این مقاله، برگردان مستقیم به زبان فارسی از مقالهای است که در وبسایت انجمن قهوه تخصصی منتشر شده است. پژوهشگران، دکتر «نانسی کوردوبا» و دکتر «دوین پترسون» به همراه «پیتر جولیانو»، از یافتههای اولیه پروژهی تحقیقاتی چندسالهی بنیاد علوم قهوه پرده برمیدارند. این پروژه که در مرکز تحقیقات و آموزش طعم دانشگاه ایالتی اوهایو انجام شده، در پی کشف بنیادین راز شیرینی قهوه است. دکتر «نانسی کوردوبا» عضو سابق مرکز تحقیقات و آموزش طعم در دانشگاه ایالتی اوهایو و در حال حاضر دانشمند ارشد تحقیق و توسعه در شرکت قهوه وستراک است. دکتر «دوین پترسون» استاد برجستهی علوم غذایی، کشاورزی و محیط زیست در دانشگاه ایالتی اوهایو است. «پیتر جولیانو» مدیر اجرایی بنیاد علوم قهوه است.
مقدمه
شیرینی امروزه یکی از ویژگیهای بسیار مهم قهوه تخصصی بهحساب میآید. در سال ۲۰۲۱، انجمن قهوه تخصصی (SCA) در مطالعهای پیرامون نقاط قوت و ضعف پروتکل کاپینگ خود (مربوط به سال ۲۰۰۴) نظرات ۱۵۰۰ نفر را جویا شد. اکثریت شرکتکنندگان معتقد بودند که «باید یک مقیاس برای سنجش شیرینی اضافه شود». همچنین، ۹۵ درصد از حدود ۵۰ متخصصی که با آنها مصاحبه شد، بر این باور بودند که «صرفاً ذکر وجود یا عدم وجود شیرینی کافی نیست، چون شیرینی از ویژگیهای بسیار مهم قهوه است و باید بهطور دقیقتری ارزیابی شود». بسیاری از این متخصصان از افزودن یک مقیاس برای شدت شیرینی حمایت کردند. آنها خاطر نشان کردند که به دلیل تغییرات در روشهای پردازش قهوه در ۲۰ سال گذشته، شیرینی به ویژگی مهمتری تبدیل شده است و نمیدانند چرا در پروتکل ۲۰۰۴ بهصورت کمی ارزیابی نشده است. برخی از متخصصان همچنین بیان کردند که اگرچه شیرینی بیتردید یک ویژگی کلیدی قهوه است، اما علت ایجاد آن هنوز بهدرستی مشخص نیست.
با این حال، اهمیت شیرینی بهعنوان یکی از ویژگیهای قهوه، موضوع جدیدی نیست. کتاب «راهنمای قهوهآزمایان»، اثری مهم در زمینهی ارزیابی قهوه تخصصی، نوشتهی تِد لینگل و منتشر شده در سال ۱۹۸۴، واژههای «شیرین» یا «شیرینی» را دستکم ۱۴۰ بار و واژههای «شکر» یا «شکرها» را ۸۰ بار ذکر میکند. لینگل شیرینی را مزهای «ناشی از محلولهای قندی» تعریف کرده و پیشنهاد داده که علت آن وجود «قندهای کاراملیزه و ترکیبات اسید آمینه» است. او میگوید: «شیرینی به طعم کامل و دلپذیر و همچنین هرگونه شیرینی واضح اشاره دارد و احساس آن نتیجهی وجود کربوهیدراتهای خاص است. در این مورد، طعمهای «ترش، گس یا سبز» در مقابل شیرینی قرار میگیرند.
