Bidaia kafearen barnealdera
Kimika Analitikoa Saila, Zientzia eta Teknologia Fakultatea, Euskal Herriko Unibertsitatea
Kafea historian zehar
Kafearen historia oso zaharra da. Duela mende asko hasi zen, artzain bati zenbait ahuntzen jarrera berezia deigarri gertatu zitzaionean. Artzainak ikusi zuen animaliek fruitu biribil batzuk jaten zituztela zuhaixketatik; eskukada bat fruitu hartu, eta herriko jakintsuarengana jo zuen. Dastatu zituzten, eta zaporerik ez zutela ikusirik etsita, sutara bota zituzten. Mirari bat gertatu izan balitz bezala, usain xarmangarria atera zen sugarretatik. Hura izan zen gaur egun mundu mailan gehien kontsumitzen den edariari buruz dugun lehen arrastoa.
Kafe-landareak Afrikan, zehazki, Madagaskarren, du jatorria, eremu tropikalean hain zuzen; haien laborantza Etiopiako eta Yemengo zelaietan hasi zen, klima eta geografia nahiko antzekoak diren tokian. Hasiera batean, edari horrek jendea iratzarri mantentzen laguntzen zuen; horren ondorioz, musulmanek edari kutsagarria zelakoan debekatu nahi izan zuten, baina berehala zabaldu zen haren kontsumoa. Mende bat geroago (XVI. mendea) ezarri ziren Konstantinoplan lehenengo kafe-etxeak, eta aurrerago lehen kafe-etxea ireki zen Londresen. Zerga handiak jartzen saiatu ziren, kontsumoari mugak jartzeko, baina jadanik frantsesek Europa osora hedatu zuten edaria. Kafea, beraz, aspaldiko ohitura eta hamaika frogaren emaitza da, eta, ikerketa-lan honen bitartez, kafearen historian maila bat gehiago eraiki nahi izan da, bideari ekin ahal izateko.
Kafearen ezaugarriak
Bi kafe-espezie daude, Arabica eta Robusta. Arabica mota aldapetan hazten da hezetasun handiko kliman; Robusta , berriz, Afrikan hazten da gehien bat. Hala ere, bi espezieen arteko nahasketa ugari daude gaur egun. Kafe-bihiak batu, garbitu, aukeratu eta lehortu ostean, berdeak dira; ez daukate ez usainik ez zaporerik. Txigortze-prozesuan sortzen da usaina, aldatzen zaie kolorea kafe-bihiei, handitzen da haien tamaina... Esan daiteke kafearen kimika nahiko konplexua dela, hainbat prozesu fisiko-kimiko gertatzen baitira kafe-bihiaren barnealdean.
Kafe-txigortzearen kimika
Kafe txigortuaren usaina konposatu lurrunkorren nahaste konplexu batez osatuta dago; konposatu ez-lurrunkorrek zehazten dute, ordea, kafearen garraztasuna, mikaztasuna eta astringentzia. Kafearen usaina osatzen duten molekula lurrunkorren artean, hainbat familia-mota aurkitu ditzakegu: furanoak, pirazinak, zetonak, alkoholak, aldehidoak, esterrak, pirrolak, tiofenoak, laktonak, alkanoak, alkenoak, azidoak eta oxazolak; orain arte 850 konposatu lurrunkor identifikatu dira. Ezaugarri desberdinek eragin dezakete kafearen amaierako zaporean: kafearen espeziea, jatorria, hazi den lurraren baldintzak, biltegiratzea, txigortze-denbora eta -tenperatura. Azken hori, txigortzea, da prozesu osoko pausorik garrantzitsuena, zuzenean eragiten baitio garauaren ezaugarri fisiko-kimikoei, eta amaierako usaina eta zaporea zehazten baititu. Ikerketa-lan honetan, hirurogeita sei kafe-mota bildu dira, munduko hainbat herrialdetan jasoak (Brasil, Kamerun, Costa Rica, Nikaragua, Boli Kosta, Kolonbia, Indonesia, Etiopia). Tenperatura desberdinetan xigortu dira, eta haien usainaren analisia egin da; kafe-bihien kolorea eta tamaina aldatzen zirela ikusirik, horien azterketa ere egin da. Baina deigarriena eta, oro har, giza zentzumenetatik alde egiten duena kafe-bihiaren barnealdea da. Hortaz, kafe-bihiak erditik ebaki dira, eta txigortze-baldintza desberdinetan barnealdean gertatutako aldaketak aztertu dira.
