Μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας και της ενεργότητας νερού στις αρωματικές ενώσεις ελληνικού καφέ

Abstract

Ο καφές περιέχει πάνω από 800 πτητικές ενώσεις οι οποίες ανήκουν σε διαφορετικές χημικές κατηγορίες, όπως οξέα, αλκοόλες, αλδεΰδες, εστέρες, κετόνες, πυραζίνες, πυριδίνες, φουράνια, πυρόλια, φαινολικές και θειούχες ενώσεις. Ωστόσο σύμφωνα με μελέτες το άρωμά του είναι αποτέλεσμα ενός μίγματος από περίπου 25-30 έντονων αρωματικών ουσιών. Από τις βασικές κατηγορίες πτητικών συστατικών είναι οι πυραζίνες και τα φουρανικά παράγωγα. Κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης, ο καφές υφίσταται σημαντικές φυσικές και χημικές αλλαγές οι οποίες επηρεάζουν σημαντικά την ποιότητα και την αποδεκτότητα του ροφήματος. Αυτές οι αλλαγές είναι υπεύθυνες για το «μπαγιάτεμα» του καβουρδισμένου καφέ. Η υποβάθμιση της ποιότητας που συμβαίνει με την πάροδο του χρόνου, λόγω βραδείων φυσικοχημικών μεταβολών, έχει άμεση επίδραση στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η διατηρησιμότητα ελληνικού καφέ ενεργότητας νερού 0,52, αποθηκευμένου υπό διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας (25, 35 και 45 oC) μετά το άνοιγμα της συσκευασίας (secondary shelf life). Στο πρώτο μέρος πραγματοποιούνται οργανοληπτικοί έλεγχοι ροφημάτων ελληνικού καφέ δειγμάτων ενεργότητας νερού 0,52, αποθηκευμένα σε θερμοκρασίες 25, 35 και 45 oC, όπου φαίνεται η επίπτωση αυτών στη σταδιακή υποβάθμιση της ποιότητας του προϊόντος. Στο δεύτερο μέρος πραγματοποιείται ανάλυση του αρωματικού προφίλ στερεών δειγμάτων ελληνικού καφέ, ενεργότητας νερού aw=0,52, αποθηκευμένα σε θερμοκρασίες 25, 35 και 45 oC με τη χρήση της μεθόδου P&T-GC/MS. Στόχος είναι να συσχετιστούν τα αποτελέσματα των οργανοληπτικών ελέγχων με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την ενόργανη ανάλυση για τα αρωματικά συστατικά του ελληνικού καφέ. Χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα των οργανοληπτικών δοκιμών ηδονικής κλίμακας για τη γενική εντύπωση, υπολογίζεται ο ρυθμός υποβάθμισης της ποιότητας ελληνικού καφέ, με βάση μία γραμμική εξίσωση. Θεωρώντας ότι το όριο λήξης της διατηρησιμότητας είναι η βαθμολογία 5 και λαμβάνοντας υπόψιν τους ρυθμούς υποβάθμισης της ποιότητας υπολογίζεται ο χρόνος ζωής του προϊόντος. Πιο συγκεκριμένα ο χρόνος ζωής του ελληνικού καφέ υπολογίστηκε 15, 23 και 84 ημέρες, για θερμοκρασίες αποθήκευσης 45, 35 και 25 oC αντίστοιχα. Η επίδραση της θερμοκρασίας αποθήκευσης στη διατηρησιμότητα του ελληνικού καφέ περιγράφηκε από την εξίσωση Αrrhenius, μέσω της οποίας υπολογίστηκε η τιμή της ενέργεια ενεργοποίησης Εa ίση με 66,9 KJ/mol (R2=0,9274). Χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα των οργανοληπτικών δοκιμών ηδονικής κλίμακας για τα επιμέρους οργανοληπτικά χαρακτηριστικά (ένταση αρώματος, ποιότητα αρώματος, μετάγευση και ύπαρξη off taste), υπολογίζεται ο ρυθμός υποβάθμισης της ποιότητας ελληνικού καφέ, με βάση μία εκθετική εξίσωση. Η δε επίδραση της ενεργότητας νερού στο ρυθμό υποβάθμισης της ποιότητας (γενική εντύπωση, και τα επιμέρους οργανοληπτικά χαρακηριστικά), περιγράφεται από μια εκθετική εξίσωση σε ικανοποιητικό βαθμό. Τέλος, για τη συνδυαστική επίδραση της ενεργότητας νερού και της θερμοκρασίας αποθήκευσης στο ρυθμό υποβάθμισης της ποιότητας, αναπτύχθηκε μαθηματικό μοντέλο τριών παραγόντων (R2= 0,997). Με χρήση του μοντέλου είναι δυνατή η πρόρρηση της διατηρησιμότητας ελληνικού καφέ σε διαφορετικές συνθήκες αποθήκευσης. Στο αρωματικό προφίλ του ελληνικού καφέ ανιχνεύτηκαν 32 πτητικές ουσίες. Ωστόσο δύο είναι οι κυριότερες κατηγορίες πτητικών συστατικών που συμβάλλουν στον καθορισμό του αρώματος και της γεύσης: τα φουρανικά παράγωγα και οι πυραζίνες. Από τις ουσίες αυτές, βρέθηκε συσχέτιση με το «μπαγιάτεμα» του ελληνικού καφέ, όσον αφορά την ουσία φουρφουράλη, που αποτελεί προϊόν οξείδωσης της φουρφουριλικής αλκοόλης. Ο ρυθμός υποβάθμισης της ποιότητας του καφέ ακολουθεί κινητική πρώτης τάξης και σύμφωνα και με τις οργανοληπτικές δοκιμές, διαπιστώνεται ότι οι χρόνοι απόρριψης του δείγματος συμπίπτουν με το σημείο όπου η περιεκτικότητα της φουρφουράλης αυξηθεί κατά τριάντα φορές από την αρχική. Έτσι ο χρόνος ζωής του ελληνικού καφέ υπολογίστηκε 16, 25 και 100 ημέρες για θερμοκρασίες αποθήκευσης 45, 35 και 25 oC αντίστοιχα.