لینگل پیشنهاد کرد که شیرینی بهدلیل تعاملات آن با دیگر جنبههای چشایی، کلیدیترین نقش را در تجربهی حسی قهوه ایفا میکند و معتقد بود که شیرینی قهوه به وجود قندها وابسته است. با این حال، در آن زمان دانش علمی کافی برای رد این فرضیهها وجود داشت، اما تمایلی جدی برای بهچالشکشیدن نظریات لینگل مشاهده نمیشد. در حقیقت، کار لینگل تا مدتها مبنای سیستمهای ارزیابی قهوه باقی ماند، تا زمانی که ارزیابی ارزش قهوه (Coffee Value Assessment) معرفی شد. با اینکه دانشمندان پژوهشهایی ارائه دادند که ایدههای لینگل را به چالش میکشید، اما موفق نشدند روایت مورد پذیرش عمومی درباره علت شیرینی قهوه را تغییر دهند. بهعنوان مثال، در سال ۱۹۸۵ (یکسال پس از انتشار کتاب لینگل)، کلارک و مکری کتابی محبوب دربارهی شیمی قهوه منتشر کردند. آنها کشف کردند که قهوهی متوسطبرشت حاوی ۰.۹٪ از ساکاروز موجود در قهوهی سبز است، درحالیکه قهوهی روشنبرشت حاوی ۲.۹٪ از آن است. این یافته نشان داد که مقدار قند باقیمانده در نوشیدنی نهایی قهوه تنها ۰.۰۱۴ گرم ساکاروز، ۰.۰۱۴ گرم گلوکز و ۰.۰۰۹ گرم فروکتوز در هر ۱۰۰ میلیلیتر است. از سال ۱۹۶۵، کارشناسان به این نتیجه رسیده بودند که این غلظتهای قند بسیار پایینتر از آستانهی حساسیت انسانی برای درک شیرینی است.
بنابراین، بزرگترین معمایی که برای من وجود دارد این نیست که چرا قهوه ممکن است شیرین باشد، بلکه این است که چرا همواره فرض میشد که شیرینی قهوه بهدلیل وجود قندها است؛ درحالیکه مدتهاست میدانیم چنین چیزی امکانپذیر نیست. بهمدت ۴۰ سال، این فرضیه را به چالش نکشیدیم و حتی سیستمهای صنعتی خود، مانند پروتکل کاپینگ ۲۰۰۴ را بر همین اساس بنا کردیم. من بسیار سپاسگزارم که پژوهشگران دانشگاه اوهایو استیت این چالش را پذیرفتهاند و شروع به رمزگشایی از این معما کردهاند که چه چیزی واقعاً باعث شیرینی قهوه میشود.
دکتر ماریو آر. فرناندز-آلدوئندا (کارشناس فنی)
برای حداقل ۳۰۰ سال، قهوهنوشان آنرا بهعنوان یک نوشیدنی «شیرین» درک کردهاند: کانتاتای قهوه از باخ در قرن هجدهم چنین میگوید: «آه! چه شیرین است طعم قهوه! دلپذیرتر از هزار بوسه، بسیار شیرینتر از شراب موسکاتل!»
این درک با تحقیقات پشتیبانی شده است. در یک مطالعه در سال ۲۰۱۹، مصرفکنندگان قهوهی فیلتری، قهوهی ساده فیلتری را بهعنوان یک نوشیدنی شیرین تلقی کردند و در واقع شیرینی، قویترین عامل مؤثر بر میزان پذیرش افراد بود. مطالعات دیگر مصرفکنندگان نشان میدهند که شیرینی بهعنوان یک ویژگی کلی مثبت در قهوه در نظر گرفته میشود. بهطور مشابه، قهوهآزمایان و خریداران قهوه نیز شیرینی را ویژگیای مثبت تلقی میکنند—این خصیصه هم بر برداشتهای کیفی و هم بر قیمت قهوه مؤثر است. بهطور تجربی، اکثر قهوهنوشان توضیحی شهودی برای این موضوع دارند: قهوه دانهی یک میوه است؛ آنها چنین استدلال میکنند؛ و میوهها دارای شکر هستند؛ بنابراین، شیرینی باید به شکرهای موجود در قهوه مرتبط باشد.
