Ферментация кофе. Заключения исследований
Микробы и Метаболизм
Во время обработки кофе происходят два основных явления: микробная активность в среде обработки и внутренний метаболизм семян кофейных зерен. Динамический характер обработки подчеркивается непрерывным потреблением питательных веществ и продуцированием веществ микроорганизмами, а также постоянной перетасовкой собственного метаболического профиля семян (то есть профиля концентрации многих различных веществ в ягодах).
Сложность заключается в нескольких этапах в рамках одного метода обработки и его зависимости от различных внешних факторов, таких как температура, сорт кофе и оборудование для обработки.
Микроорганизмы присутствуют практически в любой среде и, следовательно, также в экосистеме переработки кофе. Поскольку они играют решающую роль в других ферментированных пищевых продуктах, неудивительно, что микроорганизмы также выполняют важные функциональные роли во время обработки кофе. Микроорганизмы уже присутствуют на поверхности кофейной ягоды еще до начала обработки: в процессе обработки эти микроорганизмы (особенно молочнокислые бактерии) размножаются на богатом питательными веществами растительном материале, таком как мякоть и / или слизь, которая выделяется в процессе ферментации.
Окружающая обстановка
По мере того, как они растут, микроорганизмы производят метаболиты из этих питательных веществ для растений и накапливаются в среде обработки - это называется микробиологами ферментацией. К нашему волнению, мы обнаружили, что ферментация происходит в разных частях экосистемы кофе во время влажной и сухой обработки. Во время влажной обработки ферментация происходит в технологической воде, в то время как во время сухой обработки ферментация происходит в сушильных внешних слоях ягоды. Интересно, что некоторые из метаболитов, образующихся во время ферментации, остаются на поверхности ягод и могут даже пережить весь процесс. Как таковые, они задерживаются на зеленых кофейных зернах как микробная подпись. Мы назвали это явление эффектом брожения.
Рисунок 1: Наш многофазный подход, расшифровывающий путь кофе от ягоды к чашке, включая метаболический (вверху) и микробиологический (внизу) подходы, чтобы распутать экосистему переработки кофе, а также сенсорные оценки заваренной чашки. Для полных результатов, см. Соответствующие исследовательские работы.
Одновременно кофейное зерно также является живым существом, которое взаимодействует с окружающей средой и реагирует на нее. Как и любой живой организм, оно будет метаболически активен на протяжении всей обработки. Кофейные зерна считаются промежуточными семенами, что позволяет им реагировать на различные внешние стрессовые факторы окружающей среды даже при низком содержании влаги и соответствующим образом изменять свой метаболический состав (состоящий из динамической суммы всех углеводов, аминокислот и органических кислот внутри семени).
Двумя главными факторами стресса в технологической цепочке являются гипоксия или недостаток кислорода во время погружения в воду и «стресс от засухи» (недостаток воды) во время сушки. Во время влажной обработки ягоды испытывают как гипоксию, так и стресс от засухи, в то время как во время сухой обработки ягоды испытывают длительный стресс от засухи. Это также различия, которые способствуют различию между вымытым и натуральным кофе. Поэтому, когда мы говорим о влиянии обработки кофе на вкус, мы не просто говорим о создании «ферментированных ароматизаторов», которые существуют снаружи обработанных ягод, - мы также говорим о фундаментальных изменениях метаболического состава самого кофейного зерна.
Различные процессы накапливают различные концентрации метаболитов
При различных условиях обработки как микробиология, так и метаболизм семян влияют на метаболические профили кофейных ягод и, следовательно, в конечном итоге на качество чашки. Здесь мы кратко рассмотрим влияние трех конкретных параметров мытой обработки, которые мы тщательно изучили: как долго происходила ферментация, была ли механически очищена ягода, и пропитывались ли ягоды после ферментации и промывки. Однако, прежде чем мы начнем, полезно четко определить некоторые термины, используемые при обработке.
Во время основной мытой обработки свежей кофейной ягоды удаляют мякоть (депульпирование) и погружают в воду (ферментация). После этого резервуар для брожения сливают, а сброженные ягоды очищают водой, чтобы удалить остатки слизи (промывку). Иногда эти вымытые ягоды затем замачивают в резервуаре или в отдельных ведрах с чистой водой (вымачивание). После мытья или замачивания ягоды сушат на стадии сушки. Один из вариантов классической ферментации заключается в механическом удалении слизи через демулизатор (где два вращающихся барабана сжимают ягоды, чтобы механически соскоблить большую часть слизи), что мы и определим здесь как процесс демулизинга.