Oro har, kafe-bihien txigortze-prozesua 6 pausotan bereiz daiteke, erabiltzen den tenperaturaren arabera. Ikerketa-lan honetan, pauso berdinak egiten saiatu gara, kafearen barneko kimika hobeto ulertzeko asmoarekin:
1. Kafe-bihi berdeak txigortze-danborrean sartzen dira. Hasiera batean, tenperaturak behera egingo du, produktu berria sartu delako, eta apurka-apurka gora egingo du berriro. Prozesu endotermiko bati ematen zaio hasiera, beroa absorbatzen delako, baina 50 °C-tik aurrera ehunetako lehen aldaketak ikus daitezke. 1. argazkian SEM (Scanning Electron Microscope) teknikaren bidez egindako argazki bat da: kafe-bihi berde bat erditik ebaki da, eta haren barnealdea azter daiteke. Bertan, egitura homogeneo bat ikusten dugu, kafe-bihiaren gainazaletik (ezkerrean) kafe-bihiaren bihotzeraino (eskuinaldea).
2. Berotzen jarraitzen den heinean, kafe-bihiek beroa xurgatzen dute, eta ura askatzen da lurrun moduan. 100 °C-an, Strecker erreakzioa hasten da; aminoazidoak degradatu eta azukreak karamelizatzen direnez, kafe-bihiaren kolorea berdetik horira aldatzen da. Usaina ere aldatzen hasten da, belar-usaina izatetik ogi-usaina izatera igarotzen baita.
3. 160 °C-an, "Maillard" erreakzioa gertatzen da; konposatu lurrunkorrak agertzen dira, eta horrek txigortze-prozesu osoan zehar jarraituko du. Bolumena handitu egiten da, eta beira-trantsizioa hasten da, barne-egituran poroak agertzen direlarik. Lurrundutako urak sortzen duen presio altuaren ondorioz eta sortutako gas-kantitate handiaren ondorioz, zelulosazko pareta apurtu egiten da. Poroz betetako egitura hori dela eta, gasek kanpora ihes egiten dute, eta olioak kafe-bihiaren gainazalera migratzen du. Berotze-prozesuak jarraitzen duenez (160-170 °C), kafe-bihiak ilundu egiten dira, eta sortutako CO 2 -ak kafe-bihia erditik apurtzen du. 2. argazkian ikusten denez, zenbait poro agertu dira jadanik; horietako asko ez dira guztiz zulatu oraindik, baina, argazkiaren behealdean kafe-bihiaren apurketa ere ikusten da.
4. 200 °C-an, erreakzioa endotermikoa izatetik exotermikoa izatera igarotzen da; horretan, beroa askatzen da, eta kafe-bihiek ohiko kolore marroia eskuratzen dute, baita zapore eta aroma konplexu bat lortu ere.
5. 230 °C-an, kafe-bihiek zapore sendoagoa eta mikatzagoa hartzen dute. Olio-tanta txikiak agertzen dira kafe-bihiaren gainazalean, eta distira ematen diote. Tenperatura horretan, jadanik, olio-tantek eta kanporatutako gasek kafe-bihia erabat zulatu dute, 3. argazkian ikusten den moduan. Barrualde osoa zuloz josita dago, eta erdiko pitzadurak kafe-bihia erdibitzen du.
