سبد خرید شما خالی است.
مخمرها و نقش آنها در شکلدهی نمایهی طعمی فنجان قهوه

مقدمه
مرحلهی تخمیر۱ ، که از دیرباز بهعنوان یکی از مراحل اصلی فرآوری دانهی قهوه شناخته میشود، به طور سنتی با هدف جداسازی لایهی موسیلاژ از سطح پارچمنت ۲ دانه انجام میشود. هرچند جداسازی موسیلاژ به روشهای شیمیایی و مکانیکی نیز امکانپذیر است، اما تخمیر همواره کارآمدترین و بهصرفهترین راه برای این مرحله بوده است. با این حال، کشاورزان از گذشته میدانستند که تخمیر تنها یک مرحلهی مکانیکی نیست؛ آنها بهخوبی آگاه بودند که این فرآیند، بر ویژگیهای طعمی دانههای قهوه موثر است و اگر از کنترل خارج شود، میتواند طعمیادهایی ناخوشایند به وجود آورد. امروزه، با افزایش علاقهی مصرفکنندگان قهوه به طعمیادهای میوهای، فانتزی و پیچیده، تولیدکنندگان نیز نگاه تازهای به تخمیر پیدا کردهاند و سعی دارند با شناخت بیشتر این مرحله، طعمهای خاص و منحصربهفردی خلق کنند. در این میان، میکروارگانیسمها بهعنوان یکی از مهمترین بازیگران فرآیند تخمیر شناخته میشوند. پیشرفتهای علمی در حوزهی میکروبیولوژی و استفادهی گسترده از گسترهی وسیعی از میکروارگانیسمها مانند باکتریها و مخمرها در فرآوری قهوه، باعث شده است که آنها را بهعنوان طراحان طعم و کیفیت نهایی فنجان بشناسیم. با اضافهکردن میکروارگانیسمهای انتخابشده در فرآیندی که به آن تلقیح۳ گفته میشود، تولیدکنندگان قهوه میتوانند کنترل دقیقتری بر نتیجهی تخمیر داشته باشند و نمایهی طعمی فنجان را در مسیر دلخواه هدایت کنند. دستهای از میکروارگانیسمها که نقش پررنگی در شکلدهی نمایهی فنجان دارند مخمرها هستند. مخمرها چگونه میتوانند طعمیادهای متنوع میوهای را در فرآیند تخمیر به وجود آورند؟ کدام مخمرها مناسب برای خلق طعمهای ایدهآل استفاده میشوند؟ در این مقاله از ژاو آرتیکل، با نگاهی به آخرین تحقیقات و تکنیکها در زمینهی نقش مخمرها در تخمیر قهوه، دنیای مخمرها و ارتباط آنها با نمایهی طعمی فنجان را بررسی میکنیم. مانند همیشه میتوانید با مراجعه به بخش منابع در انتهای مقاله، دانش خود را در این زمینه گسترش دهید.
نقش تخمیر در فرآوری قهوه
تخمیر قهوه، برخلاف تصور بسیاری، صرفاً مرحلهای برای جداسازی موسیلاژ نیست، بلکه یک فرآیند زنده و پویاست که طی آن، ترکیبات شیمیایی موجود در دانهی قهوه توسط میکروارگانیسمها به ترکیبات جدیدی تبدیل میشوند که مستقیماً بر طعم و کیفیت نهایی فنجان تأثیر میگذارند.
در این فرآیند ، گروههای مختلفی از میکروارگانیسمها نقش دارند. مهمترین آنها شامل مخمرها، باکتریهای اسید لاکتیک۴، باکتریهای بیهوازی۵، و فلور هوازی مزوفیل۶ هستند. مخمرها با تغذیه از قندهای موسیلاژ، الکلها، استرها، گلیسرول و ترکیبات معطر تولید میکنند که به عنوان پیشسازیهای طعمیادهای میوهای و گلی در برشتهکاری دانهی سبز قهوه عمل میکنند. در کنار آنها، باکتریهای اسید لاکتیک با تولید اسید لاکتیک، سهم زیادی در تشکیل اسیدیته و احساس دهانی فنجان نهایی ایفا میکنند..
