Molekyyligastronomia

Tätä pohdimme kevään 2022 viimeisessä TG- eli tieteellis-gastronomisessa ruokaklubissamme.  Klubi kokoontui tällä kertaa Pauligilla Helsingin Vuosaaressa, jossa meitä isännöivät Kalle Riihinen, Sampo Latvakangas ja Mari Outinen-Lahti. Tuo kysymys veden merkityksestä kahvin laatuun nousi pauligilaisten havainnosta, kuinka suuresti saman kahvin flavori vaihtelee sen mukaan, missä päin Eurooppaa juoma on keitetty.  Tai siis tarkkaan ottaen uutettu (Miksi me tosiaan edelleen puhumme kahvin keittämisestä, vaikka käytännössä 99,9 % nauttimastamme kahvista on uutettua, eikä missään nimessä keitettyä?).

Illan kokeellista osiota varten Pauligin väki oli tilannut kanisterilliset vettä Espanjan Bergasta, Liettuan Vilnasta sekä Suomen Helsingistä, sekä analysoinut niiden kemiallisia ominaisuuksia laajasti.  Kaikki vedet olivat seisoneet viikon ajan samanlaisissa korkealaatuisissa veden säilytykseen tarkoitetuissa muovikanistereissa.  Jokaisesta niistä keiteltiin – eikun uutettiin – pannullinen Juhla Mokka -kahvia keskenään mahdollisimman toistettavasti: sama grammamäärä kahvia ja vettä kaikissa kahvijuomissa, ja samanlaisella keittimellä keitettynä.  Myös tarjoilulämpötila pyrittiin pitämään kaikissa näytteissä samana siten, että kahvin maistoastioihin kaatamisen ja arvioinnin välinen aika oli aina sama 10 minuuttia.  Pyrimme siihen, että ainoa muuttuva tekijä kahvijuomissa oli uuttamiseen (no nyt muistin oikean termin!) käytetty vesi.

Samalla, kun kahvijuomat valmistuivat, kuuntelimme Pauligin tuotekehityspäällikkö Sampo Latvakankaan luennon veden kemiasta ja sen merkityksestä kahvijuoman aistinvaraisiin ominaisuuksiin.  

Kaikki tässä kirjoittamani teoria onkin peräisin Sampon hienosta luennosta – kiitos, kun jaoit tietämystäsi!

Vesihän ei ole pelkästään vettä.  Siihen on liuennut maaperästä mineraaleja, kuten kalsiumia, magnesiumia, sulfaatteja, nitraatteja, karbonaatteja, bikarbonaatteja ja klorideja.  Ne muodostavat veden kovuuden (sitäkin on erilaista, mutta en nyt mene siihen, sillä tässäkin on jo yhteen blogipostaukseen aika paljon asiaa), ja vaikuttavat kahvin makuun, mutta jokainen vähän eri tavalla.  Esimerkiksi kalsium muodostaa komplekseja kahvin suurimolekyylisten yhdisteiden kanssa.  Koska nuo suurimolekyyliset yhdisteet ovat vastuussa kahvin bodysta (suutuntumasta, ”paksuudesta”), veden korkea kalsiumpitoisuus vahvistaa kahvin bodya, mutta myös karvautta.  Magnesium puolestaan muodostaa komplekseja kahvin pienten molekyylien, kuten happojen kanssa.  Niinpä kahviveden korkea magnesiumpitoisuus voimistaa kahvijuoman makeutta, karvautta ja hapokkuutta.

Veteen liuenneet hydroksidi-, karbonaatti- ja bikarbonaatti-ionit vaikuttavat veden alkaliniteettiin.  Kahviveden korkea alkalineetti neutraloi kahvin happoja nostaen sen pH:ta.  Seurauksena kahvin hapokkuus vaimenee, ja kahvista tulee aromiltaan latteaa.  Koska nuo ionit myös turvottavat kahvin partikkeleita, alkaliniteetti vaikuttaa myös kahvin uuttumisominaisuuksiin.

