La química del café: ¿Qué pasa cuando lo tuestan y porqué nos quita el sueño?

04/05/2015

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• Contamos cómo funcionan los compuestos químicos del café desde la recolección hasta entrar en nuestro organismo, para que un expreso pueda dejar rastro de su sabor incluso 20 minutos después de su ingesta.
• Durante la torrefacción de los granos, se produce la reacción de Maillard, el mismo proceso que transforma el rojo de la carne cruda en el marrón sabroso de barbacoa.
• La cafeína suprime la melatonina, que nos causa el sueño y ocupa los receptores de adenosina, que reduce la actividad nerviosa, haciendo que tengamos una inyección de energía.

Encender la cafetera. Lo hacemos casi al despertarnos y nos invade esa sensación de no poder afrontar el día sin nuestra dosis matutina de cafeína.

En nuestro organismo todavía circula una gran cantidad de melatonina, la hormona que controla el ciclo circadiano, nos provoca el sueño y que necesita unas 8 horas para ser absorbida. El ritmo frenético al que nos sometemos hace que el dormir tantas horas sea un placer reservado para los fines de semana, y para contrarrestar el efecto de la melatonina, el café nos da ese impulso que necesitamos antes de salir de casa.

Pero el café no es solamente un empuje de energía. Para muchos se ha convertido en una de las bebidas más placenteras y eso no es casual. Para conseguir su sabor, el café es producto de un complejo proceso que va desde la plantación y recolección del grano verde, hasta la preparación y posterior ingesta y metabolización que sufre en nuestro organismo. Veamos cuál es la química que hay detrás de todo ello.

Desde la planta de café

De las 66 especies de plantas de café que hay destacan comercialmente dos: la Coffea arabica, con unas dos terceras partes de la producción mundial, y el café robusta, con un tercio del total.

La variedad robusta produce un café con un cuerpo sustancial y un aroma duro y de tierra. El contenido en cafeína puede llegar a ser relativamente alto, de entre un 2.4 y un 2.8 por ciento del peso. Pese a ser ampliamente distribuido, el robusta no es al café de más alta calidad.

La especie arábica, originalmente de Etiopía, requiere un clima temperado y unos cuidados considerables. El café de esta especie tiene un aroma intenso con reminiscencias de flores, frutas, miel, chocolate, caramelo o pan tostado. La cantidad de cafeína no suele superar el 1.5 por ciento de su peso. Por su calidad superior, el precio de venta es también más elevado que el café robusta.

Ni un solo grano en mal estado

El procesado del café se debe realizar apenas se recolecta para evitar que el grano verde se estropee. El primer paso es secarlos al sol. Inicialmente contienen un 65 % de agua y después del secado se reduce a un 10 ó 12 %.

Una vez que los granos están secos, se extrae la cáscara con una máquina que los deja listos para el empaquetado. Mediante una serie de técnicas basadas en fluorescencia ultravioleta los granos de baja calidad o con imperfecciones son descartados automáticamente. Un solo grano en mal estado puede estropear toda la mezcla.

El tueste: una variedad de reacciones químicas

Una vez seleccionado, el grano pasa a otro de los tramos claves del proceso para conseguir el aroma y sabor tan característicos del café: la torrefacción o tueste. El tueste del café es un proceso pirolítico que incrementa la complejidad química del café.

El aroma del café verde contiene unas 250 variedades diferentes de moléculas volátiles mientras que después del tueste, esta cifra se triplica. La torrefacción elimina los restos de agua que quedan en el grano de café y activa toda una variedad de reacciones entre azúcares, proteínas, lípidos y minerales.

A una temperatura de entre unos 185 y 240 grados centígrados, los azúcares se combinan con los aminoácidos, péptidos y proteínas siguiendo el proceso de caramelización conocido como la reacción de Maillard, el mismo que transforma el rojo de la carne cruda en el marrón sabroso de barbacoa.

