Der Chemiker Christopher Hendon von der University of Oregon liebt seinen Kaffee – so sehr, dass die Untersuchung aller Faktoren, die für die perfekte Tasse nötig sind, einen bedeutenden Forschungsbereich für ihn darstellt. Sein neuestes Projekt: eine neuartige Methode zur Messung des Geschmacksprofils von Kaffee, indem einfach ein elektrischer Strom durch eine Getränkeprobe geleitet wird. Die Ergebnisse wurden in einem neuen Artikel in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Wir verfolgen Hendons Arbeit nun schon seit mehreren Jahren. Im Jahr 2020 half Hendons Labor beispielsweise dabei, ein mathematisches Modell für die Zubereitung der perfekten Tasse Espresso zu entwickeln, und zwar immer wieder, bei gleichzeitiger Minimierung von Abfall. Die Aromen im Espresso stammen von rund 2.000 verschiedenen Verbindungen, die während des Brühens aus dem Kaffeepulver extrahiert werden. Für Baristas kann es daher eine Herausforderung sein, immer wieder dieselbe perfekte Tasse zu reproduzieren.

Deshalb bauten Hendon und seine Kollegen ihr Modell für eine leichter messbare Eigenschaft namens Extraktionsausbeute (EY): den Anteil des Kaffees, der sich im endgültigen Getränk auflöst. Das wiederum hängt von der Kontrolle des Wasserflusses und des Drucks ab, während die Flüssigkeit durch das Kaffeepulver sickert. Das Modell basiert darauf, wie sich Lithiumionen durch die Elektroden einer Batterie ausbreiten, ähnlich wie Koffeinmoleküle aus dem Kaffeepulver gelöst werden.

Drei Jahre später richtete Hendons Team seine Aufmerksamkeit darauf, zu untersuchen, warum überhaupt mikroskopische Klumpen entstehen, insbesondere bei sehr feinen Mahlgraden. Der Übeltäter ist statische Elektrizität, die durch das Brechen und die Reibung zwischen den Bohnen während des Mahlens entsteht. Hendon dachte, dass die Reduzierung dieser statischen Aufladung eine gute Möglichkeit wäre, diese Klumpen zu beseitigen. Der Fachbegriff lautet Triboelektrizität, die durch die Ansammlung entgegengesetzter elektrischer Ladungen auf den Oberflächen zweier unterschiedlicher Materialien aufgrund von Kontakt entsteht.

Ein ähnlicher Ladungsaufbau tritt auch bei Vulkanausbrüchen auf. Also arbeitete Hendon mit den Vulkanologen Josef Dufek und Joshua Méndez Harper zusammen, die Stammgäste im selben örtlichen Café waren und auffallende Ähnlichkeiten zwischen der Wissenschaft des Kaffees und den Wolken aus Vulkanasche, Magma und Wasser festgestellt hatten.

Ihre Experimente bestätigten, dass das Hinzufügen eines einzigen Spritzers Wasser zu den Kaffeebohnen vor dem Mahlen die statische Aufladung des resultierenden Pulvers deutlich reduzieren kann. Dies wiederum verringert die Klumpenbildung während des Brühens, was zu weniger Abfall und dem starken, gleichmäßigen Durchfluss führt, der für eine schmackhafte Tasse Espresso nötig ist. Gute Baristas wenden den Wassertrick bereits an; er ist als Ross-Droplet-Technik bekannt. Aber es war das erste Mal, dass Wissenschaftler diesen bekannten Hack rigoros getestet und die tatsächliche Ladung auf verschiedenen Kaffeesorten gemessen haben.

Es gibt bereits Methoden zur Erfassung der chemischen Zusammensetzung von Kaffee, insbesondere die Flüssig- oder Gaschromatographie in Kombination mit Massenspektrometrie. Aber diese Analysen sind teuer und zeitaufwändig, und die Vorhersageergebnisse sind begrenzt. Es gibt auch elektrochemische Techniken zur Messung der Konzentration von Koffein und anderen Molekülen, aber diese haben die Kaffeestärke nicht berücksichtigt – eine Eigenschaft, die durch alle Variablen bestimmt wird, die bei der Zubereitung einer Tasse Kaffee eine Rolle spielen, wie Kaffee- und Wassermenge, Mahlgradeinstellungen, Wassertemperatur und -druck, Röstgrad und so weiter. Diese Informationen sind für Baristas wahrscheinlich am hilfreichsten.

Die Kaffeeindustrie verwendet typischerweise eine Methode zur Messung des Brechungsindex von Kaffee – d.h., wie Licht beim Durchgang durch die Flüssigkeit gebrochen wird – um die Stärke zu bestimmen, aber sie erfasst nicht den Beitrag des Röstgrads zum gesamten Geschmacksprofil. Für diese neueste Studie entschied sich Hendon daher, sich auf den Röstgrad und die Getränkestärke zu konzentrieren, die beiden Variablen, die das sensorische Profil der endgültigen Tasse am wahrscheinlichsten beeinflussen.

Seine Lösung erwies sich als recht einfach. Hendon zweckentfremdete ein elektrochemisches Werkzeug namens Potentiostat, das normalerweise zur Prüfung der Leistung von Batterien und Brennstoffzellen verwendet wird. Hendon nutzte das