Studie avslöjar universell färgkurva för rostning av arabica kaffe

av Tejasri Gururaj, Phys.org

medverkande skribent

redigerad av Sadie Harley, granskad av Robert Egan

vissenschaftidal redaktör

redaktör

Detta artikel har granskats enligt Science X:s redaktionella process och riktlinjer. Redaktörerna har markerat följande egenskaper medan de säkerställer innehållets trovärdighet:

faktakontrollerad

peer-reviewed publikation

pålitlig källa

korrekturläst

En ny studie i Scientific Reports avslöjar att allt Arabica-kaffe följer samma färgutvecklingsmönster under rostningen, vilket potentiellt kan förändra kvalitetskontrollen och branschstandarderna.

Under lång tid har kafferostning blandat vetenskap med konst, eftersom skickliga rostare förlitar sig på visuella, auditiva och luktsinne för att hitta det idealiska rostningstidpunkten.

Emellertid har en ny forskning från UC Davis Coffee Center avslöjat något anmärkningsvärt. Trots vilt olika rostprofiler, tekniker och kaffesorter, så följer allt Arabica-kaffe samma universella färgkurva när det förvandlas från gröna bönor till mörkrost.

Studien etablerar en matematisk relation som slutligen skulle kunna införa objektiva, kvantitativa standarder i en industri som i decennier har förlitat sig på subjektiva bedömningar. Resultaten kommer från den mest omfattande studien av kommersiell kafferostningens färgdynamik som någonsin genomförts.

Phys.org pratade med motsvarande författare Irwin R. Donis-González, biträdande professor i kooperativ förlängning i efterbehandlingsmaskinteknik vid Institutionen för biologisk och jordbruksbyggnadsteknik vid UC Davis.

'Sedan jag började arbeta med efterbehandling har jag verkligen fascinerats av betydelsen av färg,' sa Donis-González. 'Färg handlar inte bara om utseende; det är en viktig indikator för kvalitet för många produkter, inklusive kaffe.'

Forskarna adresserade en bristande del i vår vetenskapliga förståelse av kaffe.

Även om färg under lång tid har ansetts vara avgörande för att bedöma rostningsnivå och kvalitet, har det funnits förvånansvärt liten förståelse för hur rostningsvariabler som temperatur och tid i kommersiella rostare påverkar färgutvecklingen.

De flesta tidigare studier förlitade sig på grundläggande laboratorieugnar inställda på konstanta temperaturer, vilket inte återspeglar de komplexa och föränderliga förhållanden som finns i kommersiella rostare. UC Davis-teamet tog en helt annan strategi.

'Vi etablerade rostprofilerna baserat på omfattande källor, inklusive vetenskaplig litteratur, tidigare praktisk erfarenhet och etablerade branschriktlinjer,' förklarade Donis-González.

'Med hjälp av en kommersiell trumrostare varierade vi systematiskt temperaturökningen - också känd som uppvärmningstakten - för att observera deras effekter på kaffefärgutvecklingen under hela rostprocessen.'

Forskarna testade sju dramatiskt olika rostprofiler, var och en varade exakt 16 minuter men med helt olika energidynamik, från 'snabb start' profiler med hög initial värme till 'långsam start' metoder med gradvisa temperaturökningar.

De provade kaffet varje minut under rostningen och skapade en enastående högupplöst bild av hur färgen utvecklas genom hela processen.

Den mest anmärkningsvärda upptäckten kom när teamet plottade sina färgmätningar i L*a*b*-färgrymden.

L*a*b*-färgrymden är ett vetenskapligt färgsystem som är utformat för att matcha mänsklig visuell uppfattning. Koordinaten L* representerar ljushet, medan a* täcker den grönt-röda spektrumet och b* sträcker sig över blå-gula nyanser.

'L*a*b*-färgrymden är särskilt lämplig för kvantifiering av rostens färgutveckling eftersom den kan upptäcka subtila variationer som kanske missas av det mänskliga ögat, vilket säkerställer tillförlitlig utvärdering på olika ljusförhållanden och minskar subjektiv bias,' sa Donis-González.

Oavsett om de använde snabba, långsamma eller medelhastighetsrostarprofiler, och oavsett om kaffet kom från Uganda, Indonesien eller El Salvador, följde varje enskilt prov samma grundläggande väg i L*a*b*-färgrymden.

Forskarna kunde beskriva denna 'universella rostade kaffefärgkurva' med exakta matematiska ekvationer. Deras polynomialekvationer kunde förutsäga en färgkoordinat från en annan med över 93% noggrannhet.

