Sabor calidad café por inmersión a varias temperaturas

 

Análisis sensorial del perfil de sabor del café preparado por inmersión total caliente, a temperatura ambiente y en frío a lo largo del tiempo.

Traducción de carácter educativo sin animo de lucro del articulo:

Sensory analysis of the flavor profile of full immersion hot, room temperature, and cold brewed coffee over time

Liang, J., Batali, M.E., Routt, C. et al. Sensory analysis of the flavor profile of full immersion hot, room temperature, and cold brewed coffee over time. Sci Rep 14, 19298 (2024).

https://www.nature.com/articles/s41598-024-69867-6

Resumen

TDS o SDT: Sólidos Disueltos Totales

E: Extracción

TA: Acidez Titulable

L: Tueste Ligero (Agtron Gourmet: 71.8)

D: Tueste Medio Oscuro (Agtron Gourmet: 41.8)

Con la creciente popularidad del café de infusión fría, surge la necesidad de optimizar la eficiencia de la infusión sin comprometer el perfil de sabor deseado. A pesar del uso generalizado de las técnicas de infusión por inmersión total, el efecto del tiempo de infusión en los perfiles sensoriales dinámicos del café preparado mediante este método aún no se ha explorado en profundidad. En este estudio, investigamos la relación entre la calidad sensorial del café y la dinámica de extracción, medida como Sólidos Disueltos Totales (SDT) y Extracción (E), del café preparado por inmersión total a diferentes niveles de tueste y temperaturas de infusión (4 °C, 22 °C y 92 °C), a lo largo del tiempo de infusión, utilizando un método de análisis descriptivo genérico. Específicamente, se seleccionaron diferentes tiempos de infusión para distintas temperaturas, basándonos en cinco etapas de extracción de café específicas. Además, el diseño experimental único también exploró un proceso de investigación de ingeniería orientado a la percepción sensorial. El nivel de tueste tuvo el mayor impacto en el perfil sensorial de los cafés, seguido de la temperatura de infusión, pero el tiempo de infusión, especialmente los tiempos más prolongados a medida que los SDT se estabilizaban, tuvo un impacto más sutil de lo esperado. Veinticinco de los 28 atributos sensoriales mostraron diferencias significativas entre las 30 muestras de café, lo que indica que una mezcla de café verde de una sola fuente puede producir una amplia gama de perfiles sensoriales complejos utilizando diferentes combinaciones de nivel de tueste, temperatura y tiempo de preparación. Específicamente, la intensidad del dulzor se correlacionó negativamente con los sólidos disueltos totales (SDT), y las intensidades de otros 19 atributos se correlacionaron positivamente con los SDT. Curiosamente, encontramos que ciertas preparaciones en frío de larga duración presentaban perfiles sensoriales similares a los de algunas preparaciones en caliente de corta duración, lo que sugiere que los perfiles sensoriales de ciertas preparaciones en caliente y en frío podrían igualarse mediante una preparación controlada. En general, nuestro estudio demostró un enfoque que integra la ingeniería de alimentos y el análisis sensorial para el desarrollo de productos, y nuestros hallazgos proporcionan información valiosa sobre la dinámica de extracción y la calidad sensorial del café preparado por inmersión total, abriendo nuevas vías de preparación para la industria cafetera.

Introducción

La importancia de los sólidos disueltos totales (SDT) y la extracción (E) en la calidad sensorial y la aceptación del café por parte del consumidor está bien establecida^1,2,3,4,5. Si bien la mayoría de los estudios sensoriales sobre café preparado se han centrado en la preparación de espresso a presión o en la preparación por goteo con flujo continuo^{2,4,6,7,8,9,10}, existen comparativamente menos estudios sensoriales sobre métodos de preparación por inmersión total, salvo algunos recientes centrados en la preparación en frío^{10,11,12,13,14}. La relación entre la calidad sensorial y la dinámica de extracción del café preparado por inmersión total bajo diversas condiciones de preparación también es desconocida. En particular, para la cata de café, la industria cafetera se basa en los estándares y protocolos de la Specialty Coffee Association (SCA) como guía para preparar las muestras de café¹⁵. Sin embargo, los efectos de los parámetros de preparación en la dinámica de extracción durante el proceso de cata siguen sin explorarse a fondo. El proceso de cata implica degustar el café en diferentes momentos a medida que se enfría a lo largo de todo el proceso de preparación¹⁵. Sin embargo, hasta la fecha ningún estudio científico ha evaluado sistemáticamente el perfil sensorial dinámico del café preparado por inmersión total en respuesta a diversos parámetros de preparación, como el tamaño de la molienda, la proporción de extracción, la temperatura de preparación y el nivel de tueste. Además, la diferencia en la dinámica de extracción en respuesta al nivel de tueste también tiene implicaciones cruciales para la calidad sensorial del café preparado por inmersión total: las propiedades sensoriales de cafés con diferentes niveles de tueste evaluados en el mismo punto de tiempo y a la misma temperatura podrían verse afectadas por la diferencia de intensidad^16,17. Por lo tanto, la calidad sensorial del café preparado por inmersión total depende de múltiples parámetros de preparación.

Para comprender los efectos del nivel de tueste y los parámetros clave de preparación en la calidad sensorial del café, se requiere una combinación de enfoques de ingeniería y evaluación sensorial para investigar cómo varían las características físicas de la taza con parámetros controlables y cómo estas propiedades físicas medibles (TDS y E) se correlacionan con las propiedades sensoriales del café preparado por inmersión total. Para la gran mayoría de los baristas y consumidores de café, la cuestión práctica de cómo preparar una taza de café con el perfil sensorial deseado utilizando técnicas de inmersión total aún no tiene una respuesta completa.

Nuestro análisis sensorial previo de los efectos del origen, el nivel de tueste y la temperatura de preparación en el perfil de sabor del café preparado por inmersión completa a un TDS de equilibrio fijo y a una temperatura de consumo en frío demostró que la temperatura de preparación en el rango de frío a caliente tiene un impacto significativo en las propiedades sensoriales del café, y que los diferentes niveles de tueste y orígenes también producen diferencias en los atributos sensoriales con la temperatura¹⁸. Sin embargo, este estudio eliminó el efecto del tiempo total de preparación que produce diferencias en el TDS final, que también es un factor clave en la calidad de la taza de café^17,19.

Por otro lado, la industria del café depende en gran medida del método de inmersión total de "cata" para evaluar la calidad del café, siguiendo principalmente los estándares y protocolos de la SCA¹⁵. A pesar del uso generalizado de este procedimiento y la continua dedicación de la industria a mejorarlo²⁰, persisten dudas sobre la consistencia y efectividad de este proceso de evaluación sensorial utilizado en la industria^21,22,23, y aún existe la necesidad de una justificación científica publicada de los detalles del protocolo. Por lo tanto, quisimos responder las siguientes preguntas:

·       ¿cómo cambia el perfil sensorial de la taza de café con el tiempo después de agregar agua, a medida que continúa la extracción y se enfría a temperatura ambiente?

·       ¿Cómo cambia este perfil sensorial dinámico en respuesta a diferentes niveles de tueste y parámetros de preparación?

·       ¿Cuáles son las relaciones entre las mediciones fisicoquímicas (TDS, pH y TA) y la calidad sensorial del café a lo largo del tiempo?

·       ¿Cómo diseñamos el perfil sensorial del café de inmersión a través de parámetros de preparación accionables?