از سوی دیگر، باکتریهای بیهوازی در محیطهای بسته، اسیدهای آلی و ترکیبات خاصی تولید میکنند که موجب ایجاد لایههای جدیدی از طعم و پیچیدگی در فنجان میشوند. فلور هوازی مزوفیل نیز، که بیشتر در ابتدای تخمیر فعال است، با آمادهسازی محیط برای فعالیت سایر میکروارگانیسمها نقش مهمی در آغاز این فرآیند دارد.
در طی تخمیر، واکنشهای شیمیایی گوناگونی اتفاق میافتد: مخمرها قندهایی مانند گلوکز و فروکتوز را به الکل و دیاکسید کربن تبدیل میکنند. همچنین، همین میکروارگانیسمها استرها و آلدئیدهایی تولید میکنند که ویژگیهای میوهای قهوه را تشکیل میدهند. علاوه بر این، آنزیمهای پکتیناز۷ به تجزیهی پکتینها کمک میکنند و موجب جداسازی بهتر موسیلاژ میشوند..
همچنین بسته به شرایط محیط و نوع میکروارگانیسمهای فعال، مسیرهای تخمیر متفاوتی شکل میگیرد. تخمیر لاکتیکی، رایجترین نوع تخمیر، یکی از انوع تخمیر است که با تولید اسید، به تجربهی اسیدیته کمک میکند. تخمیر الکلی-استیک نیز با تبدیل قندها به الکل و اسید استیک، موجب شکلگیری طعمهای شیرین میشود و در تشکیل اسیدیته نیز موثر است. تخمیر فنولیک در اثر تولید ترکیبات فنولیک۸، طعمهایی شبیه ادویه، چوب و دود ایجاد میکند. در کنار اینها، تخمیر بوتیریک۹ که معمولاً نتیجهی تخمیر کنترلنشده است، میتواند طعمهای ناخوشایند، کرهای و ناخوشایند تولید کند.
همانطور که تخمیر میتواند طعمهایی مانند میوههای استوایی، گلهای سفید، کارامل و اسیدیتهی پیچیده خلق کند، اگر بدون مدیریت پیش برود، ممکن است به طعمهای ناخوشایند یا حتی عیوب فنجان منجر شود. به همین دلیل است که استفاده از میکروارگانیسمهای انتخابشده در فرآیند تلقیح به تولیدکنندگان این امکان را میدهد که این فرآیند پیچیده را کنترل و بهسمت خلق طعمهای دلخواه هدایت کنند.
در این میان، متغیرهای مهمی وجود دارند که تولیدکننده میتواند آنها را کنترل کند تا نتیجهی دلخواه از تخمیر به دست آید. مهمترین این متغیرها عبارتند از:
– زمان تخمیر: مدتزمانی که دانهها در مخزن تخمیر باقی میمانند و میزان فعالیت میکروارگانیسمها را تعیین میکند.
– دما: دمای محیط تخمیر که بر نوع و سرعت رشد میکروارگانیسمها اثر میگذارد. البته تاثیر دما به سرعت تخمیر محدود نمیشود و از آنجایی که مخمرها و باکتریها در بازههای دمایی خاص فعالتر یا غیرفعال میشوند، تغییرات دمایی میتواندمخمر را از محدودهی کارکرد ایدهآل خارج کند.
-میزان اکسیژن موجود: میزان دسترسی به اکسیژن که مسیر تخمیر (هوازی یا بیهوازی) را مشخص میکند و به تولید ترکیبات متفاوت منجر میشود.
-جنس و شکل مخزن تخمیر: جنس مخزن با تاثیر بر نحوهی انتقال دما و شکل مخزن با تاثیر بر نحوهی انباشت دانهها یا گیلاسها حین تخمیر بر نتیجهی نهایی این فرآیند موثر است.
– کیفیت آب: اگر آب در فرآیند تخمیر استفاده شود، کیفیت و ترکیب شیمیایی آن بر سلامت و فعالیت میکروارگانیسمها اثرگذار است همچنین آب میتواند بار میکروبی خود را یه فرآیند تخمیر اضافه کند، ازینرو استفاده از آب تمیز در این مرحله از اهمیت بالایی برخوردار است.
یکی از مهمترین پارامترهایی که طی تخمیر به عنوان نشانگر پیشروی تخمیر استفاده میشود پیاچ۱۰ است که طی تخمیر با تولید اسیدها از ۵.۵ تا ۳.۵ میتواند کاهش یابد.
