Kaffeespezialitäten sind in Kaffeehäusern auf der ganzen Welt auf dem Vormarsch – und jetzt könnte eine fermentierte Version einen fruchtigen Geschmack in Ihre morgendliche Tasse Kaffee bringen.
Diese neue Art von Getränk hat einen himbeerähnlichen Geschmack und ein himbeerähnliches Aroma, aber was diese Empfindungen hervorruft, war bisher ein Rätsel. Heute berichten Wissenschaftler über sechs Verbindungen, die zu dem fermentierten Kaffeeerlebnis beitragen. Die Arbeit könnte dazu beitragen, die Produktion des Getränks zu steigern und es für jedermann zugänglich zu machen.
Die Forscher haben ihre Ergebnisse auf der Frühjahrstagung der American Chemical Society (ACS) vorgestellt. Die ACS Spring 2023 ist eine gemischte Tagung, die vom 26. bis 30. März sowohl virtuell als auch persönlich stattfindet und mehr als 10 000 Vorträge zu einem breiten Spektrum wissenschaftlicher Themen bietet.
„Es gibt jetzt Geschmacksrichtungen, die die Menschen kreieren, die man früher nie mit Kaffee in Verbindung gebracht hätte“, sagt Dr. Chahan Yeretzian, der Leiter des Projekts. „Die Aromen in fermentiertem Kaffee zum Beispiel ähneln oft eher denen von Fruchtsäften“.
Diese ungewöhnliche Art von Getränk bietet den Verbrauchern ein einzigartiges Geschmackserlebnis, und die wachsende Nachfrage danach bedeutet, dass fermentierte Kaffeebohnen einen hohen Preis erzielen können, wovon die Landwirte möglicherweise profitieren. Außerdem wird bei der Zubereitung der Bohnen viel weniger Wasser benötigt als bei herkömmlichen Methoden, so dass es sich um eine umweltfreundlichere Alternative zu einer herkömmlichen Tasse Kaffee handelt.
Doch trotz der zunehmenden Beliebtheit dieses Getränks waren die Verbindungen, die seinen unverwechselbaren Geschmack verursachen, bisher unbekannt. Und da fermentierter Kaffee bei Wettbewerben immer beliebter wird, befürchten einige, dass das fehlende Wissen über fermentierten Kaffee die Unterscheidung zwischen dem echten Produkt und dem normalen Kaffee, der illegal verfälscht wurde, erschweren könnte. Deshalb haben Yeretzian und seine Kollegen vom Coffee Excellence Center der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften versucht, die Verbindungen zu identifizieren, die für diese neuen und aufregenden Geschmacksrichtungen verantwortlich sind. Und da Geschmack und Geruch eng miteinander verknüpft sind, könnte die Untersuchung der Düfte 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 herauszufinden, nahmen die Forscher Arabica-Bohnen und teilten sie in drei Gruppen ein. Eine Gruppe wurde mit einem Waschverfahren zubereitet, wie es wahrscheinlich auch bei der Zubereitung eines durchschnittlichen Nachmittagskaffees angewandt wird. Dabei wird eine gallertartige Substanz, der so genannte Schleim, von der Kaffeebohne entfernt, die dann mit Wasser gewaschen und getrocknet wird. Die Forscher bereiteten die zweite Gruppe nach dem natürlichen Verfahren zu, bei dem die Haut der Bohne entfernt wird, der Schleim aber erhalten bleibt. Schließlich fermentierte das Team die Bohnen der dritten Gruppe mit Hilfe der Kohlensäuremazeration, einem Verfahren, das häufig bei der Weinherstellung eingesetzt wird. Diese Methode wurde erstmals 2015 in der Welt der Kaffeespezialitäten eingeführt, als der Gewinner der World Barista Championship sie für die Zubereitung seines Beitrags verwendete. Bei diesem Verfahren werden ganze Kaffeefrüchte in Edelstahltanks fermentiert und mit Kohlendioxid versetzt, um den pH-Wert der Fermentierung zu senken. Im Gegensatz zu den anderen Kaffeesorten wurde der mit fermentierten Bohnen hergestellte Kaffee als intensiv duftend beschrieben, wie Himbeeren mit einem Hauch von Rose.
Als Nächstes brauten die Forscher Kaffee aus jeder Bohnensorte und analysierten die Proben mit Gaschromatographie (GC) Sniffing, auch GC-Olfaktometrie genannt. Zunächst trennte das GC-Gerät einzelne Komponenten in der Luft über jeder Probe. Wenn die Verbindungen dann das Gerät verließen, wurden sie zur Identifizierung an ein Massenspektrometer weitergeleitet, und eine Person, die am Ausgang saß, konnte beschreiben, was sie gerochen hatte.
„Da die chemische Signatur uns 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 benutzen Menschen, um Düfte 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 die Gruppe sehr konsistent in den Gerüchen, die sie beschrieben. Was traditionell als Herausforderung gilt, war in diesem Fall kein Problem, weil die Aromen so eindeutig waren“.
