Sharing Chemistry with the Community

Bí mật hương vị cafe!

Cho dù bạn là người sành về cà phê hay hoàn toàn không biết gì về cách để có một ly cà phê ngon, thì không thể phủ nhận rằng mùi vị cà phê mới pha vào buổi sáng có hương vị thật tuyệt vời và có thể tiếp thêm tinh thần sảng khoái cho một ngày làm việc và học tập của bạn. Hóa học đằng sau hương vị này mặc dù nhìn có vẻ rất đơn giản nhưng trong đó bao hàm cả một bộ sưu tập phức tạp của các hợp chất hóa học góp phần tạo nên và sau đây tôi sẽ giúp các bạn có cái nhìn rõ hơn về điều này.

Chắc các bạn ai cũng biết thành phần hóa học chính được tìm thấy trong hạt cà phê là caffein và một số hợp chất hóa học khác nữa. Tuy nhiên trong bài này, tôi sẽ không trình bày chi tiết vấn đề này mà chỉ tập trung vào những hợp chất tạo ra hương vị đặc biệt trong cà phê. Các bạn có thể tự tìm kiếm thông tin thêm nhé!

Đầu tiên, chúng ta sẽ tìm hiểu nguyên nhân tại sao cà phê có vị đắng nhé! Đó chính là do những chlorogenic acid phản ứng tạo thành quinolactones, phenylindanes và melanoidins xảy ra trong quá trình rang cà phê. Thông thường hàm lượng của những chlorogenic acid này chiếm khoảng 8% thành phần của hạt cà phê chưa rang.

Tiếp theo đó chính là phần mùi thơm của cà phê. Phần lớn những hợp chất này ít ai đề cập đến khi người ta xem xét đánh giá đến hương vị của cà phê. Khi bắt đầu một ngày của bạn với caffein có thể đó chính là mục tiêu bạn uống cà phê buổi sáng, nhưng thật chất caffein không mùi cũng như không vị, thay vào đó là một loạt những hợp chất khác góp phần vào việc tạo ra hương thơm của chúng.

Cụ thể, chúng ta đang đề cập đến đó chính là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi ngay ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển. Hợp chất này phân tán trong không khí để cho mũi chúng ta có thể phát hiện được mùi của chúng. Vì vậy, người ta nhận định rằng bất kỳ hợp chất nào đặc biệt lớn về kích thước (thí dụ như melanoidin đóng góp vào việc tạo ra màu của cà phê) thì sẽ có độ bay hơi thấp và không đóng góp vào mùi hương. Sau đây, chúng ta sẽ đưa ra minh họa bằng hình vẽ những phân tử có kích thước trung bình thường được tìm thấy trong cà phê. Nhưng chúng có nguồn gốc từ đâu?

Có nhiều cách khác nhau để các hợp chất thơm của cà phê được tạo ra, nhưng tất cả chúng điều được tạo ra từ quá trình rang. Trong đó, phản ứng Maillard đóng góp lớn cho quá trình này, đó chính là phản ứng giữa các protein và đường trong hạt cà phê sản sinh ra hàng loạt những sản phẩm. Ngoài ra, quá trình giảm cấp và phân hủy các hợp chất khác trong hạt cà phê cũng có thể tạo ra các hợp chất thơm.

Trong giai đoạn chúng ta pha cà phê bằng nước nóng, quá trình này không làm thay đổi thành phần chất hóa học mà chính là giai đoạn chiết xuất các hợp chất từ hạt cà phê rang. Các phân tử khác nhau có thể được chiết xuất như thế nào phụ thuộc vào độ hòa tan của chúng, và do đó sẽ phụ thuộc vào tính phân cực.

Các loại nguyên tử khác nhau sẽ tạo ra lực hút khác nhau lên các electron trong những nối hóa học, thí dụ như oxygen có khả năng kéo electron mạnh hơn cacbon trong liên kết. Một liên kết giữa một nguyên tử cacbon và một nguyên tử oxygen là một liên kết phân cực, khi các electron liên kết được kéo gần với nguyên tử oxygen tạo ra một điện tích âm nhỏ.

