این مقاله، برگردان فارسی تحقیقات رضا کوثر، اولین ایرانی دارندهٔ گواهینامهٔ Q-Grader است که در وب‌سایت thecoffeecompass منتشر شده است.
تصویر از وب‌سایت thecoffeecompass دریافت شده است
منشأ رنگ قهوهٔ دم‌آوری‌شده را می‌توان در سه بخش مورد بررسی قرار داد:
- برشتهکاری
فرآیند برشتهکاری منجر به دو اتفاق عمده می‌شود:
۱- تشکیل ترکیبات عطری خاص قهوه
۲- ایجاد ترکیبات تیره‌رنگ؛ (این ترکیبات عمدتاً محصول واکنش مایلارد هستند که بین کربوهیدارت‌ها/کربوهیدارت‌های تجزیه‌شده و پروتئین‌ها رخ می‌دهد.)
ترکیبات تیره‌رنگ، ملانوئیدین نامیده می‌شوند و تا ۲۵درصد مادهٔ خشک قهوه را در دم‌آوری تشکیل می‌دهند. ملانوئیدین‌ها عموماً به‌عنوان ترکیبات درشت‌مولکولیِ قهوه‌ایِ نیتروژن‌دار تعریف می‌شوند که نور را در طول موج ۴۰۵ تا ۴۲۰ نانومتر جذب می‌کنند. بکدام و همکارانش در سال ۲۰۰۸ نشان دادند که در کنار واکنش‌های مایلارد، اسیدهای کلروژنیک نیز نقش مهمی در تشکیل ملانوئیدینهای قهوهٔ دم‌آوری‌شده دارند.
ملانوئیدین‌ها نه تنها به‌دلیل نقشی که در رنگ قهوهٔ دم‌آوری‌شده دارند، بلکه به دلیل خاصیت اتصال به مولکول‌های حاوی طعم، ظرفیت آنتی‌اکسیدانی و واکنش‌پذیری، در دم‌آوری قهوه مورد توجه هستند.
ملانوئیدین‌ها، عوامل اصلی تعیین‌کنندهٔ رنگ قهوهٔ دم‌آوری شده هستند. (قهوه، دانه‌ای سبز و محصول یک میوه است)؛ اما این همهٔ ماجرا نیست. برای تشکیل ملانوئیدین‌ها، پیش‌سازه‌ها نقش مهمی دارند و با توجه به اینکه بسیاری از ترکیبات دانه قهوه سبز ممکن است در تشکیل آنها نقش داشته باشند، ساختار شیمیایی پیچیده‌ای داشته و هنوز تا حد زیادی ناشناخته هستند. با این حال و با توجه به تحقیقات (بکدام، ۲۰۰۸) سه پیشنهاد اصلی برای ساختار ملانوئیدین‌ها تا امروز ارائه شده است.
۱- ملانوئیدین‌ها مواد رنگی با وزن مولکولی کم گزارش شده‌اند و با گروه‌های آمینه آزاد در پروتئین‌ها (Arg، Lys) پیوند متقابل دارند که منجر به تشکیل ساختارهای رنگی با وزن مولکولی بالا می‌شوند. (هافمن، ۱۹۹۸)
۲- پیشنهاد شد که ملانوئیدین‌ها ساختارهای ماکرومولکولیِ واحدهایِ قابلِ تکرار هستند که از ساختارهای «پلی‌کاندنسیشن» شبیه «فوران» و «پیرول» ساخته شده‌اند (ترسل، ۱۹۹۸)
- نکته ۱: «پلی‌کاندنسیشن»: تشکیل یک پلیمر متراکم شیمیایی با حذف یک مولکول کوچک مانند آب.
- نکته ۲: «فوران»: یک مایع فرار بی‌رنگ با یک حلقه پنج‌عضوی (پنج ظرفیت پیوندی) غیراشباع مسطح در مولکول آن.
- نکته ۳: «پیرول»: یک ترکیب مایع با بوی شیرین ضعیف.
