ترکیب‌سازی قهوه: آنالیز مولکولی – بخش سوم

در دو یادداشت اول از سری ترکیب‌سازی قهوه به بررسی دلایل، انواع و تکنیک‌های ترکیب‌سازی قهوه پرداختیم. در قسمت سوم از این سری یادداشت‌ها که با حمایت برشته‌کاری ست منتشر می‌شوند، از شیمی قهوه برای ترکیب‌سازی کمک خواهیم گرفت. این یادداشت به‌قلم مایکل بیرمن و تونی جیکوبسن در پرفکت دیلی گرایند نوشته شده و این‌جا با ترجمه‌ی آزاد آرمین جهان‌پناه منتشر می‌شود.

آیکافی – وقتی می‌خواهیم قهوه ترکیبی جدیدی طراحی کنیم، حرف اول و آخر را طعم می‌زند؛ اما علم شیمی هم می‌تواند مثل یک میانبر ما را زودتر به مقصد برساند.

مدتی پیش روی طراحی قهوه ترکیبی جدیدی کار می‌کردیم که انتظارات طعمی موردنظر مشتریان‌مان را برآورده کند. اما به‌جای این‌که مستقیم سراغ ارزیابی حسی و قهوه‌آزمایی برویم، تصمیم گرفتیم روی دانه‌های قهوه آنالیز مولکولی انجام دهیم. با این تکنیک، ما نه‌تنها می‌توانستیم چندین ترکیب را به مشتری‌مان پیشنهاد دهیم، بلکه در مورد شیمی قهوه هم چیزهایی یاد گرفتیم که در این یادداشت به‌طور خلاصه به آن‌ها خواهیم پرداخت.

چالش پیش‌رو

شرکت ما «سای فای فود» (Sci Fi Food) در زمینه‌ی تحقیق و نوآوری در صنعت خوراک مشغول به فعالیت است. چندی پیش یک کارگاه برشته‌کاری تجاری برای طراحی قهوه‌ی ترکیبی با ما تماس گرفت. در ذهن‌مان محصولی متفاوت، جذاب و با هزینه‌‌ی تمام‌شده‌ی مشخص تصویر کردیم. چالشِ ایده‌آلی بود برای تیم‌مان که تشکیل شده بود از یک برشته‌کار ماهر در زمینه‌ی طعم و دانشمند خوراک با سابقه‌ی تحقیق در مورد قهوه.

در یادداشت‌های قبلی توضیح دادیم که در حالت معمولِ ترکیب‌سازی، برشته‌کار متناسب با بودجه، دانه سبزهای مختلف را سفارش می‌دهد؛ آن‌ها را با هم ترکیب کرده و نتیجه را ارزیابی می‌کند تا به بهترین ترکیب دست یابد. این روش زمان و هزینه‌ی زیادی می‌برد؛ ما به‌دنبال روشی کارآمدتر بودیم.

به این نتیجه رسیدیم که با آگاهی به مواد شیمیایی تشکیل‌دهنده‌ی دانه قهوه می‌توانیم در مورد طعم آن پیش‌بینی‌هایی انجام دهیم. بنابراین با امید کاهش آزمون و خطا، نمونه‌های قهوه‌ را آنالیز کردیم. با این‌که نمی‌توانستیم طعم‌های نهایی ترکیب را حدس بزنیم اما از نتایج راضی بودیم. به‌هر‌حال ما توانستیم شاخصه‌های طعمی مانند تلخی و اسیدیته را تست کنیم و ترکیب‌هایی با شاخصه‌های مناسب را پیش از ارزیابی قهوه انتخاب کنیم. به‌کمک این روش تعدادی از ترکیب‌ها را حذف کردیم و تمرکزمان را روی بقیه ترکیب‌ها که امیدبخش‌تر بودند، گذاشتیم. این یعنی صرفه‌جویی در زمان.