Maaperän mineraalien lisäksi veteen on saattanut joutua vedenpuhdistusprosessista esimerkiksi klooria, taikka vanhoista vesijohdoista rautaa ja kuparia.  Veteen on saattanut joutua myös ylen määrin natriumia esimerkiksi vedenkäsittelykemikaaleista taikka teiden suolauksesta.  Nämä, ja muut vastaavat yhdisteet vaikuttavat veden – ja sitä myötä kahvijuoman – makuun ja flavoriin.  Esimerkiksi kloori reagoi ja hajottaa kahvin arvokkaita aromiyhdisteitä, jolloin klooripitoiseen veteen keitetty kahvi paitsi saattaa maistua kloorilta, on myös menettänyt osan aromistaan.  Natrium puolestaan lisää kahvijuoman suolaisuutta ja – ehkä hiukan yllättäen – myöskin makeutta.  Sellaista se suola on, mutta tämänhän me olemme hoksanneet myös muinaisessa MG-klubissamme !

Veden laatu tuottaakin nipun haasteita kahvinkeittäjälle.  Jos vesi on liian kovaa, kahvijuoman hedelmäiset ja kukkaiset aromit vaimenevat, kahvi voi maistua karvaalta, lattealta ja liian vahvalta.  Kovalla vedellä kahvi myös yliuuttuu helposti.  Jos vesi taas on liian pehmeää, kärsii maun kompleksisuus, siinä on heikko body ja tyhjä maku.  Alkaliniteettikin pitäisi olla juuri passeli, sillä liian korkea alkaliniteetti tappaa kahvin miellyttävän hapokkuuden, mutta liian pienen alkaliniteetin vedellä kahvijuoma voi olla epämiellyttävän hapanta, jopa etikkaista.

Kansainvälinen erikoiskahvien organisaatio (SCA – Speciality Coffee Association) onkin luonut standardit kahvijuoman uuttamiseen parhaiten sopivalle vedelle esimerkiksi kovuuden (17–85 mg/l kalsiumia), alkaliniteetin (40 mg/l) sekä veteen liuenneiden yhdisteiden kokonaispitoisuudesta kertovasta sähkönjohtavuuden (120-400 mS/cm) suhteen. 

Tämän jälkeen olikin hyvä siirtyä kahvien arviointiin.  Ensiksi kuvaan kuitenkin vedet, joita käytimme testissämme.  Pauligin porukka oli analysoinut kaikki vedet ennen klubi-iltaa.

• Helsingin vesi osui kaikilta edellä mainituilta ominaisuuksiltaan noiden standardien sisälle: kovuus oli 53 mg/L, alkaliniteetti 73 mg/L ja sähkönjohtavuus 160 mS/cm.
• Espanjan vesi Bergasta ylitti standardit kaikkien kriteerien – kovuuden (257 mg/L), alkaliniteetin (280 mg/L) ja sähkönjohtokyvyn (511 mS/cm) – osalta
• Samoin teki Liettua Vilnasta hankittu vesi, jonka kovuus (308 mg/L), alkaliniteetti (264 mg/L) ja sähkönjohtokyky (453 mS/cm) olivat samoissa lukemissa Bergan veden kanssa.

Espanjan vedessä oli suurimmat kloori- ja sulfaattipitoisuudet.  Siinä oli myös enemmän natriumia, magnesiumia ja kalsiumia kuin Helsingin vedessä, ja enemmän natriumia kuin Vilnan vedessä. Magnesiumin ja kalsiumin määrää ei Vilnan vedestä ehditty määrittää.  Se jäi siis arvoitukseksi, ja sitä myötä se, johtuiko Vilnan veden kovuus enemmän kalsiumista vai magnesiumista. (kommentti Pauligin asiantuntijoilta: yleensä on kuitenkin molempia, mutta suhde voi olla hyvin erilainen)

Myös maistamalla vedet erottuivat selvästi toisistaan. Esimerkiksi Bergan vesi haisi ja maistui selkeästi kloorilta, kun taas Vilnan vedessä oli alkalinen (kalvomainen) suutuntuma ja hiukan maamainen maku.  Helsingin vesi oli sitä tuttua puhtaan makuista Helsingin vettä vielä viikon kanisterissa seisotuksen jälkeenkin.