Продолжительность ферментации оказывает существенное влияние на качество кофе. Мы обнаружили, что, хотя считается, что длительная ферментация ухудшает качество кофе, приводя к появлению вонючих или кислых ягод, она также может иметь положительные и даже желательные эффекты при условии соблюдения тщательно контролируемых методов ведения сельского хозяйства. В гигиенических условиях обработки (в частности, для бродильного резервуара и промывочного канала) более длительная ферментация позволила выделить больше времени для развертывания желательных микробных активностей и привела к большему эффекту брожения на бродящих ягодах.
Этот эффект ферментации сохранялся на зеленых кофейных зернах, что отражалось в более высоких концентрациях микробных метаболитов (например, молочной кислоты) и более высокой интенсивности цветочных или фруктовых летучих органических соединений. С другой стороны, микробиология, большая продолжительность ферментации усиливает роль гипоксии через метаболизм эндогенных ягод, влияя на концентрации простых углеводов (например, глюкозы и фруктозы), аминокислот (например, аспарагиновой кислоты) и органических кислот (например, янтарная кислота).
Эти перечисленные соединения могут выступать в качестве основных предшественников в ряде химических реакций во время обжарки, особенно реакции Майяра, и генерировать характерный кофейный вкус. С изменением обилия этих предшественников аромата на зеленых ягодах, более длительная ферментация привела к усилению фруктовых нот в чашке.
Использование в качестве исходного материала для брожения в процессе обработки влажного кофе демузилированных , а не депульпированных ягод было спорным. Как более экологичная альтернатива классической ферментации, использование демодулятора позволяет сэкономить на пресной воде, используемой во время ферментации, и сократить время обработки, однако его влияние на сенсорное качество остается неуловимым. Наша работа показала, что присутствие слизи на зернах с изъеденными воронками увеличивало плотность питательных веществ в воде для брожения, чтобы микробы могли работать. Вот почему эффект брожения в воде и на зернах был более интенсивным по сравнению с демузилированным процессом брожения. Это привело к тому, что зеленые кофейные зерна из депульпированного процесса сохранили больше микробных метаболитов и отличались по аминокислотному и фенольному профилям по сравнению с демузилированным процессом. В результате качество чашки, полученное в результате этих двух процессов, показало тонкие различия в их цветочных и фруктовых интенсивностях.
В отличие от факторов, упомянутых выше, применение стирки и замачивания снижает эффект брожения. При отсутствии замачивания или даже при уменьшенном количестве стирки драгоценные метаболиты, накопленные во время ферментации, в большей степени сохранялись на зеленых кофейных зернах, что улучшало показатели купирования. Однако, если по какой-либо причине ферментация не проходит хорошо, вымачивание может помочь избавиться от некоторых нежелательных метаболитов, которые накапливаются во время ферментации, и обеспечить средство для устранения неприятных запахов в кофе.
Сорт кофе как ферментная переменная
Различные сорта кофе будут демонстрировать изменчивость метаболического состава слизи и мякоти свежей кофейной ягоды. Как основной поставщик питательных веществ для микроорганизмов, различия в составе слизи у разных сортов кофе также влияют на степень эффекта ферментации. Например, мы обнаружили, что кофейное зерно Typica, которую мы использовали в Латинской Америке, имела сочный слой мезокарпа(мякоти), который был более богат питательными веществами, чем слой Catimor в Азии. В сочетании с внешними факторами, такими как местная температура окружающей среды, мы обнаружили, что это влияет на профили рН, динамику микробного сообщества и состав метаболитов во время ферментации. Поэтому важно учитывать сорт кофе при оценке потенциального воздействия методов обработки.
Рисунок 2: Обработка кофе после сбора урожая состоит из нескольких динамических и взаимосвязанных действий, в основном микробной активности и метаболизма эндогенных ягод (слева). Переключение методов обработки или изменение параметров обработки может изменить состав (зеленого) кофейного зерна и сенсорный профиль заваренной чашки. Степень их влияния на качество кофе зависела от измененного параметра и условий обработки (справа).
Мы считаем, что это разнообразие является сильной стороной кофе, потому что оно означает, что существует множество различных факторов, перечисленных выше, которые еще предстоит изучить, и что это разнообразие в цепочке создания добавленной стоимости кофе переплетает ремесло и науку. Мы по-прежнему убеждены, что некоторые из результатов обязательно приведут к чертовски прекрасной чашке кофе.
София Джиюан Чжан, химик и энтузиаст кофе, работала на нескольких кофейных плантациях по всему миру, чтобы понять связь между переработкой и качеством кофе. FLORAC DE BRUYN - микробиолог с большим интересом к самопроизвольной ферментации пищи, уделяя особое внимание микробной экосистеме ферментации кофе во время своей докторской диссертации. Оба сейчас работают в Nestlé Research в Швейцарии.