اندازهگیری پیاچ طی تخمیر میتواند نشانگر مناسبی برای پیشروی تخمیر باشد تا از تخمیر بیش از حد جلوگیری کنیم.
مخمرها دقیقا چه هستند؟
اکنون که با انواع میکروارگانیسمهای موثر در تخمیر آشنا شدیم میتوانیم به بررسی مخمرها بپردازیم. مخمرها نوعی میکروارگانیسم تکسلولی از خانوادهی قارچها۱۱ هستند که برخلاف باکتریها، ساختاری پیشرفتهتر و هستهی مشخص۱۲ دارند. این ویژگی به آنها اجازه میدهد واکنشهای بیوشیمیایی پیچیدهای انجام دهند که مستقیماً در ایجاد طعمها و عطرهای پیچیده نقش دارند.
نقش اصلی مخمرها در تخمیر قهوه، تجزیهی قندهای ساده موسیلاژ مانند گلوکز و فروکتوز است. این قندها طی فرآیند تخمیر به الکل (اتانول) و کربن دی اکسید تبدیل میشوند. اما مهمتر از این واکنش پایه، مخمرها ترکیبات فرّار و معطر مثل استرها، آلدئیدها، و کتونها تولید میکنند که عامل اصلی طعمیادهای میوهای، گلی، استوایی و حتی ادویهای در قهوه هستند.
از جمله مهمترین ترکیباتی که مخمرها تولید میکنند میتوان به ترکیبات زیر اشاره کرد:
– استرها که ,طعمیادهای میوهای مثل موز، آناناس و سیب ایجاد میکنند.
– الکلهای سبک که به احساس دهانی نرمتر و شیرینی طبیعی قهوه کمک میکنند.
– آلدئیدها و کتونهاکه لایههای پیچیدهتر طعمی از جمله گلمانند و خامهای به قهوه میدهند.
– گلیسرول که به افزایش ویسکوزیته و تنواری قهوه کمک میکند.
مسیرهای متابولیک مخمرها در تخمیر قهوه؛ در فرآیند تخمیر قندها نقش کلیدی بازی کرده و طی واکنشهای درونسلولی متنوع، به مجموعهای از ترکیبات دارای ابعاد عطری و طعمی میشوند.
با وجود این نقش حیاتی، یکی از اشتباهات رایج در صنعت قهوه ، استفاده از عبارتهای “با مخمر۱۳” و “بدون مخمر۱۴” است. نکتهای که باید در نظر داشت این است که هیچ فرآیند تخمیری واقعاً “بدون مخمر” نیست. چون مخمرها بهطور طبیعی در پوست گیلاس قهوه، ابزارهای فرآوری، آب، و حتی محیط مزرعه حضور دارند. ازینرو دستهبندی درستتر استفاده از عبارت تخمیر وحشی۱۵ و تخمیر تلقیح شده است.
تخمیر وحشی یعنی استفاده از میکروارگانیسمهایی که بهطور طبیعی در محیط وجود دارند و کنترل دقیقی بر نوع و مقدار آنها وجود ندارد. اما تخمیر تلقیحشده یعنی افزودن میکروارگانیسمهای انتخابشده با هدف تولید طعمی خاص، کنترلشده و تکرارپذیر. تلقیح کردن ممکن است کلمهی ناآشنایی باشد اما میتوانیم آن را به شکلی معرفی میکروارگانیسمهای جدید به محیط تخمیر در نظر بگیریم.
