Bugün sizlere 2021 yılında ve 2023 yılında Nature Dergisinde yayınlanmış oldukça önemli bir konu hakkında iki farklı yayını irdeleyerek yazmak istedik. Daha önce yeşil çekirdeğin saklama koşulları ile ilgili ortaya atılmış olan düşünceleri, bilimsel bir perspektifte değerlendirme fırsatını bize veren yayınları incelemeye başlayalım.
Kahvenin artizanal bir içecek olarak algılandığı son 5 yılda, bu emtiaya her aşamada verilen değer ve özen artmış, kalite faktörünü en üst seviyeye taşımak için birçok yöntem ele alınmıştır. Nitelikli kahve pazarı, küresel kahve pazarına göre oldukça gençtir. Nitelikli kahve pazarı, kahve tarlasından yeşil ve kavrulmuş çekirdeklerin yanı sıra kahve plantasyonundan ve çekirdeklerin işlenmesinden sorumlu olan hammaddeye yaklaşımıyla dikkat çeker. Nitelikli kahveciliğin kahve yetiştirme koşullarından başlayarak, hasat ve hasat sonrasından, son tüketiciye kadar olan her alanda sorumluluğu vardır. Bir çekirdeğin nitelikli olarak kabul edilmesindeki kriterleri sağlayan işletmeler birbirlerinden ayrışmak ve işi farklı bir noktaya ulaştırmak amacıyla daha nitelikli nasıl olabilir sorusunun cevabını her alanda almaya çalışmaktadır. Bu noktada kulaktan dolma bilgilerle ilerlemenin yerini, yavaş yavaş yapılan bilimsel çalışmaları referans alarak eylemde bulunmak, almıştır.
Bildiğiniz üzere yeşil kahve çekirdekleri tüketicilere ulaşmadan önce uzun süre depolanır. Literatür, yeşil çekirdeklerin depolama koşullarının kahve içeceklerinin kalitesini etkileyen önemli bir parametre olduğunu göstermektedir, ancak ham kahve çekirdeklerinin en iyi depolama koşulları ve bunların kahvenin duyusal özellikleri ve kimyasal bileşimi üzerindeki etkisi konusunda yeterli çalışma bulunmamaktadır. Depolama alanlarının en uygun koşullara sahip olduğundan emin olmak, ham kahve çekirdeklerinin zengin tadının, güvenliğinin ve kalitesinin korunmasına yardımcı olur.
İki çalışma da kahveyi taze tutmak, tadın korunması açısından hem kimyasal hem de duyusal analizlere dayanmaktadır. Kahvenin doğru şekilde depolanmaması onu nitelikli kahve olmaktan alıkoymaktadır. Uygun olmayan ham kahve çekirdeği depolama sırasında, kimyasal bileşenlerin kalitesinde ve seviyelerinde azalma meydana gelir, bu da karşımıza bardak kalitesinde bir düzleşme olarak ortaya çıkar.Depolama konusunda bu iki çalışma sıcaklık parametlerini, çekirdeklerin işlenme proseslerini (doğal ve yıkanmış olarak) ve ambalajlama çeşitlerini (Jüt, GrainPro olarak) ayrı ayrı ele almıştır.
Kullanılan ambalaj türünün ne olduğu son ürün özellikleri üzerinde oldukça etkilidir. Bu konu literatürde kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır. Kahve paketlemesinde üç ana ambalaj türü jüt torbaları, HDPE ve GrainPro polimer torbalardır. Jüt torbalar hepimizin bildiği klasik çuval görünümünde olan, jüt bitkisinin saplarından elde edilen lifli bir malzemedir. HDPE ise, yüksek yoğunluklu polietilen diye tabir edilen petrol bazlı bir polimer türüdür. HDPE, kimyasal direnci, darbe dayanımı ve neme karşı direnci gibi özellikleri nedeniyle su boruları, plastik kaplar, ambalaj malzemeleri ve oyuncaklar gibi çeşitli endüstriyel ve tüketici ürünlerinde kullanılırken ambalajlama sektöründe de kullanılmaktadır. Nitelikli kahvecilerin gözettiği bir ambalajlama türü olan GrainPro ise genellikle polipropilenden yapılmaktadır. Bu malzeme, dayanıklı, su geçirmez ve yüksek bariyer özelliklerine sahip olduğu için kahve gibi ürünlerin saklanması için ideal bir seçenektir. Polipropilen ayrıca çevre dostu bir malzemedir ve tekrar kullanılabilir veya geri dönüştürülebilir. Bu nedenle, GrainPro ambalajları kahve gibi hassas ürünlerin korunmasında ve taşınmasında yaygın olarak tercih edilir. Nitelikli kahvecilik sürdürülebilir kahveciliktir. Bu hassasiyet atılan her adıma yansıtılmalıdır.
