Por Emma Sage, Gestora da Ciência do Café, SCAA
O café é o que se conhece no campo da ciência alimentar como um produto estável na prateleira, que depois de torrado não se estraga devido a processos enzimáticos ou microbianos (Illy e Viani 2005; Nicoli e outros 1993; Anese e outros 2006). Contudo, na indústria do café especial, estamos conscientes da importância das reacções químicas e das alterações físicas que ocorrem após a torrefacção (Nicoli e outros 2009). Algumas destas alterações são responsáveis pelo empilhamento, ou um sabor negativo perceptível que aumenta com o tempo, e afecta a qualidade da bebida.
Capturar a natureza exacta, quantidade e taxa de empilhamento é inerentemente desafiante devido tanto à diversidade de sabores possíveis no próprio grão, como à natureza efémera do café torrado. O manual de qualidade da água da Specialty Coffee Association of America (SCAA) afirma que “o potencial de sabor do café está em constante mudança. Como resultado, ao realizar uma análise química ou sensorial, o café deve ser considerado um alvo em movimento” (Beeman e outros 2011). Este conceito é a epítome do problema da definição da ciência por detrás do empilhamento. As alterações químicas e físicas que ocorrem no café após a torrefacção tornam o controlo experimental, a repetibilidade, e a análise de dados praticamente impossível. Contudo, isto não impediu uma grande coorte de investigadores de enfrentar o desafio.
As causas gerais do empilhamento do café
A torrefacção é em última análise responsável por grande parte das reacções de empilhamento do café, uma vez que forma voláteis e cria pressão nos grãos de café através da acumulação de gás interno (Nicoli et al. 2009). Muitas reacções químicas complexas e alterações físicas ocorrem durante a torrefacção, algumas das quais desempenham papéis-chave no empilhamento. À medida que os grãos aquecem na torrefacção, os açúcares e aminoácidos são reduzidos e quantidades crescentes de dióxido de carbono são formadas através da degradação por Strecker, que mais tarde se desgasificam. Ao mesmo tempo, ocorre uma mudança física no feijão à medida que a massa do feijão diminui e a porosidade aumenta, levando a uma maior taxa potencial de difusão de compostos voláteis (Labuza e outros 2001). Simultaneamente, a reacção de Maillard produz compostos que têm uma afinidade pelo oxigénio e mais tarde contribuem para a oxidação lipídica (Nicoli et al. 1993).
A perda de dióxido de carbono do café ocorre devido às forças de difusão, que movem as moléculas devido a diferenças de pressão e/ou gradientes de concentrações de moléculas. Quando o café é moído, a porosidade e a relação superfície/volume aumentam, o que acelera a desgaseificação e o empilhamento. Um grupo de estudos descobriu que as perdas de alguns compostos voláteis específicos são responsáveis por uma maioria das perdas de aroma do café. A primeira investigação a propor isto descobriu que o metanoetiol e o 2-metilpropanal deram as notas de aroma mais intensas e dissiparam-se duas horas após a torrefacção, e que após oito dias de armazenamento, o metanoetiol diminuiu para cerca de 30% da sua quantidade original (Holscher e Steinhart 1992). Czerny e Scieberle (2001) e Sanz e outros (2001) também relataram estes compostos como moléculas chave perdidas no empilhamento. Novos trabalhos focaram também os rácios de certos compostos, tais como 2-metilfuran/2-butanona, 2-furfuriltiol/hexanal (Marin e outros 2008). Contudo, qualquer dos compostos ou rácios acima referidos são apenas indicadores de um grupo mais amplo de reacções responsáveis pelo empilhamento que ainda não foram caracterizadas (Nicoli et al. 2009).
Um dos sabores característicos do empilhamento é o ranço, que é criado pela degradação lipídica, a oxidação química ou pirólise de gorduras e compostos relacionados (Smith e outros 2004; Vila e outros 2005). Na arabica torrada, os lípidos representam apenas cerca de 15% do peso seco (Illy e Viani 2005), mas têm um impacto significativo no sabor do empilhamento. Este processo é acelerado pela humidade (Smith et al. 2004), oxigénio (Vila et al. 2005), temperatura (Nicoli et al. 1993; Huynh-Ba e outros 2001), e correlaciona-se com a superfície do café moído (Vila et al. 2005). No entanto, sabe-se também que mesmo os cafés armazenados sob vácuo ou com pouco oxigénio podem apresentar oxidação lipídica devido à presença de radicais livres no café produzido durante o processo de torrefacção.
