منوی اصلی

جستاری در شیمی قهوه – بخش دوم

کدام ماده‌ی شیمیایی مادر کدام عطریاد است؟

در دنیای خوراکی‌ها و نوشیدنی‌ها، قهوه را به‌عنوان نوشیدنی‌ای با پیچیده‌ترین عطرها و طعم‌ها می‌شناسند. عطر و طعم قهوه شبیه به هیچ چیز دیگری نیست؛ مجموعه‌ی ترکیباتی که در قهوه وجود دارد و هم‌افزایی این ترکیبات از نظر حسی، این نوشیدنی‌ را در موقعیتی منحصربه‌فرد قرار می‌دهد. در ادبیات قهوه تخصصی با طعم‌یادها و عطریادهایی چون شکلات، کارامل، بادام بوداده، میوه‌های استوایی و شکوفه‌ی پرتقال سروکار داریم. دنیای بی‌انتهایی از بارزه‌های عطری که قهوه را اینچنین خواستنی می‌‌کنند. تمامی این ویژگی‌های عطری و طعمی به نتیجه‌ی واکنش‌های شیمیایی و زیستی از هنگام کاشت گیاه قهوه تا زمان دم‌آوری نسبت داده می‌شود.

علی حیدری نویسنده‌ی مهمان آیکافی در این یادداشت نگاهی انداخته به ارتباط میان ویژگی‌های شیمیایی ترکیبات معطر فرار موجود در قهوه با دریافت حسی که قهوه‌آزمایان از هرکدام از این ترکیبات دارند. او دارنده‌ی گواهی‌نامه‌ی کیوگریدر است و این مقاله را با همکاری الدوز حیدری دکتری تخصصی شیمی تجزیه دانشگاه شیراز تهیه کرده است.

شیمی قهوه

آیکافی – قهوه سبز پیش از برشته‌کاری دارای ترکیبات معطر پیچیده‌ای نیست. تمامی آن رایحه‌ها و عطرهایی که قهوه بدان‌ها شناخته می‌شود، ترکیبات فراری هستند که در زمان برشته‌کاری و به‌واسطه‌ی واکنش‌های شیمیایی پدید می‌آیند. چیزی که به عنوان طعم‌یاد برای ما تداعی می‌شود در واقع ترکیب مزه‌هایی است که روی سطح زبان دریافت می‌شود، به‌همراه حس بویایی ما. باید توجه داشت که حس بویایی ما در دریافت طعم‌یادها نقشی غیرقابل‌انکار ایفا می‌کند. ما اگر چیزی را نبوییم، نمی‌توانیم طعم آن‌را دریافت کنیم.

ویژگی‌های چشایی و بویایی قهوه به ترکیبات شیمیایی و زیستی موجود در دانه سبز و پس از آن، قهوه‌ی برشته‌شده وابسته است؛ این ترکیبات شیمیایی و زیستی خود تحت تاثیر عوامل متعددی مانند زیرگونه‌ی‌ قهوه، متابولیسم رشد گیاه، دمای کشت و فرآوری دانه‌ی سبز هستند.

کدام مواد شیمیایی باعث ایجاد کدام شاخصه‌های بویایی در قهوه می‌شوند؟ قبل از هر چیزی باید بدانیم اگر مواد فرار به صورت گاز یا بخار از سطح جسمی به دریافت‌کننده‌های بویایی نرسند، آن جسم قابل‌بوییدن نخواهد بود. ساختارهای متشکل از کربوهیدرات، پروتئین و اسیدهای ارگانیک درون قهوه‌ی سبز در هنگام برشته‌کاری، به‌خصوص در حین واکنش میلارد به ترکیبات فرار قابل‌بوییدن تبدیل می‌شوند. این ساختارهای مختلف از مواد شیمیایی و میزان تمرکز آنها، عطریادهای متفاوتی را در قهوه ایجاد می‌کنند. در ادامه تعدادی از این مواد شیمیایی را نام برده و عطریادهای منتسب به هرکدام را برخواهیم شمرد.

دو متیل پریدین¹

این زنجیره‌ی آروماتیک که معمولا عطریادهای نامطبوع مانند سوختگی و برشتگی ایجاد می‌کند، در سال ۱۸۴۶ با استخراج قطران ذغال سنگ شناخته شد. قابلیت انحلال در آب دارد.

پیرازین‌ها²

عطریادهای مغزی‌جات و خشکبار ایجاد می‌کنند؛ مانند دو و سه دی متیل پیرازین³، که عطر دانه‌ی کنجد بو‌داده را تداعی می‌کند؛ یا بوی سوختگی و دودی نشات گرفته از دو اتیل سه متیل پیرازین⁴. این زنجیره‌ها نیز انحلال‌پذیر در آب هستند.

