Kahve Biyokimyası 202

 

Bir önceki yazıda Kahve BiyoKimyasına Giriş 101 adlı konuda, kahvedeki önemli asit yapılarına değinmiştim. Bu yazı da ise kahvenin bir diğer önemli kısmı olan Maillard reaksiyonları, organik asitler ve karemelizasyona değineceğim.

Maillard Reaksiyonlarının genel tanımını ve işlevini anlamak, kahve alanındaki etkisini idrak edebilmek adına son derece önemlidir. Bu sebeple ilk olarak Maillard Reaksiyonu nedir ona bakalım.

Maillard Reaksiyonu, aminoasitler ile indirgen şekerlerin sıcaklık altında birbiri arasında reaksiyon göstermesi sonucu oluşur. Karemelizasyon gibi enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonlarından bir tanesidir.

Maillard reaksiyonları tek bir amino grubunun tek bir şeker grubuyla girdiği reaksiyon olmadığı için son derece çeşitli varyantları mevcuttur. Bu sebeple üzerinde durulması gereken son derece karmaşık bir reaksiyonlar bütünüdür. Bu işlemde, yüzlerce farklı lezzet bileşiği meydana gelir. Bu bileşikler parçalanarak yeni lezzet bileşiklerine dönüşürler.

Maillard reaksiyonları, fırında pişmiş, kızartılmış ya da diğer ısıl işlem görmüş bütün gıdalarda önemlidir. Maillard reaksiyonları, ekmeğin, kurabiyelerin, keklerin, etin, biranın, çikolatanın, patlamış mısırın, pilavın lezzetinden (kısmen) sorumludur. Birçok olayda, örneğin kahve gibi, lezzet; Maillard reaksiyonları ve karamelizasyonun bir kombinasyonudur.

Maillard reaksiyonlarının ilk basamağı, glikoz gibi bir indirgen şekerin, bir amino asitle reaksiyonudur. Bu reaksiyon aşağıdaki şekilde gözüken ve Amadori Bileşiği olarak adlandırılan reaksiyon ürünü ile sonuçlanır.

Yukarıdaki amino asit olan RNH₂, glikoz molekülünün hidro karbon zincirine bağlanır, reaksiyon sonucunda su ortaya çıkar. Gıdalarda genellikle 5'in üzerinde farklı reaktif şeker ve 20 aktif amino asit bulunduğundan, sadece ilk basamak için konuşacak olursak teorik olarak 100'ün üzerinde farklı reaksiyon ortaya çıkacaktır.

Bir sonraki basamak, Amadori bileşiğinin izomerine bağlı olarak farklılık gösterir. Herbirinde amino asit yer değiştirir ve en sonunda önemli lezzet bileşikleri olan furfural ve hidroksimetil furfural’a (HMF) indirgenen reaktif bileşikler oluşur. Bu reaksiyonlar Amadori’nin yeniden düzenlenmesi olarak adlandırılan, temel esmerleşme reaksiyonlarının başlangıç noktasıdır.

Furfural ve hidroksimetil furfural (HMF), Maillard reaksiyonlarında oluşan karakteristik lezzet bileşikleridir. Furfural, pentoz şekerlerin (riboz vb. gibi) reaksiyonlarının sonucunda oluşur; HMF ise heksoz şekerlerin (glukoz, fruktoz) reaksiyonu sunucu oluşur.

Kısa bir not: Furfural ve hidroksimetilfurfural kahvedeki çikolata, karamel, kakao tatlarından sorumlu olan bileşiktir.

Amadori’nin yeniden düzenlenmesinden sonra üç farklı yol izlenebilir:

•             Dehidrasyon reaksiyonları,

•             Bölünme, kısa zincirli hidrolitik ürünler üretildiği zaman, örneğin diasetil ve pürivaldehid

•             Amino asitlerle “Strecker parçalanmaları” ya da aldollere kondense olabilir.

Bu üç yol sonunda kahverengileşen lezzet bileşenleri Melanoidin içeren karmaşık bileşikler oluşturur.

Melanoidinler kahve, ekmek, bira vb. birçok gıdanın içerisinde bulunur. Genellikle acı ve yakıcı özellikte olan bu bileşik aynı zamanda iyi de bir antioksidan deposudur.