A taxa de todas estas alterações e, portanto, o prazo de validade global do café depende do estado do café (grão inteiro vs. moagem) e condições ambientais, tais como temperatura, humidade e, mais importante ainda, disponibilidade de oxigénio (Nicoli et al. 1993; Illy e Viani 2005; Radtke-Granzer e Piringer 1981).
Os principais factores externos que afectam o empilhamento
Temperatura
Temperatura afecta a taxa de empilhamento do café tanto química como fisicamente. Quimicamente, a temperatura está positivamente correlacionada com a cinética das reacções químicas (i.e. a equação de Arrhenius), portanto, com temperaturas mais quentes todas as reacções químicas no café são aceleradas (Nicoli et al. 2009). Fisicamente, os gradientes de pressão e concentração entre o café e o ambiente externo são influenciados pela temperatura, o que afecta a taxa de desgaseificação dos compostos voláteis. Labuza et al. (2001) relataram que a desgaseificação do café torrado em grão inteiro tinha um valor Q10 de 1,5, o que significa que para cada 10 graus de aumento de temperatura, a taxa de desgaseificação aumenta 1,5 vezes. Mostraram também que o café moído tinha um valor de Q10 acelerado cerca do dobro do dos grãos inteiros. Nicoli e outros (1993) descobriram que a temperatura tinha uma correlação positiva com a libertação de dióxido de carbono e outros compostos voláteis, e que estas perdas foram mais dramáticas nos primeiros dias de armazenamento do café. Existe um corpo sólido de literatura sobre café que confirma que os compostos químicos ligados à frescura diminuem a taxas crescentes de temperatura (Cappuccio e outros 2001; Cardelli e Labuza 2001; Huynh-Ba et al. 2001). Geralmente, esta relação é característica da curva na figura 1 de Cappuccio e outros (2001):
No outro extremo da pesquisa da temperatura, é claro, o efeito das temperaturas frias e do congelamento no café. Durante muito tempo, houve geralmente um consenso de que o congelamento é um dissuasor adequado do empilhamento (Sivetz 1979). A maioria dos estudos que incluíam a refrigeração ou o congelamento do café como método de conservação constatou que este retardava as reacções conhecidas como fazendo parte do empilhamento (Cappuccio et al. 2001; Ross e outros 2006; Nicoli et al. 1993). Contudo, nenhuma destas incluiu qualquer medida de diferenças que pudessem ter resultado do congelamento ou da flutuação de temperatura associada.
Moisture
Moisture (e actividade da água) também tem uma correlação positiva geral com o empilhamento do café. Estudos têm descoberto que se o café for armazenado num ambiente com elevada humidade, irá captar água e aumentar os seus valores de actividade da água, acelerando a sua perda de compostos voláteis e, portanto, encurtando o seu possível tempo de armazenamento (Anese et al. 2006; Cardelli e Labuza 2001; Prescott e outros 1937). Relacionadamente, a ampla prática de têmpera da água tem estado ligada a uma maior actividade da água no café torrado, o que, portanto, levaria também a uma desgasificação mais rápida (Baggenstoss e outros 2007). A absorção de água após torrefacção também pode ocorrer ao longo do tempo, aumentando com a humidade do ambiente de armazenamento (Illy e Viani 2005; Apostolopoulos e Gilbert 1988).
Oxygen
A disponibilidade de oxigénio é considerada por muitos como o principal inimigo do café torrado e afecta as reacções de empilhamento de várias maneiras. Naturalmente, os factores que influenciam a interacção entre o oxigénio e o grão ou as borras de café, tais como a densidade da embalagem, o tamanho do grão, ou a superfície do grão, também influenciam estas reacções (Ross et al. 2006; Illy e Viani 2005). A oxidação pode ser responsável não só pela perda de alguns compostos de aroma, mas também pela formação de sabores estranhos, como o ranço (Prescott et al. 1937; Illy e Viani 2005).
Verificou-se que a maioria dos compostos responsáveis pelo aroma dos grãos recém torrados são muito susceptíveis à oxidação e podem perder-se rapidamente após a torrefacção. Alguns trabalhos determinaram que a degradação da frescura ocorre assim que o café tem contacto com o oxigénio. Poisson e outros (2006) descobriram que o hexanal, formado por reacções de oxidação, foi imediatamente gerado no café torrado num ambiente desprotegido. Descobriram também que os compostos sulfurosos de baixo peso se dissipavam rapidamente com a exposição ao oxigénio. Labuza et al. (2001) determinaram que o oxigénio era o factor mais importante para controlar o prazo de validade do café, e mostraram que a redução do oxigénio para 0,5% num recipiente de café poderia aumentar o prazo de validade em 20 vezes. Um grupo de investigação descobriu que para cada 1% de aumento de oxigénio há um aumento da taxa de degradação de 10% (Cardelli e Labuza 2001). Mesmo a níveis muito baixos de oxigénio no café embalado (<2%), verificou-se que este oxigénio migra para o café e facilita as reacções de oxidação (Harris e outros 1974).