وحشی یا تلقیح شده؟
افزودن مخمر هیدارته شده به مخزن تخمیر
یکی از تفاوتهای مهم تخمیر تلقیحشده و وحشی در یکنواختی و تکرارپذیری نتایج است؛ در تخمیر تلقیحشده، به دلیل استفاده از میکروارگانیسمهای خاص، تولیدکننده میتواند در برداشتهای مختلف به نتایج مشابه دست یابد، در حالی که در تخمیر وحشی، طعم و کیفیت نهایی کاملاً متغیر و وابسته به شرایط محیطی است. از سوی دیگر، کنترل کیفیت در تخمیر تلقیحشده بسیار بالاتر است و احتمال بروز نقصهای طعمی مانند طعمهای سرکهای، بوتیریک یا بیشازحد ترش بهمراتب کمتر میشود. پیچیدگی طعمی نیز در تخمیر تلقیحشده به شکل هدفمندتری ایجاد میشود؛ برای مثال یکی از زیرگونههای مخمر ساکرومایزیس۱۶ میتواند احساس دهانی و شیرینی قهوه را تقویت کند، در حالی که برخی دیگر مانند پیچیا فرمنتانس۱۷ طعمیادهای میوهای و گلی بیشتری تولید میکنند. در تخمیر وحشی هم گاهی طعمهای منحصربهفردی به دست میآید که در بازارهای خاص ارزشمند است، ولی این طعمها قابل پیشبینی یا تکرار نیستند. علاوه بر این، زمان تخمیر در فرآیند تلقیحشده کوتاهتر و کنترلشده است، در حالی که تخمیر وحشی میتواند تحت تأثیر دمای هوا، رطوبت و نوع گیلاس قهوه، مدتزمان بیشتری طول بکشد. همچنین در تخمیر تلقیحشده میتوان میکروارگانیسمهایی انتخاب کرد که در شرایط خاص مزرعه مانند دماهای بالا یا تخمیر بیهوازی عملکرد بهتری دارند. در مجموع، اگر هدف، تولید قهوهای با کیفیت یکنواخت، طعم قابل کنترل و بدون نقص باشد، تخمیر تلقیحشده انتخاب هوشمندانهتری است، اما اگر هدف خلق طعمهای غیرمنتظره و خاص باشد، تخمیر وحشی میتواند گزینهای جذاب باشد.
عوامل موثر در انتخاب مخمر مناسب برای قهوه
انتخاب مخمر مناسب، یکی از حساسترین و مهمترین مراحل در فرآیند طراحی طعم قهوه است. هر مخمر ویژگیها و تواناییهای خاص خود را دارد که مستقیماً بر کیفیت، طعم، و عطر فنجان نهایی تأثیر میگذارد. برای انتخاب درست، باید به مجموعهای از عوامل علمی و عملی توجه کرد.
اولین عامل، نوع فرآوری قهوه است. برخی مخمرها برای فرآوری شسته مناسبتر هستند، مثل کاندیدا پاراپسیلوزیس۱۸ که در تخمیر شسته باعث تولید طعمیادهای کاراملی و شکلاتی شده است. در مقابل، مخمری مانند پیچیا کلویوری۱۹ در تخمیرهای بیهوازی، عطرهای میوههای استوایی و گلمانند تولید میکند که با قهوههای طبیعی یا عسلی هماهنگ است.
اقلیم و دمای محیط مزرعه هم فاکتور مهم دیگری است. برای مثال برخی از مخمرها در دماهای پایینتر (۱۸-۲۲ درجه سانتیگراد) فعال میشود و ترکیبات گلی ایجاد میکند، در حالی که گونههای دیگری در محیطهای گرمتر (۲۵-۳۵ درجه) کارایی بالایی دارد و باعث خلق طعمیادهای میوهای میشود.
یکی دیگر از ویژگیهای مهم، توانایی مخمر در تجزیه موسیلاژ (آنزیمهای پکتیناز) است. برخی مخمرها، مانند ساکرومایزیس سرویسیا، توانایی بالایی در شکستن موسیلاژ دارند و برای فرآوری شسته ایدهآل هستند. در حالی که اگر هدف نگهداشتن موسیلاژ بیشتر و استخراج طعمهای شیرینتر باشد، انتخاب مخمری با فعالیت پکتیناز کمتر مناسبتر است.
توانایی تولید استرها و ترکیبات معطر نیز از نکات کلیدی است. مخمر ترولاسپورا ۲۰ برای تولید استرهای میوهای و ایجاد طعمیادهای پیچیده در فنجان شناخته شده است. همچنین مخمر متچنیکوویا۲۱ توان تولید استرهای سبک و عطری دارد که منجر به قهوههایی با طعمیادهای گل سفید و مرکبات میشود.
از سوی دیگر، تحمل به استرسهای محیطی مانند پی اچ پایین، محیط بیهوازی یا میزان قند بالا باید در نظر گرفته شود. برخی از مخمرها به دلیل مقاومت بالا به pH پایین، برای تخمیرهای طولانیمدت و بیهوازی در آبوهوای گرم مناسب است.
