Die fruchtigen Aromen von fermentiertem Kaffee entmystifiziert

Kaffeespezialitäten gewinnen in Kaffeehäusern auf der ganzen Welt an Bedeutung – und jetzt könnte eine fermentierte Version Ihrer morgendlichen Tasse Kaffee einen fruchtigen Geschmack verleihen. Diese neue Art von Getränken hat einen himbeerartigen Geschmack und Aroma, aber was diese Empfindungen verursacht, war ein Rätsel. Heute berichten Wissenschaftler über sechs Verbindungen, die zum fermentierten Kaffeeerlebnis beitragen. Die Arbeit könnte dazu beitragen, die Produktion des Getränks zu steigern und es für alle leichter verfügbar zu machen.

Die Forscher stellen ihre Ergebnisse auf der Frühjahrstagung der American Chemical Society (ACS) vor. ACS Spring 2023 ist ein Hybrid-Meeting, das vom 26. bis 30. März virtuell und persönlich abgehalten wird.

„Es gibt jetzt Aromen, die Menschen kreieren, die niemand in der Vergangenheit jemals mit Kaffee in Verbindung gebracht hätte“, sagt Chahan Yeretzian, Ph.D., der Hauptforscher des Projekts. „Die Aromen in fermentiertem Kaffee zum Beispiel ähneln oft eher Fruchtsäften.“

Diese ungewöhnliche Art von Getränken bietet den Verbrauchern ein einzigartiges Geschmackserlebnis, und die wachsende Nachfrage danach bedeutet, dass fermentierte Kaffeebohnen einen hohen Preis erzielen können, was möglicherweise den Landwirten zugute kommt. Und der Prozess, mit dem die Bohnen zubereitet werden, erfordert viel weniger Wasser als herkömmliche Methoden, was ihn zu einer umweltfreundlicheren Alternative zu einer normalen Tasse Kaffee macht.

Aber trotz der wachsenden Popularität dieses Getränks waren die Verbindungen, die seinen unverwechselbaren Geschmack verursachen, unbekannt. Und da fermentierter Kaffee bei Wettkampfveranstaltungen immer beliebter wird, sind einige Leute besorgt, dass der Mangel an Wissen über fermentierten Kaffee es schwierig machen könnte, zwischen dem echten Produkt und normalem Kaffee zu unterscheiden, der illegal verfälscht wurde. Daher versuchten Yeretzian und Kollegen vom Coffee Excellence Center der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, die Verbindungen zu identifizieren, die für diese neuen und aufregenden Aromen verantwortlich sind. Und da Geschmack und Geruch eng miteinander verbunden sind, könnte die Untersuchung der Gerüche der Getränke dem Team helfen, besser zu verstehen, wie der komplexe Geschmack von fermentiertem Kaffee entsteht.

Um die für die Aromen von fermentiertem Kaffee einzigartigen Verbindungen herauszufiltern, nahmen die Forscher Arabica-Bohnen und teilten sie in drei Gruppen ein. Eines wurde mit einem Waschprozess zubereitet, wie es wahrscheinlich das durchschnittliche Muntermacher-Gebräu am Nachmittag ist. Hier wird eine gallertartige Substanz, die als Schleim bekannt ist, von der Kaffeebohne abgestreift, die vor dem Trocknen mit Wasser gewaschen wird.

Die Forscher bereiteten die zweite Gruppe unter Verwendung des natürlichen Zellstoffverfahrens vor – ein weiterer gängiger Ansatz – bei dem die Haut von der Bohne entfernt wird, aber der Schleim intakt bleibt.

Schließlich fermentierte das Team die Bohnen der dritten Gruppe durch Kohlensäuremazeration, ein Verfahren, das häufig bei der Weinherstellung verwendet wird. Diese Methode wurde erstmals 2015 in die Welt der Kaffeespezialitäten eingeführt, als der siegreiche Teilnehmer der World Barista Championship damit seinen Beitrag vorbereitete. Bei diesem Verfahren werden ganze Kaffeefrüchte in Edelstahltanks fermentiert und mit Kohlendioxid versetzt, um den pH-Wert der Fermentation zu senken. Im Gegensatz zu den anderen Aufgüssen wurde der aus fermentierten Bohnen hergestellte Kaffee als intensiv beschrieben, wie Himbeeren mit einem Hauch von Rose.

Als nächstes brühten die Forscher Kaffee mit jeder Bohnensorte und analysierten die Proben mit Gaschromatographie (GC)-Schnüffeln, auch GC-Olfaktometrie genannt. Zuerst trennte das GC-Instrument einzelne Komponenten in der Luft über jeder Probe. Als die Verbindungen das Instrument verließen, gingen sie zur Identifizierung zu einem Massenspektrometer und zu jemandem, der am Auslass saß, um zu beschreiben, was sie rochen.

„Da uns die chemische Signatur nicht sagt, wie eine Verbindung riecht, müssen wir uns auf die menschliche Nase verlassen, um den Geruch zu erkennen, wenn jede Verbindung einzeln aus dem Chromatographiegerät kommt“, sagt Yeretzian. Diese Methodik kann schwierig sein, da sie ein subjektives Element enthält. „Wir verwenden Menschen, um Gerüche zu erkennen, und jeder nimmt Aromen ein wenig anders wahr“, sagt Samo Smrke, Ph.D., ein wissenschaftlicher Mitarbeiter im Labor, der die Ergebnisse präsentiert. „Aber in diesem Fall war das Gremium sehr konsistent in den von ihnen beschriebenen Gerüchen. Was traditionell als Herausforderung angesehen wird, war also eigentlich kein Problem, weil die Aromen so klar waren.“

Das GC-Sniffing hat einen großen Vorteil. Die menschliche Nase kann manchmal Gerüche von Verbindungen erkennen, die in einer so geringen Konzentration vorliegen, dass sie von der Massenspektrometrie nicht erfasst werden können. Obwohl anscheinend sechs Verbindungen zum intensiven Fruchtgeschmack und dem Himbeerduft des fermentierten Kaffees beitrugen, konnte das Team in diesem Fall nur drei davon identifizieren: 2-Methylpropanal, 3-Methylbutanal und Ethyl-3-methylbutanoat.

In Zukunft hoffen die Forscher, die verbleibenden Verbindungen zu identifizieren und die Intensität verschiedener Aromen und Düfte zu beurteilen. Darüber hinaus würden die Forscher gerne mehr darüber erfahren, wie sich diese einzigartigen Verbindungen bilden. Mögliche Faktoren sind landwirtschaftliche Praktiken, die Vielfalt der Kaffeebohnen, das Mikroklima bestimmter Farmen und die während der Fermentation vorhandenen Mikroben.

„Es gibt noch viele Unbekannte rund um diesen Prozess“, sagt Smrke. Ein besseres Verständnis der Quellen dieser Verbindungen könnte dem Team dabei helfen, Produktionsmethoden zu standardisieren, was die Produktion von fermentiertem Kaffee in größerem Maßstab erleichtert und es noch mehr Menschen ermöglicht, diesen unverwechselbaren Geschmack zu genießen.