Şimdi çalışmaların detaylarına doğru ilerleyelim.
İki çalışma da depolama sıcaklığı olarak -10, 5, 10, 18 ve 20 °C derecelerini ayrı ayrı ele almıştır. Yapılan çalışmalarda, kahvenin duyusal özellikleri (asidite, gövde, aroma) farklı depolama koşullarına göre bakılmış, proseslere (doğal, yıkanmış) göre tatta meydana gelen farklılıklar analiz edilmiştir. Depolama süreleri (3-6-9-12 ay) boyunca çeşitli kimyasal bileşenlerin (örneğin, kafein, trigonellin, klorojenik asitler) konsantrasyonlarının değişimleri gösterilmiş ve kahvenin tadında daha önce birçok kez yazdığımız bu kimyasalların değişikliklerinin tat üzerindeki potansiyel etkilerini değerlendirmiştir. Çalışmada aroma analizleri için yıllardır kullanılan GC-MS yöntemi, uçucu organik bileşik konsantrasyonlarındaki değişiklikleri izleyerek kahvenin yaşlanma sürecini en doğru şekilde izlemek için kullanılmıştır.
Ambalajlamada GrainPro ile ana fark, jüt torbaların sıkı bir bariyer oluşturmaması ve bunlarda depolanan tahılların nem veya hava gibi dış faktörlerden ayrılmamasıdır. GrainPro torbaları, ortamdan test materyalinin ayrılmasına izin veren geçirgen olmayan bir polimer malzemeden yapılmıştır. Literatüre göre, tahılların klasik jüt ambalajlarda depolanması, vakum ambalajlara göre uçucu organik bileşiklerin içeriği konusunda daha kötü sonuçlar vermektedir.
Beklenildiği üzere, delikli klasik torbalar, uçucu bileşiklerin daha büyük kayıplar vermesine neden olmaktadır. Bu durum, bileşiklerin "kaçışı" veya oksidasyonu ile ilişkilidir. Kahvenin kapatıldığında uçucu organik bileşik içeriğinin azaldığını belirtmek önemlidir, vakum ambalajı, depolama sırasında bu bileşiklerin miktarını neredeyse değişmeden tutmaya izin verir, bu da ambalajın uygun geçirgenliğinden kaynaklanmaktadır. Saklama süresi boyunca çekirdekte birçok kimyasal, biyolojik ve fiziksel değişim meydana gelir ve yaşlanma olarak bilinir. Bu, kahvenin kalite parametreleri üzerinde tartışılmaz bir etkiye sahiptir. Lipit oksidasyonu nedeniyle aroma ve tat kaybı, ayrıca bazı kokuların zamanla parçalanması meydana gelmektedir.
Çalışmalardan elde edilen sonuçlara bakalım.
Öncelikle, iki makalede de yıkanmış kahve çekirdeklerinin depolama koşullarında daha pozitif sonuçlar verdiği ve daha uzun süre taze kaldığı sonucuna varılmıştır. Yıkanmış kahve çekirdekleri, depolama süresince daha taze kalma eğilimindedir.
Yıkanmış kahve çekirdekleri, işlemleri sırasında meyve eti ve zarının uzaklaştırılmasıyla daha temizlenmiş bir şekilde işlenir. Bu işlem, çekirdeklerin depolama süresince daha az oksidasyona uğramasını ve tazeliklerini daha uzun süre korumalarını sağlar. Öte yandan, doğal kahve çekirdekleri, meyve eti ve zarın çekirdek üzerinde bırakıldığı bir işlem süreci sonucu daha fazla yüzey alanına sahiptir. Bu, doğal kahve çekirdeklerinin oksidasyona daha fazla maruz kalmasına ve depolama süresince daha hızlı bir şekilde tazeliklerini kaybetmelerine neden olabilir.
