Les liens entre torréfaction et caféine

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Voilà une question qui revient souvent sur la table : le taux de caféine augmente-t-il à mesure que la torréfaction s’allonge (claire, medium, foncée,…) ?

Juliet Han, responsable de la torréfaction au très réputé Blue Bottle, a pris la question au mot et a fait une étude très poussée dont elle a sorti la substantifique moelle dans un papier de recherche intitulé : « Corrélation entre les niveaux de caféine et de torréfaction en utilisant la CLHP » (lien vers l’étude en anglais : Correlation Between Caffeine and Roast Levels Using HPLC). Autant le dire de suite, l’étude va vraiment loin, et la réponse est sans appel : oui, la caféine augmente selon le type de torréfaction. Enfin… presque.

À vrai dire, tout dépend de la manière dont en prend le calcul. Vous le verrez ci-dessous, un grain clair ou un grain foncé a le même taux de caféine (la caféine n’augmentant pas pendant la torréfaction). Par contre, les taux ont tendance à grimper lorsque les calculs sont fait selon le grammage standard, la « cup » de 8oz / 236ml (Golden Cup Standard) ou la non-moins fameuse « cuillère doseuse ». Dans ces deux cas, la densité et le volume rentrent en jeu.
Un grain davantage torréfié étant moins dense, il faudra plus de grains dark que de grains light pour avoir le même taux de caféine. Forcement donc, qui dit plus de grains dit finalement… plus de caféine ! Voilà ce qui donne l' »impression » qu’un dark roast est plus caféiné qu’un light roast.

Par contre, le grain en dark roast prenant plus de place (le grain gonfle pendant la cuisson), une cuillère doseuse en contiendra donc moins que de light. La différence en caféine entre les deux sera ici moins grande.

Pour (encore) résumer, la différence de caféine sera donc plus importante si vous pesez que si vous mesurez à la cuillère. Logique.

Maintenant que vous savez à quoi vous attendre, il est temps de plonger dans la partie technique.
Préparez-vous avant un petit espresso bien caféiné, vous en aurez besoin.
Et donc, en torréfaction foncée ?

Corrélation entre les niveaux de caféine et de torréfaction en utilisant la CLHP

Résumé

5 échantillons de café d’un même batch de torréfaction ont été prélevés à intervalle d’une minute (après le premier crack). Ces échantillons ont ensuite été moulus puis dilués dans de l’eau. Grâce à la méthode HPLC (aussi appelée CLHP en français, chromatographie en phase liquide à haute pression – ou performance), la teneur en caféine de chaque échantillon a été comparée à un Standard de caféine (voir plus bas). Les grains de café grossissent pendant la torréfaction, donc d’autres mesures telles que le nombre moyen de grains (volume) ou la densité ont été relevées.

Le café utilisé pour l'étude caféine/torréfaction
Le café utilisé pour l’étude caféine/torréfaction

Introduction

Le café est une boisson populaire, principalement connu pour la caféine qu’il contient. Dans l’industrie du café de spécialité, le café est généralement torréfié plus clair (comparé aux torréfactions commerciales) pour mettre en valeur les arômes spécifiques à un terroir ou à une méthode de traitement. En plus de la torréfaction, différentes méthodes de préparation, qu’elles soient manuelles ou automatiques, peuvent modifier l’extraction et les notes de dégustation. On recommande un ratio café/eau de 1:16 comme un équilibre idéal pour la saveur du café, selon le Golden Cup Standard (1). Les calculs ont donc été faits pour montrer le taux de caféine obtenus dans des préparations répondant à ce ratio.

Les portions d’extractions de café ont été copiées sur le Comparative study of polyphenols (2) et le Effect of roasting degree (3). En plus de l’analyse des niveaux de caféine avec le HPLC, d’autres facteurs ont été pris en compte. Plus le café est torréfié, plus les grains sont gros. Pour cette raison, un nombre moyen de grains torréfiés a été choisi pour chaque échantillon. Comme très peu de café a été utilisé (2 grammes), 10 grammes ont été pesés puis divisés par 5, le tout répété trois fois. L’autre variable calculée est la densité. En utilisant les mêmes échantillons de café moulu, 5 grammes de chaque échantillon ont été tamisés à travers le même filtre et placés dans une fiole à graduation ; l’ensemble a ensuite été tassé doucement jusqu’à obtenir une masse compacte. En analysant ces variables additionnelles, en plus des résultats HPLC, il était plus aisé de comprendre pourquoi il pourrait y avoir une augmentation de la caféine entre les échantillons.