در نهایت، هدف حسی و نمایه طعمی نهایی باید تعیینکنندهی انتخاب مخمر باشد. اگر هدف تولید قهوهای با اسیدیتهی برجسته و طعمیادهای مرکباتی است، باید مخمری مانند هانسنیازپورا۲۲ انتخاب شود که توانایی تولید اسیدهای آلی و استرهای مرکباتی دارد. ولی اگر هدف قهوهای با تنواری سنگین، طعمهای گرم و شیرین مانند کارامل و شکلات است،شاید ساکرومایزیس سرویسیا انتخاب بهتری باشد.
بنابراین، انتخاب مخمر مناسب باید بر پایهی شناخت کامل از ویژگیهای دانه قهوه، شرایط مزرعه و هدف نهایی طعمی باشد چرا که هر مخمر نهتنها طعم، بلکه کیفیت کلی فنجان را شکل میدهد.
چالشها و خطاهای رایج در تلقیح با استفاده از مخمر
هرچند استفاده از مخمرهای تلقیحشده میتواند ابزار قدرتمندی برای کنترل تخمیر و شکل دادن به طعم باشد، اما این فرآیند خالی از چالش و خطا نیست. یکی از رایجترین اشتباهات، استفاده از دوز نامناسب مخمر است. تولیدکنندگان گاهی برای صرفهجویی در هزینه، دوز توصیهشده را کاهش میدهند، اما این کار باعث میشود که مخمرهای تلقیحشده نتوانند بر میکروارگانیسمهای طبیعی محیط غلبه کنند و نتیجهی تخمیر بهجای کنترلشده، بهسمت تخمیر وحشی پیش برود. از طرفی، برخی تولیدکنندگان برای اطمینان بیشتر، دوز بیشازحد بالا استفاده میکنند که این موضوع هم میتواند باعث استرس به مخمر، کاهش کارایی و حتی مرگ زودهنگام مخمر شود. بنابراین رعایت دقیق دوز توصیهشده توسط شرکت سازنده اهمیت زیادی دارد.
یکی دیگر از چالشهای مهم، عدم توجه به دمای تخمیر است. هر مخمر بازه دمایی خاصی برای عملکرد بهینه دارد. بهعنوان مثال، مخمرهایی مانند ساکرومایزیس سرویسیا۲۳ در بازه ۲۵ تا ۳۰ درجه سانتیگراد بهترین عملکرد را دارند، ولی اگر در مناطق گرمسیری و در دمای بالاتر از ۳۵ درجه استفاده شوند، ممکن است فعالیت آنها مختل شود.
از دیگر خطاهای رایج، عدم کنترل اکسیژن است. بسیاری از تولیدکنندگان نمیدانند که وجود یا عدم وجود اکسیژن میتواند مسیر متابولیکی مخمر را کاملاً تغییر دهد. برخی مخمرها میتوانند در محیطهای بیهوازی فعال بمانند، ولی بسیاری از مخمرهای دیگر اگر اکسیژن کافی نداشته باشند، از کار میافتند یا مسیر تخمیر متفاوتی طی میکنند که نتیجهی نهایی را تغییر میدهد. همچنین کیفیت آب نقش مهمی در موفقیت تلقیح دارد. آبی که برای شستشو یا تخمیر استفاده میشود اگر دارای کلر یا آلودگیهای شیمیایی و فلزی باشد، میتواند مخمر را تضعیف یا از بین ببرد.
نکتهی مهم دیگر زمان و مرحله اضافهکردن مخمراست. برخی تولیدکنندگان مخمر را خیلی زود یا خیلی دیر به مخزن اضافه میکنند. اگر مخمر در مرحلهای اضافه شود که موسیلاژ هنوز بهخوبی تخریب نشده یا زمانی که دیگر قند کافی برای تغذیه مخمر وجود ندارد، عملکرد آن به شدت کاهش پیدا میکند. در نهایت، عدم شناخت کافی از خود مخمر باعث بروز خطاهای زیادی میشود. انتخاب مخمر صرفاً بر اساس برند یا توصیه دیگران، بدون شناخت دقیق از نیازهای آن مخمر (مانند دما، پیاچ، نوع قند ترجیحی)، میتواند تخمیر را به شکست بکشاند.