Para responder a estas preguntas, este estudio relacionó la dinámica de extracción con la calidad sensorial del café preparado por inmersión total, siguiendo un enfoque de ingeniería sensorial. Exploramos los perfiles de sabor e investigamos los efectos de los niveles de tueste, las temperaturas de preparación y el tiempo de preparación en la calidad sensorial del café preparado por inmersión total, utilizando un método de análisis descriptivo genérico junto con mediciones de sólidos disueltos totales (TDS), acidez titulable (TA) y pH.

Métodos

Diseño experimental

Se utilizó un diseño factorial 2 × 3 × 5, con una mezcla de café centroamericano tostado a dos niveles diferentes, y cada una preparada a tres temperaturas distintas (4 °C, 22 °C y 92 °C), en cinco momentos diferentes que correspondían a cinco etapas de preparación, desde el enjuague hasta el equilibrio de las infusiones por inmersión completa. Cada una de las 30 muestras de café se preparó por triplicado para las mediciones físico-químicas y sensoriales. Las propiedades físico-químicas de los cafés se midieron como sólidos disueltos totales (SDT), acidez titulable (AT) y pH, y las propiedades sensoriales se evaluaron mediante un método de análisis descriptivo genérico.

Cafés

Una mezcla de café centroamericano compuesta por un café Cerro Las Ranas de El Salvador y un café Parainema de Nicaragua se tostó en dos niveles diferentes: un tueste ligero (L) y un tueste medio-oscuro (D)²⁴. El tueste se realizó en un solo día utilizando una tostadora Probat Probatone P-5 (Probat-Werkevon Gimborn Maschinenfabrik GmbH, Emmerich am Rhein, Alemania) en el Centro de Café de UC Davis. El color promedio de los granos tostados fue de 71,8 y 41,8 para los tuestes ligero y oscuro, respectivamente, medido con una escala de color Agtron Gourmet²⁵ (Agtron E2OCP-II Coffee Analyzer, Agtron Inc., Reno, NV, EE. UU.). Los granos tostados se desgasificaron durante una semana a temperatura ambiente, luego se sellaron al vacío en bolsas y se almacenaron en un congelador a −20 °C siguiendo el mismo protocolo que en estudios de café publicados anteriormente^16,18. Para garantizar una calidad sensorial uniforme, las bolsas individuales de café se descongelaron a temperatura ambiente durante la noche antes de su uso.

Preparación del café

En la figura 1 se muestra una representación esquemática del proceso de preparación y servicio. Todos los granos de café tostados se molieron con un ajuste de tamaño de molienda uniforme de 4, que corresponde a un tamaño de partícula medio de 972 ± 19 µm (véase la figura S1 complementaria en la referencia ¹⁹) en un molinillo Mahlkönig Guatemala Lab clásico (Mahlkönig USA, Durham, NC, EE. UU.). Los cafés de cada nivel de tueste se prepararon con agua a tres temperaturas diferentes: 4 °C (temperatura típica de refrigeración), 22 °C (temperatura ambiente) o 92 °C (dentro del rango de temperatura sugerido para el café caliente preparado²⁶). Las infusiones refrigeradas y a temperatura ambiente se prepararon durante 0, 4, 8, 12 y 24 h, y las infusiones calientes durante 0, 4, 10, 30 y 60 min, correspondientes a los puntos de tiempo denominados T1, T2, T3, T4 y T5, respectivamente. Los puntos de tiempo se eligieron en función de las etapas de extracción representativas de las infusiones de inmersión total: T1 fue el café "enjuagado", T2 y T3 fueron durante y cerca del final del rápido aumento de TDS, y T4 y T5 fueron después de que el TDS de la infusión hubiera alcanzado el equilibrio aparente¹⁹.

Figura 1. Esquema del proceso de preparación del café y de la evaluación sensorial. https://www.nature.com/articles/s41598-024-69867-6/figures/1

Todos los cafés se prepararon mediante la técnica de inmersión total en kits de cata Toddy (Toddy LLC., Loveland, CO, EE. UU.) con agua purificada Nestlé Pure Life²⁷ (Nestlé Waters North America Inc., Stamford, CT, EE. UU.) en una proporción de agua a café que es la proporción típica que utiliza la industria para el concentrado de café frío²⁸. Para las preparaciones a temperatura de refrigeración, el agua se pre-enfrió a 4 °C; para las preparaciones a temperatura ambiente, la temperatura del agua se ajustó a 22 °C; para las preparaciones calientes, el agua se calentó a 92 °C utilizando un hervidor eléctrico de temperatura variable Bonavita de 1,7 L (Bonavita World, Woodinville, WA, EE. UU.). Todos los cafés se prepararon utilizando la siguiente técnica de inmersión total: Primero, se midieron 100 g de café molido y se colocaron en el recipiente de vidrio, y se vertieron 500 g de agua a las temperaturas objetivo (4, 22 o 92 °C) en el vaso de precipitados utilizando una tetera de cuello de cisne con un movimiento circular. El tiempo de preparación comenzó al finalizar el vertido del agua (tiempo = 0). Luego, con la única excepción del café "enjuagado" que se filtró inmediatamente, las infusiones de café se revolvieron con una varilla durante 15 s para asegurar que todo el café molido estuviera completamente humedecido. Después de eso, las infusiones se taparon con una tapa y se prepararon durante el tiempo de preparación designado. Durante la preparación, las infusiones refrigeradas se almacenaron en un refrigerador a 4 °C, mientras que las infusiones a temperatura ambiente y calientes se colocaron sobre una encimera de madera a temperatura ambiente. Cuando la infusión alcanzó el tiempo de preparación designado, se aplicó un paso de filtración, en el que toda la infusión de café se filtró a través de un papel de filtro para separar el café líquido de los residuos (café agotado). Se realizaron dos infusiones idénticas por cada condición de preparación. Las infusiones líquidas resultantes de las infusiones idénticas se combinaron en un concentrado de café, del cual se extrajo una muestra de 2 ml con una pipeta desechable para medir los sólidos disueltos totales (TDS). Luego, el concentrado de café se diluyó con agua a temperatura ambiente en una proporción de 2 en masa para obtener la bebida de café diluida. Se recogió una muestra de 100 ml de la bebida de café para realizar mediciones físico-químicas, y el resto de la bebida de café diluida se almacenó a 4 °C durante la noche antes de la evaluación sensorial del día siguiente. Todos los tipos de café se prepararon por triplicado.

Mediciones físicas y químicas

Se midieron los sólidos disueltos totales (SDT) tanto del concentrado de café antes de la dilución como de la bebida de café después de la dilución a temperatura ambiente, utilizando un refractómetro digital VST LAB Coffee III (VST Inc, Boston, MA, EE. UU.). El refractómetro se calibró según los procedimientos descritos en un estudio previo¹⁹. El rendimiento de extracción correspondiente, E, se calculó a partir de los SDT medidos y R_brew utilizando la siguiente ecuación¹⁹:

Inicialmente, se añade a la cafetera una masa conocida de café molido (M_g ) y una masa conocida de agua caliente ( M_w). La proporción de estas masas se define como la proporción de infusión (Brew ratio).

https://www.nature.com/articles/s41598-021-85787-1

El pH y la acidez titulable de la bebida de café después de la dilución también se midieron a temperatura ambiente utilizando un medidor de pH/ISE de sobremesa Mettler Toledo S220 SevenCompact™ (Mettler Toledo, Greifensee, Suiza). Las mediciones de pH se tomaron mientras la muestra se agitaba con una barra magnética. Luego, mientras se agitaba el café, se midió la acidez titulable agregando NaOH 0,1 M (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, EE. UU.) gota a gota desde una bureta, hasta que la solución alcanzó un pH de 8,20 ± 0,01. La acidez titulable se expresa en mL de NaOH/50 mL de café. El medidor de pH se calibró utilizando estándares de calibración ácidos (pH 4,00 ± 0,01, codificados en rojo), neutros (pH 7,00 ± 0,01, codificados en amarillo) y básicos (pH 10,00 ± 0,01, codificados en azul) (VWR Chemicals, VWR International, Radnor, PA, EE. UU.) antes de cada serie de seis mediciones. Las mediciones físico-químicas se realizaron por triplicado, de forma consistente con las muestras analizadas en el análisis descriptivo.