۳- گزارش شده است که ساختار ملانوئیدین عمدتاً از محصولات تجزیهٔ قند تشکیل شده است که در مراحل اولیهٔ واکنش مایلارد، «پلیمریزه» شده و توسط ترکیبات آمینه به هم متصل می‌شوند. (کامرر و همکاران، ۱۹۹۸)
- نکته ۴: پلیمریزه‌شدن: ترکیب یا عامل ترکیب برای تشکیل پلیمر.
- دانه قهوه سبز
اگزوکارپ (پوسته) در ابتدای رشد میوهٔ قهوه به دلیل وجود کلروپلاست (کلروفیل)، سبزرنگ است که این سبزی با بلوغ میوه از بین می‌رود. با این حال، رنگ میوه پس از بلوغ به زیرگونهٔ قهوه بستگی دارد که معمولا قرمز یا زرد است. رنگ پوست قرمز متأثر از رنگ‌دانه‌های «آنتوسیانین» و رنگ پوست زرد ناشی از «لوتئین (زانتوفیل)» است. در گیاهان، لوتئین (زانتوفیل)، فراوان‌ترین کاروتنوئید است. کاروتنوئیدها که تتراترپنوئیدها نیز نامیده می‌شوند، رنگ‌دانه‌های آلی زرد، نارنجی و قرمز هستند که توسط گیاهان و جلبک‌ها و همچنین چندین باکتری و قارچ تولید می‌شوند. اولین مطالعات ارقام قرمز و زرد در سال ۱۹۳۸ توسط «کروگ» انجام شد. او کشف کرد که یک جفت ژن غالب، رنگ میوهٔ قهوه را تعیین می‌کند و آن را «زانتوکارپا» نامید. یک هموزیگوت غالب "XcXc" رنگ قرمز را به گیلاس می‌دهد.
- نکته ۵: «هموزیگوت»: داشتن دو «آلل» یکسان از یک ژن یا ژن خاص.
- نکته ۶: «آلل»: یکی از دو یا چند شکل جایگزین ژن که در اثر جهش ایجاد و در یک مکان مشابه در کروموزوم یافت می‌شود.
این ژن‌ها متابولیسم میوه را به تولید مواد قرمز رنگی مانند آنتوسیانین ها (سیانین، پلوگوین و پئونین) هدایت می‌کنند. در میوه‌های زرد، ژن‌ها «XcXc» هموزیگوت مغلوب هستند و غلبهٔ «لوکوآنتوسیانین‌ها»، «آنتوسیانین‌ها» را خنثی می‌کند، که اجازهٔ تولید «فلاون‌های زرد» مانند «لوتئولین» و «آپژنین» را می‌دهد. «آنتوسیانین‌ها» متعلق به یک کلاس اصلی از مولکول‌ها به نام «فلاونوئیدها» هستند که از طریق مسیر «فنیل پروپانوئید» سنتز می شوند. آنها ترکیبات فنلی هستند که در سراسر قلمرو گیاهی مانند برگ، ساقه، ریشه، گل و میوه وجود دارند که بی‌بو و نسبتاً گَس هستند. طبق گفتهٔ (لینگل، ۲۰۱۱)، ما ابتدا و به اشتباه ترکیبات فنلی را به عنوان تانن طبقه‌بندی می‌کردیم، اگر چه تانن در قهوه وجود دارد اما، آنها همهٔ ترکیبات فنلی محسوب نمی‌شوند. تانن‌های متراکم، ترکیبات فنلی اصلی در گوشته و پوست قهوه هستند؛ با این حال در دانه، ترکیبات فنلی عمدتاً به عنوان یک خانواده از «استرها» وجود دارد که بین اسیدهای «هیدروکسی سینامیک» و «اسید کوئینیک» تشکیل شده است که در مجموع به عنوان «اسیدهای کلروژنیک» (CGA) شناخته می‌شوند (کلیفورد، ۱۹۸۵). اسید کلروژنیک (CGA) و ترکیبات مربوط به آن، اجزای اصلی بخش فنلی دانه‌های قهوه سبز هستند که سهم‌شان در ترکیبات یک دانه تا ۱۴ درصد (بر اساس ماده خشک و بسته به گونه‌ها و زیرگونه‌ها) هم می‌رسد. شایان ذکر است که اساساً اسید کلروژنیک یک «شبه‌تانن» بوده که یک ترکیب با وزن مولکولی کم همراه با سایر ترکیبات است. بنابراین صحبت در مورد تانن در قهوه (گَس بودن، جذب رنگ و غیره) ممکن است اشتباه نبوده ولی همچنان دقیق نیست. به گفتهٔ (بکدام و همکاران، ۲۰۰۸) ترکیب اسید کلروژنیک نقش مهمی در تشکیل ملانوئیدین قهوهٔ دم‌آوری‌شده ایفا می‌کند.
