Par Emma Sage, responsable scientifique du café, SCAA
Le café est ce que l’on appelle dans le domaine des sciences de l’alimentation un produit de longue conservation, qui, après torréfaction, ne se détériore pas sous l’effet de processus enzymatiques ou microbiens (Illy et Viani 2005 ; Nicoli et autres 1993 ; Anese et autres 2006). Cependant, dans l’industrie du café de spécialité, nous sommes conscients de l’importance des réactions chimiques et des changements physiques qui se produisent après la torréfaction (Nicoli et autres 2009). Certains de ces changements sont responsables du rassissement, ou d’une saveur négative perceptible qui augmente avec le temps, et qui affecte la qualité de l’infusion.
Capturer la nature exacte, la quantité et le taux de rassissement est intrinsèquement difficile en raison à la fois de la diversité des saveurs possibles dans le grain lui-même, et de la nature éphémère du café torréfié. Le manuel sur la qualité de l’eau de la Specialty Coffee Association of America (SCAA) indique que « le potentiel de saveur du café est en constante évolution. Par conséquent, lors de la réalisation d’une analyse chimique ou sensorielle, le café doit être considéré comme une cible mouvante » (Beeman et autres 2011). Ce concept résume bien le problème que pose la définition de la science du rassissement. Les changements chimiques et physiques qui se produisent dans le café après la torréfaction rendent le contrôle expérimental, la répétabilité et l’analyse des données pratiquement impossibles. Cependant, cela n’a pas empêché une grande cohorte de chercheurs de relever le défi.
Les causes générales du rassissement du café
La torréfaction est finalement responsable d’une grande partie des réactions de rassissement, car elle forme des volatiles et crée une pression dans les grains de café via l’accumulation interne de gaz (Nicoli et al. 2009). De nombreuses réactions chimiques complexes et des changements physiques se produisent pendant la torréfaction, dont quelques-uns jouent un rôle clé dans le rassissement. À mesure que les grains chauffent dans le torréfacteur, les sucres et les acides aminés sont réduits et des quantités croissantes de dioxyde de carbone sont formées par la dégradation de Strecker, qui se dégagent ensuite. Dans le même temps, un changement physique se produit dans les fèves : la masse de la fève diminue et la porosité augmente, ce qui entraîne un taux de diffusion potentiel plus élevé des composés volatils (Labuza et autres 2001). Simultanément, la réaction de Maillard produit des composés qui ont une affinité pour l’oxygène et contribuent ultérieurement à l’oxydation des lipides (Nicoli et al. 1993).
La perte de dioxyde de carbone du café se produit en raison des forces de diffusion, qui déplacent les molécules en raison des différences de pression et/ou des gradients de concentration des molécules. Lorsque le café est moulu, la porosité et le rapport surface/volume augmentent, ce qui accélère le dégazage et le rassissement. Un groupe d’études a constaté que les pertes de quelques composés volatils spécifiques sont responsables de la majorité de la perte d’arôme du café. Les premières recherches à proposer cette hypothèse ont montré que le méthanethiol et le 2-méthylpropanal donnaient les notes aromatiques les plus intenses et se dissipaient deux heures après la torréfaction, et qu’après huit jours de stockage, le méthanethiol avait diminué d’environ 30% par rapport à sa quantité initiale (Holscher et Steinhart 1992). Czerny et Scieberle (2001) et Sanz et d’autres (2001) ont également signalé que ces composés étaient des molécules clés perdues lors du rassissement. De nouveaux travaux ont également porté sur les rapports de certains composés, tels que 2-méthylfurane/2-butanone, 2-furfurylthiol/hexanal (Marin et autres 2008). Cependant, tous les composés ou ratios susmentionnés ne sont que des indicateurs d’un groupe plus large de réactions responsables du rassissement qui n’ont pas encore été caractérisées (Nicoli et autres 2009).