Kahve kalitesinin önemli bir göstergesi, trigliseritlerin hidrolizi sonucu serbest yağ asitlerinin salınım sürecidir. Bu süreç, olumsuz hasat sonrası koşulların etkisi altında gerçekleşen ilk reaksiyonlardan biridir. Düşük kaliteli kahvelerde, hücre zarının bütünlüğünün bozulması sonucunda, doymamış yağ asidi zincirlerinin hidroperoksitlere kolayca oksitlenmesi ve ardından ürüne hoş olmayan bir tat veren birkaç düşük molekül ağırlıklı bileşiğe dönüşmesiyle bir reaksiyon meydana gelir. Serbest yağ asitlerinin sayısının artmasının lipazların etkisi veya reaktif oksijen türlerinin etkisiyle ilişkilendirilebileceğine dair raporlar bulunmaktadır. Bu sonuç, daha yüksek sıcaklıklarda daha etkili olan lipofilik enzimlerin hidrolitik aktivitesine bağlanabilir. Yapılan çalışma, depolama sıcaklığının artmasıyla kahve çekirdeklerindeki serbest yağ asitlerinin daha hızlı büyüdüğünü göstermiştir. Serbest yağ asidi analizi, depolama sırasında yeşil kahve çekirdeklerinin kalitesinin temel parametrelerinden biridir. Taze hasat edilen kahve çekirdeklerindeki serbest yağ asidi konsantrasyonu, kuru kütlenin %0.1'ine denk gelen 1 g/kg gibi düşüktür. Bu içeriğin artışı, çevrenin sıcaklık ve neminden etkilenir. Ek olarak yıkanmış çekirdek örneklerinde serbest yağ asitleri daha düşük olarak saptanmıştır, bunun nedeni, yağlı bileşenlerin yıkama sırasında çekirdeklerden çıkarılmasıyla açıklanabilir.
Şimdi bu noktada önemli bir konuyu kısaca açıklamak gerekiyor. Su aktivitesi.
Kahve çekirdekleri, yüksek düzeyde higroskopik bir matristir, bu nedenle depolama sırasında çevreden nem kolayca emebilir. Su aktivitesi, bir maddenin kimyasal ve mikrobiyolojik aktiviteye olan yatkınlığını belirler. Daha profesyonel şekilde açıklayacak olursak, su aktivitesi, bir maddenin içinde kimyasal reaksiyonlara katılabilecek bağlanmamış ve serbest bir formda bulunan su miktarı olarak yorumlanabilen bir parametredir. Daha yüksek su aktivitesi, mikroorganizmaların büyümesi için daha uygun bir ortam sağlar ve aynı zamanda kimyasal reaksiyonların hızını artırabilir. Kahve çekirdeklerinin hızla bozulması ve küf veya mantar gibi istenmeyen mikroorganizmaların çok hızlı şekilde büyümesi, kahvenin higroskopik olarak neme duyarlı olması ile açıklanır. Düşük su aktivitesi, kahve çekirdeklerinin tazeliğinin korunmasına yardımcı olur çünkü daha düşük su aktivitesine sahip çekirdekler, mikrobiyolojik bozulma riski daha düşük olan daha stabil bir ortam sağlar. Bu nedenle, kahve çekirdeklerinin saklanması sırasında su aktivitesinin düşük seviyelerde tutulması, kahvenin tazeliğini ve kalitesini korumak için önemli bir faktördür. SCA kılavuzlarına göre, nitelikli kahve olarak kabul edilebilecek kahve için su aktivitesinin üst limiti 0.70'tir. Çalışmaların sonuçlarında kahvelerin su aktivitelerinin ne olduğuna bakalım. Yıkanmış ve doğal kahvelerin su aktivitesi değerlerinde normalde farklılıklar olmasını bekleriz. Fakat sonuçlara göre belirgin bir farklılık yoktur. Yapılan ölçümler sonucunda elde edilen verilere göre, doğal işlem görmüş kahvelerin su aktivitesi 0.40 ile 0.59 arasında değişirken, yıkanmış işlem görmüş kahvelerin su aktivitesi 0.38 ile 0.61 arasında değişmektedir. Yayınlanmış bu iki makaleye göre şu proses daha pozitiftir demek zor daha fazla çalışmanın yapılması gerektiği görülmektedir ama su aktivitesi açısından daha düşük değerlere sahip olan kahveler genellikle daha taze kalır ve daha yüksek kalitede olarak değerlendirilebilir genellemeleri ile bu kısmı tamamlamış olalım.