Oxidação lípida ocorre à medida que a desgaseificação e a perda de compostos voláteis prosseguem e é também afectada pela disponibilidade de oxigénio (Nicoli et al. 1993; Prescott et al. 1937). Huynh-Ba et al. (2001) descobriram que a oxidação dos lípidos em voláteis ocorreu durante as primeiras 24 horas após a torrefacção e moagem. Outro estudo descobriu que avaliadores sensoriais treinados foram capazes de detectar rancidez no café embalado no ar após quatro meses (Marin et al. 2008). Estes voláteis sofrem reacções subsequentes para influenciar produtos de oxidação secundária voláteis, que contribuem para o sabor “rançoso” que pode ser encontrado no café envelhecido.
p>O efeito no sabor
Nenhuns estudos que tenham investigado o empilhamento do café incluíram como estas reacções químicas influenciam o sabor. No entanto, quando o sabor é incluído, é evidente como o empanamento é imediato. Apenas uma semana após a torrefacção, os provadores num estudo preferiram café solúvel que tinha sido armazenado numa lata com 0% de oxigénio em vez de café armazenado com menos de 2% de oxigénio (Harris et al. 1974). Ross e outros (2006) descobriram que os painelistas sensoriais preferiam café fresco em comparação com café armazenado durante duas semanas, encontrando o café amargo, mas também preferiam café armazenado durante duas semanas em vez de café armazenado durante uma semana. Um grupo de pesquisa diferente, Cardelli e Labuza (2001), descobriu que os examinadores sensoriais detectaram uma perda de qualidade no café com aumentos na pressão parcial de oxigénio, actividade da água, e temperatura, confirmando que estas influências ambientais chegaram até à chávena. Consideraram que o oxigénio tinha o papel mais crítico, com uma diferença próxima de vinte vezes a aceleração do empilhamento entre 0% de oxigénio e concentrações médias de oxigénio ao nível do mar.
Muitos estudos sobre empilhamento incluem uma avaliação sensorial do aroma do café, em oposição ao sabor. Os testadores de aroma no estudo de Steinhart e Holscher (1991) observaram que o café com uma semana fora da torra era “claramente menos odor-intensivo” e mostrava “menos frescura de aroma”. Os investigadores determinaram que isto se devia à rápida dissipação de componentes de “baixa ebulição” tais como compostos de enxofre, Strecker-aldehydes, e alfa-dicarbonilos. Sanz e outros (2001) descobriram que oito compostos voláteis identificados estavam positivamente correlacionados com a classificação sensorial de frescura de aroma e que a maior taxa de perda de frescura ocorreu no primeiro mês de armazenamento de café (ver Figura 2, abaixo).
O Efeito da Embalagem no Estanqueidade
Acondicionamento e a forma como amortece as influências externas no café podem influenciar muito o estanqueidade. Contudo, há muito poucos estudos publicados que investiguem ou comparem tipos específicos de embalagem. Uma pequena experiência em embalagens flexíveis com válvulas desgaseificadoras revelou que, a menos que houvesse uma fuga no selo no topo do saco, estas continham 0% de oxigénio e acima de 40% de dióxido de carbono. Contudo, apenas utilizaram seis sacos para esta experiência e descobriram que metade deles apresentava fugas, acabando por anular qualquer conclusão que pudesse ter sido feita (Walter e outros 2008). Mais frequentemente, os estudos investigaram a descarga de gás. A maior parte descobriu que o café lavado com gases inertes ou embalado em vácuo se saia melhor nos testes de sabor (Bezman e outros 2008). Num estudo de Alves e outros (2001), o café lavado com azoto teve um prazo de validade de seis meses baseado em análise sensorial, ao contrário do café ensacado sem lavagem, que teve um prazo de validade de três meses. Historicamente, havia um entendimento de que o café seria adequadamente protegido por embalagem a vácuo (Sivetz 1979). A embalagem a vácuo demonstrou ser muito eficaz, um estudo demonstrando 0% de oxigénio residual em sacos de café selados após duas rodadas de embalagem a vácuo e lavagem com gás (Sortwell 2008). Nicoli e outros (1993) descobriram que o café embalado a vácuo tinha uma taxa de empacotamento cinco vezes inferior à dos grãos embalados em ar. Finalmente, algumas investigações admitiram que, apesar da embalagem de café, um “prazo de validade secundário” começa quando essa embalagem é aberta pelo consumidor, o que pode ocorrer a um ritmo acelerado em comparação com o normal, em embalagem, empacotamento (Cappuccio et al. 2001; Anese et al. 2006). A realização de uma experiência para investigar este tipo de empilhamento revelar-se-ia difícil, uma vez que o café passa sem dúvida por uma variedade de ambientes após a sua compra e abertura pelos consumidores. Além disso, não tem havido qualquer tentativa de dar conta das reacções químicas que podem ocorrer durante este tempo.
