Chimica del caffè

I componenti presenti in un chicco di caffè sono centinaia e tuttora non sono stati definiti.

Le due specie commercialmente più importanti, l'arabica e la robusta, presentano differenze sia qualitative sia quantitative nella loro composizione chimica.

Confrontando l'Arabica con la Robusta si può notare che la prima contiene più lipidi della seconda, che è a sua volta dotata del doppio della caffeina della prima. 

La composizione chimica del chicco di caffè verde viene modificata con il processo di torrefazione, cioè con quel processo termico che trasforma il chicco verde in quello tostato, pronto per essere macinato e usato per la preparazione della bevanda.

All'inizio del processo di torrefazione, l'acqua presente nel caffè verde subisce una riduzione fino a quando i chicchi raggiungono una temperatura di 160°C. A questo punto cominciano le perdite di sostanze organiche, che vengono espulse dal chicco attraverso la trasformazione in anidride carbonica; a questa temperatura i chicchi iniziano a gonfiarsi e la loro densità si riduce notevolmente, poiché lo sviluppo di volume è contemporaneo alla perdita di umidità.
Già dai 160°C all'interno dei chicchi iniziano importanti trasformazioni chimiche e si vengono a creare molte centinaia di sostanze volatili, che determinano l'aroma tipico del caffè tostato; sempre alla stessa temperatura iniziano a prodursi anche i pigmenti marroni, le melanoidine, la cui struttura è tuttora nota soltanto parzialmente.
Sopra i 200°C la reazione diventa esotermica e, sopra i 240°C, il chicco inizia a bruciare iniziando a produrre fuliggine.

Il caffè è stato classificato dall'organizzazione mondiale della sanità come un "non nutritive dietary component", quindi, anche se contenente vari nutrimenti ed un gran numero di componenti, non viene considerato come un alimento.
Sicuramente il componente del caffè che è stato più studiato durante gli anni e anche il più famoso è la "caffeina", sostanza di sapore amaro, la cui concentrazione in una tazzina di caffè è compresa tra 0,2 e 1,8 mM/litro. Essa però non è l'unico composto che contribuisce al gusto amaro del caffè e la percezione del suo gusto varia con la temperatura a cui si consuma la bevanda e si riduce nelle persone anziane.
Gli effetti più conosciuti del caffè sono quelli della caffeina, il cui assorbimento da parte del nostro corpo provoca la stimolazione del sistema nervoso, innalzando la soglia di concentrazione e la lucidità dell'individuo che l'ha ingerita.

Gli effetti stimolanti del caffè iniziano a manifestarsi tra i 15 e i 45 minuti dopo l'assunzione, fase durante la quale è presente la massima concentrazione di caffeina nel sangue, ed iniziano a venire meno in tempi molto variabili, in funzione di fattori diversi come l'età del soggetto, le condizioni dell'organismo, il tipo di alimentazione, il fumo di tabacco, l'uso di farmaci, scomparendo comunque del tutto nella totalità dei soggetti dopo alcune ore.
Altra caratteristica importante della caffeina, che l'ha resa famosa negli ambienti scientifici, è la sua attività farmacologica. A più di 180 anni dalla sua scoperta (è stata isolata dal chimico tedesco Ferdinand Runge nel 1820) impegna ancora oggi molti ricercatori.

Gli effetti farmacologici, in particolare quello analgesico, compaiono soltanto a dosi più elevate di quelle contenute in una tazzina di caffè consumata abitualmente e in un tempo piuttosto breve.
I più recenti studi sulla composizione chimica del caffè hanno individuato al suo interno più di 600 componenti diversi.
Nel chicco di caffè verde si possono ritrovare minerali, in particolare potassio, proteine, aminoacidi, lipidi e carboidrati che si perdono durante la tostatura formando l'aroma grazie alla combinazione con gli aminoacidi.