Новое исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, предполагает, что на идеальную чашку кофе влияет сложная комбинация таких переменных, как метод обработки зерен, время заваривания и степень помола, а не только степень обжарки.

Содержание кофеина и выход экстракции — две наиболее важные переменные для любителей кофе, особенно тех, кто подходит к этому вопросу со всей серьезностью.

Выход экстракции — это мера количества растворимого материала из кофейной гущи, который растворяется в заваренном кофе. По сути, он отражает эффективность процесса заваривания при извлечении соединений из кофейной гущи.

Под руководством доктора Закари Р. Линдси, доцента физики в колледже Берри, США, исследование фокусируется на том, как степень обжарки влияет на эти две переменные. Phys.org поговорил с доктором Линдси, самопровозглашенным кофейным гением, об исследовании.

«Более 20 лет назад я слышал, как один бариста утверждал, что в темной обжарке больше кофеина, но десятилетие спустя я столкнулся с противоположной идеей, что светлая обжарка — король кофеина. Однако я не смог найти никаких убедительных данных».

«Только когда в 2022 году я занялся обжаркой кофе в качестве хобби, я начал замечать недостающие части головоломки. К счастью, двое увлеченных студентов из моей исследовательской группы также заинтересовались этой загадкой, и мы приступили к работе», — сказал доктор Линдси.

Выбор кофе, обжарки и способа заваривания

Для проведения своего исследования исследователи выбрали эфиопский кофе. Эфиопия имеет давнюю традицию производства кофе, насчитывающую столетия, поскольку это страна, где произрастает арабика, или кофейное дерево.

В рамках данного исследования они изучают натуральный и обработанный мытым способом кофе.

При натуральном методе кофейные ягоды сушатся с семенами внутри. Семена отделяются после сушки, что приводит к фруктовым и сложным вкусам кофейных зерен. С другой стороны, при мытом методе семена отделяются от кофейных ягод, а затем высушиваются, что приводит к более чистому и яркому профилю вкуса.

Затем исследователи использовали пять различных степеней обжарки зеленых кофейных зерен, выбрав время заваривания одну, две и десять минут.

Исследователи выбрали метод заваривания AeroPress с соотношением воды и кофе 15:1. AeroPress — это метод заваривания на основе давления, похожий на эспрессо-машину, но в меньших масштабах. AeroPress заваривает кофе и использует давление для извлечения напитка через бумажный фильтр.

Доктор Линдси объяснил выбор AeroPress, сказав: «При выборе метода заваривания главной целью было внедрить процедуру, которая могла бы стабильно производить напитки в широком диапазоне выходов экстракции, изменяя только время заваривания».

«AeroPress стал средством достижения желаемых результатов с минимальными отклонениями во всех партиях обжарки».

В общей сложности исследователям было предложено изучить 30 уникальных комбинаций заваренного кофе.

Анализ кофе

Для анализа содержания кофеина и выхода экстракции исследователи использовали три метода анализа.

Для измерения содержания таких соединений, как кофеин, хлорогеновые кислоты и другие растворимые соединения в сваренном кофе, они использовали высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ).

Этот метод разделяет различные соединения в кофе на основе их взаимодействия со стандартным материалом, количественно определяя индивидуальные концентрации.

Затем они использовали рефрактометрию. Этот метод измеряет преломление света через сваренный кофе, указывая выход экстракции, т. е. сколько растворимого материала растворилось из кофейной гущи.

Наконец, они использовали сканирующую электронную микроскопию (СЭМ) для наблюдения за поверхностью кофейных зерен и молотого кофе. Это помогло им изучить размер зерна и пористость. СЭМ предоставляет информацию о влиянии обжарки на физические свойства кофейных зерен.

«СЭМ позволяет использовать простой подход к характеристике, который предоставляет двумерную информацию о структуре обжаренного кофе. Изменяющаяся пористость обжаренного кофе играет ключевую роль в подвижности соединений во время обжарки и заваривания», — пояснил доктор Линдси.

Пористость, кофеин и экстракция

Исследователи обнаружили, что содержание кофеина в сваренном кофе зависит от процесса обжарки и выхода экстракции.

«Во время обжарки объем и пористость кофейных зерен увеличиваются по мере обжарки, что облегчает проникновение соединений в систему и их выведение из нее», — пояснил доктор Линдси.

Большая пористость подразумевает большую площадь внутренней поверхности кофейной гущи, что облегчает проникновение воды и растворение таких соединений, как кофеин и ароматизаторы. Это влияет на весь процесс экстракции, происходящий во время заваривания.

Что касается содержания кофеина, исследователи обнаружили, что при использовании одинаковых установок для заваривания, в кофе светлой и средней обжарки содержание кофеина было выше, чем в кофе темной обжарки. Это связано с потерей кофеина во время обжарки, что обычно приводит к более низкому выходу экстракции для кофе темной обжарки.

Напротив, они обнаружили, что содержание кофеина в более темном кофе было выше, когда выход экстракции оставался одинаковым для всех обжарок.

«Однако более темная обжарка неизменно демонстрировала более низкий выход экстракции, чем светлая и средняя обжарка, поэтому не всегда удавалось достичь одинакового выхода экстракции для всех степеней обжарки», — добавил доктор Линдси.

Новые идеи

Конкурирующие механизмы увеличения пористости, повышающие эффективность экстракции, и более темной обжарки, теряющей экстрагируемые соединения, открыли уникальное понимание, противоречащее предыдущим предположениям.

Сублимация кофеина — процесс непосредственного перехода кофеина из твердого состояния в газообразное — происходит при более высоких температурах, чем считалось ранее.

«Хотя взаимосвязь между степенью обжарки и содержанием кофеина рассматривалась в литературе более 20 раз, преобладающая теория заключается в том, что кофеин остается стабильным в процессе обжарки».

«Однако мы устанавливаем четкую взаимосвязь между степенью обжарки, содержанием кофеина и выходом экстракции», — сказал доктор Линдси.

Исследователи планируют расширить эту работу, чтобы изучить связь между степенью обжарки и выходом экстракции для кофе без кофеина. Они также намерены проверить ее с методами заваривания на основе перколяции, чтобы увидеть, дают ли они схожие результаты.

«Суть в том, что если вы хотите выпить чашку кофе с максимальным содержанием кофеина, выбирайте среднюю обжарку», — говорит доктор Линдси.