من معتقدم در کنار اسیدهای کلروژنیک، آنتوسیانین‌ها نیز می‌توانند نقش مهمی در تشکیل ملانوئیدین قهوهٔ دم‌آوری‌شده ایفا کنند. تا آنجا که من می‌دانم، هیچ مطالعه‌ای برای اثبات این استدلال وجود ندارد و اظهار نظر من نیز از منظر بیوشیمی نیست. با این حال پاسخ ممکن است در روش فرآوری نهفته باشد: ما از قبل می‌دانیم که آنتوسیانین‌ها در گوشته و پوست قهوه وجود دارند و به طور تجربی ما، تفاوت رنگ بین روش‌های مختلف فرآوری مثل خیس در مقابل خشک را می بینیم. طی مطالعه‌ای در سال ۲۰۰۷ توسط پراتا، پوسته‌های قهوهٔ تازه متشکل از پوست بیرونی و پالپ، به عنوان منابع بالقوهٔ آنتوسیانین‌ها برای استفاده به عنوان رنگ‌های غذایی طبیعی مورد بررسی قرار گرفت.
در فرآوری خیس، پوسته (غلاف) قهوه قبل از خشک شدن، در حالی که تازه هستند جدا می‌شوند و رنگ آنها به سرعت با عمل آنزیم‌ها (پراکسیدازها و پلی‌فنول‌اکسیدازها) از طریق آزادسازی سلول‌های آسیب‌دیدهٔ پوست بیرونی و گوشته (در طی عملیات پوست‌کنی) و یا توسط سایر عوامل اکسیداسیون مانند اکسیژن، تخریب می‌شود. بنابراین، مقادیر زیادی از رنگ‌های طبیعی در این شیوهٔ فرآوری از بین می‌رود (پراتا، ۲۰۰۷). با توجه به اینکه این رنگ‌دانه‌ها (آنتوسیانین‌ها) محلول در آب هستند، آیا این موضوع می‌تواند دلیل شفافیت بیشتر و رنگ روشن‌تر قهوه‌های فرآوری‌شده با این روش باشد؟ در حالی که قهوه‌های با فرآوری خشک، رنگ تیره‌تر و شفافیت کمتری دارند؟ برای من، مثل این است که ترکیبات فنلی یا به عبارت دقیق‌تر در بحث من، «آنتوسیانین‌ها» در فرآوری خیس سفید می‌شوند و به نوعی در فرآوری خشک، نفوذ کرده و بروز پیدا می‌کنند. بنابراین، مقدار (غلظت) موجود در زمان واکنش‌ها در حین برشتهکاری می تواند منجر به ایجاد ملانوئیدین با وزن مولکولی کم تا زیاد شود.