Análisis descriptivo

Los protocolos de capacitación y evaluación sensorial se adaptaron de un análisis descriptivo genérico, de acuerdo con el protocolo IRB 1082569-2, enmendado y aprobado. El panel estuvo compuesto por 14 participantes: 10 mujeres y 4 hombres. En otoño de 2021, se llevó a cabo el desarrollo de la lista de atributos y la capacitación en grupo durante nueve sesiones de una hora, donde los participantes cataron los cafés y generaron términos libremente, inspirándose en la Rueda de Sabores del Catador de Café²⁹. Tras la selección de 27 atributos, los participantes realizaron debates y capacitaciones adicionales para llegar a un consenso y familiarizarse con los estándares de referencia de todos los atributos incluidos en la lista final. Durante la última semana de capacitación, recibieron materiales de referencia junto con muestras de café, lo que les permitió trabajar directamente con las referencias durante la cata. Todos los atributos de la lista se enumeran junto con los estándares de referencia en la Tabla Suplementaria S1. Antes de las evaluaciones reales, los participantes realizaron dos simulacros de sesión con un subconjunto de los cafés para asegurar la coherencia entre ellos.

Para la evaluación sensorial propiamente dicha, los panelistas participaron en 15 sesiones de cata, evaluando 6 cafés por sesión. Las evaluaciones se llevaron a cabo en cabinas sensoriales con temperatura controlada e iluminación roja para garantizar que los panelistas estuvieran aislados y no se vieran influenciados por diferencias visuales entre los cafés. A las muestras se les asignó un código aleatorio de 3 dígitos y se presentaron en un diseño de bloques de cuadrado latino de Williams aleatorizado para mitigar los efectos de arrastre. Los cafés se presentaron a los panelistas uno a la vez, con un intervalo de 2 minutos entre muestras. La recopilación de datos se realizó en RedJade (RedJade, Redwood City, CA, EE. UU.), donde los participantes calificaron cada atributo en una escala lineal no estructurada que iba de 0 a 100, con puntos de anclaje en 10 y 90 etiquetados únicamente con las palabras "Bajo" y "Alto". Cada café fue evaluado por triplicado por los panelistas en días diferentes. Las muestras de café (50 ml) se sirvieron en tazas de cerámica blanca. Para mantener una temperatura de consumo uniforme para todos los participantes, las muestras de café se sirvieron frías a unos 6 °C y se calentaron gradualmente hasta unos 12 °C en 3 minutos durante la cata. Se proporcionaron galletas saladas sin sal, agua y una taza vacía a todos los participantes.

Análisis de datos

Los datos de análisis descriptivo se exportaron desde el software de recopilación de datos, y las calificaciones en las escalas lineales no estructuradas se convirtieron a puntuaciones de 0 a 100 para cada atributo. Todos los análisis estadísticos se realizaron con RStudio 2022.07.1 Build 554. Para comprender las características sensoriales de las muestras de café, se utilizó un Análisis Multivariado de Varianza (MANOVA) para todos los atributos y un Análisis de Varianza (ANOVA) de atributos individuales para determinar qué atributos presentaban diferencias significativas entre los cafés. Se empleó un MANOVA de tres vías (Producto, Juez y Replicación como factores) con interacciones de dos vías, utilizando sumas de cuadrados (SS) de tipo III, para analizar todos los atributos con un nivel de significancia alfa del 5%. Se utilizó la prueba Lambda de Wilks en el MANOVA. Tras obtener un resultado significativo en el MANOVA, se realizaron ANOVAs univariados de tres vías con interacciones de dos vías para cada atributo, utilizando sumas de cuadrados de tipo III con el mismo nivel de significancia. Para cualquier atributo, si el efecto principal del producto era significativo, y un efecto Producto*Juez o Producto*Replicación era significativo en el ANOVA univariado, se utilizó un ANOVA pseudomixto utilizando el cuadrado medio del efecto de interacción correspondiente como término de error para probar el efecto principal del producto. Luego, se utilizó un MANOVA de cinco vías (Tostado, Origen, Temperatura, Juez, Replicación como factores) con hasta tres interacciones utilizando sumas de cuadrados (SS) de tipo III para analizar todos los atributos significativos al mismo nivel de significancia. Las medias de los atributos que se determinaron como significativas para los factores experimentales, incluyendo las del efecto del juez o de la replicación por el ANOVA pseudomixto, se compararon luego utilizando la Diferencia Mínima Significativa (LSD) de Fisher en el paquete "agricolae".

Se utilizó el Análisis de Componentes Principales (ACP) basado en las medias de los atributos significativos para visualizar los perfiles sensoriales de las 30 muestras de café. Se realizó un ACP de correlación con el paquete "SensomineR" y se creó un biplot de ACP con el paquete "factoextra". Se investigaron las tres primeras dimensiones y las interpretaciones se centraron en las dos primeras. Además, se realizó un ACP de correlación basado en las calificaciones de los atributos brutos utilizando técnicas de Bootstrap para mostrar elipses de confianza del 95 % alrededor de los productos con el paquete "SensoMineR". También se generaron comparaciones por pares de los productos mediante pruebas T2 de Hotelling con la misma función.

 

Se realizó un análisis de correlación entre la intensidad de los atributos sensoriales y las mediciones físico-químicas, y se generó el gráfico de correlación correspondiente con el paquete "corrplot". Asimismo, se realizó un Análisis de Factores Múltiples (AFM) basado en las medias de las intensidades de los atributos significativos, utilizando los puntos temporales como grupos, para visualizar los perfiles sensoriales a lo largo del tiempo. El espacio de compromiso del MFA se generó utilizando el paquete “FactoMineR”, y el gráfico de puntuaciones y el gráfico de cargas se generaron utilizando el paquete “factoextra”.

Resultados

Mediciones físicas y químicas

En general, los sólidos disueltos totales (SDT) antes y después de la dilución, la extracción y la acidez titulable aumentaron con el tiempo de preparación, como se muestra en la Figura 2. Todos los cafés se prepararon en tiempos preestablecidos, que correspondían a los puntos de tiempo objetivo según la temperatura. Las preparaciones a 92 °C alcanzaron valores de SDT de equilibrio más altos antes de la dilución que las preparaciones a 22 °C y 4 °C, con promedios de (3.97 ± 0.63)% , (3.93 ± 0.10)%, y (3.52 ± 0.59)% en el punto de tiempo final, respectivamente. De acuerdo con estudios previos¹⁸, el nivel de tueste también afectó la dinámica de extracción: el tueste ligero se extrajo más rápido y alcanzó valores de SDT más altos que el tueste oscuro en cada punto de tiempo, siendo este efecto más pronunciado en las preparaciones a 4 °C. Las preparaciones de café se diluyeron al doble para las evaluaciones sensoriales y las mediciones químicas. Por lo tanto, los SDT después de la dilución y el rendimiento de extracción calculado en función de los SDT concentrados siguieron las mismas tendencias que los SDT antes de la dilución.

