CFRR – Vị đắng gần như không thể thiếu trong mỗi tách cà phê, dưới góc nhìn khoa học vị đắng được tạo nên từ các hợp chất khác nhau
Bản năng từ chối vị đắng là rất quan trọng đối với sự tồn tại của chúng ta và tiếp tục ảnh hưởng đến sự lựa chọn thực phẩm. Tuy nhiên, một số loại thực phẩm được tiêu thụ rộng rãi mặc dù có độ đắng cao ví dụ như cà phê, một trong những loại đồ uống phổ biến nhất thế giới. Cà phê được người dùng ưa chuộng vì hương vị và mùi thơm dễ chịu cũng như các đặc tính kích thích thần kinh trung ương từ hàm lượng caffeine của nó, và việc thêm đường hoặc sữa rất có thể là nguyên nhân dẫn đến sở thích cà phê của chúng ta.
Hóa học về các chất tạo ra vị đắng
Cảm nhận của vị giác
Các nhà nghiên cứu đã điều tra sở thích hương vị bẩm sinh chủ yếu phụ thuộc vào phản xạ trên khuôn mặt của trẻ sơ sinh cho thấy sở thích đối với vị ngọt, từ chối vị đắng và chua (Beauchamp và cộng sự, 1986). Trên thực tế, thụ thể vị đắng đã tiến hóa để bảo vệ cơ thể khỏi việc ăn phải các chất có khả năng gây hại cho sức khỏe (Scott và Mark, 1987).
Vị đắng của cà phê đôi khi là một khía cạnh tiêu cực trong đồ uống. Ở mức độ thấp, vị đắng giúp chế ngự độ chua của cà phê, tuy nhiên ở mức độ cao, hợp chất tạo ra vị đắng có thể lấn át các thành phần khác có trong cà phê, tạo ra cảm giác tiêu cực. Cà phê đắng là kết quả tương tác của một số hợp chất với các nhú hình tròn ở mặt sau của lưỡi (CRI, 2001-2006)
Caffeine và các chất khác
Caffeine là một trong những chất có vị đắng, cường độ vị đắng sẽ tùy thuộc vào nồng độ trong cà phê (Wiener và cộng sự, 2012; Keast và Roper, 2007). Trong một nghiên cứu đã gợi ý rằng sự nhạy cảm với vị đắng của caffeine có liên quan đến thành phần nước bọt. Tuy nhiên, vì những protein được tiết ra bởi các tuyến nước bọt khác nhau và phụ thuộc vào sức khỏe của từng cá nhân, nên không rõ chúng có thể hoạt động như thế nào để xác định độ nhạy cảm với caffeine (Dsamou và cộng sự, 2012).
Kiến thức của chúng ta về các phân tử gây ra vị đắng trong cà phê vẫn chỉ là gần đúng. Caffeine và trigonelline là nguyên nhân gây ra vị đắng của cà phê chỉ đóng góp lần lượt 10-30% và 1% (Frank và cộng sự, 2006). Thực tế thì, cà phê không chứa caffeine (decaffeine) cũng có vị đắng nhưng ít đậm hơn (Macrae, 1985). Các nghiên cứu sâu hơn đã chỉ ra rằng các hợp chất đắng trong cà phê rất đa dạng và bao gồm các alkaloid, furfural, 5-idrossimetil-2-furaldeide, pyrazine và dichetopirazine, 4- vinilcatecol oligomers, quinic acid lactones (Frank và cộng sự, 2006). Sự hình thành các hợp chất đắng cũng phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ rang (Blumberg và cộng sự, 2010). Axit quinic là một sản phẩm thoái hóa của axit chlorogenic chịu trách nhiệm một phần về vị đắng cảm nhận trong cà phê (McCamey và cộng sự, 1990), rượu furfuryl được cho là góp phần tạo nên vị đắng và cháy cho cà phê (Shibamoto và cộng sự, 1981)
Axit tạo ra vị đắng – Chlorogenic acid
Cà phê là một trong những loại đồ uống được yêu thích trên toàn thế giới, hầu hết các nghiên cứu hiện nay đều tập trung vào tác dụng có lợi của caffeine (Haskell và cộng sự, 2008; Ress và cộng sự, 1999), ngoài ra cà phê chứa nhiều polyphenol đặc biệt là CGA có khả năng chống oxy hóa (Nardini và cộng sự, 2002). Axit caffeoylquinic là một trong những pilyphenol chính của cà phê, là một este của axit caffeic với axit quinic (Clifford, 2000) và thường được gọi là axit chlorogen. Tuy nhiên, thuật ngữ axit chlorogen (CGA) là viết tắt của toàn bộ tập hợp các este hydroxycinnamic với axit quinic bao gồm axit caeoyl-, feruloyl-, dicaffeoyl-và axit coumaroylquinic. Mặc dù phần lớn CGA bị loại bỏ trong quá trình rang, hạt cà phê vẫn được coi là nguồn cung cấp CGA chính trong chế độ ăn uống của con người và 5-CQA vẫn là đồng phân CGA chính trong cà phê rang (Clifford, 1999; Manach và cộng sự, 2004).