Issues with Existing Research
Depois de estudar os recursos disponíveis detalhando os estudos realizados para investigar os mecanismos por detrás do empilhamento do café, vêm à luz algumas questões importantes na nossa capacidade de aplicar os resultados à indústria do café especial. Em primeiro lugar, a maioria dos estudos que incluíram a avaliação sensorial fê-lo com procura de aromas para o empilhamento, em vez da avaliação do sabor que é normalmente realizada na indústria da especialidade. Em segundo lugar, a qualidade do café utilizado nestes estudos era frequentemente inferior ao grau da especialidade. Terceiro, os métodos utilizados para determinar estes proxies de empilhamento incluem práticas que nunca ou raramente aconteceriam numa loja de café ou numa situação de fabrico de cerveja em casa, limitando a aplicabilidade à indústria da especialidade de café. Finalmente, uma grande parte da investigação abrangida por esta revisão nunca foi submetida a um processo de revisão por pares, o que significa que a qualidade da investigação variou e a concepção, implementação e resultados experimentais não podem ser totalmente verificados.
Fundamentalmente, a razão pela qual este corpo de literatura existe sobre o café é que os investigadores esperam que eles apresentem um substituto para a frescura do sabor do café que as grandes empresas possam utilizar para determinar facilmente o prazo de validade do seu café (Kallio e outros 1990; Marin et al. 2008; Ross et al. 2006; Czerny e Schieberle 2001). Na indústria dos cafés especiais, o ideal seria sem dúvida medir o estancamento no café fermentado com o método quantitativo da chávena (Lingle 2011). De facto, a maioria dos compostos químicos presentes no café torrado que acabam suspensos na bebida de café são praticamente desconhecidos (Nicoli et al. 2009), enquanto que a química do odor do café tem sido documentada mais extensivamente (Semmelroch e Grosch 1995; Czerny e outros 1999; Mayer e outros 2000). Devido a limitações metodológicas e à opinião de que os procuradores de aroma são suficientes, os compostos que contribuem para o aroma do café são medidos para os procuradores de sabor. A partir destes compostos voláteis identificados, os investigadores determinaram algumas proporções que eles sentem como sendo as reacções que ocorrem após o café ser torrado e começar a envelhecer. Estes rácios estão correlacionados com avaliações sensoriais simultâneas, de modo a apoiar a conclusão de que estas métricas são úteis. Contudo, os compostos identificados nestes estudos podem ser apenas alguns dos muitos compostos voláteis possíveis presentes no café.
Um dos mais importantes motivos de preocupação na literatura sobre o empanque do café é que são realizadas experiências em cafés de baixa ou variada qualidade, poucos focando o café que seria considerado especialidade, nem foi avaliado especificamente qualquer café como especialidade. Uma vez que se sabe tão pouco sobre a química do empilhamento, podemos certamente ganhar conhecimentos com estes estudos, mas a qualidade do café deve ainda ser tida em conta. Metade dos estudos aqui analisados foram realizados sobre uma mistura varietal de café robusta ou robusta/arábica, conforme detalhado no quadro 1 (abaixo). Além disso, sete estudos não incluíram de todo informações sobre variedades de café nos seus relatórios, deixando de fora dados críticos para aqueles interessados em repetir as suas experiências ou em desenvolver os seus resultados.
Uma outra questão metodológica importante na investigação sobre o empilhamento de café é a técnica utilizada para identificar compostos voláteis importantes no empilhamento. Os investigadores tentaram encontrar uma forma repetível de medir a “frescura”, e para a comunidade científica isto tornou-se análise através da cromatografia gasosa de voláteis do headspace (Kallio et al. 1990; Holscher e Steinhart 1992), onde o café torrado e moído é aquecido e/ou agitado (a até 90°C e/ou durante até 19 horas) de modo a libertar todos os compostos voláteis possíveis, que são capturados e depois identificados por compostos de referência em relativa abundância (ver quadro 3, abaixo). Esta técnica, embora cientificamente válida, pode não estar a responder a questões que a indústria do café especial estaria interessada, uma vez que oxida, torra novamente, ou queima efectivamente o café para permitir a fuga dos voláteis.