L’un des arômes caractéristiques du rassissement est le rancissement, qui est créé par la dégradation des lipides, l’oxydation chimique ou la pyrolyse des graisses et des composés connexes (Smith et autres 2004 ; Vila et autres 2005). Dans l’arabica torréfié, les lipides ne représentent qu’environ 15% du poids sec (Illy et Viani 2005), mais ils ont un impact significatif sur la saveur du rassissement. Ce processus est accéléré par l’humidité (Smith et al. 2004), l’oxygène (Vila et al. 2005) la température (Nicoli et al. 1993 ; Huynh-Ba et autres 2001), et est corrélé avec la surface du café moulu (Vila et al. 2005). Cependant, on sait également que même les cafés stockés sous vide ou à faible teneur en oxygène peuvent présenter une oxydation des lipides en raison de la présence de radicaux libres dans le café produits pendant le processus de torréfaction.
Le taux de toutes ces modifications et donc la durée de conservation globale du café dépendent de l’état du café (grain entier vs. mouture) et des conditions environnementales, telles que la température, l’humidité et, surtout, la disponibilité de l’oxygène (Nicoli et al. 1993 ; Illy et Viani 2005 ; Radtke-Granzer et Piringer 1981).
Les principaux facteurs externes affectant le rassissement
Température
La température affecte le taux de rassissement du café à la fois chimiquement et physiquement. Sur le plan chimique, la température est positivement corrélée avec la cinétique des réactions chimiques (c’est-à-dire l’équation d’Arrhenius), donc, avec des températures plus chaudes, toutes les réactions chimiques dans le café sont accélérées (Nicoli et al. 2009). Sur le plan physique, les gradients de pression et de concentration entre le café et l’environnement extérieur sont influencés par la température, qui influe sur la vitesse de dégazage des composés volatils. Labuza et al. (2001) ont indiqué que le dégazage du café torréfié en grains entiers avait une valeur Q10 de 1,5, ce qui signifie que pour chaque augmentation de 10 degrés de la température, le taux de dégazage est multiplié par 1,5. Ils ont également montré que le café moulu avait une valeur Q10 accélérée environ deux fois supérieure à celle des grains entiers. Nicoli et d’autres (1993) ont constaté que la température avait une corrélation positive avec la libération de dioxyde de carbone et d’autres composés volatils, et que ces pertes étaient les plus importantes au cours des premiers jours de stockage du café. Il existe une solide littérature sur le café qui confirme que les composés chimiques liés à la fraîcheur diminuent à mesure que la température augmente (Cappuccio et autres 2001 ; Cardelli et Labuza 2001 ; Huynh-Ba et al. 2001). En général, cette relation est caractéristique de la courbe de la figure 1 de Cappuccio et autres (2001):
À l’autre extrémité de la recherche sur la température, il y a bien sûr l’effet des températures froides et de la congélation sur le café. Pendant longtemps, il y avait généralement un consensus sur le fait que la congélation est un moyen adéquat de dissuader le rassissement (Sivetz 1979). La majorité des études qui ont inclus la réfrigération ou la congélation du café comme méthode de conservation ont constaté que cela ralentissait les réactions connues pour faire partie du rassissement (Cappuccio et al. 2001 ; Ross et autres 2006 ; Nicoli et al. 1993). Cependant, aucun d’entre eux n’a inclus une mesure des différences qui auraient pu résulter de la congélation ou de la fluctuation de température associée.
Humidité
L’humidité (et l’activité de l’eau) a également une corrélation positive générale avec le rassissement du café. Communément, les études ont constaté que si le café est stocké dans un environnement très humide, il va capter de l’eau et augmenter ses valeurs d’activité de l’eau, accélérant sa perte de composés volatils et donc raccourcissant sa durée de vie possible (Anese et al. 2006 ; Cardelli et Labuza 2001 ; Prescott et autres 1937). De même, la pratique répandue de la déshydratation a été liée à une activité de l’eau plus élevée dans le café torréfié, ce qui entraînerait un dégazage plus rapide (Baggenstoss et al. 2007). L’absorption d’eau après la torréfaction peut également se produire au fil du temps, augmentant avec l’humidité de l’environnement de stockage (Illy et Viani 2005 ; Apostolopoulos et Gilbert 1988).