فورانون⁵

شیمی قهوه

تشکیل زنجیره‌های فورانون نتیجه‌ی فرایند کاراملی شدن قندها در حین برشته‌کاری قهوه است که طعم‌یاد میوه‌های استوایی مانند آناناس ایجاد می‌کند.

یکی از واکنش‌های مهم در حین برشته‌کاری، کاراملی‌شدن قندهاست که نتیجه‌ی آن، ایجاد زنجیره‌های فورانون است. این ماده شیمیایی در میوه‌های استوایی مانند آناناس تازه، انبه و توت فرنگی شیرین یافت می‌شود. این ماده جامد سفیدرنگ با نقطه‌ی جوشی نزدیک‌ به دمای محیط، اشتعال‌پذیر، قابل‌انحلال در آب و به شدت فرار بوده و در صنایع غذایی به‌عنوان طعم‌دهنده شیمیایی خوراکی استفاده‌های زیادی از آن می‌شود. به نظر می‌رسد تمرکز بالای این ماده‌ی شیمیایی در سابه و نوشیدنی قهوه، باعث ایجاد رایحه و طعم‌یاد میوه‌ای پیچیده‌ای می‌شود.

کتو‌ن‌ها⁶

مواد فرار و قابل‌بوییدنی هستند که از اکسید شدن طبیعی چربی‌های اشباع وغیراشباع به‌وجود می‌آیند. در فرآیند برشته‌کاری، نتیجه‌ی شکسته شدن زنجیره آمینو اسیدها طی واکنش میلارد هستند. از ساده‌ترین و کوچک‌ترین کتون موجود می‌توان به استویین⁷ اشاره کرد: ماده‌ای بی‌رنگ، فرار و آروماتیک. این ماده‌ی فرار در سابه‌ی قهوه‌ای که دچار اکسیداسیون شده، بعضا عطریادهای کهنگی و ماندگی و در برخی موارد، کپکی ایجاد می‌کند. یکی دیگر از شناخته‌شده‌ترین کتون‌ها، دی استیل⁸ است: مایعی سبز یا زرد و قابل‌انحلال در آب که با عطریاد کره گیاهی شناخته می‌شود. جالب است بدانید که در فرآیند تخمیر لبنیات که منجر به گندیدگی می‌شود، مایع سبز یا زردرنگی که ایجاد می‌شود حاوی مقادیر زیادی دی استیل است.

آلدئیدها⁹

در فرآیند برشته‌کاری و حین واکنش میلارد، آمینو اسیدها با مولکول‌های گروه کربونیل موجود در قهوه وارد واکنش شیمیایی شده و باعث ایجاد مواد آلدئیدی و نیز کتون‌ها می‌شوند. به‌عنوان مثال آیزو والر آلدهید¹⁰: ماده‌ای بی‌رنگ اما با بسیار آروماتیک با دامنه‌ای از عطریادهای چای، شکلات، مالت و شکر (بسته به مقدار). اگر در برشته‌کاری تا درجات تیره‌برشت پیش‌روی کنیم، با شکست زنجیره‌ی فنولیک اسید و همچنین سوختن فیبر و دیگر مواد قابل‌اشتعال در قهوه، چیزی جز عطریادهای دود و خاکستر باقی نمی‌ماند. بی‌دلیل نیست که برشته‌کاران قهوه‌ی تخصصی، گرایش بیشتری به درجات روشن برشته‌کاری دارند تا عطریادهای مثبت ناشی از ویژگی‌های آنزیمی قهوه را برجسته‌تر کنند.

شیمی قهوهحالا که از ترکیبات معطر فرار و عطریادهای منتسب به آن‌ها سخن گفتیم، این سوال مطرح می‌شود که چگونه این محرک‌های آروماتیک را دریافت می‌کنیم؟ تخمین زده شده که بیش از هزار ترکیب معطر در زمان برشته‌کاری ایجاد می‌شود؛ اما قرار نیست همه‌ی ما بتوانیم همه‌ی این هزار ترکیب را دریافت کرده و تشخیص دهیم. دریافت و تشخیص عطریادها به عواملی وابسته است از جمله میزان شدت ترکیبات معطر ایجادکننده‌ی آن عطریادها، برهمکنش این عطریادها و نیز آستانه‌ی درک حسی و مهارت ما.

