Moins fort, plus doux – 25 Magazine, Issue 11

Moins fort, plus doux – 25 Magazine, Issue 11

SSi vous demandez à la plupart des gens de décrire le goût du café noir, vous entendrez presque invariablement le mot amer.

L’étudiante de troisième cycle, MACKENZIE BATALI, professeur CARLITO LEBRILLA, professeur JEAN-XAVIER GUINARD, et professeur WILLIAM D. RISTENPART présentent les résultats surprenants des expériences de « fractionnement » menées à l’Université de Californie Davis, qui explorent la douceur du café filtre noir, en partenariat avec la SCA et Breville Corporation.

Si vous vous adressez aux amateurs de café de spécialité, vous apprendrez rapidement que d’autres caractéristiques sensorielles sont primordiales. En fait, un  mot qui revient parmi les experts en café, souvent prononcé avec respect, est douceur.

Les consommateurs typiques associent la douceur du café à l’ajout de sucre ou d’un édulcorant artificiel, mais ce n’est pas ce dont nous parlons ici. Au contraire, les experts en café savent depuis longtemps que le café noir, sans aucun additif, peut avoir une douceur perceptible. Considérée par beaucoup comme le Saint Graal du café de spécialité, la douceur naturelle est un plaisir sublime pour ceux qui ont la chance de la déguster dans la tasse. En même temps, cependant, la douceur naturelle peut être exaspérante pour ceux qui doivent la créer. Toute personne qui achète, torréfie ou prépare du café filtre de façon professionnelle sait qu’il n’est pas facile d’apporter la douceur naturelle au café noir : la douceur est fugace, elle varie d’un lot de grains à un autre ou réagit à de légères différences dans les conditions de torréfaction ou d’infusion. Cette difficulté soulève une question importante : Comment maximiser la douceur naturelle du café noir ?

La science est loin d’avoir trouvé la solution, mais nous sommes heureux d’annoncer que le Centre dédié au café de l’Université de Californie Davis (UC Davis Coffee Center) a fait d’importants progrès pour comprendre au moins une partie du problème. En 2017, nous nous sommes associés à la SCA pour mener une étude scientifique approfondie sur le café filtre, avec le soutien de Breville Corporation. Cette étude à plusieurs volets avait pour but de comprendre comment différents paramètres de l’infusion affectent les caractéristiques sensorielles du café filtre. Les résultats préliminaires ont déjà été mis en évidence dans le numéro trimestriel de 25 Magazine de la SCA, ainsi que dans le magazine Journal of Food Science. Des travaux supplémentaires ont exploré l’intégralité du « tableau de dosage pour la préparation de café filtre classique », avec des résultats intéressants qui seront présentés bientôt.

Dans cet article, nous nous concentrons sur les résultats surprenants concernant la douceur naturelle du café filtre. Plus précisément, nous voulions comprendre comment la composition chimique et les qualités sensorielles du café filtre se modifient au fur et à mesure de l’infusion. Le premier café infusé est évidemment plus foncé que le café qui s’écoule ensuite, cependant personne dans la littérature scientifique n’a étudié cet élément et l’impact correspondant sur la qualité sensorielle. Nous avons entrepris d’étudier ce phénomène en détail.

Conception de l’expérience

Pour mesurer les aspects chimiques et sensoriels du café sur une durée, nous avons effectué ce que les scientifiques appellent le « fractionnement » (Fig. 1).[1] L’idée initiale consistait à changer de verseuse toutes les 30 secondes pendant une infusion de 4 minutes avec une cafetière commerciale, conduisant à 8 fractions distinctes de café infusé, la fraction 1 allant de 0 à 30 secondes, la fraction 2 allant de 31 à 60 secondes et ainsi de suite. Pour la précision de la mesure, nous avons effectué une autre préparation sans fractionnement, afin de pouvoir également comparer les propriétés « d’une infusion intégrale » (Whole brew, WB) avec les fractions individuelles.

Fig. 1: “Fractionation,” illustrated. Over the course of a four-minute brew, researchers would change the carafe every 30 seconds in order to better understand how the chemical composition and sensory qualities of the brew change as it progresses.

Fig. 1: Illustration du « Fractionnement ». Au cours d’une infusion de quatre minutes, les chercheurs changent de verseuse toutes les 30 secondes afin de mieux comprendre comment la composition chimique et les qualités sensorielles se modifient au fur et à mesure de l’infusion.

Pour répondre avec précision à la question « Quelles saveurs chaque fraction avait-elle ? », nous nous sommes tournés vers notre panel d’experts chargé de la description sensorielle. Ce panel fonctionne de manière tout à fait différente du panel de dégustation qui prévaut dans l’industrie du café. Les experts du panel ont d’abord été recrutés, puis sélectionnés en passant une série de tests triangulaires de « disctinction », dans lesquels ils devaient identifier correctement parmi trois échantillons de café, lequel était différent des deux autres. Ensuite, nous avons passé plusieurs semaines à préparer les experts du panel, en les formant à la roue des saveurs du dégustateur de café de la SCA / WCR avec les références sensorielles appropriées. Enfin, ils ont goûté les fractions dans des cabines d’isolement destinées à l’identification sensorielle de l’institut Robert Mondavi de l’Université de Califormie Davis. Ces cabines sont conçues pour isoler le participant afin de minimiser les préjugés contextuels, notamment en utilisant des lumières rouges pour réduire au maximum les préjugés liés à la noirceur apparente du café.