Es gibt einen großen Vorteil des GC-Sniffing. Die menschliche Nase kann manchmal Düfte von Verbindungen erkennen, die in einer so geringen Konzentration vorliegen, dass sie von der Massenspektrometrie nicht erfasst werden können. Obwohl in diesem Fall sechs Verbindungen zu dem intensiven Fruchtgeschmack und dem Himbeerduft des fermentierten Kaffees beizutragen schienen, konnte das Team nur drei von ihnen identifizieren: 2-Methylpropanal, 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanoat-Ethyl.
Für die Zukunft erhoffen sich die Forscher, die verbleibenden Verbindungen zu identifizieren und die Intensität der verschiedenen Geschmacks- und Duftstoffe zu beurteilen. Außerdem möchten die Forscher mehr darüber erfahren, wie sich diese einzigartigen Verbindungen bilden. Zu den möglichen Faktoren gehören die Anbaupraktiken, die Sorte der Kaffeebohnen, das Mikroklima in bestimmten Betrieben und die während der Fermentation vorhandenen Mikroben. „Es gibt noch viele Unbekannte in diesem Prozess“, sagt Smrke. Ein besseres Verständnis der Quellen dieser Verbindungen könnte dem Team helfen, die Produktionsmethoden zu standardisieren, so dass fermentierter Kaffee leichter in größerem Maßstab hergestellt werden kann und noch mehr Menschen in den Genuss dieses unverwechselbaren Geschmacks kommen.
Die Forscher danken für die Unterstützung und Finanzierung durch Project Origin Australia und die Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften.
Specialty coffees are gaining traction in coffeehouses around the world — and now a fermented version could bring a fruity taste to your morning cup of joe. This new kind of beverage has a raspberry-like taste and aroma, but what causes these sensations has been a mystery. Today, scientists report six compounds that contribute to the fermented coffee experience. The work could help increase production of the drink and make it more readily available for everyone to enjoy.
The researchers will present their results at the spring meeting of the American Chemical Society (ACS). ACS Spring 2023 is a hybrid meeting being held virtually and in-person March 26–30, and features more than 10,000 presentations on a wide range of science topics.
“There are now flavors that people are creating that no one would have ever associated with coffee in the past,” says Chahan Yeretzian, Ph.D., the project’s principal investigator. “The flavors in fermented coffee, for example, are often more akin to fruit juices.”
This unusual type of beverage provides a unique flavor experience for consumers, and the growing demand for it means that fermented coffee beans can fetch a high price, potentially benefiting farmers. And the process by which the beans are prepared requires much less water than traditional methods, making it a more environmentally friendly alternative to a standard cup of coffee.
But despite this drink’s growing popularity, the compounds that cause its distinctive flavor were unknown. And with fermented coffee becoming more popular in competitive events, some people have been concerned that the lack of knowledge about fermented coffee may make it difficult to distinguish between the genuine product and regular joe that has been illicitly adulterated. So, Yeretzian and colleagues from the Coffee Excellence Center at Zurich University of Applied Sciences sought to identify the compounds that are responsible for these new and exciting flavors. And because flavor and smell are intimately linked, studying the beverages’ scents could help the team gain a better understanding of how fermented coffee’s complex flavor is created.
To single out the compounds unique to fermented coffee’s aromas, researchers took arabica beans and divided them into three groups. One was prepared using a wash process, which is likely how your average afternoon pick-me-up brew is made. Here, a gelatinous substance known as mucilage is stripped from the coffee bean, which is washed with water before being dried. The researchers prepared the second group using the pulped natural process — another common approach — in which the skin is removed from the bean, but the mucilage is left intact. Finally, the team fermented beans in the third group using carbonic maceration, a process often used in winemaking. This method was first introduced to the specialty coffee world in 2015, when the winning contestant in the World Barista Championship used it to prepare their entry. With this process, whole coffee fruits are fermented in stainless steel tanks and infused with carbon dioxide to lower the pH of the fermentation. Unlike the other brews, the coffee made with fermented beans was described as smelling intense, like raspberries with a hint of rose.
Next, the researchers brewed coffee using each type of bean and analyzed the samples with gas chromatography (GC) sniffing, also called GC olfactometry. First, the GC instrument separated individual components in the air above each sample. Then, as the compounds left the instrument, they went to a mass spectrometer for identification, and to someone sitting at the outlet to describe what they smelled.
“Because the chemical signature doesn’t tell us how a compound smells, we have to rely on the human nose to detect the scent as each compound comes out of the chromatography instrument individually,” says Yeretzian. This methodology can be tricky because there is a subjective element to it. “We’re using people to detect scents, and everybody perceives flavors a little differently,” says Samo Smrke, Ph.D., a research associate in the lab who is presenting the results. “But in this case, the panel was very consistent in the smells they described. So, what is traditionally considered a challenge was actually not an issue because the aromas were so clear.”
There is one major advantage to GC sniffing. The human nose can sometimes detect scents from compounds that are at such a low concentration, they’re unable to be picked up by mass spectrometry. In this case, although six compounds appeared to contribute to the intense fruity flavor and the raspberry scent of the fermented coffee, the team was only able to identify three of them: 2-methylpropanal, 3-methylbutanal and ethyl 3-methylbutanoate.