L’oxygène
La disponibilité de l’oxygène est considérée par beaucoup comme le principal ennemi du café torréfié et affecte les réactions de rassissement de diverses manières. Bien entendu, les facteurs qui influencent l’interaction entre l’oxygène et le grain ou le marc de café, comme la densité de tassement, la taille du marc ou la surface du grain, influencent également ces réactions (Ross et al. 2006 ; Illy et Viani 2005). L’oxydation peut non seulement être responsable de la perte de certains composés aromatiques, mais aussi de la formation de saveurs indésirables, comme le rancissement (Prescott et al. 1937 ; Illy et Viani 2005).
Il a été constaté que la plupart des composés responsables de l’arôme des grains fraîchement torréfiés sont très sensibles à l’oxydation et peuvent être perdus rapidement après la torréfaction. Certains travaux ont déterminé que la dégradation de la fraîcheur se produit dès que le café est en contact avec l’oxygène. Poisson et d’autres (2006) ont constaté que l’hexanal, formé par des réactions d’oxydation, était immédiatement généré dans le café torréfié dans un environnement non protégé. Ils ont également constaté que les composés sulfureux de faible poids se dissipent rapidement avec l’exposition à l’oxygène. Labuza et al. (2001) ont déterminé que l’oxygène était le facteur le plus important pour contrôler la durée de conservation du café et ont montré qu’une réduction de l’oxygène à 0,5% dans un récipient à café pouvait multiplier par 20 la durée de conservation. Un groupe de recherche a constaté que pour chaque augmentation de 1 % de l’oxygène, le taux de dégradation augmente de 10 % (Cardelli et Labuza 2001). Même à de très faibles niveaux d’oxygène dans le café emballé (<%), on a constaté que cet oxygène migre dans le café et facilite les réactions d’oxydation (Harris et autres 1974).
L’oxydation des lipides se produit au fur et à mesure du dégazage et de la perte de composés volatils et est également affectée par la disponibilité de l’oxygène (Nicoli et al. 1993 ; Prescott et al. 1937). Huynh-Ba et al. (2001) ont constaté que l’oxydation des lipides en composés volatils se produisait au cours des 24 premières heures après la torréfaction et le broyage. Une autre étude a montré que des évaluateurs sensoriels entraînés étaient capables de détecter le rancissement du café emballé à l’air libre après quatre mois (Marin et al. 2008). Ces volatils subissent des réactions ultérieures pour influencer les produits d’oxydation secondaire volatils, qui contribuent à la saveur « rance » que l’on peut trouver dans le café rassis.
L’effet sur le goût
Pas toutes les études qui ont étudié le rassissement du café ont inclus la façon dont ces réactions chimiques influencent le goût. Cependant, lorsque le goût est inclus, il est évident à quel point le rassissement est immédiat. Une semaine seulement après la torréfaction, les dégustateurs d’une étude ont préféré le café soluble qui avait été stocké dans une boîte avec 0% d’oxygène au café stocké sous 2% d’oxygène (Harris et al. 1974). Ross et d’autres (2006) ont constaté que les panélistes sensoriels préféraient le café frais au café stocké pendant deux semaines, qu’ils trouvaient amer, mais qu’ils préféraient également le café stocké pendant deux semaines au café stocké pendant une semaine. Un autre groupe de recherche, Cardelli et Labuza (2001), a constaté que les testeurs sensoriels détectaient une perte de qualité du café lorsque la pression partielle d’oxygène, l’activité de l’eau et la température augmentaient, ce qui confirme que ces influences environnementales se retrouvent dans la tasse. Ils ont estimé que l’oxygène avait le rôle le plus critique, avec une différence d’accélération du rassissement proche de vingt fois entre les concentrations d’oxygène à 0% et les concentrations moyennes d’oxygène au niveau de la mer.