L’une des différences les plus importantes entre les tests de dégustation et les tests de description sensorielle est le fait qu’il n’existe pas de score de « qualité », de « valeur » ou de « saveur », il s’agit simplement d’une mesure objective de l’intensité des caractéristiques sensorielles. En théorie, le panel devait fonctionner comme un instrument reproductible permettant de mesurer exactement ce qui est perceptible dans le café infusé. Le panel d’experts a évalué 23 caractéristiques de goût et de saveur différentes, tels que amer, acide, floral, baie, etc., pour 9 types d’échantillons différents (8 fractions plus 1 échantillon d’infusion intégrale), tous servis à l’aveugle et dans un ordre aléatoire, avec 3 répétitions différentes. Comptant 12 experts, les dégustations comprenaient au total 9 × 3 × 12 = 324 tasses de café et 7 452 points de données sensorielles individuels : une mine de données. Nous avons également déterminé les mesures physiques correspondantes de chaque fraction, y compris la teneur totale en particules solides dissoutes (TDS) reflétant la « force » réelle de l’infusion.

Fig. 2: The “strength” of each fraction, as determined by the percentage of total dissolved solids (TDS) in each fraction.

Fig. 2: La « force » de chaque fraction, déterminée par le pourcentage de la teneur totale en particules solides dissoutes (TDS) dans chaque fraction.

Résultat des tendances sensorielles

L’analyse des données a révélé des tendances prononcées et systématiques (Fig. 3). En nous concentrant d’abord sur le goût amer, nous constatons que l’intensité de l’amertume perçue (la moyenne établie ici sur l’ensemble du panel) était la plus élevée dans la première fraction, puis diminuait systématiquement dans les fractions suivantes (points rouges sur la Fig. 3). Il est important de noter que cette diminution de l’amertume perçue est bien corrélée avec la TDS de chaque fraction (points violets sur la Fig 2). Les premières fractions avaient une TDS élevée, tandis que les dernières fractions avaient une TDS inférieure, diminuant presque de dix fois. Ainsi, la diminution de l’amertume perçue est interprétée en termes de concentration plus faible de molécules dissoutes. En d’autres termes, les dernières fractions avaient un goût moins amer simplement parce qu’elles étaient moins fortes. Plusieurs autres caractéristiques sensorielles, tels que les saveurs acide, astringente, et fumée avaient également diminué au fur et à mesure que la force de l’infusion diminuait.

FIg. 3: Attribute intensity as identified by the expert descriptive panel across each fraction. Here, we see pronounced and systematic trends: “bitter” and “sour” decrease over time, while “tea/floral” and “sweet” increase.

Fig. 3: Intensité des caractéristiques identifiée par le panel d’experts pour chaque fraction. Nous constatons ici des tendances prononcées et systématiques : les sensastions « amères » et « acides » diminuent progressivement, tandis que celles de « thé / florale » et de «  douceur » augmentent.

De manière surprenante, cependant, certaines intensités de caractéristiques sensorielles ont en fait augmenté dans les dernières fractions. Il est intéressant de noter que la sensation de douceur a systématiquement augmenté dans les dernières fractions (points noirs sur la Fig. 3). Plusieurs autres caractéristiques sensorielles ont également augmenté avec les dernières fractions, y compris les saveurs florales, de miel, et fruitées, toutes les caractériqtiques qui sont généralement considérées comme souhaitables dans le café de spécialité. Nous soulignons que les experts ont dégusté ces fractions dans un ordre aléatoire, de sorte que l’augmentation systématique de la sensation de douceur reflète une tendance réelle et statistiquement significative.

Le résultat était extrêmement surprenant, car ces dernières fractions avaient une TDS beaucoup plus faible. En d’autres termes, moins il y a de molécules de café dans le liquide, plus la sensation de douceur est marquée. Cette présentation est très inhabituelle dans le monde de la science sensorielle ; si vous ajoutez de plus en plus de sucre à de l’eau, par exemple, vous la percevrez de plus en plus sucrée. Le fait d’avoir une concentration plus faible et une douceur perçue plus élevée est tout à fait contraire à la logique.