Maillard reaksiyonlarının bazı son ürünleri toksik ve kanserojen olabilir. Bu ürünlerden biri Akrilamidtir, genellikle 180°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda oluşan potansiyel toksik bileşiktir, özellikle fırınlanmış ya da kızartılmış ürünlerde oluşur. Kahve için konuşucak olursak kabul edilebilecek derecede akrilamid miktarı önemlidir. Hali hazırda bazı zincir işletmeler niteliği düşük kahveleri klasik tat yapısınını korumak adına koyu kavurarak satışa sunarlar. Bu kahvelerdeki akrilamid miktarı, renginden de anlaşılacağı üzere son derece yüksektir. Hatta bu zincir işletmelerden bir tanesi kahve paketlerinin üzerine ‘’Kanserojen Uyarısı’’ koyması konusunda mahkemece uyarılmıştır.

Gerçekleşen bu reaksiyon zincirleri, çiçeksi, meyvemsi, karamel koku ve tatlarının yanı sıra, soğan, sarımsak ya da rutubetli toprak gibi hoş olmayan tat ve kokuları da üretebilir.

Bu reaksiyonların oluşturduğu tatlar yelpazesi, kavrulmuş kahvede oluşan aromaların karmaşıklığı açısından son derece önemlidir. Yeşil çekirdeklerdeki şeker içeriğinin, kavrum sırasında büyük çoğunluğunun karemelize olarak az miktarda kalsa dahi nihai lezzet için ne kadar önemli olduğunun bir kanıtıdır. 

Bunun en güzel örneği kahve çekirdeklerindeki Quaker’lardır. Quaker’lar olgunlaşmamış çekirdeklerin kavrulması sonucu oluşur. İçerisinde yeteri kadar şeker biriktirememiş olan bu çekirdekler kavrum sırasında maillard ve karamelizasyon reaksiyonlarından nasibini alamaz, bu sebeple renkleri açık kalır. Tatları ise kavrulmuş ay çekirdeği ya da kavrulmuş soslu mısıra benzer.

Maillard reaksiyonlarında oluşan melanoidinler aromanın yanı sıra espressoda krema oluşturmada ve stabilize etmede önemli bir rol oynar. Demlenmiş kahvede gövde hissiyatından da aynı şekilde melanoidinler sorumludur.

Maillard reaksiyonları bizim kavurmada sararma başı (yani artık çekirdeğin içindeki nemin büyük çoğunluğunun kuruyup kimyasal reaksiyonların başladığı nokta) olarak bahsettiğimiz aşamadan başlayarak soğutma tepsisine aldığımız ana kadar devam eder. Bu da demek oluyor ki iyi bir soğutma tepsisine sahip olmak son derece önemlidir. Aksi takdirde kavurma devam edecek ve tahminlerimizin çok ötesinde bir kahve ile karşı karşıya kalacağız. Süre önemlidir çünkü bu reaksiyonlar şekerler tükenene kadar ve reaktanlar (hammadde) bitene kadar devam edecektir.

Gelelim maillard reaksiyonlarının fincandaki en bariz etkisine. 

Maillard reaksiyonlarının oluşmasını sağlayan aşamanın uzun tutulması kahvedeki gövde (body) algısını arttıracaktır. Bunun sebebi de daha fazla melanoidin üretilmiş olmasındandır. Artan gövdeyle birlikte şeker esmerleşme tonları da daha kompleks yapıya bürünürler. Genellikle Esmer Şeker Bal’a daha sonra Akçaağaç Şurubuna daha sonra da Vanilya Pekmezi gibi formlara dönüşür. Bunun yanı sıra yine bu aşamanın uzun tutulması kahvedeki aromaların daha kompleks yapıda olmasını sağlayacaktır. Kısaca maillard reaksiyonları uzadıkça gövde artacak, aromalar daha kompleks olacak, şeker yapıları daha kompleks olacak fakat bir noktadan sonra üretilen melanoidin ve fenol yapılar kahvede hoş olmayan bitter tatlar doğuracaktır. Burada kavurucuya düşen görev, bir batch kavurmanın ardından yapılan Cuppinglerde ortaya çıkan tatlılık ve aromaların acaba maillard ya da karamelizasyon aşamalarını uzatsam ya da kısaltsam ne gibi tatlar elde ederdim diye düşünmek olmalıdır.

Maillard reaksiyonlarına ara verip biraz da karamelizasyondan bahsedelim. Kahve kavururken düşünülmesi gereken kavrulan kahvedeki sükrozun ne kadar yıkıp karamel haline getirileceğidir. Karamelizasyon olayları sonucunda kahvede çok daha kompleks tatlılık hissiyatları kazanacağız fakat bir o kadar da tatlılıktan ödün vereceğiz. Kahvenin tatlı olmasını istiyoruz fakat karamelizasyon aşamasını kısa tutarsak bu sefer de bitkisel ve metalik bazı istenmeyen tatlarla karşılaşacağız. Buna karşın çok uzun tutarsak bu sefer de yanmış sakarozdan ötürü karbonik tatlar elde edeceğiz. Bunun derecesinin kararını tabi ki son aşamada kavurmacının vermesi gerekiyor.

