Chemische Zusammensetzung von Kaffee

Die chemischen Verbindungen, die das Aroma des Kaffees beeinflussen

Diechemischen Verbindungen der einzelnen Kaffeeprodukte, die dasAroma des Kaffees begleiten, hängen von mehreren Faktoren ab. Insbesondere vonder Art der grünen Kaffeebohne, der geografischen Herkunft und den Verarbeitungsbedingungen. Die Wahrnehmung des Kaffeearomas hängt von der Konzentration der Verbindungen und ihrem Geruch ab.

Mit Hilfe einesstatistischen Ansatzes wurden aus sechs alternativen Verbindungen im Kaffee nur sechs Aromamarker ausgewählt . Essigsäure, Furfural, 2-Methylpyrazin, 2-Furfurylalkohol, 2,6-Dimethylpyrazin und 5-Methylfurfural. Diese 6 Verbindungen machen mehr als 80 % der durchschnittlichen relativen Menge an flüchtigen Verbindungen aus, die in den Kaffeeproben nachgewiesen wurden. Die oben aufgeführten aromatischen Verbindungen sind wichtig für die Unterscheidung der Kaffeesorte oder der geografischen Herkunft.

Kaffeeröstung aus chemischer Sicht

Beim Rösten verbinden sich Aminosäuren und Zucker zu einer Vielzahl von Reaktionen. Dadurch entstehen das Aroma, der Geschmack und die Farbe des Kaffees. Dies wird als Maillard-Reaktion bezeichnet. DieKaffeebohne selbst bestehtaus Polysacchariden oder Zuckern. Sie enthält aber auch Proteine, Lipide und Mineralien. Die Aufgabe des Samens besteht also darin, den Kaffeeembryo mit Nährstoffen zu versorgen, damit er keimen kann. Die Zucker, Eiweiße, Fette und Mineralien sind dann die Grundlage für denRöstprozess.

Die Kaffeebohnen verlieren in der ersten Röstphase bis zu einer Temperatur von 150°C Wasser. Dieeigentliche Röstung beginnt ab 160°C. Unmittelbar danach finden chemische Reaktionen statt, deren Anzahl unüberschaubar ist. und die Zusammensetzung der Bohnen ändert sich sofort. Das Hauptprodukt ist Kohlendioxid.

Während des Röstens zersetzen sich 50-80 % des Trigonellins. Trigonellin ist die Quelle eines Teils der aromatischen Stickstoffverbindungen, die im Kaffeearoma enthalten sind. Die Schwefelverbindungen des Kaffees oxidieren leicht an der Luft und dies ist der Grund, warum Kaffee, der an der Luft gelagert wird, sein Aroma verliert.

Die große Menge an Pyridin, die in geröstetem Kaffee enthalten ist, entsteht durch Pyrolyse des Alkaloids Trigonellin. Dies verursacht jedoch ein unangenehmes Aroma und mindert vor allem die Qualität des Kaffees. Je dunkler der Kaffee geröstet ist, desto mehr Pyridin enthält er.

Chemische Reaktion bei der Espresso-Extraktion

Bei der Kaffeezubereitung geht es nicht um eine chemische Veränderung. Es geht darum, Verbindungen aus den gerösteten Kaffeebohnen zu extrahieren. Wie gut verschiedene Moleküle extrahiert werden können, hängt von ihrer Löslichkeit ab, die wiederum von ihrer Polarität abhängt.

Verschiedene Arten von Atomen üben eine stärkere Anziehungskraft auf die Elektronen in chemischen Bindungen aus als andere. So übt beispielsweiseSauerstoff eine stärkere Anziehungskraft auf die Bindungselektronen aus als Kohlenstoff. Die Bindung zwischen einem Kohlenstoff- und einem Sauerstoffatom wird als polare Bindung bezeichnet, weil die Bindungselektronen näher an das Sauerstoffatom gezogen werden, wodurch es eine leicht negative Ladung erhält.

Polare Moleküle sind inWasser besser löslich alsWasserstoffatome. Das bedeutet, dass es andere polare Moleküle umgibt, so dass sie sich auflösen können. Polare Moleküle in Kaffeebohnen werden während des Brühvorgangs zu einem höheren Prozentsatz extrahiert als unpolare Moleküle.

Welche Verbindungen tragen zum Aroma des Kaffees bei?

DasAroma enthält heterozyklische Verbindungen (Furane, Indole, Pyrrole, usw.). Die Bildung dieser Verbindungen ist auf die Maillard-Reaktion und die Karamellisierung zurückzuführen. Rohkaffee enthält fast keine Aromastoffe. Diese bilden sich erst beim Rösten durch die oben erwähnte Maillard-Reaktion.

Auch aliphatische Verbindungen (Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ester usw.) sind im Kaffeearoma zu finden. Als konkrete Beispiele möchte ich nennen:

• Methional
• 3-Methylbut
• 2-Enthynol
• 3-Methylbutanal
• 3-Mercapto
• 3-Methylbutyl
• Formiat

Andere Stoffe, die das Kaffee-Aroma beeinflussen:

• Furane
• Pyranen
• 5-Ethyl
• 3-Hydroxy
• 4-Methyl
• Maltol.

Zu den Phenolen im Kaffeearoma gehören:

• Vanillin
• 4-Vinylguajakol
• 4-Ethylguajakol

In Kaffeebohnen wurden mehr als tausend chemische Einheiten identifiziert, von denen ein großer Teil bei der Kaffeezubereitung extrahiert wird. In Studien werden bei der Bewertung des Aromas häufig zwei Hauptfaktoren berücksichtigt:

• die Konzentration der Verbindung

• das Aroma der Verbindung bei der Mindestkonzentration, bei der sie nachgewiesen werden kann. Das Gesamtaroma wird durch den OAV gemessen - er gibt einen Wert für die Stärke des Aromas an.

Wichtige Verbindungen, die zum Aroma des Kaffees beitragen, sind hauptsächlich schwefelhaltige Verbindungen, darunter 2-Furfurylthiol. Einige Verbindungen, die allein nicht angenehm zu riechen sind, können mit anderen Verbindungen kombiniert werden, um dem Aroma Nuancen zu verleihen.

Ein solches Methanthiol wurde beispielsweise mit einem Geruch verglichen, der an verfaulten Kohl erinnert. Eine andere schwefelhaltige Verbindung, 3-Mercapto-3-methylbutylformiat, ist durch einen stechenden Geruch gekennzeichnet.

Aldehyde haben ein fruchtiges Aroma. Furane tragen zum Karamellaroma und Pyrazine zum erdigen Geruch bei. Guajakol und andere phenolische Verbindungen erinnern an rauchige, würzige Noten. Auch Pyrrole und Thiophene sind in geringen Konzentrationen vorhanden .

Chlorogensäuren beeinflussen ebenfalls das Aroma. Essigsäure, die in den grünen Bohnen vor dem Rösten enthalten ist , hat einen großen Einfluss auf den Geschmack und den Säuregehalt des Kaffees. Maltol, das einen süßen, karamellartigen Geschmack und Duft hat, ist ebenfalls in geröstetem Kaffee enthalten .