The coffee contains above 800 volatile unions that belong in different chemical categories, as acids,alcohols, aldehydes, esters, ketons, pyrazines,pyridines, furans, pyrolls. However according to studies his perfume is result of mix from roughly 25-30 intense aromatic substances. From the basic categories of volatile components are the pyrazines and furans. At the duration of storage, the coffee suffers important natural and chemical changes that influence considerably the quality and the receptibility of the brew. These changes are persons in charge for the “staling” of coffee. The devalorisation of quality that happens with the time, because slow physic-chemical changes, has direct effect in the organoliptic receiving characteristics. In the present work was studied the conservability of Greek coffee of water activity 0,52, stored under different conditions of temperature (25, 35and 45 oC) afterwards the opening of packing (secondary shelf life). In the first part are realized organoliptical receiving controls of Greek coffee of samples of water activity 0,52, stored in temperatures 25, the 35 and 45 oC, where appears repercussion of these in the progressive devalorisation of quality of product. In the second part is realized analysis of aromatic profile of solid samples of Greek coffee, aw=0,52, stored in temperatures 25, 35 and45 oC with the use of method P&T-GC/MS.Objective is are connected the results of organoleptic receiving controls with the results that resulted from the instrumental analysis for the aromatic components of Greek coffee. Using the results of organoleptic receiving trials of sensual scale for the general impression, is calculated the rythm of devalorisation of quality of Greek coffee,with base a linear equation. Considering that the limit of expiry of conservability is grades 5 andreceiving the rythms of devalorisation of quality is calculated the time of life of product. More concretely the time of life of Greek coffee was calculated 15, 23 and 84 days, for temperatures of storage 45, 35 and 25 oC respectively. The effect of temperature of storage in the conservability of Greek coffee was described by the equation Arrhenius, via which was calculated her price energy of activation Ea equal with 66,9 KJ/mol(R2=0,9274). Using the results of organoleptic receiving trials of sensual scale for the individual organoliptic receiving characteristics .. Thus the time of life of Greek coffee was calculated16, 25 and 100 days for temperatures of storage45, 35 and 25 oC respectively. In the aromatic profile of Greek coffee were detected 32 volatile substances. However two are the mainer categoriesof volatile components that contribute in the determination of perfume and flavor: the furans and pyrazines. From this substances,was found cross-correlation with the staling of Greek coffee, with regard to the substance furfural, that constitutes product of oxidation of furfuryl alcohol.