Il caffè è la bevanda preferita in tutto il mondo. Diciamo la verità, l’odore del caffè al mattino è un piccolo rituale di felicità. Il caffè, almeno per me, citando e modificando un celebre aforisma, è un apostrofo rosa tra le parole buona mattinata! Ormai siamo catapultati in ritmi di vita molto frenetici, ma almeno assaporare un buon caffè è quell’evento raro in cui possiamo sperimentare la relatività di Einstein. Il tempo sembra fermarsi e la mattina inizia con una verve particolare.
Come disse lo scrittore tedesco Heinrich Eduard Jacob: “La scoperta del caffè fu, a suo modo, importante quanto l’invenzione del telescopio o del microscopio. Il caffè infatti ha inaspettatamente intensificato e modificato le capacità e la vivacità del cervello umano.”
Ma come mai il caffè è così importante per cominciare in modo più attivo la nostra giornata, e ha il sapore del sogno, della luce, della possibilità?
Vediamo la chimica dietro ad una tazzina di caffè. Ma prima di addentrarci nel piccolissimo mondo di atomi e molecole, conosciamo più da vicino questa straordinaria bevanda.
PRODUZIONE E CONSUMO DEL CAFFE’
Per molte culture il caffè è un vero e proprio rito, tradizioni e culture diverse possiedono un filo conduttore comune.
Rappresenta anche un’enorme fonte di reddito e ricchezza per molti paesi come quelli del Sud e Centro America che sono i maggiori produttori.
Diciamo che molti altri paesi producono il caffè. Varietà particolari e di ottima qualità provengono anche da zone come Etiopia, Kenya, India e anche in zone dell’ Asia come il Vietnam e l’Indonesia sono ai primi posti fra i Paesi produttori.
Il caffè è una bevanda ottenuta dalla macinazione dei semi di alcune specie di piccoli alberi tropicali appartenenti al genere Coffea. La Coffea esiste in diverse specie, male più diffuse sono l’Arabica e la Robusta.
L’ Arabica è la più pregiata e rappresenta quasi il 75% della produzione mondiale di caffè.
La varietà Robusta, come dice il suo nome, resiste bene al clima caldo e ai parassiti.
Il Brasile è il primo produttore al mondo di Arabica: 5 milioni gli addetti, 300.000 produttori, 5 miliardi di piante. Secondo le statistiche, inoltre, i maggiori produttori mondiali oltre al Brasile, sono il Vietnam, la Colombia e l’Indonesia.
La magia del caffè comincia dal suo frutto, chiamato tecnicamente drupa. Un piccolo frutto di dimensioni più o meno simili a quelle di una ciliegia, di colore giallo o rosso e con una polpa dolciastra e zuccherina all’interno. La maggior parte del frutto è costituita dal nocciolo, che liberato dal pergamino (pellicola coriacea intorno), diventa il vero e proprio chicco di caffè.
Dopo la lavorazione e essiccazione del caffè, il passaggio successivo è la tostatura. Durante la tostatura, dunque, il chicco di caffè viene esposto ad una alta temperatura. Già a partire dai 160°C, per esempio, si innestano le prime reazioni che provocano una interazione tra proteine e zuccheri, attivando i primi aromi. La conosciamo già questa serie di reazioni. Ne parlai qualche articolo fa: la reazione di Maillard. Non avete ancora letta, correte subito allora a farlo, capirete perché è una reazione fondamentale per lo sviluppo di aromi e sapori in determinati alimenti.
Il caffè è piacevole solo dopo la tostatura. La pirolisi produce gas che dilatano il chicco abbassandone la densità e rendendolo macinabile.
COMPOSIZIONE E CHIMICA DEL CAFFE’
Durante la torrefazione le proteine, i carboidrati e le fibre vengono degradati e sono dunque scarsamente presenti nella bevanda. I lipidi, invece, sono più stabili.
Eppure, la mattina, bere una tazzina di caffè è la cosa più semplice e rinvigorente possibile, eppure la chimica dietro al caffè è tutto tranne che semplice.
Ci sono più di 1.000 composti chimici nel caffè. Da ricerche sulle tabelle nutrizionali reperibili sul sito della CREA, troviamo che il caffè tostato possiede i seguenti valori nutrizionali:
| Descrizione Nutriente | Valore per 100 g | Valore per Porzione 6 g | Origine Dato |
|---|---|---|---|
| Acqua (g) | 4.1 | 0.2 | A |
| Energia (kcal) | 287 | 17 | C |
| Energia (kJ) | 1201 | 71 | C |
| Proteine (g) | 10.4 | 0.6 | A |
| Lipidi (g) | 15.4 | 0.9 | A |
| Colesterolo (mg) | 0 | 0 | S |
| Carboidrati disponibili (g) | 28.5 | 1.7 | C |
| Alcool (g) | 0 | 0 | S |
Ma la cosa sicuramente più interessante dal punto di vista nutrizionale, è la presenza di numerosi composti chimici diversi.
Qual è la parola che spesso associamo quando parliamo del caffè? Già, se avete pensato alla caffeina avete indovinato. La caffeina, conosciuta con il nome chimico di 1,3,7-trimetilxantina, o secondo la nomenclatura ufficiale IUPAC 1,3,7-trimethylpurine-2,6-dione è un alcaloide naturale presente nelle piante di caffè, cacao, tè, cola, guaranà e mate e nelle bevande da esse ottenute.
Nell’arabica è presente dal 1 al 2.5% del peso secco, mentre nella robusta può arrivare fino al 4%. La modalità di preparazione della bevande influisce molto sul contenuto di caffeina: 50mg/35ml per l’espresso, 120mg/50ml per quello ottenuto dalla moka. Nel caffè americano la concentrazione è più bassa ma viene consumato in dosi maggiori.
