Maillard reaksiyonunu anlamak; kahvenin en iyi lezzetlerini ortaya çıkarmak ve her kahvenin istenen kavurma profilini elde etmek için hayati önem taşır.
Kahvenin geliştirilmesindeki bu önemli aşama ve bunun nasıl kontrol edileceği hakkında ayrıntıları bu yazımızda bulabilirsiniz.
Kavurma, bir kahvenin çekirdekten bardağa yolculuğunda temel bir aşamadır. Binlerce aromatik bileşik salarak yeşil çekirdeklerin potansiyelini açığa çıkarır.
Aynı zamanda onları iyi bir şekilde öğütmek ve demlemek için yeterince gevrek ve gözenekli hale getirir.
Kavurma sırasında, bir kahvenin son tadı üzerinde önemli bir etkisi olan birkaç karmaşık kimyasal reaksiyon meydana gelir.
Bunlar arasında önemli olanlardan biri, şeker ve protein ısıya maruz kaldığında meydana gelen ve “esmerleşme aşaması” olarak bilinen Maillard reaksiyonudur.
Şimdi, Maillard reaksiyonu nedir kısaca ona bakalım.
Maillard Reaksiyonu Nedir?
Maillard reaksiyonu, aslında kavrulmuş kahvenin, çikolatanın, kızarmış ekmeğin, ızgara bifteğin ve diğer birçok gıdanın karakteristik lezzetlerini ve kahverengi rengini oluşturmak için meydana gelen çok önemli bir dizi kimyasal reaksiyonun ortak adıdır.
Reaksiyonlar, onları ilk kez 1910’da tanımlayan Fransız bir doktor olan Louis Camille Maillard’ın adını almıştır.
Maillard Reaksiyonu Nasıl Oluşur? Aşamaları Nelerdir?
Maillard reaksiyonları indirgen şeker ve aminoasit arasında meydana gelir. İndirgen şeker, serbest aldehit veya keton grubuna sahip herhangi bir şekerdir.
Bu gruplar, amino grubundaki bileşikler ve diğer birçok bileşik ile kolayca reaksiyona girebilen, karbon zincirine bağlanan bir çift bağa sahip bir oksijen atomu içerir.
Amino asitler proteinlerin yapı taşlarıdır. Çeşitli yapıları vardır ancak hepsinin bir ucunda bir amin grubu ve diğer ucunda bir karboksil grubu vardır. Soldaki amin grubu (NH2 ) bu reaksiyonlarda yer alan kısımdır.
Aşağıdaki grafikte R, bu reaksiyonların karmaşıklığına katkıda bulunan yaklaşık 500 farklı yan zincirden (tek bir hidrojen atomundan bir karbon atomu zincirine kadar) herhangi biri olabilir.
Maillard reaksiyonu aşamalarında birlikte reaksiyona girdiklerinde aminoasitteki nitrojen, şekerin karbon zincirine bağlanarak bir molekül su verir.
Bu oluşturduğu molekül (glikosilamin) kararsızdır, önce “Amadori yeniden düzenlenmesi” adı verilen bir süreçte yapısını değiştirir, ardından şu üç yoldan biriyle tekrar reaksiyona girer: ya daha fazla su molekülü kaybederek karamel tipi moleküller haline gelir, ya kısa zincirli moleküllere parçalanır ya da tekrar daha fazla aminoasitle reaksiyona girer.
Bu reaksiyonların üç ürünü de tekrar aminoasitlerle reaksiyona girerek kahvede çok fazla renk sağlayan, kavrulmuş, malt, ekmeksi, acı ve yanık tatlara sahip olabilen koyu kahverengi bileşikler olan melanoidinleri oluşturur.
Melanoidinler ayrıca köpüğü stabilize ederek krema oluşumunda önemli bir rol oynar.
Maillard Reaksiyonu Kaç Derecede Oluşur?
Sıcaklık ile birlikte bu reaksiyon başlar. Gerçekten etkili hale gelmeye 140°C’de başlar. 170°C’nin üzerine gelindiğinde karamelleşme başlar ve şekerler tükenme aşamasına gelir. En verimli sıcaklığı 180°C’dir.
İlk reaksiyonlar su ürettiği için reaksiyon yavaş seyreder. Fakat nem oranı düştükçe reaksiyon optimum seviyeye gelir ve bu aşamada renginin değiştiği gözlemlenir.
Bu reaksiyonun kahve çekirdekleri üzerindeki etkisine bakmadan önce kahvenin kavrulma evrelerine kısaca hakim olmak gerekir.
Kahve Kavurma Aşamaları
“Kahve kavurma” terimi, yeşil kahvenin tambura doldurulduğu andan kavurma işleminin sonuna kadar gerçekleşen bir dizi farklı aşamayı kapsar.