این استدلال منطقی بهنظر میرسد، اما این توضیح برای شیرینی قهوه با چالشهایی روبهرو شده است. دانشمندان مدتی است میدانند که قهوهی برشتهشده تقریباً هیچگونه قندی در خود ندارد. در مقالهای اخیر، باتالی و همکارانش نشان دادهاند که اگرچه قندها در قهوه وجود دارند، اما غلظت آنها پایینتر از آستانهی حسی انسان است. به این معنی که قهوهآزمایان قادر به درک قند موجود در قهوههای مورد آزمون نبودند. این موضوع یک معما ایجاد میکند—اگر احتمالاً قندها علت شیرینی قهوه نیستند، پس چه چیزی میتواند پدیدهی شیرینی در قهوه را توضیح دهد؟
بهعنوان پژوهشگرانی که در زمینهی درک طعم در قهوه تحقیق میکنند، ما چنین معماهایی را بهعنوان یک چالش پذیرفته و با اشتیاق به آنها میپردازیم. در این مورد، بنیاد علوم قهوه با مرکز تحقیقات و آموزش طعم در دانشگاه ایالتی اوهایو تماس گرفت و پیشنهادی ارائه داد: همکاری برای حل این معمای شیرینی قهوه. در سال ۲۰۲۳، ما پروژهای دوساله با عنوان «شیرینی در قهوه: آنالیز حسی و شناسایی ترکیبات کلیدی» آغاز کردیم. هدف این پروژه پاسخ به این سؤال است که «عوامل مؤثر بر درک شیرینی توسط قهوهآزمایان چیست؟». این پژوهشی بنیادی است—ما در حال بررسی پدیدهی شیرینی قهوه و منشأ آن در شیمی دانهی قهوه هستیم.
بهعنوان دانشمندان، ما به روش علمی روی آوردیم؛ روشی که در آن فرضیههایی را برای توضیح یک پدیده توسعه میدهیم. سپس این فرضیهها را با استفاده از بهترین روشهایی که در دسترس داریم، آزمایش میکنیم. در این مقاله، ما از پنج فرضیه، نحوهی آزمایش هر یک و آنچه آموختیم صحبت خواهیم کرد.
فرضیه اول: شیرینی قهوه واقعی و قابل درک است
با وجود اینکه بررسی ما از شواهد موجود بهشدت نشان میداد که شیرینی قهوه یک پدیدهی واقعی است (چیزی که افراد هنگام نوشیدن Black Coffee قادر به درک آن هستند)، ما کار خود را با اثبات این پدیده برای خودمان آغاز کردیم. برای این منظور، تیم تحقیقاتی ما با یک شرکت تخصصی برشتهکاری قهوه به نام Intelligentsia Coffee همکاری کرد تا گروهی از قهوهها را بهصورت ویژه انتخاب کند که طیف وسیعی از طعمها و بهطور ایدهآل، سطوح مختلفی از شیرینی را نمایندگی کنند. قهوههای انتخابشده و کدهای آن ها در جدول پایین درج شدهاند. سپس از گروهی متشکل از ۱۲۵ قهوهآزمای حرفهای خواستیم تا این قهوهها را بچشند و از نظر شدت شیرینی، آنها را رتبهبندی و همچنین شیرینی هر قهوه را بر اساس یک مقیاس شدت ۱۵ امتیازی ارزیابی نمایند (شکل ۱). ازآنجاکه هدف پروژهی ما درک تجربهی حسی قهوه بهعنوان یک نوشیدنی شیرین بود، تأثیر متغیرهای خاصی مانند مرحلهی برشتهکاری قهوه، میزان رسیدگی میوهی قهوه، روشهای پردازش یا اندازهی آسیاب روی شیرینی درکشده را بررسی نکردیم. در عوض، تمرکز تحقیق ما بر خودِ این پدیده معطوف بود.
شکل ۱. میانگین شدت شیرینی برای هر نمونه قهوه توسط قهوهآزمایان متخصص. این نمودار میانگین شدت شیرینی را نشان میدهد که توسط ۱۲۵ قهوهآزمای حرفهای روی یک مقیاس ۱۵ امتیازی ارزیابی شده است. بین قهوهای با کمترین امتیاز شدت شیرینی (نمونهی ۶، امتیاز ۳.۶) و قهوهای با بالاترین امتیاز (نمونهی ۲، امتیاز ۹.۶) ۶ امتیاز اختلاف وجود دارد. نمونههای ۵ و ۶ بهطور قابل توجهی شیرینی کمتری نسبت به سایر نمونهها داشتند.