In the future, the researchers hope to identify the remaining compounds, as well as judge the intensity of different flavors and scents. Additionally, the researchers would like to know more about how these unique compounds form. Potential factors include farming practices, the variety of coffee beans, the microclimate of specific farms and the microbes present during fermentation. “There’s still quite a lot of unknowns surrounding this process,” says Smrke. A better understanding of the sources of these compounds could help the team standardize production methods, making it easier to produce fermented coffee at larger scales and allowing even more people to enjoy this distinctive flavor.
The researchers acknowledge support and funding from Project Origin Australia and Zurich University of Applied Sciences.
Specialty coffees are gaining traction in coffeehouses around the world — and now a fermented version could bring a fruity taste to your morning cup of joe. This new kind of beverage has a raspberry-like taste and aroma, but what causes these sensations has been a mystery. Today, scientists report six compounds that contribute to the fermented coffee experience. The work could help increase production of the drink and make it more readily available for everyone to enjoy.
The researchers will present their results at the spring meeting of the American Chemical Society (ACS). ACS Spring 2023 is a hybrid meeting being held virtually and in-person March 26–30, and features more than 10,000 presentations on a wide range of science topics.
“There are now flavors that people are creating that no one would have ever associated with coffee in the past,” says Chahan Yeretzian, Ph.D., the project’s principal investigator. “The flavors in fermented coffee, for example, are often more akin to fruit juices.”
This unusual type of beverage provides a unique flavor experience for consumers, and the growing demand for it means that fermented coffee beans can fetch a high price, potentially benefiting farmers. And the process by which the beans are prepared requires much less water than traditional methods, making it a more environmentally friendly alternative to a standard cup of coffee.
But despite this drink’s growing popularity, the compounds that cause its distinctive flavor were unknown. And with fermented coffee becoming more popular in competitive events, some people have been concerned that the lack of knowledge about fermented coffee may make it difficult to distinguish between the genuine product and regular joe that has been illicitly adulterated. So, Yeretzian and colleagues from the Coffee Excellence Center at Zurich University of Applied Sciences sought to identify the compounds that are responsible for these new and exciting flavors. And because flavor and smell are intimately linked, studying the beverages’ scents could help the team gain a better understanding of how fermented coffee’s complex flavor is created.
To single out the compounds unique to fermented coffee’s aromas, researchers took arabica beans and divided them into three groups. One was prepared using a wash process, which is likely how your average afternoon pick-me-up brew is made. Here, a gelatinous substance known as mucilage is stripped from the coffee bean, which is washed with water before being dried. The researchers prepared the second group using the pulped natural process — another common approach — in which the skin is removed from the bean, but the mucilage is left intact. Finally, the team fermented beans in the third group using carbonic maceration, a process often used in winemaking. This method was first introduced to the specialty coffee world in 2015, when the winning contestant in the World Barista Championship used it to prepare their entry. With this process, whole coffee fruits are fermented in stainless steel tanks and infused with carbon dioxide to lower the pH of the fermentation. Unlike the other brews, the coffee made with fermented beans was described as smelling intense, like raspberries with a hint of rose.
Next, the researchers brewed coffee using each type of bean and analyzed the samples with gas chromatography (GC) sniffing, also called GC olfactometry. First, the GC instrument separated individual components in the air above each sample. Then, as the compounds left the instrument, they went to a mass spectrometer for identification, and to someone sitting at the outlet to describe what they smelled.
“Because the chemical signature doesn’t tell us how a compound smells, we have to rely on the human nose to detect the scent as each compound comes out of the chromatography instrument individually,” says Yeretzian. This methodology can be tricky because there is a subjective element to it. “We’re using people to detect scents, and everybody perceives flavors a little differently,” says Samo Smrke, Ph.D., a research associate in the lab who is presenting the results. “But in this case, the panel was very consistent in the smells they described. So, what is traditionally considered a challenge was actually not an issue because the aromas were so clear.”
There is one major advantage to GC sniffing. The human nose can sometimes detect scents from compounds that are at such a low concentration, they’re unable to be picked up by mass spectrometry. In this case, although six compounds appeared to contribute to the intense fruity flavor and the raspberry scent of the fermented coffee, the team was only able to identify three of them: 2-methylpropanal, 3-methylbutanal and ethyl 3-methylbutanoate.
In the future, the researchers hope to identify the remaining compounds, as well as judge the intensity of different flavors and scents. Additionally, the researchers would like to know more about how these unique compounds form. Potential factors include farming practices, the variety of coffee beans, the microclimate of specific farms and the microbes present during fermentation. “There’s still quite a lot of unknowns surrounding this process,” says Smrke. A better understanding of the sources of these compounds could help the team standardize production methods, making it easier to produce fermented coffee at larger scales and allowing even more people to enjoy this distinctive flavor.
The researchers acknowledge support and funding from Project Origin Australia and Zurich University of Applied Sciences.