Một số nghiên cứu báo cáo rằng hạt cà phê robusta xanh trung bình chứa nhiều CGA nhất trong khi hạt arabica xanh chứa ít nhất (Clifford, 1976; Perrone và cộng sự, 2008). Hơn nữa, người ta cũng chứng minh rằng quy trình pha chế cà phê ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng CGA, dẫn đến sự tồn tại của hàm lượng CGA khác nhau trong các loại cà phê pha khác nhau, phương pháp pha cà phê espresso có hàm lượng CGA tương đối cao hơn so với phương pháp pha khác (Ludwig và cộng sự, 2012). CGA trong quá trình rang được chuyển hóa thành lacton làm cho cà phê có vị đắng, tiếp tục rang từ mức nhạt (light) – vừa (medium) – tối (dark) thì các lacton axit chologenic được chuyển hóa thành phenylindanes tạo ra vị đắng mạnh (Yang và cộng sự, 2016)
Cảm quan về vị đắng
Nhận thức cảm quan được coi là yếu tố chính trong việc chấp nhận thực phẩm vì người tiêu dùng có xu hướng tìm kiếm những gì họ thích và tránh những gì họ không thích. Tuy nhiên, nhiều loại thực phẩm được tiêu thụ gần như vì niềm vui chẳng hạn như cà phê, sô cô la, kem hay rượu (Clark, 1998). Độ nhạy cảm của cá nhân đối với cảm giác vị đắng sẽ có sự khác biệt dựa trên các yếu tố sinh lý như giới tính, tuổi tác, tình trạng nội tiết tố… (Duffy, 2007). Cảm nhận về vị đắng của cà phê khi được pha nóng ở nhiệt độ cao sẽ thấp hơn so với khi sử dụng nước ở nhiệt độ thấp, điều này được đưa ra giả thuyết là do các chất thơm được giải phóng mạnh hơn trong cà phê nóng, giúp chống lại vị đắng (Voilley và cộng sự, 1980)
Các yếu tố ảnh hưởng đến vị đắng
Nguồn gốc và sự đa dạng giống loài
Ở cùng mức độ rang, cà phê arabica có vị chua, ít đắng và chát hơn cà phê robusta. Arabica được đặc trưng bởi hương thơm của bánh mì nướng, sô cô la, cacao, caramel và trái cây. Robusta chứa hàm lượng caffeine và axit chlorogenic cao hơn là một phần nguyên nhân gây ra vị đắng trong cà phê đặc trưng với hương gỗ, đất và cacao (Lindinger và cộng sự, 2008).
Quá trình rang
Trong quá trình rang cà phê, hạt cà phê xanh trải qua quá trình biến đổi do nhiệt độ tăng mạnh, nhiệt đưa hạt cà phê xanh vào quá trình nhiệt phân, nơi các chất dễ bay hơi và không bay hơi khác được tạo ra từ các tiền chất không bay hơi. Phần lớn hương vị cà phê trong quá trình rang được phát triển thông qua các phản ứng hóa nâu phi enzyme như phản ứng maillard và caramen hóa, dẫn đến một loạt các hương thơm đặc trưng của cà phê như ngọt/caramel, mùi đất, rang, khói, trái cây và cay (Clarke và cộng sự, 2008; Schenker và cộng sự, 2000). Các phản ứng cũng dẫn đến các chất không bay hơi, trong đó có hai chất chính góp phần tạo nên vị đắng trong cà phê: melanoidin từ các phản ứng hóa nâu và sự phân tách axit chlorogenic thành axit quinic và axit caffeic (Hofmann và cộng sự, 2008). Caffeine là một nguyên nhân khác gây ra vị đắng, nhưng hàm lượng caffeine tự nhiên trong hạt cà phê xanh hầu như không bị ảnh hưởng bởi quá trình rang, do bản chất ổn định nhiệt của phân tử (Purdon và cộng sự, 1987).