آزمایش

آزمایش را با پنج قهوه‌ی تجاری از نروژ و قهوه‌ای‌ با امتیاز بالا‌تر و درجه‌ برشتگی روشن‌تر از یک برشته‌کاری تخصصی شروع کردیم. ۱۱ ماده‌ی شیمیایی را که به‌طور طبیعی در قهوه وجود دارد مشخص کردیم. این مواد طبق مقالات علمی بیشترین تاثیر را بر طعم قهوه می‌گذارند. همچنین مواد دیگری را که کم‌و‌بیش در نمونه‌های‌مان وجود داشتند بررسی کردیم. برای آنالیز نمونه‌ها از یک طیف‌سنج یا اسپکترومتر قوی در یکی از دانشگاه‌های علم و تکنولوژی نروژ استفاده شد. این روش معمولا برای بررسی مواد خوراکی استفاده نمی‌شود اما به ما این امکان را می‌دهد که هم‌زمان چند مولکول را بررسی کنیم. پس از آزمایش یه این نتیجه رسیدیم که نمونه‌ها به‌ لحاظ شیمیایی بیش از حد پیچیده‌اند. داده‌های زیادی داشتیم که تحلیل‌شان برای‌مان وقت‌گیر و آزاردهنده بود. در عین‌حال اطلاعاتی به‌دست آوردیم که نمی‌توانستیم نادیده‌شان بگیریم. فهمیدیم که سه دسته از مواد تاثیرگذاری قابل‌توجهی بر طعم قهوه دارند: قندها، اسیدها و کافئین.

مزه‌ی شیرین قندها

بین ۶ تا ۹ درصد وزن دانه سبز را قندها تشکیل می‌دهند. ما اما تنها قندی که برای بررسی انتخاب کردیم، مهم‌ترین آن‌ها یعنی ساکاروز است. می‌دانیم که دانه‌ی سبز قهوه حاوی مقادیر زیادی از این قند است. در مراحل اولیه‌ی برشته‌کاری، ساکاروز به مولکول‌های طعم‌دار که مرتبط با مزه‌ی تلخ و ترش قهوه هستند، تبدیل می‌شود. در حین فرایند کاراملی‌شدن، ساکاروز به اسید استیک تبدیل می‌شود. جای تعجب هم ندارد که هر‌چه ساکاروز موجود در قهوه (هم دانه‌ی سبز و هم قهوه‌ی برشته‌شده) بیشتر باشد، قهوه کیفیت بهتری دارد. در دانه‌ی سبز قهوه‌های‌مان بیش از آن‌چه انتظار داشتیم ساکاروز موجود بود اما با افزایش درجه‌ی برشته‌کاری به تدریج از میزان ساکاروز کاسته می‌شد. طبق مشاهدات‌مان نمونه‌ی قهوه روشن‌برشت به‌طور قابل ملاحظه‌ای ساکاروز بیشتری نسبت به قهوه تیره‌برشت داشت: تاییدی بر این واقعیت که ساکاروز در مراحل اولیه‌ی برشته‌کاری تجزیه می‌شود. این مشاهده، رابطه‌ی میزان ساکاروز و کیفیت قهوه را نیز باز-تایید می‌کند. علاوه‌براین ترکیب روشن‌ترمان شیرین‌تر و میوه‌ای‌تر از ترکیب‌های تیره‌برشت بود.

اسیدهای میوه‌ای

اسید‌ها در خوراکی‌ها آن‌قدر هم ترسناک نیستند. در حقیقت این اسیدها هستند که به شکل‌گیری طعم‌های میوه‌ای کمک می‌کنند. در طراحی یکی از قهوه‌های ترکیبی، به‌دنبال اسیدیته‌ای شفاف و میوه‌ای بودیم، تا یک ترشی ناخوشایند و طولانی. راه‌حل مشخص بود: انتخاب قهوه‌ای با اسیدهای مناسب.

به‌دنبال قهوه‌هایی بودیم که دارای مقادیری از اسید سیتریک و اسید مالیک بودند. یعنی همان اسیدهایی که به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای در لیمو و سیب وجود دارند. چنین اسیدهایی در قهوه باعث ایجاد اسیدیته‌ای میوه‌ای و سرزنده می‌شوند که برای‌مان بسیار مطلوب است.

