Studie enthüllt universelle Farbkurve für das Rösten von Arabica-Kaffee

29. Juli 2025                                                                 feature

von Tejasri Gururaj, Phys.org

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bearbeitet von                                                                 Sadie Harley, geprüft von Robert Egan

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Eine neue Studie in Scientific Reports enthüllt, dass alle Arabica-Kaffeesorten beim Rösten dem gleichen Farbentwicklungsverlauf folgen, was potenziell die Qualitätskontrolle und Branchenstandards transformieren könnte.

Seit langem verbindet das Rösten von Kaffee Wissenschaft mit Kunst, da erfahrene Röster visuelle, auditive und olfaktorische Hinweise nutzen, um den idealen Röstgrad zu finden.

Neue Forschungen des UC Davis Coffee Center haben jedoch etwas Bemerkenswertes aufgedeckt. Trotz stark unterschiedlicher Röstprofile, Techniken und Kaffeeherkünfte folgt jeder Arabica-Kaffee dem gleichen universellen Farbverlauf, wenn er sich von grünen Bohnen zu dunkler Röstung entwickelt.

Die Studie stellt eine mathematische Beziehung her, die möglicherweise endlich objektive, quantitative Standards in eine Branche bringen könnte, die seit Jahrzehnten auf subjektiven Bewertungen beruht. Diese Erkenntnisse stammen aus der umfassendsten Untersuchung der Farbdynamik beim Kaffeerösten im industriellen Maßstab, die jemals durchgeführt wurde.

Phys.org sprach mit dem entsprechenden Autor Irwin R. Donis-González, außerordentlicher Professor für landwirtschaftliche Zusammenarbeit in der Postharvest-Technik am Department für Biologische und Agrartechnik am UC Davis.

„Seit ich in der Postharvest-Technik arbeite, habe ich mich wirklich für die Bedeutung von Farbe begeistert“, sagte Donis-González. „Farbe geht nicht nur um das Aussehen; sie ist ein Schlüsselindikator für die Qualität vieler Produkte, einschließlich Kaffee.“

Die Forscher behandelten ein fehlendes Puzzleteil unseres wissenschaftlichen Verständnisses von Kaffee.

Obwohl Farbe schon lange als wichtig für die Bewertung des Röstgrades und der Qualität betrachtet wurde, gab es überraschend wenig Verständnis dafür, wie Röstvariablen wie Temperatur und Zeit in industriellen Röstern die Farbentwicklung beeinflussen.

Die meisten früheren Studien verließen sich auf einfache Laborkocher mit konstanten Temperaturen, die nicht die komplexen und sich ändernden Bedingungen beim industriellen Rösten widerspiegeln. Das UC Davis-Team ging einen völlig anderen Weg.

„Wir haben die Röstprofile basierend auf umfassenden Quellen festgelegt, einschließlich wissenschaftlicher Literatur, früherer praktischer Erfahrung und etablierter branchenüblicher Richtlinien“, erklärte Donis-González.

„Unter Verwendung eines kommerziellen Trommelrösters haben wir systematisch die Temperatursteigungsrate – auch als Steigrate bezeichnet – variiert, um ihre Auswirkungen auf die Farbentwicklung des Kaffees während des gesamten Röstprozesses zu beobachten“, fuhr er fort.

Die Forscher testeten sieben stark unterschiedliche Röstprofile, die jeweils genau 16 Minuten dauerten, aber mit deutlich unterschiedlichen Energie-Dynamiken, von „schnellem Start“-Profilen mit hoher anfänglicher Hitze bis hin zu langsamen Ansätzen mit allmählich steigenden Temperaturen.

Sie probierten den röstenden Kaffee jede einzelne Minute aus und erstellten so ein beispielloses hochauflösendes Bild davon, wie die Farbe während des Prozesses entsteht.

Die beeindruckendste Entdeckung geschah, als das Team seine Farbmessungen im L*a*b*-Farbraum plotte.

Der L*a*b*-Farbraum ist ein wissenschaftliches Farbsystem, das auf die menschliche visuelle Wahrnehmung abgestimmt ist. Die L*-Koordinate repräsentiert die Helligkeit, während a* den Grün-Rot-Spektrum abdeckt und b* die blaß-gelben Farbtöne abdeckt.

„Der L*a*b*-Farbraum ist besonders geeignet, um die Farbentwicklung beim Rösten genau zu quantifizieren, da er subtile Variationen erkennen kann, die vom menschlichen Auge übersehen werden könnten, was eine zuverlässige Bewertung unter unterschiedlichen Lichtverhältnissen sicherstellt und subjektive Voreingenommenheit reduziert“, sagte Donis-González.

Unabhängig davon, ob sie schnelle, langsame oder mittlere Röstprofile verwendeten, und ob der Kaffee aus Uganda, Indonesien oder El Salvador kam, folgte jede einzelne Probe dem gleichen grundlegenden Pfad im L*a*b*-Farbraum.

Die Forscher konnten diese „universelle Farbkurve des gerösteten Kaffees“ mit präzisen mathematischen Gleichungen beschreiben. Ihre Polynomgleichungen konnten eine Farbkoordinate aus einer anderen Vorhersagen mit über 93% Genauigkeit.