Her aşamada, kahvenin nihai tadı üzerinde etkisi olan sayısız kimyasal reaksiyon meydana gelir. Bu reaksiyonlar, donuk tadı olan yeşil çekirdekleri öğütülmeye ve demlenmeye hazır aromatik ve lezzetli bir ürüne dönüştürmeye yardımcı olur.
Çoğu kahve kavurma uzmanına göre, tipik bir kavurma üç ana aşamaya ayrılabilir.
1. Kurutma Aşaması
Yeşil çekirdekler kavurma makinesine doldurulduğunda, soğuk çekirdekler sıcak tamburla temas ettiğinde tamburun sıcaklığında keskin bir düşüş kaydedilir.
Kısa bir süre sonra, her ikisi de aynı sıcaklığa geldiğinde bir “dönüm noktasına” ulaşır. Ardından çekirdeğin ve tamburun paralel olarak sıcaklığı artmaya başlar.
Bu aşamada ana dönüşümsel değişiklikler meydana gelir. Çekirdek hacminde ve iç basınçta bir artış (suyun buhara dönüşmesine bağlı olarak), kütle ve yoğunluk kaybı ve yeşilden sarıya bir renk değişikliği oluşur.
Kurutma aşaması sırasında tamburun süresi ve sıcaklığı, bir kavurmanın genel gelişimi için kritik öneme sahiptir. Genellikle, tüm sürenin yaklaşık %40’ı kadar olmalıdır.
2. Karamelizasyon
Karamelizasyon aşaması, genellikle çekirdeklerin sararması ile “ilk çatlama” arasındaki süre olarak kabul edilir. Adı, kahve çekirdeklerinin içindeki şekerlerin çoğunun parçalanması veya karamelize edilmesi anlamına gelir.
Bu karamelizasyon reaksiyonlarının en önemlisi, kahve çekirdeklerinin “kahverengi” olmasına neden olan amino asitler ve indirgen şekerler arasındaki enzimatik olmayan bir reaksiyon olan Maillard reaksiyonu olarak bilinir.
Maillard reaksiyonu aynı zamanda kahvede çok sayıda aroma ve aromatik bileşik üreterek kahvenin farklı tadına katkıda bulunur.
Maillard reaksiyonunun uzunluğu ve meydana gelme hızının kontrol edilmesi arzu edilen lezzet ve kızartma profillerini elde etmek için çok önemlidir.
Maillard reaksiyonunun tam olarak ne zaman başladığını, tüm reaksiyonun ne kadar sürdüğünü not etmek de önemlidir.
Maillard reaksiyonları diğerlerinin yanı sıra tuzlu, çiçeksi, çikolatamsı, topraksı ve kavrulmuş aromalar üretme eğilimindedir.
3. İlk Çatlak ve Geliştirme Aşaması
Üçüncü aşama, ilk çatlamada başlar ve istenen kavurma profiline bağlı olarak istenilen sıcaklık ile kavurma döngüsünün sonunda tamamlanır.
İlk çatlakta, çok sayıda kimyasal reaksiyon çok hızlı bir şekilde meydana gelir. Kavurma sırasında, kavurma makinesinden gelen ısı çekirdeklere aktarılır.
İç sıcaklık artışıyla birlikte, endotermik bir süreçte tanelerden suyun buharlaşması gerçekleşir.
Sıcaklık arttıkça, uçucu bileşikler ve CO2 oluşumu ile aynı zamanda ekzotermik reaksiyonlar ortaya çıkar. İç basınç arttıkça taneler genişler ve duvarlarında küçük çatlaklara (ilk çatlak) neden olur.
Kahvenin son sıcaklığıyla birlikte, bu reaksiyonlar kahvenin tatlılığını ve asitliğini meydana getirir. Genel olarak, bir kahvenin gelişme süresi ne kadar kısaysa ve son sıcaklığı ne kadar düşükse, o kadar fazla tatlı ve asitli olur.
Öte yandan, gelişme süresi ne kadar uzun olursa ve son sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, o kadar acı ve asiditesi az olur.
Maillard Reaksiyonu Kahve Çekirdeklerinin Kavrulmasını Nasıl Etkiler?
Kahvedeki Maillard reaksiyonu, şekerlerin yüksek sıcaklıklarda aminoasitler, peptitler ve proteinlerle birleştiği bir karamelizasyon işlemidir.
Bu işlem kahvenin nihai kalitesi için çok önemlidir. Çekirdek, kahverengi rengini ve karakteristik aromalarını bu sayede elde eder.
Maillard reaksiyonunu kontrol etmek, kahvenin özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
Örneğin reaksiyon süresini uzatarak şekerin esmerleşmesi artırılır ve kahvedenin karmaşık bir lezzete sahip olması sağlanabilir. Ya da tam tersi, daha kısa bir reaksiyon daha tatlı, daha yumuşak bir kahve elde edilmesini sağlar.
