Qualquer pessoa com interesse profissional em torrar café ou assar pão já ouviu falar da reação de Maillard . Mas a reação relacionada, chamada degradação de Strecker , é muito menos conhecida e tem um papel crucial a desempenhar na torrefação do café. Nesta postagem, exploraremos em profundidade essa reação pouco apreciada, portanto, certifique-se de ter seus jalecos e óculos de segurança à mão.
Há algum tempo, escrevemos uma introdução às reações de Maillard e seu papel na torra. São reações com 's' porque são uma teia complexa de reações químicas que resultam do aquecimento conjunto de açúcar e proteína. As reações de Maillard contribuem muito para o delicioso aroma e cor de muitos alimentos e bebidas diferentes que “ficam dourados” à medida que cozinham ou secam. A degradação de Strecker é frequentemente considerada um subconjunto das reações de Maillard, mas no caso do café em particular, tem um papel muito específico e importante a desempenhar. Contribui para grande parte do aroma característico do café fresco e cria quase todo o CO 2 preso nos grãos. Isso significa que a degradação do Strecker é a principal causa da segunda rachadura – recomendamos fortemente que você não asse na segunda rachadura. O mais intrigante de tudo é que a quantidade de compostos Strecker no seu café pode ser afetada pela mudança na forma como ele é torrado, como é preparado e como é armazenado.
A Química de Degradação de Strecker
A degradação de Strecker foi identificada pela primeira vez pelo químico alemão Adolph Strecker em 1862. A reação converte aminoácidos, os blocos de construção das proteínas, em compostos aromáticos voláteis chamados aldeídos. Os aldeídos normalmente têm odores distintos e muitos deles podem ser percebidos mesmo em concentrações muito baixas, o que os torna uma parte importante do aroma complexo do café fresco.
A degradação de Strecker é uma reação em duas etapas: o aminoácido é oxidado com a ajuda de outro composto (o oxidante), e a molécula resultante então se decompõe em um aldeído, liberando amônia e dióxido de carbono no processo.
Degradação de Strecker . Um aminoácido é convertido em um aldeído com a ajuda de uma molécula oxidante. Qualquer cadeia lateral (R) que o aminoácido tenha formará a base do aldeído.
O oxidante é geralmente um composto dicarbonílico – uma molécula com dois átomos de oxigênio unidos por ligações duplas a átomos de carbono vizinhos. As reações de Maillard são uma fonte potente deste tipo de molécula, razão pela qual a degradação de Strecker está intimamente ligada às reações de Maillard.
Uma molécula de dicarbonila possui dois grupos carbonila próximos um do outro. O grupo carbonila (circulado em vermelho) consiste em um oxigênio unido à cadeia de carbono por uma ligação dupla.
O aldeído resultante pode formar muitos outros compostos, incluindo melanoidinas e alguns dos compostos aromáticos mais importantes do café.
Qual é o cheiro dos aldeídos Strecker?
Os aldeídos em geral são altamente aromáticos e amplamente utilizados em perfumes ou aromatizantes por seus aromas florais ou frutados. Os aldeídos podem cobrir todo o espectro de aromas de café – desde florais, herbáceos e frutados até nozes, maltados, torrados e terrosos. Os aldeídos formados na degradação de Strecker são uma parte crucial do aroma do café fresco e podem ser usados como um indicador do frescor do café ( Buffo e Cardelli-Freire 2004 ).
Exemplos de aldeídos Strecker encontrados no café incluem o fenilacetaldeído, que tem um aroma floral ou semelhante ao mel, e o metilbutanal, que geralmente é percebido como maltado ou achocolatado (Poisson et al 2020). Eles normalmente têm limites de sabor baixos – o que significa que você só precisa de uma pequena quantidade de aldeído para poder cheirá-los – o que os torna uma parte importante do aroma do café.
A degradação de Strecker também desempenha um papel vital nas reações de Maillard, criando precursores para todos os tipos de aromas-chave do café, incluindo pirazinas, que dão ao café recém-torrado muitos dos seus aromas característicos de terra, nozes e torrado ( Toledo et al 2016 ). Uma vez que está envolvida na formação de tantos compostos aromáticos importantes, a degradação de Strecker ajuda a 'dirigir' as reações de Maillard para a criação de compostos que contribuem com aroma, e não apenas cor, para o café ( Yaylayan 2003 ). Por isso é tão importante o sabor do café torrado.
Degradação de Strecker Causa a segunda rachadura
Cada aminoácido que se decompõe pela degradação de Strecker também libera uma única molécula de dióxido de carbono. Surpreendentemente, isto é suficiente para explicar a grande maioria — 80% ou mais — do CO 2 formado dentro do grão de café durante a torrefação ( Wang e Lim 2017 ). Durante a torra, parte do dióxido de carbono formado durante a torra fica preso nas células do café, aumentando gradativamente a pressão interna.
O efeito da primeira e da segunda fissura na estrutura de um grão de café. Estas imagens, tiradas com um microscópio eletrônico, mostram como as células incham e se rompem durante a segunda fissura. Tirado de Wang (2012).