Sự hiện diện của các liên kết phân cực trong một phân tử có thể dẫn đến phân tử trở nên phân cực nhưng khi xem xét tổng thể thì các liên kết phân cực không phân bố đồng đều. Kết quả là các đầu khác nhau của phân tử trở nên mang điện nhỏ. Nãy giờ chúng ta nói lang mang hơi nhiều rồi nhỉ?

Trở lại cuộc thảo luận chúng ta về tính hòa tan nào! Các phân tử phân cực tan trong nước hơn các phân tử không phân cực. Điều này là do chính bản thân nước là một phân tử phân cực tương tác và bao quanh các phân tử phân cực khác và cho phép chúng hòa tan. Vì vậy, các phân tử phân cực hơn trong hạt cà phê được chiết xuất với tỉ lệ cao hơn trong quá trình pha cà phê hơn so với các phân tử không phân cực.

Một loạt các nghiên cứu đã thực hiện để phân biệt các hợp chất chiết xuất này đóng góp như thế nào vào hương thơm của một tách cà phê. Trong hơn 1000 hợp chất hóa học khác nhau đã được xác định trong hạt cà phê, và một số lượng đáng kể trong số này được chiết xuất trong quá trình pha cà phê, đó là một tập hợp tương đối nhỏ của các hợp chất ảnh hưởng đến mùi thơm.

Các nghiên cứu thường xem xét đến hai yêu tố chính khi phân biệt tác động mùi hương của hợp chất là nồng độ hợp chất và ngưỡng mùi của hợp chất, hoặc nồng độ tối thiểu mà chúng ta có thể phát hiện mùi của nó. Tỷ lệ nồng độ của một hợp chất với ngưỡng mùi mang lại giá trị hoạt tính mùi của các hợp chất (odour activity value, OAV), giúp đánh giá tầm quan trọng của nó đối với mùi hương tổng thể.

Một số nhóm của các hợp chất cũng đóng góp đáng kể vào mùi hương của cà phê. Thí dụ như một số hợp chất chứa lưu huỳnh có tầm quan trọng như là 2-furfurylthiol với hương thơm tạo ra chính là mùi “ca phê rang”.

Ngoài ra còn có một số hợp chất chính, bình thường nó tạo ra mùi khó chịu, nhưng trong dàn hợp xướng với các hợp chất khác tạo thêm sắc thái cho hương thơm, thí dụ như methanethiol, chúng có mùi mô tả giống như bắp cải thối và cũng là một yếu tố đóng góp đáng kể cho mùi đầy hơi. Một số hợp chất chứa lưu huỳnh dạng 3-mercapto-3-methylbutyl formate, được mô tả rực rỡ như có “mùi mèo” (catty) khi cô lập.

Những nhóm hợp chất khác cũng đóng góp thêm vào bao gồm aldehyde, mà thường là thêm một mùi trái cây, mùi hương xanh; furans, có mùi thơm giống caramel và pyrazines có mùi đất. Guaiacol và các hợp chất phenol liên quan cung cấp tông màu khói, gia vị và pyrroles và thiophenes cũng có mặt ở nồng độ thấp.

Khi điều đó xảy ra, hương thơm của cà phê thậm chí có thể có nhiều hơn một chút. Một nghiên cứu năm 2008 cho thấy mùi hạt cà phê ảnh hưởng đến hoạt động của gene và protein trong não chuột, một trong số đó có liên quan đến sự giảm căng thẳng. Trong khi não bộ chuột và bộ não con người có những khác biệt, điều đó có thể cho thấy rằng việc tăng thói quen uống cà phê buổi sáng của bạn không chỉ là hậu quả của hàm lượng caffein!

Tham khảo Compound Interest.

Leave a Reply