La chimica del caffè e Copernico

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Correva l’anno 1543 quando Niccolò Copernico pubblicava il libro De revolutionibus orbium coelestium con cui, assieme alla teoria eliocentrica, si sanciva un radicale cambiamento della prospettiva con cui l’essere umano si sarebbe rapportato al mondo esterno, perdendo la terra il ruolo di fulcro nell’ordine dell’universo. Dopo quasi 500 anni, come posso ritrovare Copernico quando assaporo la mia tazzina di caffè? Ma soprattutto, che c’entra Copernico (per di più astronomo) con la chimica del caffè?
C’entra perché per il sottoscritto, ingegnere chimico senza abilitazione, ha sempre fatto sorridere la pretesa di parlare di chimica del caffè mediante aromagrammi in cui dei picchi misurati da strumenti, peraltro raffinatissimi, permettono ai ricercatori di “vedere”, di misurare, le differenze tra un Etiopia Sidamo e un Guatemala Acatenango Valley.
Quando si usa la chimica come canale attraverso il quale descrivere un oggetto (il nostro adorato caffè), spesso si finisce per dimenticare che l’osservazione ha sempre un osservatore, e che i principi e la logica di funzionamento di un gas cromatografo sono completamente diversi da quelli umani.
Ecco perché è bene che Copernico faccia un tuffo nella nostra tazzina di caffè, per ribaltare il ruolo della persona, da spettatore passivo a fulcro attorno al quale ruota la chimica del caffè; perché considerare diversi due caffè sulla base di meri dati chimici, senza preoccuparci se le molecole che li differenziano possono essere percepite dal nostro naso o dalla nostra lingua?
Il breve viaggio attraverso la chimica del caffè, che continuerà nelle prossime uscite della rivista, parte dalla fine, cioè di come gli oltre 1000 composti chimici responsabili dell’aroma del caffè, gli acidi presenti in esso, gli zuccheri caramellizzati, tutti i prodotti delle reazioni di Mailard vengono in contatto con noi e di come li percepiamo.
E’ bene dunque avere qualche nozione sulla chimica dei sensi per capire meglio la chimica del caffè, perché quando lo bevo voglio che quel caffè mi piaccia, e non che abbia un elevato contenuto di 2-fenil-4-metil-2-esanale (molecola con odore di cioccolato, peraltro presente nell’aroma del caffè).
Iniziamo dall’olfatto, il primo senso chimico a venire elicitato dal caffè. Sono infatti le molecole volatili liberate dal chicco durante la tostatura, quando i chicchi vengono macinati, o quando prepariamo la moka, ad entrare in contatto con i nostri recettori olfattivi e a scatenare la cascata di segnali, chimici prima ed elettrici poi, che culmina con un sorriso soddisfatto o con una smorfia di disappunto.
Nel nostro naso si distende un tappeto di recettori olfattivi, pronti a captare i più flebili aromi presenti nel caffè; ha una superficie di circa 10 centimetri quadri (5 per narice), e ospita qualcosa come circa 5 milioni di neuroni olfattivi (quello di un cane, per esempio ne conta 220 milioni), i nostri “cattura odori”.
In un essere umano ci sono all’incirca 300 diversi recettori olfattivi: un’enorme varietà se pensiamo che c’è un recettore per il gusto dolce, che vediamo grazie solo a coni e bastoncelli; sono comunque molti meno di quelli presenti nel naso di un innocuo topino, che ne possiede circa 1000 diversi.
Che l’olfatto risieda nel naso è una sapienza vecchia come l’uomo, ma come esso funzioni è storia recentissima; si pensi che il premio Nobel per gli studi sul funzionamento del sistema olfattivo e dei recettori è vecchio di appena una decina d’anni (2004, vinto da Richard Axel e Linda Buck).
Solo negli ultimi decenni, infatti, si è indagato il funzionamento dei recettori olfattivi, chiamati più propriamente ORN (olfactory receptor neurons) perché proprio di neuroni si tratta. Il senso dell’olfatto, unico senso nell’uomo, è parte integrante del sistema nervoso e non solo collegato ad esso.
Il tappeto di ORN che si estende nel nostro naso, visto da molto vicino, è simile a una prateria di minuscoli filamenti, detti ciglia, immersi in un sottilissimo strato di muco. Ciascun neurone ha infatti diverse ciglia attaccate e mediante esse è in grado di attaccarsi e di captare gli odori.