 

Figura 2. Diagrama de dispersión de las medias y desviaciones estándar de (A) sólidos disueltos totales (TDS) antes de la dilución, (B) TDS después de la dilución, (C) extracción antes de la dilución, (D) acidez titulable y (E) pH a lo largo del tiempo; los niveles de tostado se representan con diferentes colores. https://www.nature.com/articles/s41598-024-69867-6/figures/2

La acidez titulable de las muestras de café varió significativamente según el tueste, la temperatura y el tiempo de preparación, mientras que el pH solo varió significativamente con el tueste y la temperatura (véase la figura 2D,E). El café de tueste ligero presentó una acidez titulable significativamente mayor y un pH menor. Dado que la acidez titulable se correlaciona con la acidez percibida⁷, nuestros resultados indicaron que el tueste ligero era más ácido que el tueste oscuro, independientemente de la temperatura o el tiempo de preparación. El efecto de la temperatura fue menor en comparación con el del tueste; en general, la acidez titulable aumentó y el pH disminuyó ligeramente con la temperatura de preparación. Además, la acidez titulable del café aumentó con el tiempo de preparación, pero el pH se mantuvo estable a medida que avanzaba la preparación.

Medidas sensoriales

El MANOVA de tres vías con interacciones de dos vías en todos los atributos mostró que el efecto del producto principal (muestras de café) fue significativo. Además, el Juez, la Rep y las interacciones de dos vías también fueron significativas (valor p < 0,05). Tras el MANOVA significativo, los ANOVA univariados de tres vías con interacciones de dos vías para cada atributo revelaron que 25 de los 28 atributos de la ficha de evaluación (todos los atributos excepto té negro, papel y hierbas) difirieron significativamente entre las 30 muestras de café (véase la Tabla Suplementaria S2), lo que indica una amplia gama de perfiles sensoriales dentro de este conjunto de productos. Para comparar, en la Figura 3 se muestran los gráficos de líneas de las intensidades de los atributos percibidos para ambos niveles de tueste y preparados a tres temperaturas diferentes en los distintos puntos de tiempo. Dentro de este conjunto de productos, las intensidades de algunos atributos variaron considerablemente con los factores experimentales evaluados, como astringente, amargo, quemado, cítrico, cacao, tostado, caucho, ahumado y ácido; mientras que la intensidad de algunos atributos se mantuvo dentro de un rango menor con respecto al cambio de factores experimentales, como el caldo, la especia marrón, el azúcar moreno, el verde cocido, terroso, floral, sabroso y whisky.

Figura 3. Gráficos lineales de las intensidades medias de los atributos en función del tiempo para tuestes claros y oscuros. Los puntos de tiempo 1, 2, 3, 4 y 5 corresponden a 0, 4, 8, 12 y 24 h para las preparaciones a 4 °C y 22 °C, y a 0, 4, 10, 30 y 60 min para las preparaciones a 92 °C. Las muestras de tueste oscuro se representan con líneas continuas y las de tueste claro con líneas discontinuas. Las diferentes temperaturas de preparación se representan con distintos colores; las barras de error representan los valores LSD para cada atributo del ANOVA de tres vías con interacciones. https://www.nature.com/articles/s41598-024-69867-6/figures/3

Además, el MANOVA de cinco vías que examinó los efectos de los factores experimentales mostró que el nivel de tueste fue el principal determinante de las diferencias entre las muestras, seguido de la temperatura de infusión y luego el tiempo de infusión, especialmente los tiempos de infusión más largos a medida que el TDS se estabilizó. Se encontraron catorce atributos que fueron significativos para los tres factores experimentales: tueste, temperatura y tiempo (es decir, amargo, ácido, cacao, baya, cítrico, caucho, nuez, tostado, fermentado, quemado, ahumado, terroso y especias marrones) (cf. Tabla 1). Adicionalmente, afrutado, verde cocido y verde fresco fueron significativamente diferentes entre tuestes; dulce, sabroso, viscoso, astringente y whisky fueron significativamente diferentes tanto entre temperaturas como a través de tiempos; y azúcar moreno difirió significativamente entre temperaturas. Cabe destacar que muchos de los atributos significativos por tueste, temperatura o tiempo mostraron una interacción bidireccional significativa entre los tres factores experimentales.

Tabla 1. Valores F de los factores experimentales (Tostado, Temperatura, Tiempo) en los ANOVA de cinco vías de los atributos sensoriales como variable de respuesta. La significancia establecida al 5% se indica en negrita; los valores F calculados mediante ANOVA pseudomixto con Juez se muestran en verde, y los valores F calculados mediante ANOVA pseudomixto con Repetición se muestran en azul. https://www.nature.com/articles/s41598-024-69867-6/tables/1

Relación entre medidas sensoriales y físico-químicas

Dado que los sólidos disueltos totales (SDT) y la etilenglicol (E) dependen en gran medida del tiempo de preparación, se investigó la relación entre la intensidad de los atributos y los SDT. Los análisis de correlación revelaron que 19 atributos se correlacionaron positivamente con los SDT y la E, mientras que el dulzor fue el único atributo con correlación negativa con los SDT y la E, y los 8 atributos restantes no mostraron una relación estadísticamente significativa con los SDT ni con la E (véase la figura 4). Estos hallazgos sugieren que la intensidad de la mayoría de los atributos aumentó con los SDT a medida que avanzaba la preparación. Además, se realizaron análisis de correlación entre la intensidad de los atributos y las mediciones químicas. Los atributos ácido, a frutos rojos, afrutado, cítrico y fermentado presentaron las correlaciones positivas más fuertes con la acidez titulable y una correlación negativa con el pH, lo que indica que estos atributos estaban altamente relacionados con el contenido ácido del café.

Figura 4. Correlaciones entre mediciones físico-químicas e intensidades de atributos. El tamaño de los círculos refleja los valores absolutos de los coeficientes de correlación. Los círculos azules indican correlaciones positivas significativas, los círculos rojos correlaciones negativas significativas y los círculos en blanco representan las correlaciones no significativas. https://www.nature.com/articles/s41598-024-69867-6/figures/4

Efectos del tueste, la temperatura y el tiempo

Los resultados del ANOVA de 5 factores muestran que los 17 atributos fueron significativamente diferentes según el tueste, siendo este el principal factor determinante de las diferencias entre las 30 muestras de café (Tabla 1). El nivel de tueste tuvo el mayor efecto en los siguientes atributos, en orden de magnitud: quemado, ácido, amargo, cítrico, cacao, ahumado, tostado, caucho y afrutado, como lo indican los valores F decrecientes (Tabla 1). En general, las infusiones de café de tueste oscuro presentaron intensidades significativamente mayores de amargor, quemado, ahumado, tostado, caucho y cacao, mientras que las infusiones de café de tueste claro fueron significativamente más ácidas, cítricas, con sabor a frutos rojos y afrutadas (véase la Figura 3), lo cual concuerda con trabajos previos^18,30. Cabe destacar que el sabor afrutado solo fue significativo para el tueste, lo que sugiere que el sabor afrutado del café estuvo determinado principalmente por el nivel de tueste, siendo el tueste claro significativamente más afrutado independientemente del proceso de preparación.