- دم‌آوری
دست‌یابی به ویژگی‌های یک قهوه، مستلزم عصاره‌گیری از آن است. در طی این فرآیند، اجزای محلول در آب از جمله اسیدهای کلروژنیک، کافئین، اسید نیکوتینیک، ملانوئیدینهای محلول و ترکیبات آب‌دوست فرار، عصاره‌گیری می‌شوند (فاراح، ۲۰۱۲). ماهیت چند‌فازی نوشیدنی و غلظت ترکیبات فرار و غیرفرار، ویژگی‌های فیزیوشیمیایی و حسی نوشیدنی‌های مختلف قهوه را تعیین می‌کند (ایلی و ویانی، ۲۰۱۲). دم‌آوری به ما اجازهٔ استخراج مولکول های بو و مزه را از قهوهٔ برشته و آسیاب‌شده می‌دهد. متغیرها و پارامترهای مختلفی هستند که نقش به‌سزایی در فرآیند دم‌آوری دارند که می‌توانند محصول نهایی را تغییر دهند. فرآیند دم‌آوری قهوه یک عصاره‌گیری جامد-مایع است که در آن، مؤلفه‌های فرآیند، تأثیر قابل‌توجهی بر سرعت استخراج ترکیبات شیمیایی مختلف موجود در قهوهٔ برشته‌شده دارند (کوردوبا و همکاران،۲۰۱۹). واکنش‌های شیمیایی اصلی که در حین برشتهکاری رخ می‌دهند و باعث ایجاد ترکیبات عطری فرار می‌شوند عبارتند از واکنش‌های مایلارد، اسید فنولیک و تخریب کاروتنوئید (هولشر و استاینهارت، ۱۹۹۲ ؛ راینِسیئس، 1995 ؛ ترسل، ۱۹۹۸)؛ تخریب استریکر؛ تجزیهٔ اسیدهای آمینو گوگرد، اسیدهای هیدروکسی-آمینو، پرولین و هیدروکسی پرولین؛ تخریب تریگونلین، اسیدهای کلروژنیک و اسید کوئینیک، رنگ‌دانه‌ها و لیپیدها؛ و همچنین واکنش‌های بین سایر محصولات رده‌میانی (بافو و کاردلی-فررا، ۲۰۰۴ ؛ ریبرو، اوگاستو، سالوا، تومازیِلو و فِرِیرا، ۲۰۰۹). همان‌طور که می‌بینید، این یک مسیر بسیار پیچیده است و ترکیبات و واکنش های شیمیایی زیادی در آن دخیل هستند. با این حال، ما می‌دانیم که ملانوئیدین‌ها به قهوه رنگ متمایز آن‌را می‌دهند (اگرچه ممکن است ساختار دقیق آنها را ندانیم) و ترکیبات شیمیایی قهوه سبز برای انجام واکنش‌های شیمیایی مذکور، ضروری است.
با این توصیفات، از نظر من منشأ رنگ قهوهٔ دم‌آوری‌شده را می‌توان در سه گروه طبقه‌بندی کرد:
× آنها که به عنوان پیش‌سازه‌ها در قهوه سبز نقش دارند.
× آنها که در تشکیل ملانوئیدین در فرایند برشتهکاری نقش دارند.
× آنها که در بازنمایی آنچه قبلاً شکل گرفته، در فرایند دم‌آوری نقش دارند.
رضا کوثر، اولین Q Grader ایرانی و مدرس رسمی CQI است. او به‌عنوان مدیر-مالک شرکت Slick Coffee اکنون در عمان مشغول فعالیت است. تجربیات او با بیش از یک‌‌دهه حضور در صنعت قهوه تخصصی در طیف وسیعی از فعالیت‌ها مثل هدایت نفرات برتر مسابقات قهوه، مدیریت کافه، برشتهکاری قهوه و داوری در مسابقات معتبری مانند Cup of Excellence خلاصه می‌شود. او هم‌اکنون داور رسمی رویدادهای جهانی قهوه WCC است و هرساله، قهوه‌آموزان بسیاری در دوره‌های او، دانش خود را در زمینه‌‌های تخصصی به‌روز می‌کنند. او می‌گوید: در‌حالی‌که من از تمام جنبه‌های قهوه لذت برده‌ام، اما علاقهٔ شخصی من در آنالیز حسی و هنر برشتهکاری قهوه نهفته است. این اشتیاق با پیشینهٔ منحصر‌به‌فرد من به‌عنوان دانش‌آموختهٔ کارشناسی ارشد زبان‌شناسی با تمرکز بر عصب‌روان‌شناسی زبان تقویت می‌شود که به من اجازه می‌دهد رویکردی علمی به قهوه بیاورم؛ چیزی که از طریق کارگاه‌ها، ارائه‌ها و انتشارات به اشتراک می‌گذارم و سعی در توانمندسازی جامعهٔ قهوه از این طریق دارم.
