Weltkaffeetag, haben Sie heute schon gefrühstückt?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Zhang Tao (Kunming Institut für Botanik, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Heute ist nicht nur Mittherbstfest, sondern auch Weltkaffeetag. Feiern Sie mit einer Tasse Kaffee?

Früher verwendeten manche Menschen die Wurzeln der europäischen Zichorie zur Kaffeezubereitung, und manche Menschen verwenden auch heute noch Sojabohnen zur Kaffeezubereitung, aber der Geschmack dieser beiden „Kaffee“-Sorten ist schwer zu beschreiben und sie schmecken überhaupt nicht gleich. Welche magische Substanz also hebt Kaffee von vielen anderen Pflanzen ab und zieht Kaffeeliebhaber aus verschiedenen Ländern und Zeiten an?

Kaffee ist köstlich: Die chemische Schatzkiste in den kleinen Bohnen

Diese Frage hat die Menschen in der Vergangenheit vielleicht lange Zeit beschäftigt, doch moderne wissenschaftliche Methoden haben das Geheimnis der Kaffeebohnen längst gelüftet.

Die Kaffeebohnen selbst sind wie eine gut strukturierte Schachtel. Als wir ihn öffnen, sind wir als Erstes überrascht, dass dieser kleine Raum mit so vielen Dingen gefüllt ist. Nach modernen technischen Analysen sind in ungerösteten Kaffeebohnen etwa 200 verschiedene Verbindungen enthalten , nach dem Rösten erhöht sich die Zahl der Verbindungen auf über 1.000 .

Chemische Zusammensetzung von Kaffeebohnen (Bildquelle: Barista)

Daher haben Kaffeebohnen den Titel „Chemikalienlager der Natur“ vollkommen verdient.

Der wunderbare Geschmack des Kaffees ist natürlich das Ergebnis der kombinierten Wirkung dieser Verbindungen. Einige wichtige Verbindungen und chemische Prozesse verdienen jedoch eine gesonderte Auflistung, da sie uns sehr dabei helfen können, den Geschmack von Kaffee zu verstehen oder einfach ein klareres Verständnis davon zu bekommen, um welche Art von Pflanze es sich bei Kaffee handelt.

Koffein: Kein Geschmack, aber es bringt Sie in Schwung

Der Hauptgrund, warum viele Menschen Kaffee mögen, ist seine erfrischende Wirkung, und diese Funktion wird durch das Koffein erreicht.

Wie wichtig ist Koffein für den Menschen? Es gibt ein Sprichwort, dass die Geschichte der menschlichen Suche nach Getränken beinahe der Geschichte der Entdeckung und Verwendung von Koffein gleicht.

Chinesischer Tee enthält Koffein, Cola enthält Koffein und das südamerikanische Nationalgetränk Yerba Mate, das Lieblingsgetränk von Herrn Messi, enthält immer noch Koffein. In einer Zeit, in der niemand wusste, was Koffein ist, schienen die Menschen auf der ganzen Welt koffeinhaltige Getränke zu bevorzugen.

Chemische Struktur des Koffeinmoleküls (Bildquelle: Veer Library)

Aus der Perspektive der Pflanzen betrachtet, dürfte es für uns Menschen vermutlich schwierig sein, dieses „seltsame“ Verhalten zu verstehen. Jeder Stoff, den Pflanzen mithilfe von Energie produzieren, hat eine Funktion. In der Praxis wirkt Koffein fast wie ein „Insektizid“. Sehr junge Insekten erleiden nach dem Verzehr koffeinhaltiger Blätter oder Früchte endokrine Störungen oder Nervenlähmungen. Auf diese Weise schützen sich Pflanzen auch vor Schäden.

Koffein ist für Insekten giftig, für Menschen jedoch genau richtig. Der Grund dafür, dass wir uns müde und erschöpft fühlen, liegt darin, dass das vom Gehirn ausgeschüttete Adenosin an die entsprechenden Adenosinrezeptoren bindet. Genauso wie wir das Licht ausschalten und eine dunkle Umgebung betreten, spüren wir, dass es Zeit ist, ins Bett zu gehen. Koffein kann jedoch die Bindung von Adenosin an Rezeptoren blockieren , sodass die Lichter, die eigentlich ausgeschaltet sein sollten, immer noch an sind und wir uns nicht müde fühlen.

Nachdem wir nun herausgefunden haben, warum Kaffee Menschen wach halten kann, stellt sich die Frage, was genau den Geschmack von Kaffee beeinflusst.

Bitterkeit, das einzigartigste ästhetische Merkmal des Kaffees

Bei der modernen Kaffeequalitätskontrolle kommt ein Kaffee-Cupping-System zum Einsatz. Es gibt 10 Artikel im System. Tassentester bewerten jeden Artikel und beurteilen schließlich anhand der Punktzahl die Qualität.