Ma ciascun neurone olfattivo quanti odori è in grado di captare? Tutti i 300 tipi diversi di recettori sentono tutti gli odori, o c’è una sorta di specializzazione?
Apriamo una piccola parentesi, per chiarire cosa definiamo con il termine odore e composto odoroso. Con composto odoroso definiamo un qualsiasi composto chimico che sia volatile (cioè che in condizioni ambientali si trovi allo stato aeriforme) e che oltre a ciò sia percepibile dal nostro olfatto se presente in quantità adeguate. Un odore è il risultato della percezione di uno o più composti odorosi mescolati. Quindi possiamo parlare del geraniolo come di un composto odoroso (si tratta di un alcol terpenico contenuto nell’odore del geranio e in gran parte responsabile di esso), mentre quando annusiamo il fiore del geranio possiamo parlare di odore di geranio (al nostro naso arriva un mix di decine, se non centinaia, di composti odorosi diversi).
Gli studi più recenti, supportati da tecniche di neuro-imaging, hanno evidenziato come vi sia una ben precisa risposta dei neuroni olfattivi a diversi composti odorosi. Immaginandoci la risposta del neurone olfattivo come la corrente che accende una lampadina, si è visto come la lampadina si accenda solo se un composto odoroso è presente in una certa concentrazione nell’aria (al di sotto e al di sopra della quale non si accende) e come composti odorosi chimicamente simili facciano accendere la lampadina del neurone senza una precisa logica legata alla loro natura chimica o alla loro grandezza. Questa risposta bizzarra e per ora imprevedibile vale per tutti e 300 i diversi neuroni olfattivi, il che rende di fatto impossibile per ora prevedere quali lampadine si accenderanno quando un composto odoroso verrà annusato.
Oltre a ciò, gli studi hanno dimostrato come, passando dallo studio di composti isolati allo studio della percezione di due composti, la situazione diventi ancora più complicata; senza una apparente logica, infatti, la percezione di un composto odoroso è influenzata dalla presenza di altri composti odorosi. Se la lampadina del neurone X si accendeva in presenza del solo linalolo (un composto il cui odore ricorda il profumo del gelsomino, particolarmente abbondante in caffè di qualità Etiopi e Kenioti, ma non solo, tostati con attenzione per preservarne il contenuto) , potrebbe non accendersi se oltre al linalolo faccio annusare anche il 2-Furfurylthiol, composto presente nei caffè che si forma durante la tostatura, ma potrebbe riaccendersi se aggiungo un altro composto ancora, secondo un non ben precisato schema.
Proviamo ora ad immaginarci cosa possa succedere quando percepiamo un aroma come quello del caffè, in cui sono mescolate diverse centinaia di composti odorosi.
Si potrebbe pensare che non si possa studiare l’odore del caffè, il suo aroma (quello che sentiamo con il nostro naso dopo averlo assaggiato), a causa della complessità della chimica dell’olfatto, e che l’insieme di composti, recettori e la loro interazione sia una matassa troppo complicata da districare per capire le strade che portano dalla chimica del caffè al sorriso sulla bocca di chi lo assapora.
Per fortuna l’uomo è dotato del più sofisticato e complesso sistema di elaborazione dati conosciuto: il nostro cervello, capace di recepire innumerevoli informazioni in entrata e di sintetizzarle in pochi, semplici segnali in uscita: aroma ricco, sentori di cioccolato, leggermente fruttato, eccetera.
Ecco che solo in questa maniera, con i responsi e le descrizioni date da assaggiatori esperti, è possibile combinare le analisi chimiche con le caratteristiche sensoriali di un caffè, ed essere quindi in grado di affermare che un caffè ricco di geosmina sarà molto probabilmente un caffè difettoso, con sentori di terra, uno con elevate concentrazioni di esanale sarà rancido, oppure uno in cui compare il tricloroanisolo sarà irrimediabilmente riato.