Die Beziehung zwischen der Helligkeit (L*) und den Rot-Grün (a*)-Koordinaten erklärten 93,4% des Farbunterschieds, während die Helligkeit und Blau-Gelb (b*)-Beziehungen für 97,7% verantwortlich waren.

Diese Konsistenz legt nahe, dass die grundlegenden chemischen Prozesse, die während des Röstens ablaufen – hauptsächlich die Maillard-Reaktionen, die die braunen Farben und Aromen erzeugen, die mit geröstetem Kaffee verbunden sind – voraussagbare Wege folgen, unabhängig von den spezifischen Bedingungen, die verwendet werden, um sie anzutreiben.

Noch überraschender ist, dass trotz unterschiedlicher Zeitpunkte und Dynamiken alle Kaffees bei wichtigen Röstmeilensteinen wie der Farbänderung, dem ersten und zweiten Knacken fast identische Farbwerte erreichten, die für Röster entscheidend sind, um den Röstverlauf zu beurteilen.

"Die Branche war zunächst nicht über einen wichtigen Befund unserer Studie informiert. Trotz Variationen in den Dynamiken des Röstprofils, die die Entwicklung der Röstfarbe beeinflussen, zeigen die Kaffees konsequent annähernd dieselben L*a*b*-Farbwerte an wichtigen Röstmeilensteinen", sagte Donis-González.

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Um sicherzustellen, dass ihre Ergebnisse nicht auf ihre spezifische Einrichtung beschränkt waren, führten die Forscher eine systematische Überprüfung gemäß strenger wissenschaftlicher Protokolle durch.

Das Forschungsteam analysierte Farbdaten aus 20 verschiedenen Veröffentlichungen, die verschiedene Röstmethoden, Ausrüstungstypen und Kaffeeursprünge umfassten. Insgesamt wurden 392 verschiedene Messungen durchgeführt.

Die Validierung war bemerkenswert. Die meisten vorhandenen Daten passten perfekt zu ihrer universellen Kurve, wobei 86% der Datenpunkte keine wahrnehmbaren Farbunterschiede zu den vorhergesagten Werten zeigten.

"Eine systematische Überprüfung war entscheidend, um die Existenz einer universellen Farbkurve für Arabica-Kaffee zu bestätigen", sagte Donis-González. "Wir waren insbesondere von der Konsistenz überrascht, die die gemeinsamen Merkmale in der Entwicklung der Kaffee-Farbe unabhängig von Herkunft oder Verarbeitungsmethode unterstreicht."

Die Universalität erstreckte sich sogar über Kaffee hinaus. Daten aus dem Brotbacken, einem weiteren Prozess, der Maillard-Bräunungsreaktionen beinhaltet, folgten ebenfalls ähnlichen Farbbeziehungen, was darauf hindeutet, dass die Kurve auch für andere Lebensmittelverarbeitungsanwendungen gelten könnte.

Derzeit gibt es keine allgemein anerkannten Standards für Begriffe wie "helle Röstung", "mittlere Röstung" oder "dunkle Röstung". Eine leichte Röstung eines Rösters kann dunkler sein als eine "dunkle Röstung" eines anderen, was Verwirrung bei Verbrauchern und Inkonsistenzen in der gesamten Lieferkette verursacht.

"Diese universelle Kaffeefarbkurve kann dazu beitragen, die Röststufen-Definitionen branchenweit zu standardisieren, indem sie eine objektive, messbare Möglichkeit bietet, Röststufen durch Farbanalyse zu bewerten", erklärte Donis-González.

Die praktische Anwendung erstreckt sich weit über die Standardisierung hinaus. Röster könnten die universelle Kurve zur Echtzeitqualitätskontrolle verwenden, um genau zu wissen, an welcher Stelle sich ihr Kaffee auf dem universellen Farbweg befindet, unabhängig von ihrem spezifischen Röstprofil.

Das Forschungsteam arbeitet jetzt daran, ihre L*a*b*-Messungen mit bestehenden Röststufenskalen wie Agtron und Colorette zu verknüpfen, um sicherzustellen, dass die universelle Kurve mit der aktuellen Industrieeinrichtung verwendet werden kann.

"Wir können nun die universelle geröstete Kaffeefarbe Industrieprofis präsentieren, die uns durch systematische Umfragen bei der Kategorisierung und Benennung der Farben von geröstetem Kaffee basierend auf ihrer Erfahrung und den Industriestandards unterstützen können", sagte Donis-González.

Verfasst für Sie von unserer Autorin Tejasri Gururaj, bearbeitet von Sadie Harley und von Robert Egan überprüft und überprüft - dieser Artikel ist das Ergebnis sorgfältiger menschlicher Arbeit. Wir sind auf Leser wie Sie angewiesen, um unabhängigen Wissenschaftsjournalismus am Leben zu erhalten. Wenn Ihnen diese Berichterstattung wichtig ist, erwägen Sie bitte eine Spende (insbesondere monatlich). Als Dank erhalten Sie einen werbefreien Account.

Weitere Informationen: Laudia Anokye-Bempah et al, Eine universelle Farbkurve für gerösteten Arabica-Kaffee, Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-06601-w

Zeitschrifteninformation: Scientific Reports

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