Uygun karamelizasyonun seviyesinin altında kalındığında bitkisel tonlar hissedilir. Bunlar geliştirme süresiyle de bağlantılı olabilir; bir kahve gelişmemişse, tatlılığı daha bitkisel bir özellik kazanır. Bu, domates, salatalık, bezelye tatlarına yakın olacaktır. Uygun karamelizasyonun üstünde ise, piroliz aromaları hâkim olmaya başlar. Bunlar genellikle, çikolata, koyu karamel tatları, kül ve karbon aromaları olmaktadır. Kabul edilebilir düzeyde hafif geliştirilen karamelizasyon seviyeleriyle (Bitkisel tatların alındığı aşamadan bahsetmiyorum.) genelde çiçeksi, meyvemsi ve tatlı aromalar alınmaktadır. Buna karşın kabul edilebilir derecenin bir tık üstündeki karamelizasyon seviyelerinde ise fındık, karamel, çikolata, vanilya tarzı aromalar yoğun olarak hissedilir. Eğer daha fazla karamelize etmeye çalışırsak tüm şeker prolize uğrar ve tüm tatlılığı kaybeder, uçucu bütün asitleri de yok ederiz. Sonuç olarak son derece düz, aromatik olmayan karbonik tatların geldiği bir kahve ile karşılaşırız. 

Son olarak önceki yazımda üstünden geçtiğim bazı organik asit yapılarından bahsedeceğim. Bunlar Sitrik ve Malik asitlerin pirolizi sonucu ortaya çıkan kısmen sitrik olan sitrakonik ve malik asitin pirolizi sonucu ortaya çıkan fumarik ve maleik asit bileşikleridir. Bu asit grupları hoş tatlarıyla bilinir. Buna ek olarak CGA yani kronolojik asitin yıkımı sonrası ortaya çıkan kinik ve kafeik asit bileşikleri vardır. Bunlar ise genellikle fenolik acı tatlara sahip olan organik asit çeşitleridir. Bu aşamadaki püf nokta ise hafif, asidik, enzimatik kahveler için tercih ettiğimiz kadar sitrik ve malik asitleri tutarken, CGA’ları yeterince ayrıştırabilmektir.

Belirli bir kahvenin gelişme süresinin uzunluğunu zamanlamanın asıl püf noktası, fincanda olmasını istediğimiz organik asitlerin dengesini anlamak ve o tadı elde etmek için geliştirme süresinin uzunluğunu ayarlamaktır. Çok hızlı bir development ile ortada çok fazla CGA sınıfı asit kalacak, bunun sonucunda da acı metalik tatlarla karşılaşacağız. Aynı şekilde çok yavaş ve uzun süren bir development ile de asit gruplarının birçoğunu kaybedecek, düz bir kahveyle karşı karşıya kalacağız. Maillard ve karamelizasyon reaksiyonları sırasında çok sayıda asit üretilir. Bunlardan en önemlileri formik asit ve asetik asitlerdir. Asetik asitler sükroz karamelizasyonu sonucunda ortaya çıkan asit bileşiklerindendir. Fincanda en baskın olarak hissedilenler ise sitrik asit, asetik asit ve klorojenik asittir.

Genel olarak organik asitlerin development aşamasındaki hissiyatları aşağıdaki gibidir.

Acı tatlar

Acı ve bitkisel tatlar

Acı ve sitrik / malik / diğer daha hoş asitler

Acı ve sitrik / malik / diğer daha hoş asitler ve ekşi tatlar

Sitrik / malik / diğer daha hoş asitler ve tatlı ve ekşi tatlar

Sitrik / malik / diğer daha hoş asitler ve tatlı tatlar

Tatlı tatlar

Donuk hissiyat

Yumuşak ve düz tatlar.

 

 

 

Kaynaklar:

1. Rob Hoobs - Modulating the Flavor Profile of Coffee

2. The Craft And Science Of Coffee

3. http://www.food-info.net/tr/colour/maillard.htm

 

 

Ayrıca bu yazıdaki Amadori Reaksiyonları ve Furfural bileşikleri hakkında fikir sahibi olmamı sağlayan Sayın Mustafa Şafak Akköse’ye teşekkürlerimi sunarım.