Химик из Университета Орегона Кристофер Хендон обожает свой кофе — настолько, что изучение всех факторов, влияющих на создание идеальной чашки, составляет значительную область его исследований. Его последний проект: открытие нового способа измерения вкусового профиля кофе, просто пропуская электрический ток через образец напитка. Результаты опубликованы в новой статье в журнале Nature Communications.

Мы следим за работой Хендона уже несколько лет. Например, в 2020 году лаборатория Хендона помогла разработать математическую модель для приготовления идеальной чашки эспрессо снова и снова, минимизируя отходы. Вкусы в эспрессо происходят примерно из 2000 различных соединений, которые извлекаются из кофейной гущи во время заваривания. Так что баристам может быть сложно воспроизводить одну и ту же идеальную чашку снова и снова.

Вот почему Хендон и его коллеги построили свою модель для более легко измеримого свойства, известного как выход экстракции (EY): доля кофе, растворяющегося в конечном напитке. Это, в свою очередь, зависит от контроля потока воды и давления, когда жидкость просачивается через кофейную гущу. Модель основана на том, как ионы лития распространяются через электроды батареи, аналогично тому, как молекулы кофеина растворяются из кофейной гущи.

Три года спустя команда Хендона обратила внимание на изучение того, почему микроскопические комки образуются в первую очередь, особенно при очень мелком помоле. Виновником является статическое электричество, возникающее из-за растрескивания и трения между зернами во время помола. Хендон подумал, что уменьшение статического электричества было бы хорошим способом устранить эти комки. Технический термин — трибоэлектричество, которое возникает из-за накопления противоположных электрических зарядов на поверхностях двух разных материалов при контакте друг с другом.

Подобное накопление заряда также происходит во время извержений вулканов. Поэтому Хендон сотрудничал с вулканологами Йозефом Дуфеком и Джошуа Мендесом Харпером, которые были завсегдатаями той же местной кофейни и отметили поразительное сходство между наукой о кофе и шлейфами вулканического пепла, магмы и воды.

Их эксперименты подтвердили, что добавление одного пшика воды в кофейные зерна перед помолом может значительно снизить статический электрический заряд на полученной гуще. Это, в свою очередь, уменьшает комкование во время заваривания, что приводит к меньшему количеству отходов и сильному, постоянному потоку, необходимому для приготовления вкусной чашки эспрессо. Хорошие бариста уже используют трюк с водой; он известен как техника капли Росса. Но это был первый раз, когда ученые строго проверили этот известный хак и измерили фактический заряд на разных типах кофе.

Существуют существующие методы сбора информации о химическом составе кофе, наиболее заметно жидкостная или газовая хроматография в сочетании с масс-спектрометрией. Но такие анализы дороги и трудоемки, а прогностические результаты ограничены. Существуют также электрохимические методы для измерения концентрации кофеина и других молекул, но они не учитывают крепость кофе — свойство, определяемое всеми переменными, которые влияют на приготовление чашки кофе, такими как масса кофе и воды, настройки помола, температура и давление воды, цвет обжарки и так далее. Это информация, которая, вероятно, будет наиболее полезна бариста.

Кофейная индустрия обычно использует метод измерения показателя преломления кофе — то есть как свет изгибается, проходя через жидкость — для определения крепости, но он не учитывает вклад цвета обжарки в общий вкусовой профиль. Поэтому для этого последнего исследования Хендон решил сосредоточиться на цвете обжарки и крепости напитка — двух переменных, которые наиболее вероятно влияют на сенсорный профиль конечной чашки.

Его решение оказалось довольно простым. Хендон перепрофилировал электрохимический инструмент, называемый потенциостатом, обычно используемый для тестирования производительности батарей и топливных элементов. Хендон использовал