به همین دلیل، آگاهی دقیق از نیازهای فنی مخمر، رعایت دوز مناسب، کنترل دما، اکسیژن و آب، و زمانبندی صحیح شرط موفقیت در تخمیر تلقیحشده است.
آیندهی تخمیر در قهوه
با گسترش استفاده از مخمرهای انتخابشده در فرآوری قهوه، بسیاری از فعالان این حوزه در حال بازنگری جدی در شیوههای سنتی تخمیر هستند. هرچند برخی مخالفان معتقدند که استفاده از مخمرها نوعی “دخالت بیش از حد” در فرآیند طبیعی قهوه است و معتقدند که این کار میتواند اصالت قهوه را از بین ببرد، اما واقعیت این است که تخمیر همیشه بخشی جداییناپذیر از فرآوری قهوه بوده است. مخمرها از ابتدا، حتی در سنتیترین روشهای تخمیر، بهطور طبیعی روی گیلاس قهوه وجود داشتهاند و تخمیر بدون آنها اصلاً اتفاق نمیافتد. بنابراین اضافه کردن مخمرهای انتخابشده تنها به معنای کنترل بهتر و هدفمندتر فرآیندی است که همیشه وجود داشته، نه شروع فرآیندی جدید.
از سوی دیگر، باید توجه داشت که در بسیاری از صنایع غذایی و نوشیدنی دیگر مانند شرابسازی، شکلات، آبجو و پنیر، استفاده از مخمرهای کنترلشده امری پذیرفتهشده و استاندارد است. در این صنایع، تخمیر سالهاست که نهتنها برای حفظ کیفیت، بلکه برای خلق طعمهای متنوع و خاص مورد استفاده قرار میگیرد.
بنابراین استفاده از مخمرهای انتخابی در قهوه را نباید یک دخالت خارجی دانست، بلکه باید آن را بهعنوان ابزاری علمی برای خلق فنجانی با کیفیت بالاتر، طعم دقیقتر و قابل تکرار دید. آنچه آیندهی تخمیر در قهوه را جذاب میکند، رشد آگاهی و مهارت تولیدکنندگان در کنترل این فرآیند است. روز به روز، با شناخت بهتر میکروارگانیسمها، انتخاب دقیق مخمرها، و مدیریت بهتر متغیرهایی مثل زمان، دما و اکسیژن، تخمیر بهجای فرآیندی تصادفی، به فرصتی برای نوآوری، طراحی طعم و ارتقاء کیفیت قهوه تبدیل میشود. پس اگرچه هنوز برخی به روشهای کاملاً طبیعی و بدون دخالت علاقه دارند، آینده قهوه تخصصی در گرو شناخت و مدیریت بهتر تخمیر است— فرآیندی که همواره وجود داشته و اکنون تنها هوشمندانهتر و دقیقتر شده است.
منابع
Role of yeasts in Fermentation Processes
Coffee Yeasts: From Flavor to biotechnology
Influence of fermentation conditions on the sensorial quality of coffee inoculated with yeast
The essential role of spontaneous and starter yeast in cocoa and coffee fermentation
Yeast best practices by Lucia Solis
Processing Course | Barista hustle
پانویس
۱. Fermentation
۲. Parchment
۳. Inoculation
۴. Lactic Acid Bacteria
۵. Anaerobic Bacteria
۶. Mesophilic Aerobic Flora
۷. Pectinase Enzymes
۸. Phenolic fermentation
۹. Butyric Fermentation
۱۰. PH
۱۱. Fungi
۱۲. از نظر دستهبندی به این دسته یوکاریوت گفته میشود و در مقابل برای باکتریها که هستهی مشخص ندارند از پروکاریوت استفاده میشود.
۱۳. With yeast
۱۴. Without yeast
۱۵. Wild fermentation
۱۶. Saccharomyces cerevisiae
۱۷. Pichia fermentans
۱۸. Candida parapsilosis
۱۹. Pichia kluyveri
۲۰. Torulaspora delbrueckii
۲۱. Metschnikowia pulcherrima
۲۲. Hanseniaspora vineae
۲۳. Saccharomyces cerevisia