بر اساس این آزمایش، تفاوتی معنادار از نظر آماری در شدت شیرینی بین قهوهها مشاهده شد، به گونهای که اختلاف کلی آنها روی مقیاس شدت ۱۵ امتیازی به ۶ امتیاز رسید. علاوه بر این، چندین قهوه از نظر آماری (در شدت شیرینی) با سایر قهوهها تفاوت معناداری داشتند، و بهویژه دو قهوه—قهوههای شماره ۵ و ۶—کمتر از سایر قهوهها شیرین بودند. این نتایج نشان داد که شیرینی قهوه واقعاً یک ویژگی واقعی و قابل اندازهگیری است و قهوهآزمایان ما نیز در مورد تشخیص قهوههای شیرین و غیرشیرین اتفاق نظر داشتند.
حال، به سراغ فرضیه بعدی میرویم!
فرضیه دوم: شیرینی در قهوه یک پدیدهی معطر است.
قهوه یک نوشیدنی بهشدت معطر است و بهخوبی مشخص شده است که عطرها—چه بهصورت مستقیم از طریق بینی (اورتونیزال) و چه بهصورت غیرمستقیم و از گلو به سمت عقب حفرهی بینی (رترونیزال)— تأثیر عمیقی بر درک طعم، از جمله شیرینی دارند. برای آزمایش این پدیده در قهوه، از همان قهوهآزمایانی که در آزمایش اول شرکت کرده بودند خواستیم تا همان روش رتبهبندی و ارزیابی شیرینی قهوهها را دوباره دنبال کنند—این بار با گیرهی بینی (به شکل ۲ مراجعه کنید). اگر آنها توانایی تشخیص شیرینی در قهوهها را از دست میدادند، میدانستیم که عطر است که درک شیرینی را تحت تأثیر قرار میدهد. اگر رتبهبندیها همانطور باقی میماند، میدانستیم که عطر عامل مؤثری نیست.
شکل ۲. شدت متوسط شیرینی برای هر نمونه که توسط قهوهآزمایان حرفهای با گیرهی بینی ارزیابی شده است. تفاوت بین پایینترین رتبه (نمونه ۶، امتیاز ۴.۴) و بالاترین رتبه (نمونه ۷، امتیاز ۸.۰) به ۳.۶ کاهش یافته است. نمونههای ۵ و ۶ هنوز هم بهعنوان کمشیرینترین، رتبهبندی شدهاند.
جالب اینجاست که درک کلی از شدت شیرینی کاهش یافت. همچنین، تفاوت کمتری بین شیرینترین و کمشیرینترین قهوهها وجود داشت—فقط ۳.۶ امتیاز بهجای ۶؛ اما رتبهبندیها مشابه بودند و بهطور اساسی، قهوههای «کم شیرین» در هر دو آزمایش یکسان بودند. این نشان میدهد که ترکیبات عطر تأثیر دارند، اما باید ترکیبات غیر فرّار دیگری وجود داشته باشد که بر روی زبان چشیده میشوند و منجر به درک شیرینی میشوند.