Näiden tietojen pohjalta vedet olivat siis selkeästi erilaisia.  Niiden keskenään poikkeava kemiallinen koostumus vihjasi, että ne poikkaisivat toisistaan myös uutto-ominaisuuksiensa suhteen.  Niinpä kävimme sokkomaistamaan ja -arvioimaan noita kolmeen erilaiseen veteen keitettyä Juhla Mokka -kahvijuomaa. Jokainen juoma tuotiin eteemme yksi kerrallaan numerokoodattuna ja saman lämpöisenä (tai mahdollisimman saman lämpöisenä siten, että kaatamisen ja arvioinnin aloittamisen välinen aika oli joka kerta sama, noin 10 minuuttia).  

Arvioinnin toteutti totutusti Pauliina Ojansivu Turun yliopistosta Mentimeter-sovelluksella.  Arvioitavia ominaisuuksia olivat:

1. Värin tummuus 
2. Makeuden, karvauden, hapokkuuden, astringoivuuden sekä bodyn voimakkuudet
3. Kukkaisuuden, paahteisuuden, hedelmäisyyden/marjaisuuden, mausteisuuden, pähkinäisyyden ja suklaisuuden voimakkuudet
4. Lisäksi pyydettiin listaamaan, mitä seuraavista ominaisuuksista kahvijuomissa tunnisti: metallinen, muovinen, mineraalinen, pahvimainen, kloori/kemikaalinen, maamainen, pistävä, kuminen, öljy/petrolinen sekä rikkimäinen/kananmunamainen
5. Lopuksi kaikkien kolmen kahvijuoman arvioinnin jälkeen piti sitten vielä pistää juomat miellyttävyysjärjestykseen.

Ensimmäinen huomio kahvijuomista oli, että kyllä ne erilaisilta tämän raadin suussa maistuivat.  Esimerkiksi:

• Helsinki-kahvi (280) oli vähiten karvas, ja siinä oli makeutta, hapokkuutta ja bodya runsaasti.  Sen flavoriprofiilissa nousi paahteisuus esiin, mutta myös muita ominaisuuksia oli tasapainoisesti.  Metallisuus ja mineraalisuus saivat tunnistusäänestyksessä eniten pisteitä. Väriltään tämä kahvi arvioitiin vaaleimmaksi (2 asteikolla 1-7).
• Vilna-kahvi Liettuasta (687) tuntui jakavan maistajat makeuden ja karvauden suhteen kahteen leiriin – niihin, jotka eivät näitä ominaisuuksia kokeneet vahvoina, ja sitten niihin, jotka aistivat ne hyvinkin voimakkaina.  Hmmm… tällaisia ne ihmiset ovat.  Erilaisia.  Hapokkuus, astringoivuus ja body koettiin tässä kahvissa suht vaimeina. Vilna-kahvin flavorissa dominoi paahteisuus ja hedelmäisyys, kun taas muut ominaisuudet olivat muita kahveja vaimeampia. Sen lisäksi Vilna-kahvissa nousi muita kahveja enemmän esiin pahvimaisuus, pistävyys ja maamaisuus.  Väriltään tämä kahvi arvioitiin hiukan Helsinki-kahvia tummemmaksi (3 asteikolla 1-7).
• Berga-kahvi Espanjasta (401) koettiin makeudeltaan vaimeimpana sekä Helsinki-kahvia karvaampana.  Kun Vilna-kahvissa maistajat jakautuivat kahteen leiriin karvauden suhteen, tapahtui sama Berga-kahvissa hapokkuuden suhteen: puolet raatilaisista arvioivat Berga-kahvin hapokkuuden vaimeaksi, mutta toinen puolisko koki sen hyvinkin hapokkaana.  Astringoivuus koettiin tässä kahvissa kahta muuta voimakkaampana samoin kuin kahvin body. Berga-kahvin sanavalinnoissa valitut sanat olivat suurelta osin manoja kuin Helsinki-kahvissa, mutta siinä nousi Helsinki-kahvia enemmän esiin pistävyys.  Väriltään tämä kahvi arvioitiin hiukan kahta muuta kahvia tummemmaksi (3,5 asteikolla 1-7).