اسیدها ولی همیشه هم به‌دردبخور نیستند. مثلا اسید کلروژنیک و اسید کوئینیک هر دو باعث ایجاد گسی می‌شوند. کلروژنیک علاوه‌بر این، تن‌واری و ترشی نامطلوبِ کال یا علفی را نیز افزایش می‌دهد. اسید کوئینیک نیز تلخی و گسی را موجب می‌شود. در نمونه‌هایی که ارزیابی کردیم، کلروژنیک و کوئینیک را بیشتر در قهوه‌های تجاری یافتیم. این به‌ این معنی است که کاهش میزان این دو اسید در قهوه‌ی سبز و برشته شده، منجر به افزایش کیفیت می‌شود.

اسیدهای قهوه و اسیدیته قهوه

اسید دیگری که خوب است در موردش بدانیم، اسید فوماریک است. اسیدی ترش و سرکه‌ای‌مانند که در قهوه‌های تجاری بیشتر یافت می‌شود. در ارزیابی‌های چشایی که به‌صورت کور انجام شد هم این موضوع تایید شد.

دریافتیم که آشنایی با اسیدها و ویژگی‌های طعمی هرکدام به ما کمک می‌کند تا متناسب با خواسته‌ی مشتری، قهوه‌هایی با اسیدهای مناسب را انتخاب کنیم.

کافئین، یک ماده‌ی شیمیایی تلخ

مگر می‌شود در مورد شیمی قهوه صحبت کنیم اما به معروف‌ترین مولکول قهوه که شما را بیدار نگه می‌دارد، یعنی کافئین اشاره‌ای نکنیم؟ کافئین جزو اصلی‌ترین موادی است که باعث ایجاد تلخی در قهوه می‌شوند (اما تنها عامل نیست). انجمن ملی قهوه‌ی آمریکا (NCA) می‌گوید که یک فنجان قهوه‌ به‌طور میانگین ۹۵ میلی‌گرم کافئین دارد (۷۵ تا ۱۶۵ میلی‌گرم). البته در نمونه‌های ما برای هر فنجان، میزان کافئین ۱۴۳ تا ۱۶۵ میلی‌گرم بود. جالب است بدانید که قهوه‌ی تخصصی روشن‌برشت‌مان کمترین میزان کافئین، و قهوه‌ی تجاری‌ای که غلیظ‌تر و قوی‌تر از همه بود، بیشترین میزان کافئین را داشت. تصمیم گرفتیم کافئین را به عنوان نماینده‌ی مزه‌ی تلخی در نظر بگیریم.. درست است که در قهوه‌ی تخصصی ایجاد تلخی هدف‌مان نیست، اما برای رسیده به تعادل مزه‌ای (taste balance)، به‌هر حال وجود تلخی حیاتی است. بماند که خیلی از مشتریان اگر از قهوه‌شان تلخی دریافت نکنند، آن‌را اصلا قهوه به‌حساب نمی‌آورند.

نیز ببینید ~ جستاری در شیمی قهوه

با آن‌که روش‌های آزمایشگاهی بعید است بتوانند به‌طور کلی جایگزین روش‌های سنتی ترکیب‌سازی قهوه شوند، اما قطعا در شناخت ترکیبات قهوه سبز و پیش‌بینی ویژگی‌های حسی قهوه‌ها به‌کار می‌آیند. این می‌تواند از حجم آزمون و خطا پیش از طراحی قهوه ترکیبی جدید بکاهد و روش‌های طراحی محصول را بهینه‌تر کند.

تحقیق علمی یا تجاری؟

شرکت سای فای فود در حوزه‌ی تحقیق و توسعه‌ی خوراک، با هدف شفاف‌سازی فعالیت می‌کند. در یک مطالعه‌ی علمی برای اطمینان از نتایج، تمام آزمایش‌ها در شرایط یکسانی انجام می‌شود. اما ما ساختاری تجاری داریم؛ به‌این‌معنی که تمامی نتیجه‌گیری‌ها تحت شرایط یکسان صورت نگرفته است. علاوه‌بر‌این در تحقیقات‌مان تا جایی که امکان داشته باشد نتایج را منتشر می‌کنیم. نتایج این مطالعه نیز هنوز جای کار دارد و به‌طور کامل منتشر نشده است. امیدواریم با این روش فهم بیشتری از علمِ پشت طعم قهوه به‌دست دهیم تا تولیدکنندگان، برشته‌کاران و افراد حرفه‌ای بتوانند از آن استفاده کنند.