Bir diğer temel konu olan depo sıcaklıklarının kahvelerimiz üzerinde ne gibi değişiklikler yarattığına bakalım. Yapılan iki çalışmanın bu konuda vardığı sonuç ortak. Kahvenin taze kalması için en iyi sıcaklık -10 °C ve 10 °C arası olarak belirlenmiştir. Bu sıcaklık aralığında depolanan kahve örnekleri, depolama süresi boyunca nispeten iyi değerlendirmeler almış ve taze kalabilmiştir. Özellikle, -10 °C ve 10 °C odalarda depolanan kahveler, belirgin bir süre geçse dahi çok iyi kalitede değerlendirilmişlerdir. Tam tersi olarak, yeşil çekirdekler özellikle 20°C- 25 °C ve üstünde depolanırken, aroma yoğunluğunu ve tazeliklerini kaybetmiştir ve yağ kokusu gibi istenmeyen tadım notlarını ortaya çıkarmıştır.
Burada en önemli ve vurucu şeylerden biri ise depolama süresidir. Fakat depolama süresinin yeşil çekirdeğe olan etkisi birçok parametreye bağlıdır. Bahsettiğimiz GrainPro ambalaj yeşil çekirdeğin tazeliğini jüte kıyasladığımızda oldukça fazlasıyla korumaktadır. Aynı şekilde düşük sıcaklıklar (maksimum 10 °C) oksidasyonu yavaşlatır ve bu da çekirdeklerin aromasını ve tazeliğini korumaktadır. Bu koşullar altında yeşil çekirdeğin tazeliğini ilk kaybetmeye başladığı süreç 3 ila 6 aydan itibaren başlamaktadır. Sıcaklığın daha düşük tutulması bu süreyi uzatmaktadır. Nasıl tazelik handikabını atlarız dersek eğer, bildiğiniz üzere belli puan üzerindeki çekirdekler vakumlu paketlerde gelmeye başladı, vakumlu pakette aroma kaybı nerdeyse sıfırları bulmaktadır. Bu şekilde kahvenin dış etmenler ile kalitesinin düşmesinin önüne geçilebilir.
Son olarak da yayınlarda aromatikler, istenen ve istenmeyen bileşiklerin analizlerine bakalım.
Çalışmanın birinde yeşil çekirdekteki değişimleri anlayabilmek için altı ayrı uçucu bileşik incelenmiştir. (E)-2-Nonenal, doymamış yağ asitlerinin oksidasyon ürünü olarak kabul edilir ve uzun süre depolanan kahve çekirdeklerinde belirgin odunsu bir aroma oluşturduğu düşünülmektedir. Metil 3-Metilbütanoat gibi esterler, alkolün ve serbest yağ asitlerinin kimyasal veya enzimatik yollarla esterleştirilmesi sonucu oluşur. Etil 2-Metilbütirat ise uzun süre depolanan ve kontrolsüz fermentasyon sonucu oluşan (kontrolsüz fermentasyon) kahve çekirdeklerinde hoş olmayan koku notalarından sorumlu olan ana koku maddelerindendir. Heksanal, kahvede bol miktarda bulunan linoleik asit gibi çoklu doymamış yağ asitlerinin oksidasyonundan kaynaklanan bozulmuş bir tat oluşturduğu bilinmektedir. Bu iki çalışma haricindeki bir çalışmada, aerobik bir ortamda kontrolsüzce depolanan kahvede heksanal konsantrasyonunda üst üste artışlar gözlemlenmiş, bu nedenle bu bileşiğin kahve depolama sürecinde bir belirteç olarak önerilmiştir. Guaiakolllerin (keskin duyusal notalar) kavurma yolları arasında, 2-Metoksi-4-Vinilfenol gibi bileşiklerin oluşumu, fenolik karboksilik asitlerin dekarboksilasyonu ve ligninin termal bozunması gibi süreçleri içerir; ancak, bu bileşiklerin kahve aromasındaki oluşumu, yeşil çekirdekteki bakteri, mantar, maya enzimleri ve glikozitik reaksiyonların da bir sonucudur. Dimetil sülfid ise, aerobik bir depolama ortamı, ıslak işleme ve mikroorganizmaların varlığıyla ilişkilendirilmektedir. Dimetil sülfidin konsantrasyon seviyesi, zayıf kalitedeki çekirdeklerin bir göstergesi olarak kabul edilebilir.
