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caffeina in un espresso

Caffeina in un espresso

Caffeina in un espresso

” Ma… quanta caffeina in un espresso? ” Questa è la domanda che tutti prima o poi ci siamo posti. Se la domanda è semplice, la risposta come spesso accade non lo è, o almeno risulta molto articolata.

Le ricerche scientifiche in merito sono innumerevoli e questo ci consente di tirare fuori, in breve tempo, alcuni numeri che possono iniziare a soddisfare sicuramente in parte la nostra sete di sapere.

Attraverso una ricerca si è eseguita un’istantanea della variabilità del contenuto di caffeina dei caffè espresso venduti in diversi bar. I risultati danno un ampissimo range di risposta, si va da un contenuto di 51 mg / tazza fino a 322 mg / tazza.

I numeri appena visti non significano molto se non associati ad un metro di misura. E’ per questo che nei prossimi paragrafi andremo a vedere quali sono le principali variabili in grado di influenzare il contenuto di caffeina e in seguito che valori di caffeina ingerita è sconsigliabile superare secondo l’EFSA.

I fattori che influenzano il contenuto di caffeina in un espresso

Il contenuto di caffeina nel caffè è, come abbiamo visto, altamente variabile a seconda di un numero enorme di fattori, quali la specie, variazioni delle condizioni ambientali e climatiche, caratteristiche delle materie prime, pratiche agricole, tecniche post-raccolta, durata e condizioni di conservazione, grado di torrefazione, processo di torrefazione, tipo di metodi commerciali di macinatura, caffè e infusione (1) .

Fattori che influenzano il contenuto di caffeina nel caffè crudo

Il motivo per cui la caffeina è presente nel caffè è già stato mostrato in uno dei nostri articoli, per approfondire leggi l’articolo “cosa ci fa la caffeina nel caffe”.

La quantità di caffeina presente nel caffè crudo può variare a seconda della specie di coffea.

Esistono circa 70 specie di coffea ma poche di queste producono i frutti contenenti i chicchi di caffè, ancora meno vengono utilizzate per fini commerciali. Le due principali specie utilizzate a livello commerciale sono la coffea Arabica e la Coffea Canephora (robusta).
In media, l’Arabica cruda mostra un contenuto di caffeina compreso tra lo 0,9 e l’1,5% (sul peso secco), mentre la Robusta contiene circa il doppio tra 1,2 e 2,4%.

Il contenuto inferiore di caffeina per C. Arabica è spiegato da inferiore “manifestazione” di alcuni geni rispetto a C. canephora, questi geni sono correlati ad un maggiore accumulo di caffeina nei chicchi di caffè.

caffeina in un espresso 3

Anche le origini geografiche possono influenzare la presenza di caffeina nel caffè verde. Ad esempio il caffè Arabica dal Brasile contiene più caffeina rispetto ad una uguale crescita in Etiopia e Kenya, il caffè Robusta dell’Uganda mostra più caffeina rispetto al Vietnam (1) .

L’ambiente di crescita, il corredo genetico, la crescita ad alta quota sono altre variabili che possono influire in modo positivo o negativo sulla maggiore o minore presenza di caffeina nei chicchi così come l’esposizione alla luce. Per la sintesi della caffeina è necessaria l’esposizione alla luce, un maggiore livello di ombra migliora il contenuto di caffeina in C. arabica, viceversa, le piante di caffè Robusta riducono in presenza di ombra la produzione di caffeina (1) .

La tostatura influenza la caffeina in un espresso

Come ormai ben sappiamo, i chicchi di caffè vengono tostati (arrostiti) prima di poter creare la bevanda caffè. La caffeina, all’interno del chicco crudo si presenta come sale di acido clorogenico, durante la tostatura la maggior parte della caffeina si “separa” dagli acidi clorogenici per diventare principalmente libera.

Il punto di sublimazione della caffeina (quando la caffeina da solida evapora) è di 178 °C, quando però la tostatura raggiunge questa temperatura, al contrario di quello che ci si aspetterebbe, la maggior parte della caffeina non evapora ma rimane quasi completamente nel chicco, a sublimare rimane solo una piccolissima quantità, verosimilmente questo accade a causa delle pressioni in gioco all’interno dei semi durante la tostatura che inevitabilmente innalzano la temperatura necessaria alla sublimazione della caffeina.

Durante il processo di arrostimento dei chicchi, all’innalzarsi della temperatura, la caffeina inizia a disciogliersi meglio nell’acqua libera presente nei semi. Quando la temperatura della tostatura supera i 100 °C l’acqua inizia ad evaporare sempre più vigorosamente all’alzarsi della temperatura, nel tempo questo processo di evaporazione trascina con sé una parte della caffeina.

