CÁC BIẾN ĐỔI HÓA HỌC TRONG QUÁ TRÌNH RANG XAY CÀ PHÊ

Khi hạt cà phê chuyển mình trong sức nóng của máy rang, hàng trăm phản ứng hóa học sẽ liên tục diễn ra một số hợp chất sẽ phân hủy, một số bị biến tính thành các hợp chất khác và vô số các hợp chất mới được hình thành, tất cả các điều này cộng với một loạt các biến đổi về mặt vật lý sẽ hình thành trong nhân cà phê những hương vị độc nhất.

Và sau đây là các phản ứng hóa học chính làm nên tách cà phê hàng ngày của bạn:

1. PHẢN ỨNG MAILLARD

Maillard không chỉ là một, mà là một nhóm hàng loạt các phản ứng hóa học rất quan trọng để tạo ra hương vị đặc trưng và màu nâu của cà phê rang (và nhiều loại thực phẩm khác – bao gồm sô cô la, bánh mì…) Các phản ứng được đặt theo tên của Louis Camille Maillard, bác sĩ người Pháp lần đầu tiên mô tả chúng vào năm 1910. Trong lò rang, quá trình này bắt đầu từ khoảng 140°C đến 160°C, khi nhiệt độ vượt ngưỡng 170°C, các phản ứng caramen hóa bắt đầu xảy ra và đốt cháy hết lượng đường còn lại.

2. PHẢN ỨNG CARAMEL HÓA

Không giống như các phản ứng Maillard, Caramel hóa là một hình thức nhiệt phân xảy ra ở khoảng 170°C (338°F). Nhiệt độ cao sẽ làm các mạch carbohydrate dài, phức tạp vỡ ra thành hàng trăm hợp chất mới, nhỏ hơn bổ sung một lượng đáng kể vị đắng, chua, mùi hương… Phản ứng này sẽ diễn ra liên hoàn cho đến khi kết thúc quá trình rang và nó cũng góp phần tạo nên những mùi hương ngọt ngào trong cà phê, như caramel, bánh mì nướng, hạnh nhân,..

3. SỰ PHÂN HỦY CỦA ACID

Acidity – hay đặc tính axit mang lại cho cà phê sự sống động, tinh tế, phức tạp và chút gì đó tươi sáng. Mặc dù nhiều người uống cà phê cho rằng axit làm cho cà phê đắng hoặc khó chịu hơn nhưng cà phê không có axit thực sự “rỗng tuếch” và nhàm chán. Người ta có thể trải nghiệm Cold brew coffee để giảm thiểu hàm lượng axit trong cốc. Nhưng điều đó gần như đã phủ nhận nỗ lực cân bằng tính axit vô cùng khó khăn của quá trình rang.

Và khi nhắc đến Acidity ta không thể không nhắc đến Chlorogenic axit (CGA) cho đến nay là axit phổ biến nhất trong hạt cà phê thô, ở mức 6% -8% hàm lượng CGA trong hạt cà phê cao hơn bất kỳ loại thực vật nào khác. Tùy thuộc vào nhiệt độ và thời gian, quá trình rang sẽ liên tục phá vỡ CGA, khi rang nhạt (light roast) 50% CGA sẽ mất đi và chỉ để lại 20% trong độ rang đậm (dark roast). Tất nhiên CGA không bốc hơi, chúng chỉ phân hủy thành axit quinic và caffeic, hai hợp chất thuộc nhóm phenolic này đóng góp vào vị đắng và độ đạm đà (body) cho cà phê.

4. CÁC HỢP CHẤT DỄ BAY HƠI

Vài phút sau khi quá trình rang bắt đầu, “mùi hương cà phê” mới chính thức hình thành – Sự gia tăng nhanh chóng của các hợp chất thơm dễ bay hơi xảy ra khi độ ẩm của cà phê giảm dưới 5%. Khi đó, các phản ứng Caramel hóa và Maillard, cũng như sự suy thoái và chuyển hóa của axit amin, đường, axit phenolic và lipid, sẽ cùng nhau góp phần vào sự phát triển của các hợp chất thơm, bao gồm:

- Aldehydes, mùi hương của những loại trái cây có màu xanh
- Furans, góp phần mùi caramel
- Pyrazines, có mùi hương đất
- Guaiacol, có mùi khói, hăng cay

5. CÁC HỢP CHẤT KHÔNG BAY HƠI

Đơn giản là các chất ổn định ở nhiệt độ phòng. Một số trong các hợp chất này được hình thành, thay đổi trong quá trình rang, trong khi số khác vẫn ổn định trong suốt quá trình. Hầu hết các hợp chất không bay hơi góp phần vào hương vị (flavor) cà phê. Ví dụ như caffeine, chịu trách nhiệm cho một phần vị đắng, sucrose cho vị ngọt, và lipid cho cảm giác về sự đậm đà (body), các loại axit hoặc hợp chất melanoidin hình thành trong phản ứng Maillard cũng thuộc nhóm chất không bay hơi…

Nói về Caffeine, bất chấp quan niệm chung, việc rang đậm hơn chỉ làm giảm khối lượng hạt cà phê do mất nước chứ không làm giảm hàm lượng caffeine trong hạt (vì caffeine ổn định ở mức nhiệt cao hơn nhiệt độ rang). Do vây, càng rang đậm tỷ lệ caffeine / trọng lượng sẽ tăng dần, nên với cùng một lượng cà phê, thì loại nào rang càng đậm hàm lượng caffeine càng cao.