De nombreuses études sur le rassissement comprennent une évaluation sensorielle de l’arôme du café, par opposition au goût. Les testeurs d’arômes dans l’étude de Steinhart et Holscher (1991) ont noté que le café une semaine après la torréfaction était « nettement moins odorant » et présentait « moins de fraîcheur d’arôme ». Les chercheurs ont déterminé que cela était dû à des composants à « bas point d’ébullition » se dissipant rapidement, tels que les composés sulfurés, les aldéhydes de Strecker et les alpha-dicarbonyles. Sanz et d’autres (2001) ont constaté que huit composés volatils identifiés étaient positivement corrélés avec l’évaluation sensorielle de la fraîcheur de l’arôme et que le taux le plus élevé de perte de fraîcheur se produisait au cours du premier mois de stockage du café (voir la figure 2, ci-dessous).
L’effet de l’emballage sur le rassissement
L’emballage et la façon dont il tamponne les influences externes sur le café peuvent influencer considérablement le rassissement. Cependant, il existe très peu d’études publiées examinant ou comparant des types d’emballage spécifiques. Une petite expérience sur des emballages souples équipés de valves de dégazage a montré qu’à moins qu’il n’y ait une fuite dans le joint en haut du sac, ils contenaient 0% d’oxygène et plus de 40% de dioxyde de carbone. Cependant, ils n’ont utilisé que six sacs pour cette expérience et ont constaté que la moitié d’entre eux présentaient des fuites, annulant finalement toute conclusion qui aurait pu être faite (Walter et autres 2008). Plus fréquemment, les études ont porté sur le rinçage au gaz. La plupart d’entre elles ont montré que le café rincé avec des gaz inertes ou emballé sous vide s’en sortait mieux dans les tests de goût (Bezman et al. 2008). Dans une étude réalisée par Alves et ses collaborateurs (2001), le café rincé à l’azote avait une durée de conservation de six mois d’après l’analyse sensorielle, contrairement au café emballé sans rinçage, qui avait une durée de conservation de trois mois. Historiquement, on pensait que le café serait correctement protégé par un emballage sous vide (Sivetz 1979). L’emballage sous vide s’est avéré très efficace, une étude ayant démontré qu’il n’y avait pas d’oxygène résiduel dans les sacs de café scellés après deux cycles d’emballage sous vide et de rinçage au gaz (Sortwell 2008). Nicoli et d’autres (1993) ont constaté que le café emballé sous vide avait un taux de rassissement cinq fois inférieur à celui des grains emballés à l’air. Enfin, certaines recherches ont admis que, malgré l’emballage du café, une « durée de conservation secondaire » commence une fois que l’emballage a été ouvert par le consommateur, ce qui peut se produire à un rythme accéléré par rapport au rassissement normal, dans l’emballage (Cappuccio et al. 2001 ; Anese et al. 2006). Il serait difficile de mettre en place une expérience pour étudier ce type de rassissement, car le café passe sans doute par différents environnements après son achat et son ouverture par les consommateurs. En outre, il n’y a pas eu de tentative pour tenir compte des réactions chimiques qui peuvent se produire pendant ce temps.
Les problèmes avec la recherche existante
Après avoir étudié les ressources disponibles détaillant les études menées pour étudier les mécanismes derrière le rassissement du café, quelques problèmes majeurs apparaissent dans notre capacité à appliquer les résultats à l’industrie du café de spécialité. Tout d’abord, la plupart des études qui ont inclus une évaluation sensorielle l’ont fait avec des approximations d’arômes pour le rassissement, plutôt qu’avec l’évaluation du goût qui est couramment effectuée dans l’industrie des cafés de spécialité. Deuxièmement, la qualité du café utilisé dans ces études était souvent inférieure à celle du café de spécialité. Troisièmement, les méthodes utilisées pour déterminer ces indicateurs de rassissement comprennent des pratiques qui n’auraient jamais ou rarement lieu dans un café ou dans une situation de brassage à domicile, ce qui limite l’applicabilité à l’industrie du café de spécialité. Enfin, une grande partie de la recherche couverte dans cette revue n’a jamais été soumise à un processus d’examen par les pairs, ce qui signifie que la qualité de la recherche a varié et que la conception expérimentale, la mise en œuvre et les résultats ne peuvent pas être entièrement vérifiés.