فرضیه سوم: آیا ممکن است در نهایت قندها باشند؟
حال که مشخص کرده بودیم ترکیبات غیر فرّار که بر روی زبان دریافت میشوند در ایجاد شیرینی قهوه نقش دارند، باید فرضیه قندها را دوباره بررسی میکردیم. با اینکه تحقیقات قبلی به شدت نشان میدادند که قندها در این موضوع دخیل نیستند، اما باید خودمان این موضوع را بررسی میکردیم. ما از کروماتوگرافی مایع-طیفسنجی جرمی، یک تکنیک تحلیل شیمیایی، برای ارزیابی پنج نوع قند در قهوه استفاده کردیم: فروکتوز، مانووز، ساکاروز و ترکیب گلوکز و گالاکتوز. ساکاروز بهعنوان فراوانترین قند در قهوههای برشتهشده شناخته میشود و آزمایشهای ما این موضوع را تأیید کرد: بیشتر قهوههایی که آزمایش کردیم مقداری ساکاروز داشتند. با این حال، در قهوههایی که آزمایش کردیم، تمام قندها بهطور قابل توجهی پایینِ آستانهی تشخیص انسانی بودند که نتایج مطالعهی باتالی و همکاران را تأیید میکند. (انسانها میتوانند ساکاروز را در غلظت حدود ۲۰۰۰ میلیگرم در لیتر تشخیص دهند و قهوههایی که ما آزمایش کردیم حداکثر حدود ۱۰۰ میلیگرم در لیتر داشتند.) در واقع، قهوههایی که بیشترین مقدار کل قندها را داشتند، از نظر قهوهآزمایان، کمشیرینترین قهوهها بودند که نشان میدهد قندها بهطور مستقیم بر شیرینی قهوه تأثیر نمیگذارند.
فرضیه چهارم: درک شیرینی تحت تأثیر طعمهای دیگر قرار دارد.
برای توضیح این فرضیه، نیاز داریم که یک انحراف کوتاه به توضیح طعمها، عطرها و مزههای قهوه داشته باشیم. «مزه» اصطلاح فنی است که ما برای تحریکی که در دهان توسط جوانههای چشایی بهعنوان پاسخ به ترکیبات حلشده در دهان احساس میشود، استفاده میکنیم. بیشتر مزهها به پنج دسته تقسیم میشوند: شیرین، ترش، شور، تلخ و اومامی. «عطرها» تحریکی هستند که در حفرهی بینی بهعنوان پاسخ به ترکیبات فرّار در هوا احساس میشوند. این هوا میتواند بهصورت اورتونیزال (از طریق بینی) یا رترونیزال (از طریق حلق) وارد حفرهی بینی شود. «طعم» کاملاً موضوع دیگری است—زمانی که مغز سیگنالهای مزه و عطر را دریافت میکند، این سیگنالها را همراه با محرکهای بصری و لمسی، صدا و حافظه پردازش میکند تا تصویری در مغز ایجاد کند که ما آن را «طعم» مینامیم. بهدلیل پیچیدگی شیمیایی قهوه، عطرها و مزهها میتوانند به روشهای منحصربهفردی ترکیب شوند تا تصاویر طعمی ایجاد کنند، از جمله تصاویری که ما آنها را «شیرین» میدانیم. این با مزهی شیرین سادهای که بر روی زبان احساس میشود متفاوت است، بلکه یک تصویر طعمی مرتبط با شیرینی است که مغز ما ایجاد میکند. جالب است که تصاویر طعمی میتوانند به شیوهای معکوس عمل کنند—با ارتباطدادن برخی از تصاویر طعمی با «ضد شیرینی» و سرکوبکردن تصویر طعم شیرین. از آنجا که ما با این همه محرک سروکار داریم، باید به آمار چندمتغیرهی پیچیدهای روی بیاوریم که تمام مزهها، عطرها و طعمهایی را که قهوهآزمایان احساس میکنند در نظر میگیرد. اما نتیجه، گویای واقعیت است. شکل ۳ یک تحلیل مؤلفههای اصلی از مزهها، عطرها و طعمها بههمراه قهوههایی است که ما آزمایش کردیم.
شکل ۳. نمودار آنالیز مؤلفههای اصلی که رابطهی بین طعمها، عطرها و طعمهای ثبتشده توسط قهوهآزمایان و حضور شیمیایی قندها را نشان میدهد.
در این تحلیل، شیرینترین قهوهها با عطرها و طعمهای میوهای و تخمیری و برخی عطرهای گلی مانند وانیل مرتبط بودند. دو قهوهای که کمترین شیرینی را داشتند با مزهی تلخ، طعمهای برشته و کاغذی و بالاترین سطح قندها مرتبط بودند. این موضوع تا حدی منطقی است—زیرا قندها تحت حرارت کاراملایز میشوند، شیرینی خود را از دست میدهند و محصولات جانبی تلخی ایجاد میکنند. ممکن است این موضوع در این قهوهها در حال وقوع باشد. با این حال، بهنظر میرسد که شیرینی واقعاً تحت تأثیر درک مزهها، عطرها و طعمهای دیگر قرار دارد. اما، در مورد مزه صحبت کنیم، ما یک فرضیه دیگر برای آزمایش داشتیم.