Во время обработки кофе происходят два основных явления: микробная активность в среде обработки и внутренний метаболизм семян кофейных зерен. Динамический характер обработки подчеркивается непрерывным потреблением питательных веществ и продуцированием веществ микроорганизмами, а также постоянной перетасовкой собственного метаболического профиля семян (то есть профиля концентрации многих различных веществ в ягодах).
Сложность заключается в нескольких этапах в рамках одного метода обработки и его зависимости от различных внешних факторов, таких как температура, сорт кофе и оборудование для обработки.
Микроорганизмы присутствуют практически в любой среде и, следовательно, также в экосистеме переработки кофе. Поскольку они играют решающую роль в других ферментированных пищевых продуктах, неудивительно, что микроорганизмы также выполняют важные функциональные роли во время обработки кофе. Микроорганизмы уже присутствуют на поверхности кофейной ягоды еще до начала обработки: в процессе обработки эти микроорганизмы (особенно молочнокислые бактерии) размножаются на богатом питательными веществами растительном материале, таком как мякоть и / или слизь, которая выделяется в процессе ферментации.
Окружающая обстановка
По мере того, как они растут, микроорганизмы производят метаболиты из этих питательных веществ для растений и накапливаются в среде обработки - это называется микробиологами ферментацией. К нашему волнению, мы обнаружили, что ферментация происходит в разных частях экосистемы кофе во время влажной и сухой обработки. Во время влажной обработки ферментация происходит в технологической воде, в то время как во время сухой обработки ферментация происходит в сушильных внешних слоях ягоды. Интересно, что некоторые из метаболитов, образующихся во время ферментации, остаются на поверхности ягод и могут даже пережить весь процесс. Как таковые, они задерживаются на зеленых кофейных зернах как микробная подпись. Мы назвали это явление эффектом брожения.
Рисунок 1: Наш многофазный подход, расшифровывающий путь кофе от ягоды к чашке, включая метаболический (вверху) и микробиологический (внизу) подходы, чтобы распутать экосистему переработки кофе, а также сенсорные оценки заваренной чашки. Для полных результатов, см. Соответствующие исследовательские работы.
Одновременно кофейное зерно также является живым существом, которое взаимодействует с окружающей средой и реагирует на нее. Как и любой живой организм, оно будет метаболически активен на протяжении всей обработки. Кофейные зерна считаются промежуточными семенами, что позволяет им реагировать на различные внешние стрессовые факторы окружающей среды даже при низком содержании влаги и соответствующим образом изменять свой метаболический состав (состоящий из динамической суммы всех углеводов, аминокислот и органических кислот внутри семени).
Двумя главными факторами стресса в технологической цепочке являются гипоксия или недостаток кислорода во время погружения в воду и «стресс от засухи» (недостаток воды) во время сушки. Во время влажной обработки ягоды испытывают как гипоксию, так и стресс от засухи, в то время как во время сухой обработки ягоды испытывают длительный стресс от засухи. Это также различия, которые способствуют различию между вымытым и натуральным кофе. Поэтому, когда мы говорим о влиянии обработки кофе на вкус, мы не просто говорим о создании «ферментированных ароматизаторов», которые существуют снаружи обработанных ягод, - мы также говорим о фундаментальных изменениях метаболического состава самого кофейного зерна.
Различные процессы накапливают различные концентрации метаболитов
При различных условиях обработки как микробиология, так и метаболизм семян влияют на метаболические профили кофейных ягод и, следовательно, в конечном итоге на качество чашки. Здесь мы кратко рассмотрим влияние трех конкретных параметров мытой обработки, которые мы тщательно изучили: как долго происходила ферментация, была ли механически очищена ягода, и пропитывались ли ягоды после ферментации и промывки. Однако, прежде чем мы начнем, полезно четко определить некоторые термины, используемые при обработке.
Во время основной мытой обработки свежей кофейной ягоды удаляют мякоть (депульпирование) и погружают в воду (ферментация). После этого резервуар для брожения сливают, а сброженные ягоды очищают водой, чтобы удалить остатки слизи (промывку). Иногда эти вымытые ягоды затем замачивают в резервуаре или в отдельных ведрах с чистой водой (вымачивание). После мытья или замачивания ягоды сушат на стадии сушки. Один из вариантов классической ферментации заключается в механическом удалении слизи через демулизатор (где два вращающихся барабана сжимают ягоды, чтобы механически соскоблить большую часть слизи), что мы и определим здесь как процесс демулизинга.