La temperatura fue el segundo factor más determinante de la diferencia entre los tres factores experimentales, con 20 atributos significativamente diferentes por temperatura según el ANOVA de 5 vías. De manera similar, amargo, quemado, ahumado, caucho, ácido; además, astringente, dulce, whisky, cítrico y terroso también fueron atributos importantes que variaron por temperatura (cf. Tabla 1). El dulzor aumentó significativamente con la disminución de la temperatura en el tueste oscuro, y el dulzor en el tueste claro de 92 °C fue significativamente menor que en las infusiones de 4 o 22 °C (cf. Fig. 5A). Por el contrario, ácido y cítrico fue significativamente mayor en las infusiones de 92 °C para ambos niveles de tueste, debido a las bajas intensidades de sabor percibidas en el café "enjuagado" a 22° y 4 °C (cf. Fig. 5I,J). Además, muchas de las diferencias por temperatura también dependieron del tueste. En el tueste oscuro, las notas amargas, a quemado, ahumadas, a goma, astringentes, a whisky y terrosas aumentaron significativamente con la temperatura de preparación de 4 °C, 22 °C, hasta 92 °C, mientras que los cambios con respecto a la temperatura en el tueste claro no fueron significativos entre las preparaciones a 4 °C y 22 °C (véase la figura 5B-H). Estas intensidades de atributos fueron significativamente menores que en las preparaciones a 92 °C, excepto para el whisky, por la misma razón que el café "enjuagado" a 22 °C y 4 °C carecía de esos sabores.

Figura 5. Atributos sensoriales con diferencias significativas según la temperatura y el nivel de tostado en todos los puntos de tiempo, con diferentes códigos de letras que indican diferencias significativas.  https://www.nature.com/articles/s41598-024-69867-6/figures/5

Sorprendentemente, el efecto del tiempo fue el menor entre los factores experimentales evaluados, y bajo nuestro protocolo de preparación experimental, en el que se evaluaron concentrados de café diluidos. Por lo tanto, observamos que el efecto del tiempo de preparación podría haber sido menor en comparación con una cata de café típica o un método de prensa francesa con una mayor proporción de preparación. Dentro de nuestro conjunto de muestras experimentales, el café "enjuagado" del Punto de Tiempo 1 fue más dulce, mientras que los otros atributos significativos tuvieron intensidades menores. Curiosamente, la astringencia y la viscosidad, como atributos de sensación en boca y/o quimioestesia, solo fueron significativas para la temperatura y el tiempo. Independientemente del nivel de tueste, a 4 °C y 22 °C, tanto la astringencia como la sensación en boca viscosa generalmente aumentaron con el tiempo (véase la Fig. 6). A pesar de que el café "enjuagado" tenía una intensidad significativamente menor que todas las demás preparaciones, las preparaciones en refrigerador y a temperatura ambiente durante 8, 12 y 24 h fueron significativamente más astringentes que la preparación de 4 h, y las preparaciones en refrigerador de 12 y 24 h fueron significativamente más viscosas que la preparación de 4 h. A 92 °C, el café "enjuagado" fue significativamente menor tanto en sensación en boca viscosa como en astringencia en comparación con los otros puntos de tiempo. Además, el efecto del tiempo fue más pronunciado a temperaturas de preparación más bajas, pero también dependió del nivel de tueste para atributos específicos (cf. Fig. 7). Por ejemplo, para el tueste oscuro, los cambios en los atributos amargos y quemados fueron significativos con el tiempo en las preparaciones en refrigerador y a temperatura ambiente, mientras que los cambios en las preparaciones calientes se mantuvieron relativamente estables. Por el contrario, la acidez y los cítricos tuvieron diferencias más pronunciadas para el tueste claro en preparaciones a temperaturas más bajas, de modo que la preparación Claro—4 °C—24 h tuvo notas ácidas y cítricas significativamente más altas en comparación con la preparación Claro—4 °C—4 h.

Figura 6. Atributos sensoriales con diferencias significativas según la temperatura y el momento de tueste en todos los niveles de tostado, con diferentes códigos de letras que indican diferencias significativas.  https://www.nature.com/articles/s41598-024-69867-6/figures/6

Figura 7. Atributos sensoriales con diferencias significativas según el nivel de tostado, la temperatura y el punto de tiempo, con diferentes códigos de letras que indican diferencias significativas.  https://www.nature.com/articles/s41598-024-69867-6/figures/7

Análisis de componentes principales (ACP)

El biplot de correlación del ACP de los 25 atributos significativos en 30 muestras de café se muestra en la Figura 8. Las dos primeras dimensiones explicaron el 85 % de la varianza total, y la tercera dimensión explicó otro 6 %. Estos resultados concuerdan con el MANOVA de 5 vías, ya que las muestras de café se diferenciaron principalmente según el nivel de tueste. Más específicamente, los atributos típicamente asociados con los tuestes oscuros, como quemado, ahumado, tostado, caucho y amargo, contribuyeron a la primera dimensión; y otros atributos, como fermentado, sabroso, caldoso y ácido, fueron importantes contribuyentes a la segunda dimensión del ACP (véase la Figura S1 complementaria). Además, los cafés "enjuagados" de 0 minutos a 4 °C y 22 °C fueron muy diferentes de todas las demás infusiones, con intensidades dulces y florales mucho mayores y ausencia de otros sabores.

Figura 8 Biplot de análisis de componentes principales de muestras de café y atributos sensoriales significativos de ANOVA de 3 vías. Las diferentes temperaturas de preparación se indican con diferentes colores. La nomenclatura de las muestras de café se representa mediante: Tostado (L: tueste claro/D: tueste oscuro)—Temperatura (4/22/92 °C)—Punto de tiempo (T1/T2/T3/T4/T5). Los puntos de tiempo T1, T2, T3, T4, T5 corresponden a 0, 4, 8, 12, 24 h en preparaciones a 4 °C y 22 °C, y 0, 4, 10, 30, 60 min en preparaciones a 92 °C. Véase la Figura suplementaria 1 para los contribuyentes importantes a los dos primeros PC.  https://www.nature.com/articles/s41598-024-69867-6/figures/8

El PCA demuestra además que el efecto de la temperatura de preparación dependía del nivel de tueste. Para los cafés de tueste oscuro, hubo una separación por temperatura, de modo que los cafés a 4 °C fueron más dulces y florales, los de 92 °C fueron más amargos, quemados, ahumados y astringentes, y los de 22 °C se encontraban en un punto intermedio. Para el café de tueste claro, la separación de las muestras entre las diferentes temperaturas fue menos clara en el biplot del PCA. De manera similar, el efecto del tiempo de preparación también dependió de la temperatura de preparación. Además de que el café "enjuagado" de 0 minutos a 4 °C y 22 °C fue único en comparación con todas las demás muestras, se observaron separaciones más claras entre los cafés a temperaturas de preparación más bajas. Más específicamente, los cafés de tueste oscuro preparados a 4 °C exhibieron algunas características de preparaciones más cortas, y fueron más dulces y menos amargos, tostados o quemados. Sin embargo, los cafés preparados a 92 °C, a un nivel de tueste dado, fueron muy similares entre sí.