Fondamentalement, la raison pour laquelle ce corps de littérature existe sur le café est que les chercheurs espèrent qu’ils arriveront à un proxy pour la fraîcheur du goût du café que les grandes entreprises peuvent utiliser pour déterminer facilement la durée de conservation de leur café (Kallio et autres 1990 ; Marin et al. 2008 ; Ross et al. 2006 ; Czerny et Schieberle 2001). Dans l’industrie du café de spécialité, l’idéal serait sans doute de mesurer le rassissement dans le café brassé avec la méthode quantitative du cupping (Lingle 2011). En fait, la plupart des composés chimiques présents dans le café torréfié qui se retrouvent en suspension dans la boisson caféinée sont pratiquement inconnus (Nicoli et al. 2009), alors que la chimie de l’odeur du café a été plus largement documentée (Semmelroch et Grosch 1995 ; Czerny et autres 1999 ; Mayer et autres 2000). En raison de contraintes méthodologiques et de l’opinion selon laquelle les proxys de l’arôme sont suffisants, les composés qui contribuent à l’arôme du café sont mesurés pour les proxys du goût. À partir de ces composés volatils identifiés, les chercheurs ont déterminé certains ratios qui, selon eux, illustrent les réactions qui se produisent après que le café a été torréfié et commence à rassir. Ces ratios sont corrélés à des évaluations sensorielles simultanées afin d’étayer la conclusion selon laquelle ces mesures sont utiles. Cependant, les composés identifiés dans ces études peuvent n’être que quelques-uns des nombreux composés volatils possibles présents dans le café.
L’une des plus importantes causes d’inquiétude dans la littérature sur le rassissement est que les expériences sont menées sur des cafés de qualité faible ou variée, peu se concentrant sur des cafés qui seraient considérés comme des spécialités, et aucun café n’a été spécifiquement évalué comme une spécialité. Puisque l’on sait si peu de choses sur la chimie du rassissement, nous pouvons certainement acquérir des connaissances à partir de ces études, mais la qualité du café doit toujours être prise en compte. La moitié des études examinées ici ont été menées sur un mélange de variétés de café robusta ou robusta/arabica, comme le montre le tableau 1 (ci-dessous). En outre, sept études n’ont pas du tout inclus d’informations sur la variété de café dans leurs rapports, laissant de côté des données essentielles pour ceux qui souhaitent répéter leurs expériences ou s’appuyer sur leurs résultats.
Une autre question méthodologique importante dans la recherche sur le rassissement du café est la technique utilisée pour identifier les composés volatils importants dans le rassissement. Les chercheurs ont essayé de trouver un moyen reproductible de mesurer la « fraîcheur », et pour la communauté scientifique, c’est devenu l’analyse par chromatographie en phase gazeuse des volatils de l’espace de tête (Kallio et al. 1990 ; Holscher et Steinhart 1992), où le café torréfié et moulu est chauffé et/ou agité (jusqu’à 90°C et/ou jusqu’à 19 heures) afin qu’il libère tous les composés volatils possibles, qui sont capturés et ensuite identifiés par des composés de référence en abondance relative (voir tableau 3, ci-dessous). Cette technique, bien que scientifiquement valide, ne répond peut-être pas aux questions qui intéressent l’industrie du café de spécialité, car elle permet effectivement d’oxygéner, de rôtir à nouveau ou de brûler le café pour permettre aux volatils de s’échapper.
