Caramelization & Maillard Reaction

กาแฟแต่ละสายพันธุ์จะมีกลิ่นและรสชาติที่แตกต่างกันไป ซึ่งรสหวาน รสเปรี้ยว และกลิ่นหอมของเมล็ดกาแฟ เกิดจากสารประกอบน้ำตาล และความเป็นกรดในเมล็ดกาแฟ โดยสารประกอบเหล่านี้ก็จะเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดในระหว่างการคั่ว และส่งผลต่อความหวาน ความเปรี้ยว และกลิ่นของกาแฟด้วย ในเมล็ดกาแฟตัวเดียวกัน เมื่อคั่วอ่อนก็จะได้รสชาติอย่างหนึ่ง แต่พอคั่วให้เข้มขึ้นก็จะได้รสชาติเปลี่ยนไปอีกอย่างหนึ่ง สิ่งเหล่านี้ล้วนเกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีที่เปลี่ยนแปลงในขณะที่อุณหภูมิภายในเมล็ดเพิ่มขึ้น

เมล็ดกาแฟดิบจะมีปริมาณสารประกอบน้ำตาลตามธรรมชาติอยู่พอสมควร ซึ่งแต่ละสายพันธุ์ก็จะมีระดับความหวานที่แตกต่างกันออกไป โดยสารประกอบน้ำตาลในกาแฟจะมีปฏิกิริยาต่ออุณหภูมิในขณะคั่ว เมื่อน้ำได้ระเหยออกจากเมล็ดแล้ว น้ำตาลก็จะเริ่มตอบสนองต่อความร้อนในรูปแบบของปฏิกิริยาการเกิดสีน้ำตาล แบบไม่ใช้เอนไซม์ (Nonenzymatic Browning Reaction) ซึ่งผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น จากปฏิกิริยาการเกิดสีนำ้ตาลแบบไม่ใช้เอนไซม์ นั้นสามารถเกิดได้จาก 2 กลไก คือ

1. ปฏิกิริยาการเกิดคาราเมล (caramelization) เกิดจากการสลายตัวของโมเลกุลน้ำตาลด้วยความร้อนสูง และมีการเกิดพอลิเมอร์ของสารประกอบคาร์บอนจนได้เป็นสารคาราเมล (caramel) ที่มีกลิ่นและรสเฉพาะตัว จะสังเกตได้ว่าการแปรสภาพของน้ำตาลด้วยวิธีนี้จะมีความหวานน้อยและมีเริ่มมีความขมตามมา โดยผลิตภัณฑ์ที่ได้จาก ปฏิกิริยาการเกิดคาราเมล ถูกนำมาใช้เพื่อแต่งสี และกลิ่นรสในผลิตภัณฑ์อาหารจำพวกลูกกวาด และเครื่องดื่ม เป็นต้น
2. ปฏิกิริยาเมลลาร์ด (maillard reaction) เป็นการเกิดขึ้นระหว่างน้ำตาลรีดิวส์กับกรดอมิโนโปรตีนหรือสารประกอบไนโตรเจนอื่น ๆที่อยู่ในผลิตภัณฑ์โดยมีความร้อนเร่งปฏิกิริยา ผลผลิตที่ได้จะเป็นสารประกอบหลายชนิดที่ให้สีน้ำตาลและกลิ่นรสต่าง ๆ เช่น สีน้ำตาลที่เกิดขึ้นระหว่างการทอดเนื้อสัตว์, การอบเบเกอรี่, และมีความสำคัญต่อการเกิดกลิ่นหอมที่ได้จากการคั่วเมล็ดกาแฟและโกโก้ ทอฟฟี่ น้ำปลา ซีอิ๊ว เป็นต้น