No voisiko noista kahvijuomien aistinvaraisista ominaisuuksista vetää joitakin mahdollisia yhteyksiä eri vesien kemialliseen koostumukseen?  Hmmm… 

• Veden korkean alkaliniteetin pitäisi vaimentaa hapokkuutta, eli Helsinki-kahvin hapokkuuden olisi pitänyt olla kahta muuta kahvia korkeampi.  Tällainen ei näkynyt kahvien arvioinneissa, sillä hapokkuuden voimakkuuden keskiarvo oli Helsinki-kahvilla 1,8 kun se kahdella muulla kahvijuomalla oli 2-2,2.
• Helsinki-vesi erosi kahdesta muusta vedestä myös kovuuden ja sähkönjohtokyvyn suhteen, jotka molemmat olivat Helsinki-vedellä kahta muuta vettä matalammat (ja suositusten sisällä). Sampon esityksen mukaan liian kova vesi vaimentaa kahvijuoman hedelmäisiä ja kukkaisia aromeja ja se voi maistua karvaalta, lattealta ja liian vahvalta. Karvauden suhteen näin tosiaan näytti olevankin, sillä Helsinki-kahvin karvaus koettiin huomattavasti vaimeampana (1,9), kun kahden muun kahvijuoman (2,3-2,5).  Sen sijaan hedelmäisyys näytti nousevan kahdessa kovan veden kahvissa Helsinki-kahvia korkeammaksi.  Kukkaisuus koettiin kaikissa kahvijuomissa samalla tavalla suhteellisen vaimeana muihin flavoriominaisuuksiin verrattuna. Kuitenkin, kun katsoo tuota flavorikuvaajan profiilia, voisi todeta Helsinki-kahvin olevan tasapainoisempi, ja esimerkiksi kukkaisuus on molemmissa kovan veden kahvijuomissa selkeästi muita flavoriominaisuuksia vaimeampi.  Olisiko niin, että kova vesi oli tosiaan latistanut noita kahta kahvia?
• Sampon esityksen mukaan kloori hajottaa kahvin aromeja ja öljyjä.  Seurauksena kahvijuomasta saattaa tulla karvasta ja kloorin maku saattaa tuntua myös kahvijuomassa.  Kloridipitoisuuksiltaan vedet poikkesivat merkittävästi siten, että matalin kloridipitoisuus oli Vilna-vedessä (3 mg/l) ja Helsinki-vedessä (5 mg/l) kun Berga-veden kloridipitoisuus oli noin 10-kertainen (35 mg/l). Karvaus olikin merkittävin kolmea kahvijuomaa erottava tekijä, ja erityisesti Helsinki-kahvin karvauden voimakkuus (1,9) kahta muuta kahvia (2,5/Vilna ja 2,3/Berga) selvästi vaimeampi.

Tuloksia pureskeltiin myös klubi-illan keskusteluosiossa.  Päällimmäisenä muistutuksena nousi jälleen esiin se, että vaikka koejärjestelyt toteutettiin ammattitaidolla ja hyvin toistettavasti, kyseessä ei ollut tieteellisen tarkasti toteutettu tutkimus.  Esimerkiksi kahvien maistojärjestys saattoi vaikuttaa ominaisuuksien arviointiin.  Kun aistinvaraisia tutkimuksia toteutetaan, onkin tärkeää satunnaistaa myös näytteiden tarjoilujärjestys siten, että jokainen arvioija saa näytteet eteensä eri järjestyksessä. Tällaista satunnaistamista ei kuitenkaan klubi-illoissamme ole mahdollista toteuttaa.   

