Quiconque s'intéresse professionnellement à la torréfaction du café ou à la cuisson du pain a entendu parler de la réaction de Maillard . Mais la réaction associée, appelée dégradation de Strecker , est beaucoup moins connue et joue un rôle crucial dans la torréfaction du café. Dans cet article, nous allons explorer en profondeur cette réaction sous-estimée, alors assurez-vous d'avoir vos blouses de laboratoire et vos lunettes de sécurité à portée de main.
Il y a quelque temps, nous avions écrit une introduction aux réactions de Maillard et à leur rôle dans la torréfaction. Il s’agit de réactions marquées d’un « s » car il s’agit d’un réseau complexe de réactions chimiques résultant du réchauffement du sucre et des protéines. Les réactions de Maillard contribuent beaucoup à l'arôme et à la couleur délicieux de nombreux aliments et boissons différents qui « brunissent » pendant la cuisson ou le séchage. La dégradation de Strecker est souvent considérée comme un sous-ensemble des réactions de Maillard, mais dans le cas du café en particulier, elle a un rôle très spécifique et important à jouer. Il contribue en grande partie à l'arôme caractéristique du café frais et crée la quasi-totalité du CO 2 emprisonné dans vos grains. Cela signifie que la dégradation du Strecker est la principale cause de la deuxième fissure. Nous vous recommandons fortement de ne pas rôtir dans la deuxième fissure. Le plus intriguant de tous, c'est que la quantité de composés Strecker dans votre café peut être affectée par la modification de la façon dont il est torréfié, comment il est infusé et comment il est stocké.
La chimie de Dégradation des stries
La dégradation de Strecker a été identifiée pour la première fois par le chimiste allemand Adolph Strecker en 1862. La réaction convertit les acides aminés, les éléments constitutifs des protéines, en composés aromatiques volatils appelés aldéhydes. Les aldéhydes ont généralement des odeurs distinctives, et nombre d’entre eux peuvent être perçus même à de très faibles concentrations, ce qui en fait un élément important de l’arôme complexe du café frais.
La dégradation de Strecker est une réaction en deux étapes : l'acide aminé est oxydé à l'aide d'un autre composé (l'oxydant), et la molécule résultante se décompose ensuite en aldéhyde, dégageant ainsi de l'ammoniac et du dioxyde de carbone.
Dégradation des stries . Un acide aminé est converti en aldéhyde à l'aide d'une molécule oxydante. Quelle que soit la chaîne latérale (R) de l’acide aminé, elle formera la base de l’aldéhyde.
L'oxydant est généralement un composé dicarbonyle – une molécule avec deux atomes d'oxygène reliés par des doubles liaisons aux atomes de carbone voisins. Les réactions de Maillard sont une source puissante de ce type de molécules, c'est pourquoi la dégradation de Strecker est étroitement liée aux réactions de Maillard.
Une molécule dicarbonyle possède deux groupes carbonyle côte à côte. Le groupe carbonyle (encerclé en rouge) est constitué d'un oxygène relié à la chaîne carbonée par une double liaison.
L’aldéhyde résultant peut former de nombreux autres composés, notamment les mélanoïdines et certains des composés aromatiques les plus importants du café.
Quelle est l’odeur des aldéhydes Strecker ?
Les aldéhydes en général sont très aromatiques et largement utilisés dans les parfums ou les arômes pour leurs arômes floraux ou fruités. Les aldéhydes peuvent couvrir tout le spectre des arômes du café, allant des arômes floraux, herbacés et fruités aux noisettes, maltés, torréfiés et terreux. Les aldéhydes formés lors de la dégradation de Strecker constituent une partie cruciale de l'arôme du café frais et peuvent être utilisés comme indicateur de la fraîcheur du café ( Buffo et Cardelli-Freire 2004 ).
Des exemples d'aldéhydes de Strecker présents dans le café comprennent le phénylacétaldéhyde, qui a un arôme floral ou semblable à celui du miel, et le méthylbutanal, qui est généralement perçu comme malté ou chocolaté (Poisson et al. 2020). Ils ont généralement un faible seuil de goût – ce qui signifie que vous n’avez besoin que d’une infime quantité d’aldéhyde pour pouvoir les sentir – ce qui en fait un élément important de l’arôme du café.
La dégradation de Strecker joue également un rôle essentiel dans les réactions de Maillard, créant des précurseurs pour toutes sortes d'arômes clés du café, y compris les pyrazines qui donnent au café fraîchement torréfié une grande partie de ses arômes caractéristiques de terre, de noisette et de torréfaction ( Toledo et al 2016 ). Puisqu'elle est impliquée dans la formation de nombreux composés aromatiques importants, la dégradation de Strecker aide à « orienter » les réactions de Maillard vers la création de composés qui contribuent à l'arôme, et pas seulement à la couleur, du café ( Yaylayan 2003 ). C'est pourquoi la saveur du café torréfié est si importante.
Dégradation des stries Provoque une deuxième fissure
Chaque acide aminé qui se décompose par dégradation de Strecker libère également une seule molécule de dioxyde de carbone. Étonnamment, cela suffit à expliquer la grande majorité – 80% ou plus – du CO 2 formé à l’intérieur du grain de café pendant la torréfaction ( Wang et Lim 2017 ). Lors de la torréfaction, une partie du dioxyde de carbone formé lors de la torréfaction est piégée dans les cellules du café, augmentant progressivement la pression à l'intérieur.
L'effet de la première et de la deuxième fissure sur la structure d'un grain de café. Ces images, prises au microscope électronique, montrent comment les cellules gonflent et se rompent lors de la deuxième fissure. Pris à partir de Wang (2012).
