Hai hiện tượng chính xảy ra trong quá trình chế biến sau thu hoạch cà phê (được gọi chung là lên men) đó là hoạt động của vi sinh vật trong môi trường chế biến và sự chuyển hóa các chất bên trong hạt cà phê. Động lực học của quá trình lên men tập trung vào quá trình tiêu thụ các chất dinh dưỡng (của quả cà phê) và tạo ra các sản phẩm chuyển hóa thứ cấp của vi sinh vật, cũng như sự biến đổi liên tục của các tiền chất hương vị trong hạt (nghĩa là sự thay đổi về thành phần, tỷ lệ của nhiều hợp chất khác nhau trong hạt cà phê). Sự phức tạp này xuất phát từ nhiều công đoạn của một quy trình chế biến cũng như sự phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài khác chẳng hạn như nhiệt độ, giống cà phê và thiết bị chế biến,..
Vi sinh vật có mặt trong hầu hết mọi môi trường và do đó, trong chu trình chế biến cà phê, chúng đóng một vai trò quan trọng như đối với các sản phẩm thực phẩm lên men khác. Các vi sinh vật luôn có mặt trên bề mặt cà phê quả cà phê ngay cả trước khi quá trình chế biến bắt đầu: khi quá trình chế biến diễn ra, các vi sinh vật này (đặc biệt là vi khuẩn axit lactic) phát triển mạnh trên nguồn nguyên liệu thực vật giàu dinh dưỡng, như vỏ quả hoặc chất nhầy, được giải phóng hoàn toàn ra môi trường.
Trong quá trình phát triển, các vi sinh vật tạo ra các chất chuyển hóa từ nguồn chất dinh dưỡng thực vật và tích lũy trong môi trường chế biến – Đây được gọi là quá trình lên men bởi hệ vi sinh. Trong quá trình chế biến ướt, quá trình lên men cà phê xảy ra trong bể ngâm, trong khi với quá trình chế biến khô, sự lên men diễn ra ở các lớp ngoài của quả cà phê. Tuy nhiên, một số chất chuyển hóa được tạo ra trong quá trình lên men vẫn còn trên bề mặt của hạt, và thậm chí có thể tồn tại trong toàn bộ quá trình.
Mặt khác, hạt cà phê cũng là một thực thể sống, liên tục tương tác và phản ứng với môi trường của nó. Như bất kỳ sinh vật sống nào khác, hoạt động trao đổi chất của hạt cà phê sẽ diễn ra trong suốt quá trình chế biến. Vị trí trung tâm của nội nhũ (hạt cà phê luôn nằm ở giữa quả và giữ nội nhũ bên trong) cho phép chúng thích ứng với các yếu tố căng thẳng môi trường bên ngoài. Với những thay đổi điển hình như độ ẩm, và nồng độ oxi, hạt sẽ thay đổi thành phần chuyển hóa xao cho phù hợp để sinh tồn (bao gồm việc tích lũy hoặc sử dụng carbohydrate, axit amin và axit hữu cơ bên trong hạt) hoặc để nẩy mầm.
Trong các điều kiện chế biến khác nhau, cả vi sinh và quá trình chuyển hóa nội hạt đều ảnh hưởng đến tiềm năng hương vị của hạt cà phê và do đó quyết định chất lượng hương vị cuối cùng.
Độ dài của quá trình lên men thể hiện một tác động đáng kể đến tiềm năng chất lượng cà phê. Trong khi quá trình lên men dài thường được cho là làm giảm chất lượng cà phê, dẫn đến mùi hăng, hôi hoặc vị chua, nó cũng có thể mang đến tác dụng tích cực nếu được cung cấp các biện pháp kiểm soát phù hợp. Trong điều kiện xử lý đảm bảo vệ sinh (đặc biệt đối với bể lên men và kênh rửa), quá trình lên men lâu hơn cho phép các vi sinh hữu ích có nhiều thời gian hơn để triển khai và dẫn đến hiệu quả lên men lớn hơn đối với cà phê .
Tuy nhiên, mặt trái của của quá trình lên men kéo dài, là làm trầm trọng thêm sự thiếu oxy trong các chuyển hóa nội sinh của hạt, ảnh hưởng đến nồng độ của các carbohydrate đơn giản (ví dụ glucose và fructose), axit amin (ví dụ, axit aspartic và alanine) và axit hữu cơ (ví dụ, axit succinic). Các hợp chất được liệt kê này có thể đóng vai trò là tiền chất chính trong một loạt các phản ứng hóa học trong quá trình rang, đặc biệt là phản ứng Maillard và tạo ra hương vị cà phê đặc trưng.
Các giống cà phê khác nhau sẽ cho thấy sự thay đổi khác nhau về thành phần dinh dưỡng của chất nhầy (và nhiều bộ phận khác) trong quả cà phê tươi. Đây là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng chính yếu cho các vi sinh vật, do đó sự khác biệt về thành phần trong chất nhầy giữa các giống cà phê khác nhau cũng ảnh hưởng đến mức độ của hiệu ứng lên men.
Ví dụ, những quả cà phê Typica ở khu vực châu Mỹ Latinh có lớp mesocarp (một cách gọi khác của thịt quả) ngon ngọt, giàu chất dinh dưỡng hơn so với quả cà phê từ giống Catimor ở khu vực châu Á. Kết hợp với các yếu tố bên ngoài, như nhiệt độ môi trường xung quanh, các nghiên cứu từ SCA cho thấy rằng điều này ảnh hưởng đến cấu hình pH, động lực học của hệ vi khuẩn lên men và các thành phần chuyển hóa trong quá trình lên men. Do đó, điều quan trọng là phải tính đến giống cà phê khi đánh giá tác động tiềm năng của thực tiễn chế biến.
Tóm lại, tất cả các bước chế biến đều góp phần vào sự khác biệt về nồng độ của các hợp chất tiền hương vị trong cà phê. Do đó, dựa trên khía cạnh công nghệ (đặc biệt là thời gian lên men, ngâm và sấy khô) ta có thể quyết định hương vị của hạt, vì sự tích lũy các chất chuyển hóa của vi sinh vật và huy động nội sinh của tế bào nhân cà phê có thể làm thay đổi thành phần tổng thể của hạt cà phê.
(Nguồn Prime Coffee)