Inoltre il caffè lungo contiene più caffeina del caffè ristretto. La caffeina è uno stimolante ed è grazie a lui che riusciamo a partire con la giusta carica! Infatti gli effetti della caffeina sul nostro cervello ormai sono noti e studiati da molto tempo. Se osservate bene la formula chimica, è molto simile ad una molecola chiamata adenosina. la caffeina si lega al recettore dell’adenosina. Tuttavia, la caffeina non rallenta l’attività delle cellule come farebbe l’adenosina. Di conseguenza, la cellula non può più identificare l’adenosina perché la caffeina sta assorbendo tutti i recettori a cui l’adenosina si legherebbe normalmente. Invece di rallentare a causa dell’effetto dell’adenosina,le cellule nervose accelerano.
Inoltre la caffeina provoca anche il restringimento dei vasi sanguigni del cervello. Facilita il rilascio di adrenalina, le pupille si dilatano, i muscoli si irrigidiscono e ci sentiamo eccitati e attivi. Il suo compito non finisce qui, agisce anche sui recettori della dopamina e molto probabilmente è questo il motivo perché al tuo corpo potrebbe piacere la caffeina a breve termine. Attenzione, perché la cosa da sottolineare è che troppa caffeina può avere effetti negativi sul corpo. L’emivita della caffeina è circa di 6 ore, quindi significa che sarebbe meglio non bere caffè dopo le 15:00. Il consumo di grosse quantità di caffeina generalmente più di 400 mg al giorno (l’equivalente di circa 5 tazze di caffè espresso) porta ad una serie di effetti spiacevoli fisici e mentali come nervosismo, irritabilità, agitazione, insonnia, mal di testa e palpitazioni cardiache.
La dose media letale (DL50) per via orale, è di 192 mg/kg di peso nei topi. La DL50 di caffeina nell’uomo dipende dalla sensibilità individuale, ma è stimata essere intorno ai 150–200 mg/kg di peso corporeo ovvero 80-100 tazzine per un adulto.
Quindi difficilmente realizzabile uccidersi bevendo caffè!
Alcuni studi pongono l’attenzione sulle eventuali associazioni tra uso moderato di caffè e protezione dalla gotta (abbassando i livelli di acido urico), dalla carie e dai calcoli biliari. In particolare, ci sono numerosi studi che dimostrano come il caffè fornisca una certa protezione contro il diabete di tipo 2.
Insomma come sempre la moderazione è la ricetta corretta per un giusto stile di vita. Anche se la caffeina ha straordinarie qualità, poco conta sull’aroma del caffè. Una molecola da annoverare è l’acido clorogenico. Un polifenolo che si trova in particolare nel caffè verde, dove sembra esercitare un importante ruolo biologico all’interno di una catena di processi ossidoriduttivi. Nonostante il nome possa ingannare, in quanto notate che non possiede nessun atomo di cloro, il nome si riferisce al colore verde chiaro prodotto quando questi acidi vengono ossidati.
Attualmente non risultano claim autorizzati dall’Efsa (l’Autorità europea per la sicurezza alimentare) specifici per prodotti a base di acido clorogenico. Ovvero ancora non esistono prove scientifiche sufficiente che supportano le particolari qualità di questo composto chimico, come quella di mantenere il peso corporeo.
E invece gli aromi e odori che sprigiona una tazza calda di caffè da cosa dipendono?
Le molecole maggiormente presenti nel caffè che contribuiscono al profumo, sono molecole volatili, ovvero che evaporano facilmente e raggiungono i nostri sensi. Diverse famiglie di composti contribuiscono in modo significativo all’aroma del caffè.
Per esempio troviamo un paio di molecole chiamate acetaldeide e 2-metil-propanale, che vengono descritte in letteratura come responsabili dell’odore fruttato del caffè.
Oppure il 2-metilbutanale e il 3-metilbutanale sono invece caratteristiche delle note di cioccolato e malto.
Il β-damascenone è la sostanza che contribuisce maggiormente al profumo di rosa e miele.
Il furaneolo, invece conferisce al caffè l’aroma di caramello dolce.
Diversi composti contenenti zolfo sono importanti, incluso il 2-furfuriltiolo, conferiscono un aroma descritto come “caffè tostato”.
La lista sarebbe veramente lunga. Diciamo solo che abbiamo una grandissima varietà di aromi.
Il caffè rimane, comunque dopo l’acqua, la bevanda più consumata al mondo, un rito sociale che lega tutti e adesso conosciamo un poco meglio la chimica dietro ogni tazzina di caffè.
Dott. Francesco Domenico Nucera
FONTI:
‘Phenolic Compounds in Coffee’ – A Farah & CM Donangelo, Brazilian Journal of Plant Physiology 2006.
Flament, 2002
Caporaso, Nicola & Genovese, Alessandro & Civitella, Alberto & Sacchi, Raffaele. (2015). Caffè espresso, moka, napoletano e americano. Parte 1. Influenza della tipologia di estrazione sulla composizione chimica e aromatica della bevanda.. Industrie delle Bevande. 257. 5-15.
A Nehlig, JL Daval e G Debry, Caffeine and the central nervous system: mechanisms of action, biochemical, metabolic and psychostimulant effects, in Brain Research Reviews, vol. 17, n. 2, 1992, pp. 139–70, DOI:10.1016/0165-0173(92)90012-B, PMID 1356551
EFSA
Pillole di chimica 