Curiosamente, para el tueste ligero, el café “enjuagado” a 92 °C (L-92-T1) fue muy similar a algunas de las infusiones a 4 °C y 22 °C, como las muestras L-4-T3 y L-4-T4, como se muestra en el biplot de PCA. Los valores p de las comparaciones por pares multivariadas entre las muestras de café, excepto el café “enjuagado” a 4 y 22 °C, se muestran en la Tabla 2. Los resultados de la prueba T2 de Hotelling revelaron que, para el café de tueste ligero, los perfiles sensoriales de estas infusiones frías de larga duración e infusiones calientes de corta duración no fueron significativamente diferentes entre sí, lo que sugiere que los perfiles sensoriales de estos cafés fueron similares. Sin embargo, este hallazgo dependió del tueste, y para el tueste oscuro, las infusiones calientes de corta duración fueron significativamente diferentes de casi todas las infusiones frías de larga duración.

A)

Light-4C-T2

Light-4C-T3

Light-4C-T4

Light-4C-T5

Light-22C-T2

Light-22C-T3

Light-22C-T4

Light-22C-T5

Light-92C-T1

Light-92C-T2

Light-92C-T3

Light-92C-T4

Light-92C-T5

Light-4C-T2

1.00E+00

3.4E−01

4.5E−01

3.2E−03

3.6E−01

9.7E−03

4.7E−02

5.0E−02

8.0E−01

9.0E−04

1.5E−04

7.3E−05

7.0E−05

Light-4C-T3

3.4E−01

1.00E+00

5.3E−01

8.8E−02

6.9E−01

1.7E−01

3.5E−01

4.8E−01

5.0E−01

2.5E−02

2.2E−03

1.2E−03

1.2E−03

Light-4C-T4

4.5E−01

5.3E−01

1.00E+00

2.0E−03

9.8E−01

5.0E−02

6.9E−02

2.2E−02

7.7E−01

2.8E−03

3.1E−04

2.8E−04

5.0E−04

Light-4C-T5

3.2E−03

8.8E−02

2.0E−03

1.00E+00

2.9E−02

3.4E−01

7.6E−01

4.6E−01

9.1E−04

2.1E−01

1.3E−02

1.3E−03

2.6E−03

Light-22C-T2

3.6E−01

6.9E−01

9.8E−01

2.9E−02

1.00E+00

1.2E−01

1.6E−01

1.5E−01

6.8E−01

1.7E−02

1.6E−03

1.3E−03

1.5E−03

Light-22C-T3

9.7E−03

1.7E−01

5.0E−02

3.4E−01

1.2E−01

1.00E+00

7.7E−01

4.3E−01

1.2E−02

6.6E−01

6.2E−02

3.1E−02

4.8E−02

Light-22C-T4

4.7E−02

3.5E−01

6.9E−02

7.6E−01

1.6E−01

7.7E−01

1.00E+00

7.3E−01

5.7E−02

6.1E−01

5.0E−02

1.1E−02

2.6E−02

Light-22C-T5

5.0E−02

4.8E−01

2.2E−02

4.6E−01

1.5E−01

4.3E−01

7.3E−01

1.00E+00

2.6E−02

1.8E−01

1.4E−02

5.4E−03

8.8E−03

Light-92C-T1

8.0E−01

5.0E−01

7.7E−01

9.1E−04

6.8E−01

1.2E−02

5.7E−02

2.6E−02

1.00E+00

4.7E−04

7.8E−05

4.3E−05

6.8E−05

Light-92C-T2

9.0E−04

2.5E−02

2.8E−03

2.1E−01

1.7E−02

6.6E−01

6.1E−01

1.8E−01

4.7E−04

1.00E+00

1.4E−01

4.3E−02

1.0E−01

Light-92C-T3

1.5E−04

2.2E−03

3.1E−04

1.3E−02

1.6E−03

6.2E−02

5.0E−02

1.4E−02

7.8E−05

1.4E−01

1.00E+00

7.4E−01

9.3E−01

Light-92C-T4

7.3E−05

1.2E−03

2.8E−04

1.3E−03

1.3E−03

3.1E−02

1.1E−02

5.4E−03

4.3E−05

4.3E−02

7.4E−01

1.00E+00

6.1E−01

Light-92C-T5

7.0E−05

1.2E−03

5.0E−04

2.6E−03

1.5E−03

4.8E−02

2.6E−02

8.8E−03

6.8E−05

1.0E−01

9.3E−01

6.1E−01

1.00E+00

 

(B)

Dark-4C-T2

Dark-4C-T3

Dark-4C-T4

Dark-4C-T5

Dark-22C-T2

Dark-22C-T3

Dark-22C-T4

Dark-22C-T5

Dark-92C-T1

Dark-92C-T2

Dark-92C-T3

Dark-92C-T4

Dark-92C-T5

Dark-4C-T2

1.00E+00

1.2E−01

1.2E−01

2.9E−01

7.1E−03

2.2E−04

5.7E−04

1.2E−04

1.6E−05

4.5E−07

1.3E−06

4.7E−07

4.7E−05

Dark-4C-T3

1.2E−01

1.00E+00

7.0E−01

6.8E−01

3.1E−03

3.1E−03

6.4E−03

1.0E−03

1.9E−05

2.9E−07

3.9E−06

2.2E−07

2.4E−05

Dark-4C-T4

1.2E−01

7.0E−01

1.00E+00

7.7E−01

3.4E−02

2.1E−03

4.7E−03

5.6E−04

5.0E−05

5.8E−07

1.7E−06

8.3E−07

1.9E−04

Dark-4C-T5

2.9E−01

6.8E−01

7.7E−01

1.00E+00

1.1E−01

1.3E−03

4.1E−03

7.6E−04

5.3E−04

9.9E−06

4.1E−06

1.9E−05

1.1E−03

Dark-22C-T2

7.1E−03

3.1E−03

3.4E−02

1.1E−01

1.00E+00

2.4E−03

1.9E−02

4.8E−03

1.0E−02

7.6E−05

2.1E−05

1.8E−04

1.7E−02

Dark-22C-T3

2.2E−04

3.1E−03

2.1E−03

1.3E−03

2.4E−03

1.00E+00

1.8E−01

4.1E−01

4.5E−02

2.0E−03

1.9E−02

3.4E−04

5.7E−03

Dark-22C-T4

5.7E−04

6.4E−03

4.7E−03

4.1E−03

1.9E−02

1.8E−01

1.00E+00

4.9E−01

3.6E−02

5.0E−04

2.0E−03

3.7E−04

1.9E−02

Dark-22C-T5

1.2E−04

1.0E−03

5.6E−04

7.6E−04

4.8E−03

4.1E−01

4.9E−01

1.00E+00

1.7E−01

5.3E−03

2.6E−02

2.0E−03

4.7E−02

Dark-92C-T1

1.6E−05

1.9E−05

5.0E−05

5.3E−04

1.0E−02

4.5E−02

3.6E−02

1.7E−01

1.00E+00

2.7E−01

3.7E−01

1.3E−01

6.7E−01

Dark-92C-T2

4.5E−07

2.9E−07

5.8E−07

9.9E−06

7.6E−05

2.0E−03

5.0E−04

5.3E−03

2.7E−01

1.00E+00

5.3E−01

2.8E−01

7.3E−01

Dark-92C-T3

1.3E−06

3.9E−06

1.7E−06

4.1E−06

2.1E−05

1.9E−02

2.0E−03

2.6E−02

3.7E−01

5.3E−01

1.00E+00

2.6E−02

2.5E−01

Dark-92C-T4

4.7E−07

2.2E−07

8.3E−07

1.9E−05

1.8E−04

3.4E−04

3.7E−04

2.0E−03

1.3E−01

2.8E−01

2.6E−02

1.00E+00

5.7E−01

Dark-92C-T5

4.7E−05

2.4E−05

1.9E−04

1.1E−03

1.7E−02

5.7E−03

1.9E−02

4.7E−02

6.7E−01

7.3E−01

2.5E−01

5.7E−01

1.00E+00

 

