MILANO – Tra le complesse reazioni chimiche che intervengono durante la tostatura del caffè, le più nota è quella di Maillard, che inizia a circa 160° e continua sino all’interruzione della tostatura. Scopriamo la loro dinamica più da vicino in questo articolo a firma di Andrej Godina, Dottore di Ricerca in Scienza, tecnologia ed economia nell’industria del caffè, Trainer Sca, caffesperto e socio fondatore di Umami Area.
di Andrej Godina
Il frutto della pianta di caffè è un seme che matura sulla pianta in un periodo di tempo dai 9 agli 11 mesi, dipende dalla specie botanica.
La composizione chimica del caffè verde, prima della tostatura, è differente e dipende sostanzialmente dalla specie botanica:
La quantità dei vari composti chimici, soprattutto dei carboidrati che giocano un ruolo fondamentale nelle varie reazioni chimiche in tostatura, dipenderà anche: dalla fertilizzazione; dal clima al quale le piante sono sottoposte; dalla quantità delle precipitazioni; dal metodo di lavorazione delle ciliegie.
Il processo di tostatura che viene applicato al chicco di caffè verde è in grado di trasformare la composizione chimica del chicco in modo drastico, moltiplicando il numero dei composti chimici che raggiungono le migliaia. Alcuni composti chimici presenti nei chicchi crudi vengono distrutti mentre altri si formano a causa di reazioni quali la pirolisi, caramelizzazione e reazione di Maillard.
Una reazione in parte ancora sconosciuta
L’applicazione di calore nel processo di tostatura provoca l’attivazione di alcune reazioni chimiche. Tra queste, la più importante è la reazione di Maillard, che è una delle più complesse e ancora oggi in parte sconosciuta. La reazione deve il suo nome al chimico francese che per primo la scoprì Louis Camille Maillard vissuto tra il 1878-1936.
Per la definizione dei processi chimici che intervengono durante la reazione di Maillard alcuni fattori sono importanti: tempo e temperatura, pH, attività dell’acqua. Generalmente i composti a basso peso molecolare sono responsabili della parte aromatica prodotta in tostatura, mentre quelli ad alto peso molecolare producono il colore marrone, tipico del caffè tostato.
Nel caffè la quantità di carboidrati è importante in quanto è uno dei composti chimici usato dalle reazioni chimiche durante la cottura. Il saccarosio è presente nel chicco di caffè verde in percentuale del 9% nell’Arabica e circa la metà nella Canephora. La sua quantità è importante per la quantità finale di aromi prodotti, l’intensità del gusto acido e per il colore finale del chicco.
La reazione di Maillard viene generalmente divisa in tre parti:
- fase iniziale. Questa prima fase prevede la reazione di condensazione tra il gruppo amminico di un amminoacido e quello carbonilico di uno zucchero riducente che produce composti di Amadori che rappresentano nei primi stadi della reazione un composto chimico stabile. È bene ricordare che una delle maggiori differenze tra la reazione di Maillard e la Caramelizzazione è che la prima necessita la presenza di proteine, mentre la seconda no.
- fase intermedia. In questa fase la reazione diviene più complessa. Precursori aromatici a basso peso molecolare sono trasformati in composti ad alto peso molecolare, mentre la degradazione di Strecker produce nuovi composti chimici attraverso la condensazione tra composti alfa-amminoacidi e composti alfa-dicarbonilici. La degradazione di Strecker porta alla formazione di molecole di CO2 assieme a numerosi pigmenti bruni. È importante ricordare che la maggior parte dei composti chimici che si originano dalla degradazione di Strecker sono volatili e contribuiscono alla complessità aromatica della bevanda.
- fase finale. In questa fase vengono creati composti eterociclici azotati attraverso reazioni di condensazione dei precursori a basso peso molecolare, quali furfurale, prodotti di scissione e riduttori. I prodotti finali della reazione di Maillard sono composti polimerici comunemente chiamati melanoidine.
La reazione di Maillard cambia in base alla quantità di calore fornita al chicco di caffè in funzione del tempo; quindi con una differente produzione di composti chimici finali quali le melanoidine.
Le conseguenze sul caffè in tazza
Quest’ultimo punto è importante perché permette di affermare che lo stesso caffè tostato alla stessa temperatura finale di cottura ma con tempo finale diversa presenterà in tazza una complessità aromatica differente. Generalmente è valida la regola seconda la quale la tostatura per il caffè filtro dev’essere più corta rispetto a quella per l’espresso. Ma non troppo lunga perché si può produrre un caffè tostato “baked”, ovvero lesso.
Durante il processo di tostatura sono prodotti contemporaneamente abbondanti quantità di CO2, scompaiono quasi tutti gli amminoacidi e si osserva l’ossidazione degli zuccheri in acidi. La maggior parte dei composti aromatici volatili prodotti dalla tostatura sono creati dalla reazione di Maillard e sono più di 1000 tra cui composti aciclici ed eterociclici, contenenti azoto, ossigeno o zolfo: furani, pirroli, pirazine, ossazoli, tiazoli, maltolo, isomaltolo, furanoni, ecc.
La reazione di Maillard produce anche composti antiossidanti che si formano nelle fasi intermedie attraverso la formazione di composti volatili sia a quelli prodotti in fase finale ad alto peso molecolare o melanoidine. Per questo motivo il caffè tostato è un alimento che permette di prevenire alcune patologie. Per un approfondimento sulle proprietà salutari del caffè è possibile fare riferimento al sito web https://www.caffebenessere.it/
Fonti:
La reazione di Maillard nei prodotti alimentari – Industrie alimentari XL Aprile 2001
Coffee constituents – Adriana Farah 2012