Granos torrados de café. Foto: MarkSweep

El resultado de esta reacción es de color marronoso y con un sabor agridulce compuesto por glicosilamina y melanoidina, que dan lugar al sabor característico del café. A la vez, una gran cantidad de moléculas volátiles emergen creando el característico aroma.

Al calentarlo, la presión dentro de cada grano de café puede alcanzar las 25 atmósferas ya que el dióxido de carbono contenido en su interior intenta escapar. Algunas de los granos pueden llegar incluso a reventar creando un característico "pop" parecido al de las palomitas de maíz. Durante la torrefacción el volumen del grano aumenta en un 50 % mientras que su peso se reduce una quinta parte.

Dependiendo de la temperatura, el tueste puede durar entre 90 segundos y 40 minutos. Un tiempo corto necesita una temperatura elevada dando lugar un sabor más bien amargo debido al polifenol. Torrefacciones más largas se usan con variedades de menor calidad dejando escapar todo el sabor. A más alta la temperatura de tueste, menos gustoso y más amargo será el resultado. Temperaturas bajas, en cambio, no llegan a desencadenar las reacciones que dan lugar al sabor propio del café y el resultado tiende a ser ácido.

La magia de la preparación del café

Ya tenemos el café en la cafetera propiamente molido. Para extraer los componentes hacemos pasar agua caliente a través del polvo de café a una presión de unas 9 atmósferas y una temperatura de entre 92 y 94 grados. Cuando el polvo de café se comprime en la cafetera, las partículas de este polvo se mantienen unidas gracias a una sustancia aceitosa mientras que entre ellas quedan algunos espacios de aire.

Algunos experimentos han demostrado que la presión a la que hay que someter el café triturado ha de ser ligeramente menor que la presión del agua de manera que la mezcla final fluya a un ritmo de un mililitro por segundo. Treinta segundos de percolación (proceso de hacer pasar agua entre las partículas de café) dan como resultado un denso café de unos 30 mililitros, con la correspondiente espuma, por supuesto.

Si el color de la espuma es demasiado claro quiere decir que el café no estaba bien prensado, la temperatura del agua era demasiado baja o el tiempo de extracción demasiado corto. Si el color de la crema es demasiado oscuro y se forma un agujero en el centro, significa que la mezcla estaba sobreprensada y la cantidad de polvo de café en el agua demasiado alta.

La gran ventaja que presenta la última generación de cafeteras a base de cápsulas es que el café siempre sigue el mismo proceso optimizado de antemano.

El resultado final es lo que se conoce como un coloide polifásico, en el cual las moléculas de agua se unen a pequeñas burbujas de aire, minúsculas gotas de aceite y algunos fragmentos sólidos. El carácter coloidal le da cuerpo, viscosidad y una baja tensión superficial. Los componentes aromáticos se van volatilizando lentamente del aceite que los contiene de manera que un buen expreso puede dejar rastro de su sabor incluso 20 minutos después de su ingesta.

Los efectos del café

Una de las consecuencias más notables del café además del placer de su ingesta son los efectos que provoca en el organismo. El primero, y motivo por el que mucha gente "necesita" ese café matutino, es el de despertarnos. Pero un exceso de cafeína nos puede afectar negativamente. Detrás de cada uno de esos efectos hay un sinfín de reacciones químicas implicadas.

Inyección de energía: la melatonina es la hormona que controla el ciclo día/noche también conocido como ciclo circadiano. Es la responsable de que a determinada hora de la noche nos dé sueño. La concentración de esta hormona empieza a reducirse después de unas 8 horas de sueño.

Por lo general dormimos menos de las horas recomendadas así que cuando nos despertamos nuestro organismo no ha tenido tiempo de absorber toda la melatonina. La cafeína suprime la melatonina haciendo así que nos sintamos más despiertos. El problema es que la falta de melatonina puede provocar insomnio, sobre todo si se ha ingerido café pocas horas antes de ir a dormir.