Test impliquant l’aspect chimique

Étant donné que la douceur a augmenté dans les dernières fractions lorsque la force de l’infusion est faible, la question primordiale est la suivante : Pourquoi ? Il y avait plusieurs possibilités. La première explication et la plus évidente est le fait que les dernières fractions avaient en réalité une concentration relative plus élevée de sucres naturels dissous. Environ 10 % de la masse d’un grain de café vert Arabica est constitué de saccharose, nom scientifique du sucre de table ordinaire. Le saccharose dans les grains de café verts ne survit généralement pas au processus de torréfaction : le saccharose subit différentes réactions chimiques complexes, qui se combinent pour donner au café sa saveur merveilleuse. Il est particulièrement important de réaliser que pendant la torréfaction, les plus grandes chaînes de glucides complexes se décomposent en ce que les scientifiques appellent les monosaccharides, ce qui signifie « sucres simples ». Ceux-ci peuvent aussi avoir une douceur perceptible. Ainsi, nos données sensorielles peuvent s’expliquer par le fait que les monosaccharides tels que le fructose ou le glucose sont extraits plus lentement du marc de café pendant l’infusion, ce qui donne des concentrations plus élevées aux dernières fractions, et donc une plus grande douceur perçue.

Fig. 4: Mapping the collective presence of monosaccharides, or “single sugars,” in each fraction against thresholds of human perception. Interestingly, the total concentration of all the sugars present in each fraction is well below the threshold of human perception, illustrated by the red line at the top.

Fig. 4: Diagramme de l’ensemble des monosaccharides, ou « sucres simples », présents dans chaque fraction par rapport aux seuils de perception humaine. Il est intéressant de noter que la concentration totale de tous les sucres présents dans chaque fraction est bien en dessous du seuil de perception humaine, comme illustré par la ligne rouge supérieure.

Pour tester cette hypothèse, nous sommes passés des dégustateurs humains aux techniques en chimie analytique. Plus précisément, nous avons utilisé la chromatographie en phase liquide et la spectrométrie de masse pour identifier et mesurer les concentrations de monosaccharides présents dans chaque fraction. Les données ont révélé deux tendances surprenantes (Fig. 4). Premièrement, nous avons constaté que la concentration de sucres était la plus élevée dans la première fraction et inférieure dans les fractions suivantes, ce qui indique que nous pouvons exclure l’hypothèse de la « dissolution lente ». Plus important encore, les mesures par spectrométrie de masse ont clairement établi que la concentration totale de tous les sucres présents, quelle que soit leur fraction, était bien inférieure au seuil de perception sensorielle des sucres (ligne rouge sur la Fig. 4), ce qui signifie que les dégustateurs humains ne sont pas capables de percevoir le sucre contenu dans le café que nous avons testé.

Qu’est-ce que tout cela signifie ?

C’est exact : La douceur perçue n’a rien à voir avec les sucres présents dans le café infusé. Un autre élément a dû causer l’augmentation de la douceur perçue dans les dernières fractions.

Il y a au moins deux possibilités. La première étant que le cerveau humain associe certaines caractéristiques de saveur à des éléments sucrés. Le cerveau est ainsi « amené » à penser que la présence de ces caractéristiques signifie que des éléments sucrés sont présents, un phénomène qui a été établi dans d’autres boissons et produits alimentaires. Cette hypothèse va dans le sens de l’observation selon laquelle la douceur perçue augmentait en même temps que les saveurs florales, de miel et fruitées perçues. Un autre mécanisme probable implique la « dissimulation ». La concentration plus élevée de composés amers et acides présents dans les premières fractions inhibe ou « dissimule » la douceur intrinsèque, qui ne se révèle que dans les dernières fractions dans lesquelles les composés amers et acides sont moins importants.

Plus simplement, il s’avère que le Saint Graal de la douceur naturelle du café pourrait se cacher presque à la fin de chaque infusion. À défaut d’autre chose, l’approche de fractionnement décrite ici donne aux amateurs de café une autre piste d’exploration dans leurs recherches pour obtenir la tasse parfaite.

CARLITO LEBRILLA, JEAN-XAVIER GUINARD, et WILLIAM D. RISTENPART sont professeurs au Centre dédié au café de l’Université de Californie Davis (University of California Davis), où MACKENZIE BATALI poursuit un doctorat (Ph.D.) en science et technologie alimentaires.

Réflexions sur l’infusion

Le paradigme actuel de l’infusion du café filtre est le suivant : « une infusion, un profil de saveur ». Mais les résultats présentés ici soulèvent la possibilité d’une approche différente : « une infusion, multiples profils de saveur ». Un peu comme un distillateur de whisky artisanal choisit les « extraits » ou fractions de distillat du liquide à associer au whisky final, les professionnels du café peuvent choisir les fractions de la même infusion à associer pour obtenir des boissons différentes à servir aux clients. Par exemple, une préparation composée principalement par les premières fractions extrêmement amères et acides pourrait plaire à ceux qui préfèrent ajouter beaucoup de crème et de sucre, tandis qu’une préparation composée principalement par les dernières fractions plus douces pourrait plaire davantage à ceux qui préfèrent le café avec un goût plus délicat ressemblant au thé, avec des notes florales, fruitées et sucrées.

 

[1] Pour cette partie du projet de recherche, nous avons utilisé un café colombien de Java City de la région de Huila (échelle Agtron : 54). Tous les échantillons ont été préparés à une température de 91,5 °C (196,7 °F) et servis à une température comprise entre 55 °C et 60 °C (131-140 °F).

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