Tabla 2. Valores p de las pruebas T2 de Hotelling para la comparación por pares de perfiles sensoriales entre muestras de café de tueste (A) claro y (B) oscuro. Los cafés con “t = 0” preparados a 4 °C y 22 °C se excluyeron del análisis. La significancia al 5 % se indica en negrita.  https://www.nature.com/articles/s41598-024-69867-6/tables/2

Análisis factorial múltiple (AFM)

El AFM, utilizando los puntos temporales como reflejo de las etapas de extracción como grupos, se muestra en la Figura 9. Las dos primeras dimensiones explicaron el 85,9 % de la varianza total, y la tercera dimensión explicó otro 5,7 %. Nuevamente, las muestras se separaron principalmente por el nivel de tueste y, posteriormente, por la temperatura de preparación, con los tuestes claros a la izquierda y los tuestes oscuros a la derecha de la primera dimensión (véase la Figura 9A). El gráfico de ejes parciales también reveló que las diferencias por temperatura dependían del nivel de tueste. Más específicamente, los cafés de tueste claro preparados a 4 °C y 22 °C se asemejaban más entre sí que los preparados a 4 °C y 22 °C con tueste oscuro, lo que indica que los cafés preparados a temperatura ambiente y refrigerados con tueste claro eran más similares entre sí que los preparados con tueste oscuro (véase la Figura 9A). El MFA demuestra además que las muestras de café de tueste ligero, en cuanto a temperatura y tiempo de preparación, eran más similares entre sí en comparación con las muestras de café de tueste oscuro, ya que se posicionan más cerca unas de otras con ejes parciales más cortos. Por lo tanto, es consistente con los resultados de la comparación por pares multivariada que los perfiles sensoriales de las preparaciones calientes cortas y las preparaciones frías largas fueron más similares en el café de tueste ligero. Además, las muestras de café del Punto de Tiempo 1 fueron nuevamente las más diferentes de los otros puntos de tiempo, mientras que los cafés preparados después de la etapa de "enjuague" estaban mucho más cerca entre sí (cf. Fig. 9B). Además, los círculos de correlación de las variables en diferentes puntos de tiempo también mostraron que los perfiles sensoriales de este conjunto de productos no cambiaron mucho después del Punto de Tiempo 1 (cf. Fig. 9C), lo que indica que los tiempos de preparación más largos tuvieron un efecto mucho menor en los perfiles sensoriales del café preparado por inmersión completa en comparación con el nivel de tueste y la temperatura de preparación.

Figura 9 (A) Mapa de factores individuales con gráfico de correlación de ejes parciales, (B) representación de grupos y (C) círculos de correlación por grupo del MFA utilizando puntos de tiempo (T1, T2, T3, T4, T5) como grupos. https://www.nature.com/articles/s41598-024-69867-6/figures/9

Discusión

Efecto del tiempo de preparación

Nuestros análisis revelaron consistentemente que el tiempo de preparación fue el factor menos determinante de las diferencias sensoriales entre las muestras de café preparadas por inmersión total, en comparación con el nivel de tueste y la temperatura. Los cafés del Punto de Tiempo 1 se diferenciaron claramente del resto, independientemente del tueste o la temperatura de preparación; sin embargo, se observaron pocos cambios estadísticamente significativos en los perfiles sensoriales de los cafés preparados más allá del Punto de Tiempo 3, a medida que el TDS se estabilizó. Otra posible razón por la que el tiempo de preparación tuvo un efecto tan pequeño es que se utilizaron puntos de tiempo correspondientes a cada etapa de extracción como factor, en lugar del tiempo de preparación continuo real como parámetro. Si bien la varianza dentro del tratamiento es mayor debido a la diferencia natural en el TDS dentro del mismo Punto de Tiempo a diferentes temperaturas de preparación (véase la Figura S2 complementaria), es más difícil encontrar diferencias en comparación con la varianza entre tratamientos. Por lo tanto, existe mayor control sobre el nivel de tueste y la temperatura de preparación, pero comparativamente menor control sobre el TDS final correspondiente a diferentes tiempos de preparación a diferentes temperaturas de preparación, debido a la diferencia natural en la dinámica de extracción de las preparaciones por inmersión total^16,19.

De manera similar, un estudio previo de fraccionamiento de los perfiles de sabor del café de filtro a lo largo del tiempo también encontró fuertes correlaciones entre las intensidades de los atributos y los sólidos disueltos totales (SDT), lo cual fue determinado naturalmente por el tiempo de preparación⁶. En el presente estudio, encontramos que el amargor, la acidez y la astringencia se correlacionaron positivamente con los SDT, mientras que el dulzor se correlacionó negativamente con los SDT. Es importante destacar que las muestras de café evaluadas en preparaciones por inmersión completa presentaban sus SDT acumulados desde el momento de la preparación hasta un punto determinado; en contraste, las muestras de café evaluadas en el estudio de preparación por filtro presentaban sus SDT instantáneos, que corresponden a una fracción de una "preparación completa", en la cual cada fracción se recolectó en incrementos de 30 segundos del período de preparación. Esto sugiere que los SDT, más que el tiempo de preparación real, actúan como el factor determinante del sabor tanto en la preparación por filtro como en la preparación por inmersión completa. Curiosamente, los atributos dulces y florales se percibieron con mayor intensidad hacia el final de la infusión por goteo, mientras que el dulzor se percibió como más intenso al comienzo de las infusiones por inmersión completa, en ambos casos debido a los niveles más bajos de TDS. Aquí, la percepción del dulzor probablemente esté más relacionada con la impresión de dulzor y la ausencia o el bajo nivel de otros sabores como el amargor y la acidez que con el dulzor real percibido^4,5,6. Además, la falta de una correlación significativa entre floral y TDS en este estudio podría deberse a los granos específicos utilizados, ya que el aroma floral no fue un atributo significativo dentro del conjunto de muestras de café que probamos, y se encontró que el origen del café fue el segundo factor más influyente en las variaciones entre los cafés preparados por inmersión completa⁴. Esta observación sugiere que las características florales de la mezcla centroamericana utilizada en este estudio podrían no haber sido pronunciadas, y otros cafés pueden verse afectados de manera diferente por el tiempo de infusión.

Infusiones calientes de corta duración frente a infusiones frías de larga duración

Un hallazgo interesante es que los perfiles sensoriales de ciertas infusiones calientes de corta duración, especialmente el café "enjuagado" a 92 °C, fueron similares a los de las infusiones frías de larga duración a 4 °C y 22 °C para el café de tueste ligero que utilizamos, lo que indica una superposición en la percepción sensorial entre la infusión caliente de corta duración y la infusión fría de larga duración para la técnica de infusión por inmersión total. Sin embargo, el alcance de esta superposición aún no está claro y parece depender del nivel de tueste del café, ya que esta superposición fue mucho más evidente en el café de tueste ligero que utilizamos en este estudio. Para validar aún más este hallazgo, será necesario realizar pruebas de discriminación para comparar muestras de café preparadas a temperatura fría de larga duración y a temperatura caliente de corta duración, considerando una gama más amplia de condiciones previas a la infusión, incluyendo orígenes, métodos de procesamiento, condiciones de almacenamiento y niveles de tueste.