Sonuçlar, jüt ambalajlarda, özellikle doğal yöntem çekirdeklerinde, Metil 3-Metilbütanoat oldukça yüksek olarak bulunmuştur. Depolama sıcaklığına göre bu bileşiklerin ivmeli şekilde artması söz konusu olmuştur. Yıkanmış yeşil kahve çekirdeklerinde Etil 2-Metilbutirat hiç bulunamamıştır. Dimetil sülfidin en yüksek içeriği, −10 °C'de depolanan doğal proseslenmiş çekirdeklerde 6 aylık depolama süresinde bulunmuştur. Genel olarak, Etil 2-Metilbutirat'ın en yüksek seviyeleri, depolama sonrası 3 ay sonra doğal proseslenmiş yeşil çekirdeklerde bulunmuştur. Lipid oksidasyonundan kaynaklanan bileşikler, yani (E)-2-Nonenal, Heksanal ve 2-Metoksipropenol, depolama süresince önce artmış ve sonra azalmıştır. Yıkanmış yeşil kahve çekirdeklerde elde edilen içerik sonuçları çok daha düşük olarak saptanmıştır. Lipid oksidasyonu bileşikleri için, içeriklerinin değişiminde net bir sıcaklık bağımlılığı gözlemlenmemiştir.
Diğer çalışmada ise kimyasal içerikler iki gruba ayrılmıştır; ilk grup klorojenik asitler olan 3-O-kafeoilkinik asit (3-CQA), 4-O-kafeoilkinik asit (4-CQA) ve 5-O-kafeoilkinik asit (5-CQA) gibi polifenolik asitlerden oluşmakta, ikinci grup ise alkaloitlerden kafein ve trigonellin ana bileşiklerinden oluşmaktadır. Bu çalışmanın kimyasallar ile ilgili bulgularına gelince, işlenmiş kahve çekirdeklerinde klorojenik asitlerin, özellikle 5-CQA'nın, doğal işlenmiş kahve çekirdeklerine göre daha yüksek şekilde gözlenmiştir. Ancak, depolama sonrasında, jüt torbalarda depolanan yıkanmış işlenmiş kahve çekirdeklerinde klorojenik asitlerin kaybının daha az olduğu ve genellikle daha yüksek seviyelerde korunduğu görülüyor. Ayrıca, belirli sıcaklık odalarında yüksek sıcaklıkta depolanan kahve çekirdeklerinde klorojenik asit seviyelerinin daha yüksek olduğu gözlemleniyor. Yayın bize yıkanmış işlenmiş kahve çekirdeklerinin daha uzun süre taze kalma eğiliminde olduğunu göstermiştir. Kafein içeriği, depolama süresi boyunca azalma eğilimi gösteriyor. Özellikle, yıkanmış işlenmiş kahve çekirdeklerinde doğal proseslenen yeşil çekirdeğe göre daha küçük azalmalar görülüyor. Ancak, depolama sıcaklığının kafein içeriği üzerinde belirgin bir etkisi olmadığı belirtiliyor. Ek olarak şöyle bir not düşülmüş, kafeinin tazelik üzerinde henüz bulgulara göre bir etkisi yoktur. Trigonellin içeriği de depolama süresi ve koşullarına bağlı olarak değişiyor. Yıkanmış işlenmiş kahve çekirdeklerinde trigonellin kaybının daha az olduğu belirtilmekte, bu da bizi yine yıkanmış işlenmiş kahvelerin tazeliği daha fazla koruduğu sonucuna çıkarmaktadır.
Her detayına inerek fakat bir o kadar özetleyerek ele aldığımız yeşil çekirdek depolama konusu henüz literatürde yeterli çalışmayı bulamamış ama bize temel olarak ambalaj ve depolamanın nasıl olup, nasıl olmaması ile ilgili bilgi vermiştir. Bize birçok alanda ilham olan bu kıymetli yayınlar umarım sizler için de yararlı olmuştur ve karşılığını bulur.
Duygu Kurtuluş
Co-Founder / Chemist / Nanotechnology Engineer / Hazardous Chemical Consultant / Chemical Evaluation Specialist