Kemisten Christopher Hendon vid University of Oregon älskar sitt kaffe – så mycket att han forskar om alla faktorer som bidrar till att skapa den perfekta koppen. Hans senaste projekt: att upptäcka ett nytt sätt att mäta kaffets smakprofil genom att helt enkelt skicka en elektrisk ström genom ett prov. Resultaten presenteras i en ny artikel publicerad i tidskriften Nature Communications.

Vi har följt Hendons arbete i flera år. Till exempel 2020 hjälpte Hendons labb till att utveckla en matematisk modell för att brygga den perfekta espresso, om och om igen, med minimalt spill. Smakerna i espresso kommer från cirka 2 000 olika föreningar som extraheras ur kaffesumpen under bryggningen. Så det kan vara utmanande för baristor att reproducera samma perfekta kopp gång på gång.

Därför byggde Hendon och hans kollegor sin modell för en mer lättmätbar egenskap som kallas extraktionsutbyte (EY): andelen kaffe som löser sig i den slutliga drycken. Det i sin tur beror på att kontrollera vattenflöde och tryck när vätskan sipprar genom kaffesumpen. Modellen är baserad på hur litiumjoner fortplantar sig genom ett batteris elektroder, liknande hur koffeinmolekyler löser sig från kaffesumpen.

Tre år senare vände Hendons team sin uppmärksamhet mot att studera varför mikroskopiska klumpar bildas från början, särskilt vid mycket fina malningsgrader. Orsaken är statisk elektricitet som uppstår från frakturering och friktion mellan bönorna under malning. Hendon trodde att minska den statiska elektriciteten skulle vara ett bra sätt att eliminera dessa klumpar. Den tekniska termen är triboelektricitet, som uppstår från ackumulering av motsatta elektriska laddningar på ytorna av två olika material på grund av kontakt med varandra.

En liknande laddningsuppbyggnad sker också under vulkanutbrott. Så Hendon samarbetade med vulkanologerna Josef Dufek och Joshua Méndez Harper, som var stamgäster på samma lokala kafé och hade noterat slående likheter mellan vetenskapen om kaffe och plymer av vulkanisk aska, magma och vatten.

Deras experiment bekräftade att tillsätta en enda skvätt vatten till kaffebönor före malning avsevärt kan minska den statiska elektriska laddningen på det resulterande kaffepulvret. Det minskar i sin tur klumpbildning under bryggning, vilket ger mindre spill och det starka, jämna flöde som behövs för att producera en välsmakande espresso. Duktiga baristor använder redan vattentricket; det är känt som Ross-dropptekniken. Men detta var första gången forskare rigoröst testade det välkända hacket och mätte den faktiska laddningen på olika typer av kaffe.

Det finns befintliga metoder för att samla information om kaffes kemiska sammansättning, främst vätske- eller gaskromatografi kombinerat med masspektrometri. Men dessa analyser är dyra och tidskrävande, och prediktiva resultat är begränsade. Det finns också elektrokemiska tekniker för att mäta koncentrationen av koffein och andra molekyler, men dessa har inte tagit hänsyn till kaffestyrka – en egenskap som bestäms av alla variabler som går in i att förbereda en kopp kaffe, såsom kaffe- och vattenmängder, malningsinställningar, vattentemperatur och tryck, rostningsgrad och så vidare. Det är den information som sannolikt är mest användbar för baristor.

Kaffeindustrin använder vanligtvis en metod för att mäta kaffets brytningsindex – dvs. hur ljus böjs när det färdas genom vätskan – för att bestämma styrka, men den fångar inte bidraget från rostningsgraden till den övergripande smakprofilen. Så för denna senaste studie bestämde Hendon sig för att fokusera på rostningsgrad och dryckesstyrka, de två variabler som mest sannolikt påverkar den slutliga koppens sensoriska profil.

Hans lösning visade sig vara ganska enkel. Hendon återanvände ett elektrokemiskt verktyg som kallas potentiostat, som vanligtvis används för att testa batteri- och bränslecellsprestanda. Hendon använde