La première fissure est causée par l'évaporation de l'eau en vapeur, qui crée une pression à l'intérieur du grain jusqu'à ce qu'elle brise la structure du grain. La deuxième fissure est un processus similaire qui se produit lorsque la pression du dioxyde de carbone à l'intérieur des cellules individuelles d'un café devient suffisamment élevée pour les ouvrir. Étant donné que la dégradation de Strecker crée la majeure partie du CO 2 présent dans le café torréfié, elle est également le principal facteur à l'origine de l'apparition d'un deuxième crack ( Lyman et al 2003 ).
Comment la torréfaction affecte-t-elle Dégradation des stries?
Étant donné que la dégradation de Strecker repose sur les composés de Maillard agissant comme oxydants, on suppose souvent qu'elle se produit principalement plus tard dans la torréfaction, une fois que la température des grains atteint 160 °C ( Lyman et al 2003 ). Cependant, les aldéhydes de Strecker ont également tendance à se décomposer ou à s'évaporer à des températures élevées. Ainsi, même s'ils peuvent se former plus rapidement à des températures élevées, ils sont perdus tout aussi rapidement du grain.
Formation d'aldéhydes de Strecker lors de la torréfaction. La concentration des composés culmine à 100 secondes après le début de la torréfaction, puis se stabilise. REF est le café de référence, tandis que RB est un système de torréfaction modèle. Pris à partir de Poisson et coll. (2020).
Les expériences qui suivent les produits chimiques formés pendant la torréfaction en temps réel ont principalement montré que la concentration d'aldéhydes de Strecker augmente rapidement et atteint un pic au début de la torréfaction, généralement au cours des deux premières minutes (Poisson et al. 2020). Après ce point, la quantité d'aldéhydes de Strecker a tendance à se stabiliser ou à commencer à diminuer, à mesure que le taux de perte rattrape le taux de formation. Parce qu'ils se décomposent à des températures plus élevées, la quantité d'aldéhydes de Strecker dans le café est plus élevée dans les torréfactions légères ou moyennes (Kim et coll. 2018).
La torréfaction avec une température de charge élevée augmente la formation d'aldéhydes de Strecker au début de la torréfaction. Pour une couleur de torréfaction donnée, une torréfaction plus rapide, à une température plus élevée, entraîne une concentration plus élevée d'aldéhydes de Strecker dans le café torréfié (Baggenstoss et al. 2008).
Une autre expérience avec une torréfaction trop rapide a révélé que certains composés de torréfaction, notamment des aldéhydes, présents dans le café torréfié rapidement n'étaient pas trouvés dans la torréfaction standard. Les auteurs pensent que ces composés pourraient être responsables de l’arôme piquant et herbacé du café obtenu (Lyman et coll., 2003). Cela pourrait impliquer que certains des arômes « verts » et herbacés du café sous-développé se forment pendant la torréfaction, plutôt que d'être des restes de l'arôme du grain vert.
En plus de la torréfaction, votre choix de grains verts et même la méthode d'infusion que vous utilisez affectent la quantité de composés Strecker présents dans le café infusé final. Les aldéhydes de Strecker et les pyrazines se trouvent en concentrations plus élevées dans le café à base de Robusta, et la proportion relative de ces composés dans l'arôme est plus élevée dans l'espresso que dans le café filtre (Maetzu et al. 2001).
Dégradation des stries et antioxydants
Alors que l’on pense que la réaction de Maillard et la dégradation de Strecker se produisent à des températures élevées, les deux réactions se produisent également à température ambiante, mais très lentement. La dégradation de Strecker a lieu dans le café vert pendant le stockage ( Holscher et Steinhart 1995 ) et contribue également à la perte de saveur au fil du temps dans le café en conserve prêt à boire.
Étant donné que la dégradation de Strecker repose sur un oxydant pour déclencher la première étape de la réaction, les antioxydants présents dans le café, tels que l'acide chlorogénique, peuvent réduire le taux de dégradation de Strecker , contribuant ainsi à préserver la saveur du café en conserve ( Zheng et al 2015 ).
L'acide chlorogénique et d'autres antioxydants peuvent également inhiber la dégradation de Strecker pendant la torréfaction. Dans une expérience conçue pour modéliser des réactions spécifiques dans des conditions de torréfaction, les chercheurs ont torréfié un seul acide aminé purifié avec du glucose ( Wang et Ho 2013 ). Ils ont constaté que l'ajout d'antioxydants réduisait considérablement le degré de dégradation de Strecker . Reste à savoir si cela aura un effet sur la torréfaction du vrai café.
La chimie de la torréfaction est extrêmement complexe et la communauté des torréfacteurs ne sait pas encore bien comment contrôler les réactions chimiques spécifiques qui ont lieu pendant la torréfaction. La dégradation de Strecker , cependant, dispose de leviers intéressants que nous pouvons exploiter, notamment en ajustant la température de charge et le temps de torréfaction. La dégradation de Strecker a souvent été associée aux réactions de Maillard, mais des recherches récentes montrent que ce qui se passe au début de la torréfaction peut affecter la façon dont les composés de Strecker se développent, ce qui à son tour affecte les composés aromatiques créés dans la phase Maillard de la torréfaction. Il s’avère que cette réaction moins connue a le potentiel d’orienter les réactions de Maillard, plutôt que de simplement les suivre dans leur sillage.
Grâce à Cinq éléphants pour la photo d’en-tête de cet article.
serait intéressant de comprendre comment maintenir au mieux les niveaux les plus élevés d'aldéhydes de Strecker sans les détruire ou les limiter avec la torréfaction continue pour développer davantage les saveurs. évidemment, savoir quoi contrôler signifie choisir entre les actifs aromatiques et les aromatiques pour la tasse finie.