زمانی که سابه‌ی قهوه را موردارزیابی بویایی قرار می‌دهیم (همان رایحه یا fragrance)، مواد فرار به صورت آزادانه به دریافت‌کننده‌های بویایی ما رسیده و پیام‌های عصبی به مغز ارسال می‌کنند. بعد از ترکیب آب با سابه‌ی قهوه، طی واکنش شیمیایی قطبیت¹¹، مواد فرار دیگری ایجاد شده و به دریافت‌کننده‌های بویایی می‌رسند. برای درک بیشتر قطبیت به مثال‌ زیر توجه کنید:

در زمان عصاره‌گیری از زنجیره‌ی کتون‌ها، مولکول‌های دی استیل (که بالاتر عطریادهای ناشی از آن‌ها را برشمردیم) قطبیت زیادی دارند؛ در حالی‌که بتاداماسنون‌ها که تداعی‌کننده‌ی بوی گل رز هستند، به‌واسطه‌ی قطبیت کمتر، برای آزاد شدن به زمان بیشتری در عصاره‌گیری نیاز دارد. به بیان ساده، ترکیبات فرار مختلف در فازهای مختلف دم‌آوری تشکیل و قابل‌دریافت می‌شوند.

تمامی پیام‌های عصبی که از طریق ترکیبات شیمیایی و دریافت‌کننده‌های حسی به مغز ما می‌رسد، در مغز تحلیل شده و تجربه‌ی بویایی ما را شکل می‌دهد. اما بسیار پیش می‌آید که مغز ما دچار تحلیل و برداشت اشتباه می‌شود. به عنوان مثال بوتاندیون در برخی موارد باعث ایجاد بوی کارامل شیرین می‌شود. اگر میزان دریافت این بو در یک نوشیدنی برای ما شدت زیادی داشته باشد و با توجه به این که بوی کارامل برای ما آمادگی تجربه‌ چشیدن یک ماده‌ی شیرین را بیشتر خواهد کرد، احتمال این‌که نوشیدنی برای ما شیرین‌تر از حد معمول به‌نظر برسد افزایش می‌یابد.¹²

بدین ترتیب درمی‌یابیم که دریافت ما از یک فنجان قهوه در کافه‌ی همیشگی‌مان، به زنجیره‌ای از علم شیمی، آناتومی انسان، مغز و اعصاب و دانش روز قهوه وابسته است. این‌که بدانیم فلان عطریاد و طعم‌یادی که در قهوه دمی دریافت می‌کنیم، ناشی از کدام ترکیبات شیمیایی‌ست، نه تنها برای علاقه‌مندان حرفه‌ای قهوه می‌تواند جذاب باشد، بلکه بسیاری از قهوه‌آزمایان و برشته‌کاران حرفه‌ای نیز باید به این دانش مسلح باشند.


به قلم همین نویسنده ~

طعم و عطر قهوه از کجا می‌آید؟ جستاری در شیمی قهوه


¹ – ۲-Methylpyridine با فرمول شیمیایی C6H7N
² – Pyrazines با فرمول شیمیایی C4H4N2
³ – ۲,۳-Dimethylpyrazine
⁴ – ۲Ethyl-3-methylpyrazine
⁵ – فورانون C4H4O
⁶ – Ketones
⁷ – با فرمول شیمیایی C4H8O2
⁸ – Dyacetyl با فرمول شیمیایی C4H6O2
⁹ – Aldehyde
¹⁰ – Isovaleraldehyde با فرمول شیمیایی C5H10O
¹¹ – قطبیت، پدیده‌ای فیزیکی ناشی از تفاوت قطب‌های الکتریکی مولکول‌هاست که نیروی جداسازی مولکول‌های فرار حین عصاره‌گیری را فراهم می‌کند. آب مصرفی برای عصاره‌گیری قهوه دارای ویژگی قطبیت است؛ به این معنی که در یک مولکول H2O، وجود بار مثبت اتم هیدروژن و بار منفی اتم اکسیژن زنجیره‌ی مولکول‌های آب را کنار هم نگه می‌دارد. به دلیل خصوصیت قطبیت آب و‌ همچنین اجزای مختلف تشکیل‌دهنده قهوه که دارای خاصیت قطبیت هستند، عصاره‌گیری از آن مواد به کمک همین قابلیت قطبی انجام می‌شود: اتم‌های با بار الکتریکی غیرهمنام آب و قهوه در جوار هم قرار گرفته و منجر به شکست زنجیره‌ها و بعضا حل شدن آن مواد در آب می‌شود.
¹² – در مطالعه‌ای که شرح آن در کتاب Behavioral neurobiology of eating disorders نوشته‌ی Walter H. Kaye و Roger A.H. Adan آمده، نمونه‌های مختلفی از نوشیدنی‌های شیرین و بدون طعم در کنار همان نمونه‌ها با شدت شیرینی یکسان ولی با افزودنی طعم‌دار در اختیار پنل‌های چشایی قرار گرفت تا از نظر شدت شیرینی مورد ارزیابی قرار بگیرند. با آن‌که شدت شیرینی در تمام نمونه‌ها یکسان بود، افراد نوشیدنی‌های طعم‌دار را شیرین‌تر احساس کرده بودند.

نیز ببینید ~

, , , , , , , , ,

‎هنوز کسی کامنتی ننوشته است‫.‬

دیدگاهتان را بنویسید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.