《アロマプロジェクト前編》
アロマは、コーヒーをコーヒーたらしめている本質的な要素です。そこで、コーヒーのアロマについて次の4つの基本的な問いを立てたいと思います。
- 焙煎したコーヒーの中にどれだけのアロマがあり、その量は焙煎条件や生豆の違いによってどのように変化するのか。
- 挽いたコーヒーに対してどれだけ効果的に抽出方法がアロマを抽出しているか？
- (1)に答えるために、TAA（利用可能な総アロマ）をどのように測定すればよいか？
- (2)に答えるために、TDA（溶解した総アロマ）をどのように測定すればよいか？
これらはいずれも単純な問いですが、生豆からカップに至るまでのコーヒーを考えるうえで、議論の中心に据えられるべきものです。それにもかかわらず、少なくとも私の知る限りでは、これらの問いを真正面から投げかけている人も、それに体系的に答えようとしている人もほとんどいません。控えめに言っても、これはあまり健全な状況とは言えないでしょう。
一方で、多くの関心はTDS（総溶解固形分）に向けられています。良い一杯のコーヒーに含まれるTDSの組成を詳細に分析した研究は数多く存在します。しかし、仮にTDSの内容を完全に再現できたとしても、そこにアロマ分子が存在しなければ、舌で感じる「味」はあっても、味覚と嗅覚が合わさった「風味」は成立しません。
「アロマ」をどう測るか？
本質はあくまで風味にあります。良いコーヒーの風味は、まずアロマによって形作られ、味はその後に続きます。だからこそ、焙煎豆の中にどれだけのアロマが生成されているのか、そしてそのアロマがどれほど効率よくカップへと移行しているのかを理解する必要があります。
アロマ分子は化学的な化合物であり、TDSとは異なり揮発性を持っています。主に炭素、水素、酸素、窒素からなる有機化合物であり、大気中に存在する揮発性有機化合物（VOC）の濃度を測定することで、アロマ分子の量を間接的に捉えることができます。
幸いなことに、時間の経過とともにVOC濃度を記録できる携帯型の測定機器が存在します。ここではIon Science社のTiger XTLを使用しています。この装置はポンプによって空気を吸引し、VOC濃度をリアルタイムで表示します。
VOCはppm（百万分率）で測定されます。たとえば空気中のVOCが1％であれば、それは10,000ppmに相当します。焙煎豆の中にプローブを差し込むと、通常は数百ppm程度を示し、エスプレッソカップの上では数十ppm程度の値が得られます。
焙煎豆中のTAAと、抽出されたコーヒー中のTDAを比較するためには、共通の基準が必要です。私は、焙煎豆100gあたりに含まれるアロマ分子量（mg/100g）を、そのための適切な指標と考えています。典型的な値はおよそ20mg/100g程度です。この値を元データから算出するにはいくつかの計算工程が必要になりますが、ここでは割愛します。
まずは、いくつかの前提条件を明確にしておく必要があります。
- 同じppmで存在していても、アロマ分子（成分）によって感じられる香りの強さは大きく異なります。10ppm存在してもほとんど知覚されない分子もあれば、0.01ppmでも明確に感じられる分子もあります。TDSが固形分量を示すだけで味の質を教えてくれないのと同様に、TDAも香りの質や個々の成分構成を直接示すものではありません。ただし、限界はあるものの、TAAやTDAは有用な指標になると考えています。
- また、「揮発性」という概念には線引きが必要です。低温・短時間よりも、高温・長時間のほうが多くのVOCが測定されます。そこで妥協案として、最大10分間、55℃で放出されるアロマ量を測定することにしました。55℃はBHのカッピングにおいて快適とされる温度であり、一般的な香りの体験をよく表しています。
- 理想的には挽いた粉そのものから直接TAAを測定したいところですが、粉自体の香りは減衰が非常に遅く、実用的な測定が困難です。測定可能な速度でアロマを放出させるためには、水を加えて粉を「開く」必要があります。これは日常的な感覚とも一致しています。
これから私が説明しようとしていることは完璧ではありませんが、どこかから始めなければなりません。より優れた実験技術を持ち、より高度な機器にアクセスできる読者であれば、きっともっと良い結果を出せるでしょう。私の願いは、この先を読み進めていただくことで、TAA と TDA に取り組むこの最初の試みが、少なくとも興味深いものであると感じていただけることです。