Dans ces études sur le rassissement, les méthodes de quantification du rassissement et de la durée de conservation n’étaient pas cohérentes. En fin de compte, cela revient à la définition de la durée de conservation et à savoir qui devrait être en mesure de la déterminer dans le café. Les spécialistes de l’alimentation ont mené des recherches approfondies sur la durée de conservation d’autres produits alimentaires. Smith et d’autres (2004), dans leur article décrivant le rassissement des produits de boulangerie, ont déclaré que le rassissement était « presque tout changement… qui le rend moins acceptable pour le consommateur ». Cependant, cette définition de la durée de conservation varie. Statistiquement, l’industrie alimentaire tend à la définir comme un rejet supérieur à 50 %. Ou plus de 50% des dégustateurs estiment que le produit n’est pas « acceptable » (Fu et Labuza 1993). Ces 50% trouvent leur origine dans la conception expérimentale développée par les scientifiques de l’alimentation pour tester la durée de vie d’un produit, appelée l’analyse des risques de Weibull (Gacula 1975). Il s’agit d’un test qui augmente le nombre de testeurs sensoriels à mesure que la qualité d’un produit diminue. Ce test se termine finalement lorsqu’un nombre constant de 50% des participants jugent le produit inacceptable. Dans la recherche sur le café, Labuza et al. (2001) ont défini la fin de la durée de conservation lorsque plus de 50 % des consommateurs sont » mécontents » du produit, mais n’ont utilisé que les termes » acceptable » et » inacceptable » dans leur échelle d’évaluation des consommateurs. En définitive, il faut décider comment identifier la « limite d’acceptabilité » du café rassis. C’est ce que souligne une publication récente de Nicoli et autres (2009). Ils évoquent la difficulté de cette tâche pour le café, car il ne présente aucun risque pour la sécurité ni aucune toxicité biologique en vieillissant après la torréfaction, comme c’est le cas pour d’autres produits alimentaires. Ils suggèrent que l’évaluation sensorielle est la seule méthode acceptable, et que celle-ci doit être basée sur les limites d’acceptation du client, car » les aliments n’ont pas de durée de vie sensorielle sans le consommateur » (Nicoli et al. 2009).
Enfin, près de la moitié des études originales faisant des recherches sur le rassissement du café incluses dans cette revue (12 sur 28) n’étaient pas disponibles dans un article révisé par des pairs. Malgré le fait que ces résultats ont été présentés lors d’une conférence professionnelle, principalement les réunions de l’Association pour la science et l’information sur le café (ASIC), il serait très bénéfique pour la communauté d’accorder une plus grande valeur aux études évaluées par des pairs. Le processus d’examen par les pairs présente deux avantages, qui devraient tous deux être importants pour l’industrie du café. Le premier est l’assurance de techniques expérimentales appropriées, de la taille de l’échantillon et de l’adéquation générale des méthodes spécifiques au sujet. Ces contrôles garantissent une divulgation complète, la disponibilité des données et la reproductibilité des expériences, ce qui constitue un important sceau d’approbation et donne aux lecteurs l’assurance de l’exactitude et de la qualité. Le deuxième mérite de l’évaluation par les pairs est qu’elle permet à ceux qui souhaitent poursuivre la recherche de s’appuyer sur des travaux antérieurs. Une base solide de recherches fiables, évaluées par les pairs, est essentielle pour que de nouvelles idées et de nouveaux travaux puissent être établis.
Next Steps
Malgré toutes les recherches menées sur le rassissement du café, très peu d’études examinées ici ont pu répondre aux besoins scientifiques de la communauté du café de spécialité. C’est ce qui a motivé la SCAA à élaborer un plan d’investigation du rassissement du café et de son rôle dans l’industrie des spécialités. Au cours de l’année prochaine, la SCAA et la Guilde des torréfacteurs mettront en œuvre une série d’expériences visant à tester à la fois la vitesse et la première détection du rassissement, ainsi que la limite d’acceptabilité par le consommateur du rassissement du café dans différentes méthodes d’emballage. Nous recueillerons des données sur le rassissement d’une variété de cafés dans un petit nombre de méthodes d’emballage auprès de cafetiers hautement qualifiés et expérimentés. Ensuite, nous procéderons à un test de dégustation limité de cafés d’âges et de méthodes de conditionnement différents. À partir de ces données, nous serons en mesure de comprendre la capacité du client moyen à goûter le rassissement et d’évaluer la durée de conservation des différentes méthodes d’emballage utilisées dans le secteur des spécialités. Les résultats de ces expériences seront compilés et analysés dans un rapport détaillé qui sera publié par la SCAA.
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