Đối với tương quan màu sắc (màu rang đậm hơn) có mối tương quan thuận với vị đắng và tương quan nghịch với vị ngọt, độ chua và vị trái cây. Điều này cơ bản có liên quan đến sự phát triển tiếp theo của giai đoạn maillard, với cách rang sẫm màu hơn có hàm lượng melanoidin có vị đắng, cũng như axit chlorogen có vị đắng, và hàm lượng đường thấp hơn (Bhumiratana và cộng sự, 2011; Dmowski và cộng sự, 2014; Nebesny và cộng sự, 2006)
Cách khắc phục vị đắng trong cà phê
Trong các nghiên cứu từ McCamey và cộng sự (1990) có một số gợi ý để uống cà phê bớt đắng như:
- Hạt cà phê rang vừa (medium) có hàm lượng axit cao hơn và mùi thơm mạnh khi so sánh với cà phê rang đậm (dark roast)
- Cà phê khử caffeine (decaffeine) làm giảm nhẹ vị đắng của cà phê.
- Pha cà phê bằng phương pháp nhỏ giọt sẽ làm giảm vị đắng so với phương pháp pha french press, nhưng điều này có thể là do lượng chất rắn hòa tan giảm, có mối tương quan với vị đắng.
- Xay thô hơn làm giảm vị đắng của cà phê. Tuy nhiên, kích thước xay phải phù hợp để đảm bảo chiết xuất đúng cách.
- Mọi người có thể thêm đường hoặc sữa trong cà phê để có thể giảm vị đắng, việc sử dụng chất làm ngọt trong cà phê để che giấu vị đắng khó chịu của nó cũng có thể là kết quả của sự tương tác giữa độ nhạy cảm cao với vị đắng và mức tiêu thụ tương đối thấp do tốc độ chuyển hóa caffeine thấp hơn (Pangborn, 1982)
Nguồn tham khảo
Beauchamp, G., Cowart, B. & Moran, M., 1986. Developmental changes in salt acceptability in human infants. Developmental Psychobiology, 19(1), pp.17–25.
Bhumiratana, N.; Adhikari, K.; Chambers, E. Evolution of sensory aroma attributes from coffee beans to brewed coffee. LWT-Food Sci. Technol. 2011, 44, 2185–2192.
Blumberg, S., Frank, O. & Hofmann, T., 2010. Quantitative studies on the influence of the bean roasting parameters and hot water percolation on the concentrations of bitter compounds in coffee brew. Journal of agricultural and food chemistry, 58(6), pp.3720–8.
Clark, J.E., 1998. Taste and flavour: their importance in food choice and acceptance. Proceedings of the Nutrition Society, 57, pp.639–643.
Clarke, R.; Vitzthum, O. Coffee: Recent Developments; John Wiley & Sons: Oxford, UK, 2008.
Clifford MN (1999) Chlorogenic acids and other cinnamates– nature, occurrence and dietary burden. J Sci Food Agric 79(3):362–372
Clifford MN (2000) Chlorogenic acids and other cinnamates– nature, occurrence, dietary burden, absorption and metabolism. J Sci Food Agric 80(7):1033–1043
Clifford MN WJ (1976) The measurement of feruloylquinic acids and caffeoylquinic acids in coffee beans. Development of the technique and its preliminary application to green coffee beans. J Sci Food Agric 27(1):73–84
Coffee Research Institute. 2001-2006. http://www.coffeeresearch.org/science/bittermain.htm
Dmowski, P.; Dabrowska, J. Comparative study of sensory properties and color in different coffee samples depending on the degree of roasting. Zesz. Nauk. Akad. Morskiej W Gdyni 2014, 84, 28–36.
Dsamou, M. et al., 2012. Salivary protein profiles and sensitivity to the bitter taste of caffeine. Chemical senses, 37(1), pp.87–95.