Kaffee-Aromarad (Bildquelle: Veer Library)

Überraschenderweise war Bitterkeit nicht unter den zehn Punkten.

Kaffee ist von Natur aus bitter, oder besser gesagt: Kaffee bietet eine seltene Gelegenheit, die Bitterkeit zu schmecken. Daher ist es etwas überraschend, dass dieses System keine Bewertung der Bitterkeit beinhaltet. Eine mehr oder weniger plausible Erklärung ist, dass die Bitterkeit durch das Rösten entsteht. Genau wie bei gegrilltem Fleisch hat das verkohlte Fleisch einen bitteren Geschmack, das Fleisch selbst jedoch nicht.

Tatsächlich ist das beim Rösten entstehende braune Pigment die Hauptursache für die Bitterkeit des Kaffees. Daher gilt: Je dunkler der Kaffee geröstet wird, desto dunkler ist die Farbe und desto stärker ist die Bitterkeit.

Links: Dunkel geröstete Kaffeebohnen; Rechts: Mittel geröstete Kaffeebohnen

(Fotoquelle: Veer Gallery)

Eine weitere wichtige Substanz ist Trigonellin.

Beim Rösten von Kaffee zerfällt Trigonellin in Niacin und Pyridin, was einen bitteren Geschmack erzeugt. Die Hauptfunktion von Trigonellin besteht jedoch nicht darin, Bitterkeit zu erzeugen. Durch die intensivere Backzeit entstehen komplexere Geschmackserlebnisse und es entsteht nebenbei auch eine gewisse Bitterkeit .

Tatsächlich ist die Bitterkeit einer der Gründe, warum Kaffee gehaltvoller schmeckt.

Süß, aber ich weiß nicht, woher die Süße kommt

Manche Menschen können die Süße des Kaffees möglicherweise nicht schmecken, aber das bedeutet nicht, dass mit ihren Geschmacksknospen etwas nicht stimmt.

Zuckerwürfel und Kaffee (Fotoquelle: Veer Gallery)

Kaffeekirschen sind voller Zucker. Wenn Sie in ein Kaffeeanbaugebiet gehen, können Sie die frischen roten Beeren probieren. Sie sind wirklich süß. Dieser Süßeindikator ist auch für die Kaffeeernte sehr wichtig.

Bedeutet die Ernte der süßesten Kaffeekirschen also zwangsläufig, dass der Kaffee süßer wird?

unsicher. Während des Röstprozesses wird die in den Kaffeebohnen enthaltene große Menge an Saccharose abgebaut und in Rohstoffe für die Bildung aromatischer und säurehaltiger Substanzen umgewandelt.

Aromatische Kaffeebohnen (Bildnachweis: Veer Gallery)

Die Anforderung an den Zuckergehalt in grünen Kaffeebohnen besteht eigentlich darin, sicherzustellen, dass mehr Zucker dafür sorgen kann, dass der Röstvorgang reichere Aromen erzeugt und somit den Geschmack reicher macht.

Obwohl wir beim Kaffeetrinken die Süße spüren, ist der Zucker in Wirklichkeit verschwunden . Es ist, als ob man Hühnersuppe oder eine Gemüsesuppe süß findet, obwohl kein Zucker enthalten ist.

Die Süße des Kaffees ist also nicht die einfache Süße des Zuckers, sondern eine Art süßes Aroma . Wie diese Süße entsteht und aus welchen Stoffen sie besteht, darüber gibt es offenbar keine überzeugenden Forschungsergebnisse.

Säure entsteht: ein neues Kaffeeerlebnis im neuen Zeitalter

Zu Beethovens Zeiten wäre die Säure des Kaffees selten erwähnt worden. Denn der saure Geschmack des Kaffees ist das Ergebnis der kontinuierlichen Veränderung der Kaffeeästhetik.

Heutzutage wird Kaffee überwiegend mit einem leichten Röstverfahren serviert. Der hochwertige saure Geschmack wird von immer mehr Menschen geliebt und auch die säurebildenden Substanzen werden besonders geschätzt.

Kaffeerösten (Bildquelle: Veer Gallery)

Im Rahmen des Studiums und der Prüfung zum Coffee-Cupping-Kurs gibt es ein Projekt zur Identifizierung organischer Säuren . Die Schüler müssen Lösungen mit Zitronensäure, Äpfelsäure, Essigsäure und Phosphorsäure identifizieren und ihre Konzentration beurteilen, was äußerst schwierig ist.

Vergessen wir nicht: Auch wenn die Kaffeebohne nach dem Rösten braun aussieht, handelt es sich tatsächlich um die Frucht der Pflanze. Tatsächlich ähneln frische Kaffeefrüchte sehr stark Kirschen, daher ist es normal, dass sie einen ausgeprägten Säuregehalt aufweisen.