A primeira rachadura é causada pela evaporação da água em vapor, o que aumenta a pressão dentro do grão até quebrar a estrutura do grão. A segunda rachadura é um processo semelhante que ocorre quando a pressão do dióxido de carbono dentro das células individuais de um café torna-se alta o suficiente para quebrá-las. Como a degradação de Strecker cria a maior parte do CO 2 no café torrado, ela também é a principal causa do aparecimento do segundo crack ( Lyman et al 2003 ).
Como a torrefação afeta Degradação de Strecker?
Como a degradação de Strecker depende de compostos de Maillard que atuam como oxidantes, muitas vezes presume-se que ela ocorre principalmente mais tarde na torra, depois que a temperatura do grão atinge 160 °C ( Lyman et al 2003 ). No entanto, os aldeídos de Strecker também tendem a decompor-se ou a evaporar-se a altas temperaturas – por isso, embora possam ser formados a um ritmo mais rápido a altas temperaturas, estão a ser perdidos do grão com a mesma rapidez.
Formação de aldeídos Strecker durante a torra. A concentração dos compostos atinge o pico aos 100 segundos de torra e depois estabiliza. REF é o café de referência, enquanto RB é um sistema de torra modelo. Tirado de Poisson et al (2020).
Experimentos que rastreiam os produtos químicos formados durante a torra em tempo real descobriram principalmente que a concentração de aldeídos Strecker aumenta rapidamente e atinge um pico no início da torra - normalmente em algum lugar nos primeiros dois minutos (Poisson et al 2020). Após este ponto, a quantidade de aldeídos Strecker tende a estabilizar ou começa a diminuir, à medida que a taxa de perda acompanha a taxa de formação. Como eles se decompõem em temperaturas mais altas, a quantidade de aldeídos Strecker no café é maior em torras leves ou médias (Kim et al 2018).
A torrefação com alta temperatura de carga aumenta a formação de aldeídos Strecker no início da torra. Para uma determinada cor de torra, uma torra mais rápida, a uma temperatura mais elevada, resulta numa maior concentração de aldeídos Strecker no café torrado (Baggenstoss et al 2008).
Outra experiência com torra excessivamente rápida descobriu que havia alguns compostos de torra, incluindo aldeídos, presentes no café torrado rapidamente que não foram encontrados na torra padrão. Os autores especulam que estes compostos podem ser responsáveis pelo aroma picante e herbáceo do café resultante.Lyman et al 2003). Isto poderia implicar que alguns dos aromas “verdes” e herbáceos do café subdesenvolvido são formados durante a torrefação, em vez de serem remanescentes do aroma do grão verde.
Além da torra, a escolha do feijão verde e até mesmo o método de preparo usado afetam a quantidade de compostos Strecker encontrados no café final. Aldeídos e pirazinas de Strecker são encontrados em concentrações mais elevadas no café feito a partir de robusta, e a proporção relativa desses compostos no aroma é maior no café expresso do que no café filtrado.Maetzu et al 2001).
Degradação de Strecker e antioxidantes
Embora se pense que a reação de Maillard e a degradação de Strecker acontecem em altas temperaturas, ambas as reações também ocorrem à temperatura ambiente - apenas muito lentamente. A degradação de Strecker ocorre no café verde durante o armazenamento ( Holscher e Steinhart 1995 ) e também contribui para a perda de sabor ao longo do tempo no café enlatado, pronto para beber.
Como a degradação de Strecker depende de um oxidante para desencadear a primeira etapa da reação, os antioxidantes do café, como o ácido clorogênico, podem reduzir a taxa de degradação de Strecker , ajudando a preservar o sabor do café enlatado ( Zheng et al 2015 ).
O ácido clorogênico e outros antioxidantes também podem inibir a degradação do Strecker durante a torra. Numa experiência concebida para modelar reações específicas sob condições de torrefação, os investigadores torraram um único aminoácido purificado juntamente com glicose ( Wang e Ho 2013 ). Eles descobriram que a adição de antioxidantes diminuiu fortemente a quantidade de degradação de Strecker . Ainda não se sabe se isso tem algum efeito na torra do café verdadeiro.
A química da torrefação é extremamente complexa e a comunidade de torrefação ainda não tem uma boa compreensão de como controlar as reações químicas específicas que ocorrem durante a torrefação. A degradação do Strecker , no entanto, tem algumas alavancas interessantes que podemos usar – principalmente ajustando a temperatura da carga e o tempo de torra. A degradação de Strecker tem sido frequentemente associada às reações de Maillard, mas pesquisas recentes mostram que o que acontece no início da torra pode afetar o desenvolvimento dos compostos de Strecker, o que, por sua vez, afeta quais compostos de sabor são criados na fase de Maillard da torra. Acontece que esta reação menos conhecida tem o potencial de orientar as reações de Maillard, em vez de simplesmente seguir seu rastro.
Graças a Cinco Elefantes para a foto do cabeçalho neste artigo.
seria interessante entender a melhor forma de manter os níveis mais elevados de aldeídos Strecker sem destruí-los ou limitá-los com a torra contínua para desenvolver ainda mais os sabores. obviamente, saber o que controlar significa escolher entre sabores e aromáticos para a xícara finalizada.