Además, otros parámetros de preparación y servicio del café también contribuyen a esta superposición. En nuestro enfoque experimental, preparamos el concentrado de café y luego lo diluimos por un factor de 2 el día anterior a la evaluación sensorial; posteriormente, las bebidas de café se enfriaron en el refrigerador antes de servirlas. Cabe señalar que este enfoque resultó en una proporción de preparación menor que un protocolo estándar de preparación para cata de café o un método típico de preparación con prensa francesa; de esta manera, intentamos minimizar el efecto de la variación de la temperatura de servicio en las percepciones sensoriales, sirviendo todas las muestras de café a una temperatura fría controlada. Sin embargo, como consecuencia de este enfoque, otro posible factor de confusión es que el tiempo de almacenamiento durante la noche podría afectar la composición química y el perfil sensorial del café, si se almacena a temperatura refrigerada³¹. Serían necesarios análisis químicos más detallados para comprobar esta hipótesis.

Implicaciones prácticas

La principal conclusión de nuestro análisis sensorial es que el tueste fue el factor determinante del perfil de sabor general del café preparado por inmersión total, mientras que la temperatura y el tiempo proporcionaron herramientas para optimizar la intensidad de los atributos del perfil de sabor de los granos de café tostados que utilizamos. Al examinar el perfil sensorial dinámico de las infusiones frías bajo diferentes parámetros de preparación a lo largo del tiempo, nuestros resultados no solo reforzaron la comprensión científica de las prácticas comunes existentes en la industria de la infusión fría, sino que también aportaron información valiosa para mejorar el control y la eficiencia de la preparación. Por ejemplo, el sabor afrutado, un factor importante en la preferencia del consumidor^1,2,4,5, solo fue significativo según el nivel de tueste, lo que sugiere que los tuestes más oscuros pueden dificultar la expresión del sabor afrutado independientemente de la temperatura o el tiempo de preparación. Un análisis sensorial previo del café preparado por inmersión total, que examinó el perfil de sabor de las infusiones por inmersión total con un TDS fijo, encontró que la diferencia dentro de la muestra de café estaba determinada por el nivel de tueste, el origen y, posteriormente, la temperatura⁴. Por lo tanto, al buscar lograr propiedades sensoriales específicas del café usando la infusión por inmersión completa, es crucial que los profesionales prioricen el diseño del tueste de los granos de café, seguido de la temperatura y, por último, los tiempos de infusión más largos, especialmente después del Punto de Tiempo 3 cuando el TDS se acerca al equilibrio. Al preparar café de tueste ligero, vale la pena considerar la posibilidad de lograr perfiles sensoriales similares a los de las infusiones frías de larga duración usando infusiones calientes enfriadas de corta duración a través de un método de preparación controlado. Aunque se pueden obtener perfiles de sabor similares en un tiempo más corto, se debe considerar la energía requerida para preparar el agua y enfriar el café. Desde los aspectos de mejora de la eficiencia, una implicación notable es el potencial de tiempos de infusión más cortos en la elaboración de infusión fría de lo que se supone convencionalmente. La práctica general actual de infusión fría se encuentra entre 12 a 24 h^12,28,32,33. Observamos muy pocos cambios estadísticamente significativos en los perfiles sensoriales después del punto de tiempo 3 (8 h a 4 °C y 22 °C), lo que sugiere que la industria puede aumentar la eficiencia en el café frío de inmersión total reduciendo el tiempo de preparación sin cambiar ninguna otra condición de preparación.

Conclusiones

Nuestro estudio demostró el impacto significativo del nivel de tueste, la temperatura y el tiempo de infusión en la calidad sensorial de las infusiones por inmersión total. Se logró una amplia gama de perfiles de sabor a partir de una mezcla de café verde de origen único mediante la combinación de estos factores, siendo el nivel de tueste el principal determinante del sabor, seguido de la temperatura y, posteriormente, de tiempos de infusión más prolongados a medida que el TDS se estabilizaba. Además, la dulzura percibida se correlacionó negativamente con el TDS, mientras que otros 19 atributos mostraron una correlación positiva significativa con el TDS. Curiosamente, ciertas infusiones calientes de corta duración, especialmente el café "enjuagado" a 92 °C, presentaron perfiles sensoriales similares a los de las infusiones frías de larga duración a 4 °C y 22 °C para el tueste ligero, aunque esta similitud puede depender del nivel de tueste y las características de los granos de café utilizados. Estos hallazgos proporcionan información valiosa sobre los efectos de los factores de preparación del café en la extracción y los perfiles sensoriales del café por inmersión total a lo largo del tiempo, y aportan nuevas perspectivas prácticas para el control de la calidad sensorial de las infusiones por inmersión total en la industria cafetera.

Disponibilidad de datos

Todos los datos generados y analizados en este estudio están disponibles en el Repositorio Digital Dryad.

https://doi.org/10.5061/dryad.v15dv423h  (DOI no encontrado)

BIBLIOGRAFIA

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Agradecimientos

Agradecemos a la Coffee Science Foundation por su apoyo a esta investigación, con el patrocinio de Toddy LLC. También agradecemos a Juliet Han por tostar el café para esta investigación, a la profesora Hildegarde Heymann por su ayuda y orientación en sensometría, y a los estudiantes del Centro de Café de UC Davis y del Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos de UC Davis que colaboraron en la recopilación de datos: Megan Dunkin, Kiev M. Ung y Keona L. Kanthatham.

 

Financiación

Este estudio fue financiado por la Specialty Coffee Association con el patrocinio de Toddy LLC.

Información del autor

Autores y afiliaciones

1. Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos, Universidad de California, Davis, One Shields Avenue, Davis, CA, 95616, EE. UU.

Jiexin Liang, Mackenzie E. Batali, Catherine Routt y Jean-Xavier Guinard

2. Departamento de Ingeniería Química, Universidad de California, Davis, One Shields Avenue, Davis, CA, 95616, EE. UU.

William D. Ristenpart

Contribuciones

J.L. codiseñó el estudio, realizó los experimentos, llevó a cabo el análisis de datos y la preparación de las figuras, y redactó el borrador original del manuscrito. M.E.B. codiseñó el estudio, realizó los experimentos y editó el manuscrito. C.R. realizó los experimentos. W.D.R. y J.-X.G. obtuvieron la financiación, codiseñaron el estudio, asesoraron en el análisis de datos y editaron el manuscrito.

Autor de correspondencia

Correspondencia a Jean-Xavier Guinard. Declaraciones éticas

Conflictos de intereses

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Información adicional

Nota del editor

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Información complementaria

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Acerca de este artículo

Citar este artículo

Liang, J., Batali, M.E., Routt, C. et al. Sensory analysis of the flavor profile of full immersion hot, room temperature, and cold brewed coffee over time. Sci Rep 14, 19298 (2024).

https://doi.org/10.1038/s41598-024-69867-6

Recibido: 12 de enero de 2024

Aceptado: 9 de agosto de 2024

Publicado: 20 de agosto de 2024

Versión definitiva: 20 de agosto de 2024

DOI

https://doi.org/10.1038/s41598-024-69867-6

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