それではここから、基本的な測定手法について説明します。
既知の重量のコーヒーと水の混合物（挽いた豆、抽出液、抽出後の粉など）を、ガラス製またはHDPE製のチューブに入れ、ねじ込み式のキャップで密閉します。私は、内部の底面が斜めになっているHDPEチューブを好んで使用しています。
直径約6mmのチューブを1本、容器の底付近まで届く長さでキャップに通し、接着剤で固定します。もう一方の穴には、内側に数mmだけ入る短いチューブを同様に固定します。こちらはVOC測定器に接続されますが、シリコーン製チューブは使用できません。シリコーンはアロマ化合物を大量に吸収してしまうためです。私はすべてナイロン製チューブを使用しています。
水槽は、市販の低温調理用循環コントローラーを用いて一定温度に保ちます。これは非常に便利で精度も高く、一般的な実験機器より優れていると感じています。試料を入れたチューブは、数分間この水槽に入れて温度を均一化します。
チューブ容量と液体量にはトレードオフがあります。抽出を速く行うには空気量を多く、液体量を少なくする必要がありますが、試料量が多いほど信号は大きくなります。15mLが最もバランスの取れた値でした。
測定開始時点では、VOC測定器を出口側チューブに接続し、一定流量で空気を吸引します。入口側チューブから流入する空気によって気泡が発生し、これがアロマ抽出に必要な表面積を確保すると同時に、内容物を攪拌します。
VOCの典型的な測定曲線では、数秒で平衡に達した後、安定した減衰が見られます。10分で測定を終了し、ExcelのSolverを用いてデータをフィッティングすることで、選択した時間内に放出されたVOCの総量を標準化して算出できます。
以上が、必要なmg/100gの値を得るための、シンプルな抽出セットアップと、アロマを測定するVOC測定器、そしてExcelによる計算の全体像です。
では、なぜここまで到達するのに何か月もかかり、しかも（現時点では）報告できるだけの十分な結果がまだ揃っていないのでしょうか。これは普遍的な現象です。「シンプルな」実験は、決してシンプルではありません。正しくやる方法より、間違える方法のほうが圧倒的に多いのです。私は何度も試行錯誤を繰り返し、今となっては「本来なら1週間で完成していてもおかしくなかった」セットアップに、ようやく辿り着きました。
ここで大きな突破口になったのがRahn博士のアイデアです。初期の実験では、アロマのレベルが低く（約20ppm）、十分に低いレベルに落ち着くまでに15〜20分もかかっていました。そこで博士が提案したのは、水の代わりに飽和に近い塩化ナトリウム溶液を使い、アロマを「塩析（salt out）」させる方法です。理論計算によれば、飽和食塩溶液にあるアロマの蒸気圧は2倍から3倍に増やせる可能性があり、つまり塩を加えるだけで、私の場合は20ppmが60ppmにまで上がり得るのです。
挽いたコーヒーからアロマを測定する場合は、3モル濃度の食塩ストック溶液を15ml加えるだけで済みます。抽出したコーヒーから測定する場合は、まず必要量の塩の結晶をチューブに量り入れ、その後15mlのコーヒーを加え、塩が溶けるように振って混ぜます。
TAA（豆中のアロマ）
TAAを測定するには、約1.5gの挽いたコーヒーに対して、塩を加えた水を15ml使うと、良い測定曲線が得られます。同じ豆でも、挽き目や焙煎度が変われば、曲線にははっきり違いが現れます。これにより、焙煎条件や粉砕条件がアロマに与える影響を定量的に比較できます。
TDA（エスプレッソやパック中のアロマ）
TDAを測定する場合は、抽出されたコーヒーを試料として扱います。たとえば、5mlのエスプレッソに10mlの水を加えた試料は非常に強い信号を示しました。一方で、抽出後に残った粉から放出されるアロマを測定すると、ほとんど信号が検出されない場合もありました。これは、エスプレッソ抽出ではアロマが非常に効率よく液体側へ移行している可能性を示唆しています。
他の測定方法との比較
他の抽出方法、たとえばフィルターコーヒーやフレンチプレスでは、得られる信号がエスプレッソのおよそ5分の1程度になる傾向がありました。ただし、試料量を増やすなどの調整を行えば、十分に測定可能な信号を得られる可能性があります。これらの比較については、より多くのデータを集めた上で、今後さらに詳しく検討する必要があります。
後編に続く