Продолжительность ферментации оказывает существенное влияние на качество кофе. Мы обнаружили, что, хотя считается, что длительная ферментация ухудшает качество кофе, приводя к появлению вонючих или кислых ягод, она также может иметь положительные и даже желательные эффекты при условии соблюдения тщательно контролируемых методов ведения сельского хозяйства. В гигиенических условиях обработки (в частности, для бродильного резервуара и промывочного канала) более длительная ферментация позволила выделить больше времени для развертывания желательных микробных активностей и привела к большему эффекту брожения на бродящих ягодах.
Этот эффект ферментации сохранялся на зеленых кофейных зернах, что отражалось в более высоких концентрациях микробных метаболитов (например, молочной кислоты) и более высокой интенсивности цветочных или фруктовых летучих органических соединений. С другой стороны, микробиология, большая продолжительность ферментации усиливает роль гипоксии через метаболизм эндогенных ягод, влияя на концентрации простых углеводов (например, глюкозы и фруктозы), аминокислот (например, аспарагиновой кислоты) и органических кислот (например, янтарная кислота).
Эти перечисленные соединения могут выступать в качестве основных предшественников в ряде химических реакций во время обжарки, особенно реакции Майяра, и генерировать характерный кофейный вкус. С изменением обилия этих предшественников аромата на зеленых ягодах, более длительная ферментация привела к усилению фруктовых нот в чашке.
Использование в качестве исходного материала для брожения в процессе обработки влажного кофе демузилированных , а не депульпированных ягод было спорным. Как более экологичная альтернатива классической ферментации, использование демодулятора позволяет сэкономить на пресной воде, используемой во время ферментации, и сократить время обработки, однако его влияние на сенсорное качество остается неуловимым. Наша работа показала, что присутствие слизи на зернах с изъеденными воронками увеличивало плотность питательных веществ в воде для брожения, чтобы микробы могли работать. Вот почему эффект брожения в воде и на зернах был более интенсивным по сравнению с демузилированным процессом брожения. Это привело к тому, что зеленые кофейные зерна из депульпированного процесса сохранили больше микробных метаболитов и отличались по аминокислотному и фенольному профилям по сравнению с демузилированным процессом. В результате качество чашки, полученное в результате этих двух процессов, показало тонкие различия в их цветочных и фруктовых интенсивностях.
В отличие от факторов, упомянутых выше, применение стирки и замачивания снижает эффект брожения. При отсутствии замачивания или даже при уменьшенном количестве стирки драгоценные метаболиты, накопленные во время ферментации, в большей степени сохранялись на зеленых кофейных зернах, что улучшало показатели купирования. Однако, если по какой-либо причине ферментация не проходит хорошо, вымачивание может помочь избавиться от некоторых нежелательных метаболитов, которые накапливаются во время ферментации, и обеспечить средство для устранения неприятных запахов в кофе.
Сорт кофе как ферментная переменная
Различные сорта кофе будут демонстрировать изменчивость метаболического состава слизи и мякоти свежей кофейной ягоды. Как основной поставщик питательных веществ для микроорганизмов, различия в составе слизи у разных сортов кофе также влияют на степень эффекта ферментации. Например, мы обнаружили, что кофейное зерно Typica, которую мы использовали в Латинской Америке, имела сочный слой мезокарпа(мякоти), который был более богат питательными веществами, чем слой Catimor в Азии. В сочетании с внешними факторами, такими как местная температура окружающей среды, мы обнаружили, что это влияет на профили рН, динамику микробного сообщества и состав метаболитов во время ферментации. Поэтому важно учитывать сорт кофе при оценке потенциального воздействия методов обработки.
Рисунок 2: Обработка кофе после сбора урожая состоит из нескольких динамических и взаимосвязанных действий, в основном микробной активности и метаболизма эндогенных ягод (слева). Переключение методов обработки или изменение параметров обработки может изменить состав (зеленого) кофейного зерна и сенсорный профиль заваренной чашки. Степень их влияния на качество кофе зависела от измененного параметра и условий обработки (справа).
Мы считаем, что это разнообразие является сильной стороной кофе, потому что оно означает, что существует множество различных факторов, перечисленных выше, которые еще предстоит изучить, и что это разнообразие в цепочке создания добавленной стоимости кофе переплетает ремесло и науку. Мы по-прежнему убеждены, что некоторые из результатов обязательно приведут к чертовски прекрасной чашке кофе.
София Джиюан Чжан, химик и энтузиаст кофе, работала на нескольких кофейных плантациях по всему миру, чтобы понять связь между переработкой и качеством кофе. FLORAC DE BRUYN - микробиолог с большим интересом к самопроизвольной ферментации пищи, уделяя особое внимание микробной экосистеме ферментации кофе во время своей докторской диссертации. Оба сейчас работают в Nestlé Research в Швейцарии.
Юля
автор перевода
