Американские химики научились одновременно измерять крепость кофе и степень обжарки зерен с помощью новой электрохимической методики, не требующей сложной пробоподготовки. Исследование опубликовано в Nature Communications.
Для кофейной индустрии оценка качества напитка давно представляет собой серьезный вызов. Как правило крепость и обжарка оценивались так называемыми капперами — дегустаторами кофе, которые на основе органолептического анализа давали субъективную оценку этим параметрам. Однако со временем стало понятно, что необходимы и объективные методы оценки. Сегодня единственный широко применяемый количественный метод — рефрактометрия, которая определяет содержание растворенных веществ по показателю преломления. Проблема в том, что рефрактометр не различает химический состав: светлая и темная обжарки дают одинаковый показатель при одинаковой крепости, хотя на вкус они абсолютно разные. Более точные методы — жидкостная и газовая хроматография с масс-спектрометрией — требуют долгой пробоподготовки, специализированного и дорогостоящего оборудования. И даже они не позволяют в полной мере оценить вкус кофе, так как в нем содержится огромное количество всевозможных соединений, а это мешает точно определить количество «вкусовых» молекул и то, какой вкус создает их смешение в определенных пропорциях.
Кристофер Хендон (Christopher H. Hendon) из Орегонского университета и его коллеги нашли способ определить крепость и обжарку кофе при помощи платинового электрода. Они погружали платиновый электрод в готовый фильтр-кофе и снимали циклическую вольтамперограмму. Оказалось, что кофе проводил ток без добавления вспомогательного электролита, а за счет содержания в нем слабых органических кислот его pH был около 5. Благодаря этому обеспечивалась самобуферизация, и это облегчало анализ сигнала, так как не приходилось делать поправку на постоянно меняющийся pH. Исследователи заметили, что в катодной области, где платина адсорбирует протоны перед выделением водорода, ток линейно зависит от крепости напитка: чем больше растворенных веществ, тем выше сигнал. При повторных сканированиях ток падает из-за содержащихся в кофе кофеина и хлорогеновых кислот, которые оседают на поверхности электрода. Скорость этого падения зависит от обжарки: темные сорта подавляют сигнал сильнее, потому что содержат больше окисленных молекул с высоким сродством к платине. Таким образом, первое сканирование позволяет оценить крепость, а разница между первым и вторым — обжарку.
Затем ученые решили провести слепой эксперимент. Они получили от обжарщика четыре партии одного кофе, обжаренного на одну целевую цветность, причем одна из партий была отбракована обжарщиком, но исследователи не знали, какая именно. Рефрактометр не нашел между образцами разницы: среднее содержание растворенных веществ составило 1,48–1,52 процента массы (p ≥ 0,462). А электрохимический метод выделил одну партию в отдельный статистический класс (p = 0,0039). Консультация с обжарщиком подтвердила: именно эта партия забракована на дегустации за вкусовые качества, связанные с незначительным отклонением в режиме обжарки.
Авторы указывают, что метод может применяться для контроля качества прямо на производстве: простая серия вольтамперограмм с разным разбавлением позволит построить калибровочную кривую за несколько минут. Кроме того, поскольку сигнал чувствителен к концентрации протонов и к молекулам, ответственным за горечь и кислотность, метод явно несет информацию о вкусовом профиле напитка.
Не только химики помогают пищевой промышленности объективно оценить вкусовые качества продуктов питания. Мы писали о том, как физики путем измерения модулей накопления и потерь на реометре оценивали влияние растительных аналогов сливочного масла на вкус традиционного шотландского печенья.