Duffy, V., 2007. Variation in oral sensation: implications for diet and health. Current opinion in gastroenterology, 23(2), pp.171–177.
Frank, O., Zehentbauer, G. & Hofmann, T., 2006. Bioresponse-guided decomposition of roast coffee beverage and identification of key bitter taste compounds. European Food Research and Technology, 222(5-6), pp.492–508.
Haskell CF, Kennedy DO, Milne AL, Wesnes KA, Scholey AB (2008) The effects of l-theanine, caffeine and their combination on cognition and mood. Biol Psychol 77(2):113–122
Hofmann, T.; Frank, O.; Blumberg, S.; Kunert, C.; Zehentbauer, G. Molecular insights into the chemistry producing harsh bitter taste compounds of strongly roasted coffee. In Recent Highlights in Flavor Chemistry and Biology; Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie: Reising, Germany, 2008; pp. 154–159.
Iziar A, Ludwig LS, B Caemmerer, LW Kroh, MP De Peñ, C Cid (2012) Extraction of coffee antioxidants: Impact of brewing time and method. Food Res Int 48 (1):57–64
Keast, R. & Roper, J., 2007. A complex relationship among chemical concentration, detection threshold, and suprathreshold intensity of bitter compounds. Chemical senses, 32(3), pp.245–53.
Lindinger, C. et al., 2008. When machine tastes coffee: Instrumental approach to predict the sensory profile of espresso coffee. Analytical Chemistry, 80(5), pp.1574–1581.
Macrae, R., 1985. Nitrogenous compounds. In R. Macrae & R. Clarke, eds. Coffee–– chemistry. London: Elsevier Applied Science, pp. 115–127
Manach C, Scalbert A, Morand C, Rémésy C, Jiménez L (2004) Polyphenols: food sources and bioavailability. Am J Clin Nutr 79(5):727–747
McCamey, D. A.; Thorpe, T. M.; and McCarthy, J. P. Coffee Bitterness. In “Developments in Food Science.” Vol 25. 169-182. 1990.
Nardini M, Cirillo E, Natella F, Scaccini C (2002) Absorption of phenolic acids in humans after coffee consumption. J Agric Food Chem 50(20):5735–5741
Nebesny, E.; Budryn, G. Evaluation of sensory attributes of coffee brews from robusta coffee roasted under different conditions. Eur. Food Res. Technol. 2006, 224, 159–165
Pangborn, R. M. Lebensm.-Wiss. U. Techno. 15, 1982
Perrone D, Farah A, Donangelo CM, de Paulis T, Martin PR (2008) Comprehensive analysis of major and minor chlorogenic acids and lactones in economically relevant Brazilian coffee cultivars. Food Chem 106:859–867
Purdon, M.P.; McCamey, D.A. Use of a 5-caffeoylquinic acid/caffeine ratio to monitor the coffee roasting process. J. Food Sci. 1987, 52, 1680–1683
Rees K, Allen D, Lader M (1999) The influences of age and caffeine on psychomotor and cognitive function. Psychophar- macology (Berl) 145(2):181–188
Schenker, S.; Handschin, S.; Frey, B.; Perren, R.; Escher, F. Pore structure of coffee beans affected by roasting conditions. J. Food Sci. 2000, 65, 452–457
Scott, T. & Mark, G., 1987. The taste system encodes stimulus toxicity. Brain Research, 414(1), pp.197–203
Shibamoto, T.; Harada, K.; Mihara, S.; Mishimura, O.; Yamaguchi, K.; Aitoku, A.; and Fukada, T. Application of HPLC for Evaluation of Coffee Flavor Quality. In “The Quality of Foods and Beverages.” Vol 2. Academic P. New York: 1981.
Voilley, A.; Sauvageot, F.; and Durand, D. 8th ASIC Colloq. Abidjan, 1979.
Voilley, A.; Sauvageot, F.; and Pierret, P. Eval. 9th ASIC Colloq. London, 1980.
Wiener, A. et al., 2012. BitterDB: a database of bitter compounds. Nucleic acids research, 40(D1), pp.D413–D419. Yang, N., Liu, C., Liu, X., Degn, T.K., Munchow, M., & Fisk, I. (2016). Determination of volatile marker compounds of common coffee roast defects. Food Chemistry, 211, 206–214. DOI: 10.1016/j. foodchem.2016.04.124
