Kaffe er en av de mest kjemisk komplekse drikkene mennesker konsumerer. Over 1 000 flyktige forbindelser bidrar til aromaen alene. Å forstå vitenskapen om koffein, syrer, ekstraksjon, og antioksidanter gir hver kopp mer mening.
En dobbel espresso inneholder 60-100mg koffein i 36-40ml væske. Til tross for det lille volumet, er konsentrasjonen høy. Den totale koffeinmengden per servering er ofte lavere enn en full kopp med dryppkaffe. Single-origin etiopisk espresso har ofte høyere koffeininnhold enn brasilianske blandinger på grunn av bønner som vokser i høyere høyder og modnes saktere med større koffeinakkumulering.
En 240ml kopp med dryppkaffe inneholder 80-140mg koffein avhengig av kaffen og bryggeparametrene. Den lengre kontakttiden og det større vannvolumet trekker ut mer koffein enn espresso til tross for det lavere trykket. En 8-kopps dryppkanne kan levere 600-800mg koffein totalt — relevant informasjon for alle som deler en kanne over en morgen.
Cold brew-konsentrat kan inneholde 200-300mg koffein per 60ml servering før fortynning. Når den serveres med 1:4 fortynning i en 240ml drikk, tilsvarer dette omtrent 100-150mg. Det høye koffeininnholdet kommer fra den store kaffe-til-vann-forholdet som brukes i cold brew-produksjon (typisk 1:5 til 1:8 sammenlignet med 1:15 til 1:17 for varm filterkaffe).
Avkoffeinert kaffe er ikke koffeinfri. Swiss Water-prosessen og CO2-metoden fjerner over 99.9 prosent av koffeinet, og etterlater omtrent 1-7mg per 240ml kopp. Den løsemiddelbaserte prosessen (etylacetat eller metylklorid) etterlater lignende spor. Swiss Water- og CO2-prosessene anses som renere og foretrekkes av spesialkafferistere for deres evne til å bevare flere originale smaksforbindelser.
Den mest tallrike syrefamilien i grønn kaffe, som utgjør 6 til 12 prosent av vekten til grønne bønner. Under risting brytes klorogene syrer ned til kininsyre og koffeinsyre. Lyse rister beholder flere klorogene syrer, noe som bidrar til både antioksidantaktivitet og en ren, mild bitterhet. Mørk risting ødelegger de fleste klorogene syrer og øker kininsyre, som skaper den skarpe, astringente bitterheten assosiert med overristet kaffe.
Ansvarlig for den lyse, sitron- eller appelsinaktige surheten i mange vaskede afrikanske kaffer. Tilstede i frukten selv og beholdt i den grønne bønnen. Sitronsyre brytes ned med økende ristetemperatur, noe som er grunnen til at lyse rister fra Etiopia eller Kenya smaker livlige og lyse, mens mørke rister fra de samme bønnene smaker sammenlignbart flate.
Syren som er ansvarlig for den grønne eple-, pære- eller steinfruktsyrligheten i mange kaffer. Eplesyre er vanlig i kaffer fra Jemen, Etiopia og noen mellomamerikanske opprinnelser. Den er mer varmebestandig enn sitronsyre og overlever inn i middels ristegrader. Eplesyre gir en mykere, mer langvarig syrlighet sammenlignet med den skarpe lysheten av sitronsyre.
Finnes i høye konsentrasjoner i kenyanske kaffer og er ansvarlig for deres karakteristiske rene, nesten cola-liknende syrlighet. Fosforsyre gir en intens lys, munnvannende følelse uten den skarpe kanten av sitronsyre. Den er til stede i veldig små mengder, men har en uforholdsmessig stor opplevd effekt — en grunn til at topp kenyanske AA-kaffer er så polariserende og ettertraktede samtidig.
Malt kaffe inneholder omtrent 28 til 30 prosent løselige forbindelser. SCA sitt ideelle ekstraksjonsutbytte er 18 til 22 prosent av de tilgjengelige løselige stoffene. Under-ekstraksjon (under 18 prosent) gir sure, salte eller svake kopper. Over-ekstraksjon (over 22 prosent) gir bitre, harde eller astringente kopper. Ekstraksjon kontrolleres av malestørrelse, vanntemperatur, tid og omrøring.
pH-verdien til brygget kaffe (4.85-5.10) representerer den kombinerte effekten av alle oppløste syrer. Oppfattet surhet i munnen er ikke identisk med målt pH — typene syrer som er til stede betyr like mye som mengden. Fosforsyre og sitronsyre oppfattes som lyse og rene ved samme pH som kininsyre ville blitt oppfattet som hard og bitter.
Prosentandelen av totale oppløste faste stoffer (TDS%) måler konsentrasjonen av kaffe-løselige stoffer i den bryggede væsken. SCA sitt ideal for filterkaffe er 1.15 til 1.35 prosent TDS. Espresso ligger vanligvis på 8 til 12 prosent TDS. En refraktometer måler TDS% optisk og tillater presis, repeterbar justering av ekstraksjon uten å stole på smak alene.
Maillard-reaksjonen under risting produserer melanoidiner — store, brune, polymere molekyler som bidrar til bitterhet, sødme og en betydelig del av kaffens antioksidantaktivitet. De er også ansvarlige for kaffens karakteristiske mørke farge og del av dens kropp. Melanoidiner ekstraheres sakte, noe som er grunnen til at veldig korte ekstraksjonstider har en tendens til å produsere lysere, mindre komplekse kopper.
Kaffe er den største kilden til antioksidanter i det gjennomsnittlige vestlige kostholdet — ikke fordi den er unikt rik per gram, men på grunn av forbruksmengden. De primære antioksidantene er klorogene syrer og deres nedbrytningsprodukter. Disse forbindelsene fanger frie radikaler, reduserer betennelsesmarkører, og er assosiert med redusert risiko for type 2-diabetes og nevrodegenerative sykdommer i observasjonsstudier.
Klorogene syrer er polyfenoler — planteherkomne forbindelser med dokumentert bioaktivitet. Andre polyfenoler i kaffe inkluderer koffeinsyre, ferulinsyre og p-kumarinsyre. Disse forbindelsene overlever delvis gjennom risting og har vist seg å ha betennelsesdempende, leverbeskyttende og nevrobeskyttende egenskaper i laboratorieforskning, selv om klinisk oversettelse fortsatt er et aktivt forskningsområde.
Cafestol og kahweol er diterpenalkoholer som finnes i kaffeoljer og har komplekse helseeffekter. De hever LDL-kolesterol hos noen individer, noe som er grunnen til at filtrert kaffe anses som kardiovaskulært nøytral, mens ufiltrert kaffe (fransk presse, moka-kanne, tyrkisk) kan heve LDL ved hyppig konsum. Papirfiltre fjerner praktisk talt alle diterpener fra den endelige koppen.
En alkaloid som finnes i grønn kaffe med en konsentrasjon på 0.3 til 1.3 prosent som brytes ned til nikotinsyre (niacin, vitamin B3) under risting. Trigonellin selv bidrar til bitterhet og aromaforbindelser. Den er ansvarlig for noe av den karakteristiske ristede kaffe-aromaen som produseres i de første minuttene av risting og kan ha milde anti-diabetiske effekter ifølge foreløpig forskning.