Frische Kaffeekirschen (Bildnachweis: Veer Photo Gallery)

Diese vier Säuren sind tatsächlich die häufigsten Ursachen für die Säure im Kaffee. Ob der Gehalt einer bestimmten Säure hoch oder niedrig ist, hängt jedoch von den Besonderheiten der unterschiedlichen Anbauumgebungen ab. In einer hochgelegenen Anbauumgebung produzieren Kaffeebohnen eher mehr Zitronensäure , während Kaffeebohnen in einer Umgebung in geringerer Höhe mehr Apfelsäureeigenschaften aufweisen, aber das ist natürlich nicht absolut. Der Kaffee in Kenia hat eine einzigartige Säure. Wissenschaftliche Analysen zeigen, dass der Boden dort Phosphor enthält , daher ist der Anteil an Phosphorsäure im Kaffee sehr hoch.

Gleichzeitig ist für die Säure auch eine andere sehr wichtige Verbindung verantwortlich: die Chlorogensäure.

Während des Röstvorgangs des Kaffees zersetzt sich die Zitronensäure bzw. Apfelsäure allmählich, und wenn der Kaffee die dunkle Röstung erreicht, bleibt nicht mehr viel davon übrig. Allerdings zersetzt sich Chlorogensäure zu Chinasäure , die in mitteldunkel geröstetem Kaffee zu einer wichtigen Säurequelle wird.

Molekularstruktur der Chlorogensäure (Bildquelle: Offizielle PubChem-Website)

Interessanterweise weist Kaffee einen höheren Gehalt an Chlorogensäure auf, wenn er in einer relativ rauen Umgebung wächst. Daher müssen Pflanzen auch Chlorogensäure produzieren, um ihre eigene Immunität zu verbessern.

800 Aromen: Trinken und Riechen sind unverzichtbar

Das Aroma ist wahrscheinlich das komplexeste Phänomen. Selbst mit den modernsten wissenschaftlichen Geräten ist es wahrscheinlich unmöglich, das Aroma und die Veränderungen, die beim Braten von Rindfleisch entstehen, genau nachzubilden.

Gerösteter Kaffee enthält etwa 800 Arten aromatischer Verbindungen, von denen die meisten ein geringes Molekulargewicht haben und sehr ätherisch und flüchtig sind.

Manche verschwinden, sobald das Backen abgeschlossen ist, andere werden erst freigesetzt, wenn sie mit heißem Wasser in Berührung kommen, und wieder andere entwickeln mit der Zeit andere Aromen.

Das Aroma dunkel gerösteter Kaffeebohnen (Bildquelle: Veer Gallery)

Die durch den Röstvorgang selbst entstehenden Aromastoffe sind nicht konstant . Unterschiedliche Temperaturen und Röstzeiten führen zu Aromaveränderungen im Kaffee. Es ist einfach unmöglich, alles zu beschreiben. Es gibt jedoch zwei wichtige Prozesse, die zur Entstehung des Kaffeearomas beitragen und die es dennoch wert sind, verstanden zu werden.

Die Maillard-Reaktion tritt bei fast allen Kochvorgängen auf und ist das Bräunungsphänomen von Kohlenhydraten und Aminosäuren beim Erhitzen . Fast der gesamte Prozess des Kaffeeröstens ist ein Schlachtfeld der Maillard-Reaktion. Es ist für uns schwierig, vollständig zu verstehen, was in der mikroskopischen Welt genau passiert ist, aber gemessen am Ausmaß der Geschmacksveränderung muss es sich um eine äußerst drastische Veränderung gehandelt haben.

Die Karamellisierungsreaktion findet hauptsächlich im späteren Stadium der Kaffeeröstung statt und besteht hauptsächlich aus der Dehydration und Zersetzung von Monosacchariden . Die verschiedenen nussigen Schokoladennoten, die wir im Kaffee wahrnehmen, sind eine direkte Folge davon.

Abschluss

Winzige Bohnen können unzählige Menschen auf der Welt berauschen und besessen machen. Im Kaffee verbirgt sich eine riesige Welt der Geschmackschemie: bitter, sauer, süß, aromatisch ... Nur ein Schluck und diese kleinen braunen Bohnen stimulieren alle Ihre Sinne.

Beim Verkosten von Kaffee begeben Sie Ihre Geschmacksknospen nicht nur auf eine Geschmacksreise, sondern haben auch die hervorragende Gelegenheit, die Wissenschaft des Kaffeegeschmacks besser zu verstehen.

Quellen:

1. William Harrison, Alles über Kaffee, 1922.

2. Antony Wild, Kaffee: Eine dunkle Geschichte, 2005.

3. Shi Xie Zhiguang, You Don’t Understand Coffee, 2014.

4. Scott Rao, Der Begleiter des Kaffeerösters, 2014.