Activité de l'eau des grains de café verts = Force motrice de la réaction de Maillard ?

L'activité de l'eau est définie comme le rapport entre la pression de vapeur d'eau dans un aliment et la pression de vapeur de l'eau pure à la même température : Aw = p/p₀. L'activité de l'eau (souvent abrégée en aw), également connue sous le nom d'humidité relative à l'équilibre, désigne le rapport entre la pression de vapeur d'équilibre d'un aliment dans un espace clos et la pression de vapeur saturante de l'eau pure à la même température.

La stabilité physique et chimique des aliments n'est pas directement liée à leur teneur en humidité, mais plutôt à "l'état" de l'eau. Même des aliments ayant la même teneur en humidité peuvent présenter des différences significatives dans leur susceptibilité à la détérioration. De plus, la force avec laquelle l'eau contenue dans les aliments se lie aux composants non aqueux varie, et l'eau liée ne peut pas être efficacement utilisée par les microorganismes ou la biochimie. C'est pourquoi le concept d'activité de l'eau (aw) a été introduit.

De nombreuses réactions chimiques et biochimiques nécessitent la participation de molécules d'eau pour se produire (par exemple, les réactions d'hydrolyse). L'abaissement de l'activité de l'eau réduit la quantité d'eau libre disponible, ralentissant ainsi le taux de ces réactions chimiques.

Pendant la torréfaction du café, l'eau libre (à forte activité de l'eau) à la surface des grains de café s'évapore sous l'effet de la chaleur avant que les réactions chimiques ne se produisent. Ce processus chimique marque le début de la torréfaction. Cette phase est appelée "étape de séchage". Mesurer l'activité de l'eau des grains de café verts peut aider à estimer le temps et la chaleur nécessaires pour le processus de torréfaction réel. Ceci est particulièrement important lors de la manipulation de composants mélangés, car les composants individuels ont souvent des phases de séchage différentes. Ces phases peuvent être déterminées avec précision en mesurant l'activité de l'eau, et non seulement la teneur en humidité.

L'intensité de la réaction de Maillard dépend significativement de la teneur en eau du milieu. Dans la torréfaction du café, une activité de l'eau comprise entre 0,4 et 0,6 est considérée comme idéale et permet un processus de torréfaction contrôlable. Une activité de l'eau supérieure à 0,6 ou inférieure à 0,4 peut rendre le processus de torréfaction incontrôlable. Une activité de l'eau excessivement élevée peut provoquer une réaction de Maillard excessive, rendant le degré de torréfaction imprévisible, tandis qu'une activité de l'eau excessivement basse peut entraver la réaction de Maillard. Par conséquent, dans la torréfaction du café, nous pouvons considérer l'activité de l'eau comme le "moteur" de la réaction de Maillard.

Pour les grains fraîchement récoltés, l'activité de l'eau est assez élevée et la saveur est excellente, mais cela peut être difficile à gérer. Après un stockage (à température et humidité constantes) de 3 à 6 mois, l'activité de l'eau des grains se stabilise, et la saveur des grains est optimale et plus prévisible. Après 6 mois à un an de stockage, l'activité de l'eau se stabilise, et les grains sont au mieux de leur torréfaction. Après un an de stockage, l'activité de l'eau diminue progressivement, et la saveur commence à se détériorer.

• La plupart des réactions chimiques doivent se produire dans une solution aqueuse. Abaisser l'activité de l'eau modifie l'état de l'eau dans l'aliment, augmentant la proportion d'eau liée et diminuant la proportion d'eau libre. L'eau liée ne peut pas servir de solvant pour les substances réactives. Par conséquent, la réduction de l'activité de l'eau inhibe de nombreuses réactions enzymatiques dans les aliments.
• De nombreuses réactions chimiques sont ioniques. Pour que ces réactions se produisent, les réactifs doivent d'abord subir une ionisation ou une hydratation, conditions qui nécessitent une quantité suffisante d'eau libre.
• De nombreuses réactions chimiques et biochimiques nécessitent la participation de molécules d'eau (par exemple, les réactions d'hydrolyse). Abaisser l'activité de l'eau réduit la quantité d'eau libre disponible pour ces réactions, ralentissant ainsi leur vitesse.
• De nombreuses réactions catalysées par des enzymes nécessitent de l'eau non seulement comme réactif, mais aussi comme milieu pour l'activation enzyme-substrat. Lorsque l'activité de l'eau tombe en dessous de 0,8, l'activité de la plupart des enzymes est inhibée. Si l'activité de l'eau se situe entre 0,25 et 0,30, les enzymes telles que l'amylase, la polyphénol oxydase et la peroxydase dans les aliments sont fortement inhibées ou perdent leur activité.
• La croissance microbienne nécessite un niveau minimum d'activité de l'eau. Pour la plupart des bactéries, cela se situe entre 0,99 et 0,94 ; pour la plupart des moisissures, c'est entre 0,94 et 0,80 ; pour la plupart des bactéries halophiles, c'est environ 0,75 ; et pour les champignons xérophiles et les organismes osmophiles, c'est entre 0,65 et 0,60. Lorsque l'activité de l'eau tombe en dessous de 0,60, la plupart des microorganismes ne peuvent pas se développer.

En mesurant l'activité de l'eau dans les aliments, nous pouvons prédire quels microorganismes peuvent être responsables de la détérioration des aliments et les identifier. Par exemple, un gâteau avec une activité de l'eau de 0,8 peut avoir une durée de conservation de 24 jours à 21°C. Si l'activité de l'eau augmente à 0,85, la durée de conservation diminuera à 12 jours à la même température. Cela montre que l'activité de l'eau détermine les taux de croissance microbienne. Par conséquent, la gestion de l'activité de l'eau des aliments est un indicateur crucial pour assurer la sécurité et la qualité des aliments.

Utiliser le LeBrew RoastSee AquaGauge peut vous aider à établir de meilleures conditions de stockage et à affiner votre processus de torréfaction pour les grains de café verts.

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