6. 240 °C-tik aurrera, kafe-bihiaren gainazala olioz estalita dago, eta kafea erretzen hasten da.
Txigortze-tenperatura bakoitzean sortzen diren konposatu lurrunkorrak neurtu dira gas-kromatografia bidez, munduko kafe-mota desberdinetan. Horrez gain, kolorearen balioa neurtu da, garau bakoitzean sortzen den bolumen hutsa (poro-kopurua) kuantifikatu da, bai eta kafe-garauek txigortzean jasaten duten pisu-galera ere. Helburua da jakitea korrelaziorik ba ote dagoen tenperatura igotzearen ondorioz gertatzen diren aldaketa fisiko-kimiko horien artean. Zenbait konposatu lurrunkorren (adibidez, 2,6-dimetilpirazina, 2,3-dimetilpirazina, 2-azetilfuranoa) hazkuntza, pisu-galera eta kafe-bihien barneko bolumen hutsaren balioa elkarrekin erlazionatuta daude, eta, aldi berean, kolore-aldaketarekiko alderantziz proportzionalak dira, kolorea zenbat eta ilunagoa izan haren balioa batetik hurbilago baitago. Beraz, kafe-bihiak txigortzean hauteman daitezkeen aldaketa fisikoek arrazoi kimiko bat daukate atzean ezkutuan, eta horixe aztertu eta ulertu ahal izan da sakonago ikerketa honen bidez.
Gasen eta olioen migrazioaren ideian sakontzeko, kafe-bihien analisi elementala egin da. Horretarako, aurretiaz zatitutako kafe-bihiei beste argazki bat atera behar zaie, SEM teknikaren bidez baina, oraingoan, X izpiei akoplatuta. Konbinazio horri esker, kafe-bihiaren barnealdeko elementuek (Ca, O, N, C, eta abar) duten sakabanaketa azter daiteke. Kafe-bihi berdeetan, elementuak homogeneoki sakabanatuta daude; baina, txigortze-tenperatura igotzen doan heinean, kafe-bihiaren erdialdeko C-aren eta O-aren kantitatea handitzen doa, eta horrek indartu egiten du gasen migrazioaren teoria. Pirolisi eta eraldaketa kimikoen ondorioz, presio altuak sortu dira, eta CO 2 ugari askatu da eta kafe-bihia erditik apurtu da. Bestalde, esan dugu 200 °C-an erreakzioa exotermikoa bihurtzen dela; ondorioz, kafe-bihiaren erdialdean bero handia metatzen da, eta, kiskaltzearen ondorioz, C-aren kontzentrazioa nabarmen igotzen da.
Hortaz, lan honen bidez, eguneroko kafearen barnealdean ezkutatzen den kimika plazaratu nahi izan da. Kafe-bihien kolorea eta usaina gosariko kafea prestatzean hautematen ditugun ezaugarriak dira, eta, apur bat trebatuz gero, begi hutsez kafe-motak bereizteko aukera emango ligukete. Barnealderako bidaia honek, ordea, oraindik informazio ezezagun piloa dagoela adierazten digu, eta agerian uzten du zer garrantzi duen kimikak eguneroko produktu arrunt batean, erreakzio eta prozesu kimiko horiek gabe ez baikenuen lortuko altxor usaintsua.
Erreferentziak
Esker ona
Eskerrak eman nahi dizkiet Euskal Herriko Unibertsitateari (UPV/EHU) eta Eusko Jaurlaritzari proiektu hau aurrera eramateko aukera emateagatik. Nire eskerrik beroenak Nestor Etxebarriari eta Maitane Olivaresi ez etsitzen irakasteagatik.
Idatzi zuk zeuk Gai librean atalean
Gai librean aritzeko, bidali zure artikulua aldizkaria@elhuyar.eus helbidera
Hauek dira Gai librean atalean Idazteko arauak
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