Kaikki olivat kuitenkin yhtä mieltä siitä, että kahvijuomat poikkesivat toisistaan selvästi.  Kahdentoista raatilaisen tulosten mukaan suurin ero oli karvaudessa: Helsinki-kahvi koettiin vähiten karvaaksi.  Tämä saattoi johtua erityisesti vesien erossa, sillä sekä Vilna- että Berga-vedet olivat selkeästi kovempia kuin Helsinki-vesi. Ehkä kova vesi oli myös katistanut Berga- ja Vilna-kahvien flavoriprofiilia, joka oli Helsinki-kahvissa laajempi ja tasapainoisempi.  Muilta ominaisuuksilta en uskalla vetää kovin vahvoja johtopäätöksiä, sillä erojen ei voinut yksiselitteisesti päätellä johtuvan tietyistä vesien ominaisuuksista. Harmi, ettei Vilna-vedestä ollut saatavilla magnesium- ja kalsiumpitoisuuksia, sillä erot näissä olisi saattanut selittää joitakin eroja Berga- ja Vilna-kahvijuomissa.  Molemmissa oli nimittäin suurin piirtein sama kovuusarvo, mutta ainakin Berga-kahvissa kovuus tuli suurelta osin kalsiumista.  Jos Vilna-vedessä kovuus olisikin tullut enemmän magnesiumista, saattaisi se selittää Vilna-kahvin korkeampaa makeutta (1,8 vs. 0,9), karvautta (2,5 vs. 2,3) ja hapokkuutta, joka oli kyllä Vilna-kahvissa matalampi (2 vs. 2,2), mutta jonka voimakkuuden kokemus Berga-kahvissa jakaantui raatilaisten kesken.

Ja vielä lopuksi se tärkein kysymys, eli minkä kahvijuoman raatilaiset valitsivat mieleisekseen.  Keskiarvon perusteella tykkäämistulokset jakautuivat suht tasaisesti kuitenkin niin, että keskiarvon perusteella Berga-kahvi koettiin miellyttävimmäksi, sitten Helsinki ja sitten Vilna.  Berga-kahvi voitti myös mieluisimman kahvin äänestyksen, sillä puolet (6) raatilaisista laittoi tämän kahvin mieluisimmaksi vaihtoehdoksi, kun sekä Helsinki- että Vilna-kahvin nimesi kumpaakin ykkösvaihtoehdokseen vain kolme raatilaista.  Tämä raati näytti siis kaipaavan Espanjassa keitettyä – eikun uutettua – kahvia.  Liekö kysymyksessä kaukokaipuusta pitkän matkustuspannan jälkeen?  

Lupasin vielä laittaa linkin kiinnostavaan tieteelliseen artikkeliin kahvista ja veden kemiasta.  No tässä se tulee: Cordoba N, Fernandez-Alduenda M, Moreno F L, Ruiz Y, 2020. Coffee extraction: A review of parameters and their influence on the physicochemical characteristics and flavour of coffee brews, Trends in Food Science & Technology, 96: 45-60, https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.12.004. Julkaisu on ns. open access, eli sen voi ladata kaikki aiheesta kiinnostuneet ilman erillistä korvausta.  Suomeksi teemaan voi lisäksi perehtyä Tia Mäkisen opinnäytetyöstä Turun amk:lle 2022  Uuttoveden kationien vaikutus pesu- ja natural-prosessoituun kahviin.

*************************************************

Kiitokset vielä Pauligin leppoisan asiantunteville isännillemme Kalle Riihiselle, Sampo Latvakankaalle ja Mari Outinen-Lahdelle!  Teidän ansiostanne saimme toteuttaa poikkeuksellisen klubi-illan. 

TG-klubi-illat jäävät nyt kesätauolle, mutta jatkuvat syyskuussa 2022 jo totuttuun tapaan kaksipaikkaisena Helsingissä Hotelli- ja ravintolamuseossa ja Turussa Turun yliopiston Aistikattila-moniaistilaboratoriossa.  Ja tuttuun tapaan kyseessä on avoin klubi eli klubi-iltoihin ovat tervetulleita kaikki ruoasta, ruokanautinnoista ja sen ilmiöistä kiinnostuneet.  Laitan syksyn aikataulusta tiedon tänne blogiin heti, kun ne ovat selvillä.  Hyvää kesää kaikille!

PS. Näitä pikku korjauksia tehty 31.5.2022: 1. Espanjan veden kemiasta hiukan tarkemmin ja 2. Juhlamokka korjattiin oikeaan kirjoitusasuunsa Juhla Mokka.