فرضیه پنجم: مزهی شیرین، ناشی از ترکیبات غیر قندی است.
بیایید یک لحظه به دهان و زبان برگردیم. جوانههای چشایی ما محرک «شیرین» را هنگامی که در معرض قند کافی قرار میگیرند، درک میکنند، اما میتوانند مواد شیمیایی دیگری را نیز به عنوان شیرین تلقی کنند. جایگزینهای قند مانند اِستویا و آسپارتام بر اساس همین اصل عمل میکنند: اینکه درک ما از شیرینی میتواند توسط ترکیبات غیرقندی تحریک شود. آیا قهوه حاوی چنین ترکیباتی است؟ پاسخ به این سؤال دشوار است. وقتی با مادهای مانند قهوه که از نظر شیمیایی پیچیده است سروکار دارید، یافتن ترکیبات منفردی که مزههای خاص را ایجاد میکنند، مانند پیداکردن سوزن در انبار کاه است. خوشبختانه، تیم مرکز تحقیقات و آموزش طعم، تکنیک جدید و هیجانانگیزی به نام «طعمشناسی» (Flavoromics) ابداع کردهاند که از تکنیکهای دادهکاوی برای آنالیز مقادیر عظیمی از دادههای شیمیایی و حسی استفاده میکند و به حل معماهایی مانند این کمک میکند. تیم تحقیقات در سال آینده بر این موضوع تمرکز خواهد کرد و احتمالاً ترکیبات خاصی را شناسایی خواهد کرد که بهصورت جداگانه یا در ترکیب با یکدیگر میتوانند مزهی شیرین قهوه را ایجاد کنند.
نتیجهگیری
بهطور خلاصه، ما آموختهایم که پدیدهی شیرینی در قهوه بههیچ وجه ساده نیست. این پدیده شامل مزه و عطر، ارتباط با سایر طعمها و ترکیبات شیرینمزهی ناشناخته قبلی میشود. چیزهای بسیار بیشتری برای یادگیری وجود دارد - همانطور که قبلاً اشاره کردیم، این تحقیق به بررسی نقش برشتهکاری در ایجاد یا کمک به شیرینی، یا نقش رسیدگی میوهی قهوه نپرداخته است. یافتههای ما بهعنوان اولین گام اساسی در شناسایی و توصیف آنچه باعث میشود قهوه را شیرین بیابیم عمل میکند، بهطوری که محققان آینده بتوانند بررسی کنند که چگونه تکنیکهای کشاورزی، برشتهکاری و پردازش میتوانند به شیرینترشدن و لذتبخشترشدن قهوه کمک کنند.
حتی ممکن است با بهبود شیرینی طبیعی قهوه، مصرفکنندگان از شکر کمتری در نوشیدنیهای خود استفاده کنند که منجر به نتایج مثبت سلامتی میشود. ما بینهایت هیجانزدهایم که این دانش را در مورد شیرینی قهوه بهاشتراک میگذاریم و مشتاقیم که در سالهای آینده چیزهای بیشتری بیاموزیم.
برگردان فارسی: رسول ظریفی
رسول ظریفی، مدیر آموزش و مدرس کیا آکادمی است. او فعالیت حرفهای خود را در زمینهی قهوه از سال ۱۳۹۴ بهصورت آکادمیک و با گذراندن دورههای انجمن قهوه تخصصی اروپا SCAE شروع کرد. مدیریت آموزش، کمکمدرس، مدرس دورههای تخصصی قهوه در تمام شاخهها و داوری بخش حسی و فنی مسابقات قهوه از جمله سوابق کاری او بهحساب میآید. علاقهمندی او طبق گفتهی خودش، علم آنالیز حسی است و هماکنون نیز شاخهی مهارتهای حسی را در کیا آکادمی تدریس میکند.