Förhållandet mellan ljushet (L*) och den röd-gröna (a*) koordinaten förklarade 93,4% av färgvariansen, medan ljusheten och den blå-gula (b*) relationen stod för 97,7%.

Denna konsekvens tyder på att de grundläggande kemiska processer som äger rum under rostningen - främst Maillard-reaktioner som skapar de bruna färger och smaker som är förknippade med rostat kaffe - följer förutsägbara vägar oavsett de specifika villkor som används för att driva dem.Ännu mer förvånande, trots olika timing och dynamik, nådde alla kaffesorter i stort sett identiska färgvärden vid stora rostningsmilstenar som färgförändring, första sprickan och andra sprickan, vilka är de viktiga stadierna som rostare använder för att bedöma rostutveckling. "Branschen var initialt inte medveten om en nyckelfynd från vår studie. Trots variationer i rostprofilens dynamik som påverkar rostfärgsutveckling visar kaffesorterna konsekvent ungefär samma L*a*b* färgvärden vid viktiga rostningsmilstenar," noterade Donis-González. Upptäck det senaste inom vetenskap, teknik och rymden med över 100 000 prenumeranter som förlitar sig på Phys.org för dagliga insikter. Registrera dig för vårt gratis nyhetsbrev och få uppdateringar om genombrott, innovationer och forskning som betyder något - dagligen eller veckovis. För att verifiera att deras resultat inte var begränsade till deras specifika uppställning genomförde forskarna en systematisk granskning enligt rigorösa vetenskapliga protokoll. Forskarteamet analyserade färgdata från 20 olika publikationer som spänner över olika rostningsmetoder, utrustningstyper och kaffeursprung. Det är totalt 392 distinkta mätningar. Valideringen var anmärkningsvärd. De flesta befintliga data överensstämde perfekt med deras universella kurva, med 86 % av datapunkterna som visade inga märkbara färgskillnader från de förutsedda värdena. "En systematisk granskning var nödvändig för att bekräfta existensen av en universell färgkurva för arabicakaffe," sa Donis-González. "Vi var speciellt förvånade över konsekvensen, vilket understryker de delade egenskaperna i kaffefärgutveckling oavsett ursprung eller bearbetningsmetod." Universaliteten sträckte sig även bortom kaffe. Data från brödbakning, en annan process som involverar Maillard-bruntningsreaktioner, följde också liknande färgrelationer, vilket antyder att kurvan kanske kan tillämpas på andra livsmedelsförädlingsapplikationer. För närvarande finns det inga universellt accepterade standarder för termer som "ljusrost," "mellanrost" eller "mörkrost." En rosters ljusrost kan vara mörkare än en annan "mörkrost," vilket skapar förvirring för konsumenter och inkonsekvenser genom hela leveranskedjan. "Denna universella kaffefärgkurva kan hjälpa till att standardisera rostningsnivådefinitioner över hela branschen genom att tillhandahålla ett objektivt, mätbart sätt att bedöma rostningsnivåer genom färganalys," förklarade Donis-González. De praktiska tillämpningarna sträcker sig långt bortom standardisering. Rostare kan använda den universella kurvan för realtidskvalitetskontroll, och veta exakt var deras kaffe befinner sig på den universella färgbanan oavsett deras specifika rostningsprofil. Forskarteamet arbetar nu med att koppla sina L*a*b*-mätningar till befintliga rostningsnivåskalor, som Agtron och Colorette, för att säkerställa att den universella kurvan kan användas med nuvarande branschutrustning. "Vi kan nu presentera den universella rostade kaffefärgen för branschfolk, som genom systematiska undersökningar kan hjälpa till att kategorisera och namnge färgerna på rostat kaffe baserat på sin erfarenhet och branschstandarder," sa Donis-González. Skrivet för dig av vår författare Tejasri Gururaj, redigerad av Sadie Harley och faktagranskad av Robert Egan - den här artikeln är resultatet av noggrant mänskligt arbete. Vi förlitar oss på läsare som dig för att hålla oberoende vetenskapsjournalistik i livet. Om den här rapporteringen betyder något för dig, vänligen överväg en donation (särskilt månatlig). Du kommer att få ett reklamfritt konto som tack. Mer information: Laudia Anokye-Bempah m.fl., A universal color curve for roasted arabica coffee, Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-06601-w Tidskriftsinformation: Scientific Reports © 2025 Science X Network