röstprozesses auf, einem Prozess, der maßgeblich für die Veränderung von AROMA und GESCHMACK der Kaffeebohne verantwortlich ist. Beim Kaffeerösten, wenn rohe Kaffeebohnen auf 140 °C bis 165 °C (280 °F bis 330 °F) erhitzt werden, wird die Merad-Reaktion aktiviert und die Farbe der Bohnen ändert sich von grün nach gelb. Aminosäuren wirken als Katalysatoren in den grünen Kaffeebohnen, wodurch reduzierende Zucker eine Reihe komplexer chemischer Reaktionen durchlaufen, wobei Hunderte verschiedener Zwischenverbindungen gebildet werden. Diese Zwischenverbindungen interagieren miteinander, bilden sich ständig neu und zerfallen; dieser Prozess setzt sich unter Wärmeeinwirkung fort, bis das Rösten beendet ist oder bis die Melad-Reaktion alle Reaktanten verbraucht hat.
3. Endprodukte der Melad-Reaktion beim Kaffeerösten
Die Arten von Aroma- und geschmacksgebenden Verbindungen (Endprodukten), die in der endgültigen gerösteten Kaffeebohne während des Kaffeeröstprozesses entstehen können, können sehr unterschiedlich sein, abhängig von zwei Schlüsselfaktoren:
- Zusammensetzung der Vorläuferverbindungen in grünen Kaffeebohnen
- Modulation der Melad-Reaktion und des Röstgrades
Die genaue Menge der Endprodukte, die beim Kaffeerösten entstehen können, ist immer noch ein ungelöstes Rätsel, und in diesem Bereich ist weitere Forschung erforderlich. Um das Verständnis zu erleichtern, haben wir die bekannten Verbindungen unten in zwei Kategorien, nicht-flüchtig und flüchtig, unterteilt und in zwei Tabellen einen Überblick gegeben. Bitte beachten Sie, dass diese Beschreibungen qualitativ sind und als allgemeine Orientierung dienen sollen.
Während des Kaffeeröstprozesses gibt es diese Verbindungen, die das Aroma und den Geschmack des Kaffees maßgeblich beeinflussen:
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Chlorogensäuren sind nicht-flüchtige Verbindungen (sie haben kein Aroma), tragen aber sowohl zur Bitterkeit als auch zur Adstringenz des Kaffees bei. Während des Kaffeeröstprozesses zerlegen hohe Temperaturen die Chlorogensäuren, die in grünen Kaffeebohnen reichlich vorhanden sind. Im Gegenzug werden einige dieser Chlorogensäuren in flüchtige Aroma- und Geschmacksstoffe umgewandelt oder reagieren mit anderen Verbindungen, um während des Kaffeeröstprozesses neue Verbindungen zu bilden. Der Gesamtgehalt an Chlorogensäure nimmt mit zunehmender Röstung allmählich ab.
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Melanoidine sind ein Endprodukt der Merad-Reaktion. Sie haben ein braunes Pigment, sind nicht-flüchtig (kein Aroma) und eine hochmolekulare Verbindung. Melanoidine tragen maßgeblich zur Farbe, zum Röstgeschmack (Bitterkeit) und zur Textur (Mundgefühl/Fülle) des Kaffees bei. Mit fortschreitender Melad-Reaktion nimmt die Menge der produzierten Melanoidine zu; dies führt zu einer tieferen Bräunung der Bohnen, einem erhöhten Röstgeschmack (Bitterkeit), Komplexität und Viskosität. Dies ist auch ein Indikator für den Röstgrad, daher verbessert Lebrews multispektraler Ansatz zur Erkennung des Röstgrades nicht nur die Geschwindigkeit der Erkennung, sondern auch die Genauigkeit. Der RoastSee C1 bietet eine unvergleichliche Portabilität und Genauigkeit im Vergleich zu Instrumenten, die Zehntausende von Dollar kosten, und kommt damit mehr Röstern und Röstereien zugute als je zuvor.