Bu farklılıkların nedeninin bir kısmı melanoidinlere bağlıdır. Melanoidinler, Maillard reaksiyonu sırasında kavrulmuş kahvede oluşan kahverengi nitrojen içeren polimerlerdir.
Lezzetin yanı sıra, demlendiğinde kahvenin viskozitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptirler.
Maillard reaksiyonu ne kadar uzun olursa, o kadar fazla melanoidin üretilir ve çekirdeklerin moleküler ağırlığı o kadar yüksek olur.
Bu nedenle ağızdaki tat ve kahve gövdesi gibi özellikler, aynı kahve partisinden üretilen fakat farklı kavurma profili uygulanan kahvelerde değişiklik gösterir.
Uzun bir Maillard reaksiyonu, diğer kavurmalara kıyasla daha fazla ağırlık kaybına neden olur. Daha fazla gaz oluşur ve dolayısıyla kavurma işleminden sonraki ilk birkaç gün boyunca kapalı torbada daha fazla gaz çıkışı gözlemlenir.
Dolayısıyla, gazlarını gidermek için, daha kısa reaksiyon geçirmiş çekirdeklerden daha fazla alana ihtiyaç duyarlar. Bunlar için genellikle gaz giderme valfleri olan ambalajlar tercih edilir.
Kimyasal Değişiklikler
Kahve çekirdeklerindeki kimyasal reaksiyonlar genelde 200°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda gerçekleşir.
Yeşil kahve çekirdeklerinde bulunan ana karbonhidrat sakkarozdur. Kavurma işlemi sırasında sakkaroz bozulur ve çok az bir miktarı çekirdekte kalmaya devam eder.
Açığa çıkan sakkaroz, piroliz ve karamelizasyon aşamalarından geçer. Daha sonra kahveye rengini ve aromasını veren Maillard reaksiyonu ile glikoz ve fruktoza hidrolize edilir.
Bu sırada değişen diğer bileşikler de klorojenik asitler, lipitler ve diğer azot içeren bileşiklerdir. Kahve çekirdekleri, kavurma işlemi sırasında klorojenik asidin %90’ını kaybeder.
Fiziksel Değişiklikler
Fiziksel değişim, yeşilden kahverengiye dönüşen çekirdek rengi ile başlar. Dehidrasyon ve piroliz aşamaları ile çekirdekte %14 ila %20 kütle kaybı olur.
Kavurma ne kadar koyu olursa, kütle kaybı o kadar büyük olur. Genellikle orta kızartmalarda kayıp %15’tir.
1 kg yeşil kahve, 850 gr kavrulmuş kahve oluşturur.
Diğer bir değişiklik ise buhar ve CO2 artışına bağlı olarak hacmin genişlemesidir. Yoğunluk azalırken tane hacmi %40’a kadar artabilir.
Lezzet, karbonhidratlar, lipidler, proteinler, mineraller ve kafein ve klorojenik asitlerden sorumlu bileşiklerin yerleştirildiği yerde gözenekler de oluşur.
Özetle;
- Maillard evresi şekerleri ve aminoasitleri tüketir.
- Kavrulmuş çekirdeklerin yanı sıra demlenmiş veya çekilmiş kahvenin gövdesinin esmerleşmesine katkıda bulunan melanoidin üretir.
- Daha yüksek bir ısı uygulaması, reaksiyon hızını arttırır.
- Reaksiyonla üretilen baskın aromalar cevizli, karamelli, çikolatalı, maltlı aromalardır.
- Sıcaklıklar eşitse, daha uzun reaksiyon süresi = daha fazla yan ürün sayısı = daha yüksek karmaşıklık + daha yüksek gövde.
- Reaksiyon ne kadar uzun sürerse, o kadar fazla yan ürün oluşturur ve kahve o kadar karmaşık olur.
- Reaksiyon ne kadar kısa sürerse, kahve o kadar berrak olur.
- Sergilemek istediğiniz çok baskın çiçeksi veya meyvemsi karaktere sahip bir kahveniz varsa, Maillard aşamanızı kısa tutmanız gerekir.
Maillard reaksiyonu, aroma notalarından acılığa, gövde ve ağız hissine kadar her şeyi etkileyen, bir kahvenin özelliklerinin gelişimi için gerekli bir aşamadır.
Aromanın yanı sıra reaksiyon sırasında oluşan melanoidinler de espressoda kremanın oluşturulmasında ve stabilize edilmesinde önemli bir rol oynar. Aynı zamanda demlenmiş kahvede gövde sağlar.
Bu nedenle, özel kavurma uzmanlarının, kahvelerinin tüm potansiyelini ortaya çıkarmak ve istenen kavurma profilini elde etmek için Maillard reaksiyonunu nasıl yönlendireceklerini anlamaları çok önemlidir.