Les résultats de l'étude caféine/torréfaction
Les résultats de l’étude caféine/torréfaction

Résultat et analyse

À première vue, selon le HPLC, la teneur de caféine augmente légèrement, mise à part les échantillons 4 et 5 qui sont très similaires. La colonne suivante Caffeine by L of 1:10 dilution (mg), montre que les échantillons 2 et 3 d’un côté, et 4 et 5 de l’autre, sont là encore très similaires. Les deux dernières colonnes représentent un aperçu plus réaliste des habitudes de consommation (ratio café/eau); la variation la plus importante est présente lorsqu’on applique la règle de la cuillère doseuse ; la caféine subit alors des augmentations et diminutions successives entre l’échantillon 2 et 5. Cependant, dans un une quantité d' »une tasse » (ou 8oz, selon le Golden Cup Standard), les quantités de caféine n’augmentent pas forcément, on voit qu’il n’y a pas de différence entre l’échantillon 2 et 3 ou le 4 et 5.

L’échantillon 1, qui correspond à la torréfaction la plus claire de notre analyse, montre une plus grande différence de caféine dans les données collectées par rapport aux échantillons 4 et 5, de torréfaction plus poussée (Dark). Néanmoins, entre l’échantillon 1 et 5, la différence de nombre de grains entiers est inférieure à 2 (1.734 grains) et celle de la de densité de 0.0780. À noter également que le temps entre l’échantillon 4 et 5 est de 43 secondes, ce qui amène une différence de 1.64 points sur le Color Track. La mesure de TDS montre une extraction constante avec une différence maximum de 0.04 ppm entre les solutions 3 et 4.

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Procédure

Standard de caféine

0.0111g de caffeine (4)  (1,3,7-Trimethylxanthine, 194.194 g/mol, mp 460° F) ont été ajoutés à 50mL d’eau chaude purifiée (Milli-Q). Une fois dissoute, la solution a été refroidie et complétée jusqu’à 100ml d’eau (toujours Milli-Q). Avec une dilution en série, les solutions suivantes ont été créées : 40ppm, 16ppm, 6.4ppm et 1.02ppm.
Les solutions ont été filtrées dans des fioles pour le HPLC. Les échantillons ont été analysés dans un LC-2010A HT pendant 8 minutes. Les résultats ont été représentés graphiquement et l’équation suivante a été extraite : y=218372x+ 69097 avec un R2=0.99998.

Extractions de café

Dans le même batch de torréfaction, 5 échantillons de café ont été prélevés à partir d’une minute après le premier crack et refroidis immédiatement. Tous les grains ont été moulus finement et tamisés avec un filtre de taille 25. 2 grammes de chaque échantillon ont été pesés et ajoutés à 80ml d’eau bouillante déionisée. La solution a été bouillie pendant 15 minutes, en remuant de temps à autre. Un verre de montre a été utilisé comme couvercle pour limiter l’évaporation.

Après 15 minutes, le café a été refroidi et filtré dans une fiole jaugée. Chacune des solutions a été complétée jusqu’à 100ml, remuée et une lecture TDS a été faite. Chaque solution a été ensuite diluée une nouvelle fois pour arriver à un ratio de 1:10. Avec une seringue, chaque échantillon a été refiltré dans une fiole pour le HPLC. Deux échantillons vierges ont également été inclus. Les résultats ont donné les teneurs suivantes (de l’échantillon 1 à 5) : 5509951 mAU (milliarbitrary units), 6983759 mAU, 7000989 mAU, 7511259 mAU à 4.489 minutes, et 7515340 mAU à 4.486 minutes.

Citation

1 Specialty Coffee Association of America. SCAA Standard: Golden Cup. December 23, 2015. http://www.scaa.org/PDF/resources/golden-cup-standard.pdf

2 Hecimovic, I.; Blescak-Cvitanovic, A.; Horzic, D.; Komes, D. (2011). Comparative study of polyphenols and caffeine in different coffee varieties. Food Chemistry, 993.

3 Casal, S.; Oliveira, M.B.; Ferreira, M.A (1999). HPLC/Diode-array applied to the thermal degradation of trigonelline, nicotinic acid and caffeine in coffee. Food Chemistry, 482.

4 National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Database; CID=2519, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/2519(accessed Dec 11, 2018).

Ce texte est une traduction de l’étude de Juliet Han, parue sur Medium.

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