In uno (o due) momenti della tostatura, a causa dei gas in pressione all’interno dei chicchi, i semi di caffè si “fratturano”. È il momento del popping o crack. In questo determinato momento una parte della caffeina viene emessa bruscamente insieme ai gas che erano intrappolati nel chicco durante la frattura dei semi .

La torrefazione provoca una riduzione totale del contenuto di caffeina fino al 30% (esperimenti hanno mostrato una riduzione 0,89% ± 0,02 dei chicchi crudi allo 0,6% ± 0,03 per i chicchi arabica tostati) (1) .

Dati hanno evidenziato che la temperatura di tostatura, piuttosto che il tempo, influisce maggiormente sul contenuto finale di caffeina.

Per quale motivo, allora, con tostature più scure è solitamente rilevabile un maggiore contenuto di caffeina?

La risposta è molto semplice, durante questo processo, maggiore è il livello di tostatura maggiore è la perdita di peso dei chicchi. Facendo una proporzione sul peso totale, la percentuale di caffeina risulta aumentata anche se nella realtà il livello totale risulta diminuito. È per questo che 1 kg di caffè tostato scuro ha generalmente un contenuto di caffeina maggiore rispetto a 1 kg di caffè tostato chiaro.

Contenuto di caffeina e metodo di tostatura

Il calore può essere trasferito ai chicchi di caffè, durante una tostatura tradizionale, per conduzione a contatto diretto con superfici metalliche calde, per convezione e per irragiamento, esperimenti hanno evidenziato una perdita di caffeina, in tostature esplificative, del 14,15% di caffeina.
Sono state studiate anche la torrefazione a microonde non convenzionale o tecniche combinate. È stato evidenziato che l’applicazione della torrefazione a microonde ha determinato una perdita inferiore di caffeina (10,38%) mentre i metodi combinati (convettivi e microonde) hanno consentito di ottenere migliori risultati del contenuto di caffeina con una perdita totale dell’8%. (2)

Come la macinazione influisce sul contenuto di caffeina in un espresso

La macinazione è un passaggio fondamentale per la preparazione dell’espresso. Il caffè tostato viene macinato per aumentare la superficie di contatto tra caffè e acqua e fare in modo quindi che le sostanze presenti nei chicchi possano essere disciolte velocemente e quindi estratte.
I chicchi vengono quindi ridotti in piccole particelle delle dimensioni di poche centinaia di micrometri, per preparare un espresso un singolo chicco viene diviso in circa 3500 parti. Si puo parlare di macinatura fine se le particelle sono di piccole dimensioni, media se sono di dimensioni medie e grossa se le particelle sono di grandi dimensioni.

Quando facciamo un espresso e la macinatura è grossa l’acqua attraversa il caffè macinato molto velocemente, quando invece la macinatura è fine l’acqua attraversa il caffè macinato lentamente.

Il grado di macinatura è direttamente proporzionale al contenuto di caffeina, più il caffè è macinato fine più caffeina è presente nell’espresso (3).

Come il volume di espresso in tazza influisce sul contenuto di caffeina

Uno dei dati più importanti per conoscere il contenuto di caffeina è il volume di espresso in tazza, questo a prescindere dal grado di macinatura. Maggiore è la quantità di espresso in tazza, maggiore è la quantità totale di caffeina.

Gli autori hanno affermato che il contributo maggiore al contenuto totale di caffeina del caffè espresso in tazza è dato maggiormente dal tasso di percolazione (quanta acqua attraversa il caffè nel tempo) , piuttosto che dal livello di macinazione (4) .

Come la dose di caffè macinato influenza la quantità di caffeina nell’espresso

Molto importante è la dose di caffè macinato, ovvero la quantità di caffè polverizzato utilizzata per preparare l’espresso. La dose di caffè macinato utilizzata per fare un espresso, di norma, varia da 7 a 9 grammi.
Il contenuto di caffeina nell’espresso è direttamente influenzato dalla quantità di macinato utilizzata(5).

Come la temperatura dell’acqua e la pressione della macchina influenzano la presenza di caffeina nell’espresso

La quantità di pressione dell’acqua durante l’estrazione dell’espresso non influisce sul contenuto di caffeina presente in tazza(6).

E’ stata dimostrata invece, sopra gli 88 °C, un aumento nella presenza in tazza della caffeina all’aumentare della temperatura dell’acqua(7).

In quanto tempo viene estratta la caffeina nell’espresso

Diverse ricerche hanno dimostrato che la gran parte della caffeina viene estratta nei primi 8/10 secondi di estrazione dell’espresso. Alcuni autori hanno addirittura dimostrato come nei primi 0 – 8 secondi si possa avere ad esempio un estrazione di caffeina di 4,36 mg/ml e nei finali 16 – 24 secondi di estrazione 0,57 mg/ml estratti di caffeina (1).