Também nestes estudos sobre o empilhamento, os métodos de quantificação do empilhamento e do prazo de validade não foram consistentes. Em última análise, isto resume-se à definição de prazo de validade e quem deveria ser capaz de o determinar no café. Os cientistas alimentares investigaram extensivamente o prazo de validade de outros produtos alimentares. Smith e outros (2004) no seu trabalho descrevendo o empilhamento de produtos cozidos, afirmaram que o empilhamento era “quase qualquer mudança… tornando-o menos aceitável para o consumidor”. No entanto, esta definição de prazo de validade varia. Estatisticamente, a indústria da ciência alimentar tende a defini-la como mais de 50% de rejeição. Ou mais de 50% dos provadores sentem que o produto não é “aceitável” (Fu e Labuza 1993). Estes 50% têm origem no desenho experimental desenvolvido pelos cientistas alimentares para testar o prazo de validade de um produto chamado Análise de Perigos Weibull (Gacula 1975). Este é um teste que aumenta o número de testadores sensoriais à medida que a qualidade de um produto diminui. Este teste termina finalmente quando um consistente 50% dos participantes consideram o produto inaceitável. Na investigação sobre café, Labuza et al. (2001) definiram o fim do prazo de validade quando mais de 50% dos consumidores ficaram “descontentes” com o produto, mas só utilizaram “aceitável” e “inaceitável” na sua escala de classificação de consumidores. Em última análise, deve ser decidido como identificar o “limite de aceitabilidade” do café em pé de igualdade. Isto é sublinhado numa publicação recente de Nicoli e outros (2009). Eles discutem a difícil tarefa de o fazer no café, uma vez que não apresenta qualquer risco de segurança ou toxicidade biológica com a idade após a torrefacção, como fazem outros produtos alimentares. Sugerem que a avaliação sensorial é o único método aceitável, e que esta deve basear-se nos limites de aceitação do cliente, uma vez que “os alimentos não têm vida útil sensorial sem o consumidor” (Nicoli et al. 2009).
Finalmente, quase metade dos estudos originais de investigação de empilhamento de café incluídos nesta revisão (12 dos 28) não estavam disponíveis num artigo revisto por pares. Apesar destes resultados terem sido apresentados numa conferência profissional, principalmente nas reuniões da Associação para a Ciência e Informação sobre o Café (ASIC), seria muito benéfico para a comunidade ter um maior valor atribuído a estudos revistos por pares. O processo de revisão pelos pares tem mérito a dois níveis, ambos importantes para a indústria do café. O primeiro é a garantia de técnicas experimentais adequadas, tamanho da amostra, e adequação geral dos métodos específicos ao tópico. Estas verificações e balanços asseguram a total divulgação, disponibilidade de dados, e repetibilidade experimental, que são um importante selo de aprovação e dão aos leitores a garantia de exactidão e qualidade. O segundo mérito da revisão por pares é que permite que os interessados em continuar a investigação se baseiem em trabalhos anteriores. Uma base sólida de investigação fiável e revista por pares é essencial para que novas ideias e trabalhos sejam estabelecidos.
P>P Próximos passos
Apesar de toda a investigação em curso sobre o empilhamento do café, muito poucos estudos revistos aqui foram capazes de satisfazer as necessidades científicas da comunidade da especialidade de café. Esta tem sido a motivação para o SCAA desenvolver um plano para investigar o empilhamento do café e o seu papel na indústria da especialidade. Durante o próximo ano, a SCAA e o Roasters Guild irão implementar uma série de experiências para testar tanto a velocidade de empilhamento e o primeiro empilhamento detectável, como o limite de aceitação do cliente do empilhamento de café em diferentes métodos de embalagem. Reuniremos dados de provadores de café altamente treinados e praticados sobre o empilhamento numa variedade de cafés num pequeno número de métodos de empacotamento. Em seguida, passaremos a um teste de sabor limitado dos cafés, variando em idade e método de empacotamento. A partir destes dados de clientes, seremos capazes de compreender a capacidade média dos clientes de provar o empilhamento, e também avaliar as vidas individuais de prateleiras dos diferentes métodos de embalagem utilizados na comunidade da especialidade. Os resultados destas experiências serão compilados e analisados num relatório detalhado a ser publicado pelo SCAA.
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