Efectos en el cerebro: La cafeína es una molécula muy parecida a la adenosina, una sustancia que se encuentra en el cerebro y que nos protege reduciendo su actividad nerviosa cuando nos sentimos cansados. Al tener una estructura parecida, la cafeína se insertar en los receptores de adenosina bloqueando así su entrada y dejándonos sin su protección. El resultado: la actividad nerviosa se incrementa y nos mantiene alerta y estimulados. No o obstante, una privación prolongada de la adenosina puede tener efectos muy negativos en el cerebro.

Efectos en el hígado: la cafeína puede romperse en tres moléculas diferentes: la paraxanthina, la theobromina y la theofilina. La paraxanthina mejora el rendimiento atlético enviando grasa a los músculos como fuente de energía. La theobromina incrementa los niveles de oxígeno y nutrientes del cerebro. Finalmente, la theofilina incrementa el ritmo cardiaco, la fuerza de contracción del corazón.

¿Demasiada cafeína?

La cafeína está presente en muchos alimentos y bebidas que ingerimos a lo largo del día. Aparte del café, el té, las bebidas carbonatadas y el chocolate son ejemplos de bebidas cafeinadas.

Pero, ¿cuál es la cantidad máxima de cafeína diaria recomendada? En los adolescentes unos 200-300 miligramos, unos tres Red Bulls. En adultos es de unos 400 miligramos, el equivalente a 4 tazas de café, aunque depende del metabolismo de cada uno.

Una sobredosis de cafeína tiene un efecto similar a las anfetaminas. Puede provocar nerviosismo, dolor de cabeza y taquicardia. Asimismo, los antibióticos bloquean el procesado de la cafeína y su combinación puede ser peligrosa. La mezcla de cafeína y alcohol también puede tener efectos muy negativos en el organismo.

Café descafeinado con sacarina, por favor

También es posible disfrutar del sabor y aroma del café sin sufrir después los efectos de la cafeína mediante el café descafeinado.

¿Cómo se extrae la cafeína del café?

El método más utilizado emplea cloruro de metileno como disolvente. Los granos de café verde se humedecen para que se vuelvan porosos y se ponen en remojo en el cloruro de metileno hasta que la cafeína se haya disuelto. Se elimina el disolvente con un evaporador y se lava el grano. Finalmente el grano se seca con aire caliente. Los cafés de más alta gama sustituyen el cloruro de metileno por dióxido de carbono.

Otros efectos en la prevención y causa de enfermedades

Pese a que muchas veces se asocia el consumo de café con sus posibles efectos perjudiciales para la salud, algunos estudios revelan que en realidad podría tener efectos que van más allá del empuje energético.

Muchos de estos estudios son preliminares y nunca deberían tomarse ni como remedios ni curas para ciertas enfermedades. Por ejemplo, se ha observado que el café es una de las principales fuentes de fenólicos de la dieta occidental, siendo éstos unos importantes antioxidantes que mantienen a raya ciertos procesos de envejecimiento.

Otros estudios también revelan que los bebedores habituales de café tienen una probabilidad ligeramente más baja de contraer algunos tipos de cáncer, como el cáncer de hígado, cáncer de colon o cáncer de boca.

Un estudio de la universidad de Harvard asegura que el consumo de café no está relacionado directamente con un incremento de la mortalidad. De hecho, el mismo estudio asegura que estas personas tienen en realidad una probabilidad más baja de morir de una enfermedad cardiovascular.

También se sugiere que el café puede proteger de enfermedades como la gota, la caída de los dientes y de los cálculos biliares además de proteger de la diabetes de tipo 2.

Por otro lado, la cafeína podría tener efectos positivos en pacientes con Alzheimer. Administrando cafeína a ratones con esta enfermedad, se observa una disminución de los beta-amiloides, los péptidos que se acumulan y dañan el cerebro durante la enfermedad. En humanos todavía no se ha demostrado que la cafeína provoque tal efecto. Lo que si que se ha observado es una disminución de la pérdida de capacidad cognitiva en hombres de avanzada edad.

Pero por suerte, no hace falta saber nada de química ni de producción de café para poder disfrutar de una buena taza matutina, pero saber lo que los misterios que se esconden detrás hacen del café algo incluso más placentero.