Portafiltro da 1 espresso vs portafiltro da 2 espressi

E’ stato dimostrato, infine, come un estrazione di caffè a partire da un portafiltro da 1 espresso possa portare una quantità di caffeina in tazza inferiore al portafiltro da 2 espressi. I ricercatori hanno spiegato che questo potrebbe essere dovuto dalla maggiore estrazione di composti idrosolubili in conseguenza della maggiore quantità di caffè macinato (∼7 g per il portafiltro da 1 espresso e ∼14 g per il portafiltro da 2 espressi) (8).

E il decaffeinato?

E’ stato effettuato dai ricercatori un test riguardo la quantità di caffeina presente all’interno di caffè espresso decaffeinato preparato all’interno di una reale situazione lavorativa.
I campioni di caffè espresso decaffeinato hanno dimostrato una notevole variabilità nel contenuto di caffeina che va da 3,0 a 15,8 mg di caffeina per singolo espresso. Secondo i ricercatori la variabilità nella presenza di caffeina può essere attribuita alla manipolazione umana coinvolta nella produzione dell’estrazione dell’espresso (10).

Per i ricercatori la scoperta che il caffè decaffeinato contiene tale quantità di caffeina ha conseguenze cliniche di vasta portata. I medici e i pazienti, scrivono i ricercatori, devono essere consapevoli che il caffè decaffeinato contiene spesso caffeina. L’ingestione di più porzioni di bevande decaffeinate potrebbe comportare dosi di caffeina equivalenti a una bevanda contenenti caffeina.

Quanta caffeina possiamo ingerire?

Secondo l’EFSA, l’assunzione di caffeina fino a 400 mg al giorno (circa 5,7 mg/kg peso corporeo al giorno), consumata nel corso della giornata, non pone problemi di sicurezza per gli adulti sani della popolazione in genere, con una dose di caffeina fino a 200 mg, circa 3 mg per kilogrammo di peso corporeo (mg/kg peso corporeo) per ogni singola assunzione.

Per quanto riguarda le donne incinte, sempre secondo l’EFSA un quantitativo di caffeina sino a 200 mg al giorno, da ogni fonte, consumato nel corso della giornata, non desta preoccupazioni per la salute del feto (11).

Come accennato all’inizio dell’articolo, la forbice sul contenuto di caffeina nell’espresso è molto ampia, l’istantanea di Crozier et al. contiene dati che possono fungere da esempio con un range di  51 mg / tazza fino a 322 mg / tazza.

Da questi dati appare evidente l’impossibilità di determinare quale sia la quantità di Caffè espresso da assumere giornalmente, aggiungendo inoltre le personali sensibilità all’effetto della caffeina.

Bibliografia:

1- Severini C., Derossi A., Ricci I., Fiore A., Caporizzi, R. (2017). How Much Caffeine in Coffee Cup? Effects of Processing Operations, Extraction Methods and Variables. 10.5772/intechopen.69002.

2- Nebesny, E,  Budryn G (2003). Antioxidative activity of green and roasted coffee beans as influenced by convection and microwave roasting methods and content of certain compounds. European Food Research and Technology. 217. 157-163. 10.1007/s00217-003-0705-4.

3- Severini C, Ricci I, Marone M, Derossi A, De Pilli T. Changes in aromatic profile of espresso coffee as a function of grinding grade and extraction time: A study by electronic nose system. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2015;63:2321-2327. DOI: 10.1021/jf505691u

4- Bell LN, Wetzel CR, Grand AN. Caffeine content in coffee as influenced by grinding and brewing conditions. Food Research International. 1996;29:785-789. DOI: 10.1016/ S0963-9969(97)00002-1

5- Andueza S, Vila AM, de Peña MP, Cid C. Influence of coffee/water ratio on the final quality of espresso coffee. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2007;87:586592. DOI: 10.1002/jsfa.2720

6-Masella P, Guerrini L, Spinelli S, Calamai L, Spugnoli P, Illy F, Parenti A. A new espresso brewing method. Journal of Food Engineering. 2015;146:204-208. DOI: 10.1016/j.foodeng.2014.09.001

7- Salamanca CA, Fiol N, Gonzalez C, Saez M, Villaescusa I. Extraction of espresso coffee by using gradient of temperature. Effect on physicochemical and sensorial characteristics of espresso. Food Chemistry. 2017;214:622-630. DOI: 10.1016/j.foodchem.2016.07.120

8- McCusker R, Fuehrlein B, Goldberger B, Gold M, Cone E. (2006). Caffeine Content of Decaffeinated Coffee. Journal of analytical toxicology. 30. 611-3. 10.1093/jat/30.8.611.

9- EFSA

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