Avrete forse notato come siano stati fatti gli esempi di tre composti responsabili di difetti nel caffè. E’ infatti vera la correlazione tra presenza di una molecola (al di sopra di una certa soglia) e difetto riscontrato nel caffè. Non è vero il contrario: non è detto che un caffè più ricco di molecole odorose “positive”, cioè che da sole hanno un odore gradevole, risulti migliore di un altro in cui le stesse molecole sono meno concentrate. E’ infatti il bilanciamento tra le centinaia di composti responsabili dell’aroma del caffè, più che la presenza o la concentrazione di essi, a determinarne la piacevolezza all’assaggio. Chi valuta caffè per professione può, per ora, dormire sonni tranquilli perchè non è ancora arrivato un naso artificiale capace di predire quanto buono sarà un caffè.
Quello che invece la chimica sta permettendo di svelare è quanto diversi siamo, e di quanto le nostre preferenze siano intimamente connesse con i nostri sensi, cioè con le strutture di cui siamo dotati per interagire con il mondo esterno.
Uno studio condotto sul caffè ha provato a indagare le differenze individuali nella percezione olfattiva di questa bevanda. Ad alcuni soggetti veniva fatto assaggiare un caffè, e veniva costantemente analizzata l’aria che usciva dal loro naso. Perché? Perché quello che noi sentiamo come aroma di caffè è dato dalla parte di composti odorosi presenti nella bevanda che noi siamo capaci di intercettare nel nostro naso. Analizzando quindi il caffè (il punto di partenza) e l’aria che usciva dal naso, i ricercatori della Fondazione Edmund Mach di Trento, grazie a moderni sistemi di analisi, sono riusciti a determinare effettivamente cosa il naso delle persone tratteneva, e quindi le sostanze odorose effettivamente percepite.I risultati sono stati sorprendenti: lo stesso caffè viene assorbito in maniera diversa da naso a naso. E’ un passaggio fondamentale nella comprensione di come lo stesso stimolo possa ricevere reazioni diverse da individuo a individuo ed essere descritto con termini differenti, non è solo questione di allenamento o conoscenza ma è proprio questione di naso.
è come se guardando una persona avessimo degli occhiali che ingrandiscono particolari quali i capelli, gli occhi, le mani; tutti stiamo guardando la stessa persona, ma ciascuno trova rilevante un particolare fisico diverso.
Questi risultati servono a comprendere meglio il funzionamento del nostro naso e di come alcune caratteristiche del soggetto (chi assaggia un caffè) contribuiscano in maniera determinante a determinare le caratteristiche dell’oggetto (la tazzina di caffè). E’ vero altresì che i sensi, e il modo di rapportarsi dell’essere umano con l’esterno, agiscono meglio quando si tratta di fare delle comparazioni piuttosto che determinare delle caratteristiche assolute. In questi termini è molto più facile trovare accordo su quale caffè tra due sarà quello più cioccolatoso, quello più rancido, quello con l’aroma più ricco. Gli assaggiatori esperti hanno nella loro memoria sensoriale dei riferimenti ben noti, costruiti assaggio dopo assaggio per lungo tempo. Ecco che queste persone, pur senza avere un riferimento tangibile sotto al naso, sono capaci di evocarlo e far funzionare i propri sensi in maniera comparativa, ottenendo in questo modo una capacità di giudizio affidabile perché quasi indipendente dal contesto in cui si svolge l’assaggio (cioè gli altri caffè assaggiati).
Partendo dalla chimica del caffè è inevitabile quindi finire per parlare di chimica dell’essere umano; ecco quindi come Copernico è finito in una tazzina di caffè.

 

Articolo di Massimo Barnabà

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