4. Flüchtige Verbindungen
Flüchtige Verbindungen sind definiert als niedermolekulare Verbindungen, die bei Raumtemperatur leichter als Luft sind. Diese Verbindungen verdampfen bei Raumtemperatur, so dass einige von ihnen einen wahrnehmbaren Geruch, Geschmack oder Aroma haben werden. Während des Kaffeeröstprozesses führt die Melad-Reaktion zur Bildung von Hunderten flüchtiger Verbindungen als Endprodukte. Diese Verbindungsgruppen umfassen Furane, Pyrazine, Thiole, Pyridine usw.; jede mit ihren eigenen einzigartigen Eigenschaften. Das Aroma und der Geschmack, die wir von einer Tasse Kaffee wahrnehmen, stammen hauptsächlich von diesen flüchtigen Verbindungen im Kaffee. Mit anderen Worten, flüchtige Verbindungen sind das, was Kaffee so aromatisch und geschmackvoll macht. Die Zusammensetzung und der Gehalt an flüchtigen Verbindungen vereinen sich, um dem Kaffee sein einzigartiges Aroma und seinen Geschmack zu verleihen, wodurch jede Verkostung zu einem einzigartigen Erlebnis wird.
5. Merad-Reaktion und Röstgrad
Grüne Kaffeebohnen können in verschiedenen Röstgraden geröstet werden, von hell über mittel bis dunkel. Dies ist eine Entscheidung, die von Kaffeeröstern auf der Grundlage der Produktqualität und der Geschäftsanforderungen getroffen wird.
Andererseits können Verbraucher ihren bevorzugten Röstgrad wählen. Beim Auswählen von gerösteten Kaffeebohnen im Regal ist das Paket oft zusätzlich zum Röstgrad mit verlockenden Geschmacksbeschreibungen (oder Geschmacksnoten) versehen. Manche Verbraucher fragen sich vielleicht: Was bedeuten diese Beschreibungen wirklich? Warum schmecken hellgeröstete, mittelgeröstete oder dunkelgeröstete Kaffees aus derselben Anbauregion so unterschiedlich, und wie entstehen diese Geschmacksbeschreibungen? Die Antwort auf beide Fragen liegt darin, dass als Ergebnis der Melad-Reaktion in verschiedenen Stadien des Kaffeeröstens unterschiedliche Aroma- und Geschmacksverbindungen (Endprodukte) gebildet werden.
- Hellere Röstungen, wie Zimtröstungen oder New England Röstungen, weisen einen geringen Grad der Melad-Reaktion auf und ergeben ein Endprodukt mit helleren, lebhafteren fruchtigen, blumigen und kräuterartigen Aromen.
- Mittlere Röstungen, wie American Roast oder City Roast, haben einen moderaten Grad der Melad-Reaktion, wobei Karamell-, Schokoladen- und nussige Aromen überwiegen, aber eine kleine Menge fruchtiger Verbindungen erhalten bleibt.
- Dunkle Röstungen, wie All-City, Wiener, Französisch oder Italienisch, weisen eine sehr vollständige Melad-Reaktion auf, sogar darüber hinaus, was zu einem Endprodukt führt, das intensiver rauchig ist und überwiegend kohlenstoffbasierte, harzige, würzige und herzhafte Verbindungen sowie subtile Reste von Karamell-, Schokoladen- und nussigen Aromen enthält.
6. Schlussfolgerungen
Da Aminosäuren (Proteine) die Grundlage der Melad-Reaktion sind, ermöglicht das Rösten von grünen Kaffeebohnen mit einer hohen Proteinkonzentration den Abbau von Proteinen in einem höheren Maße durch die Melad-Reaktion, was das Potenzial für die Entwicklung von Aroma und Geschmack erhöht. Das Gegenteil ist ebenfalls der Fall. Während der Zuckergehalt für die sensorische Qualität von Kaffee wichtig ist, wird Protein oft übersehen. In Zukunft werden Kaffeeproduzenten und Branchenexperten möglicherweise mehr Aufmerksamkeit auf den Proteingehalt von Kaffeebohnen legen.
