Die Moleküle zwischen den Welten: Wie Zucker und Säuren durch die Kaffeebohne wandern

Tief in den dichten Wäldern Kolumbiens, wo sich der Duft reifer Kaffeekirschen mit feuchter Luft und vulkanischer Erde vermischt, findet eine unsichtbare Transformation statt.

Tief in den dichten Wäldern Kolumbiens, wo sich der Duft reifer Kaffeekirschen mit feuchter Luft und vulkanischer Erde vermischt, findet eine unsichtbare Transformation statt. Es ist nicht nur die Fermentierung von Schleim, die der morgendlichen Tasse den Geschmack verleiht, sondern eine molekulare Wanderung, eine geheime Reise von Säuren und Zuckern von der Außenseite der Bohne nach innen, die jede Nuance des Gebräus prägt.

Diese Reise, die in der jüngsten Forschung akribisch dokumentiert wurde, verändert unser Verständnis davon, wie der Geschmack während der Kaffeeverarbeitung entsteht. Die Fermentation des Kaffeeschleims - ein klebriges, zuckerhaltiges Gel, das die Bohnen umgibt - wird oft als Oberflächenprozess beschrieben. Was aber, wenn sein Einfluss weiter reicht, als wir es uns vorstellen? Was wäre, wenn die in dieser mikrobiellen Suppe gebildeten Substanzen in die Bohnen selbst eindringen und nicht nur ihr Äußeres bemalen, sondern auch ihren Kern verändern?

Diese Frage führte die Forscher nach Chinchiná in den kolumbianischen Anden, wo die berühmte Sorte Castillo von Coffea arabicagua wächst. Dort unterzogen Wissenschaftler von Cenicafé und der Universität von Caldas Kaffeekirschen in drei Reifestadien einer ausgedehnten Fermentation unter streng kontrollierten Bedingungen. Ihr Ziel: die Umwandlung und Bewegung von organischen Säuren und Zuckern - Zitronen-, Äpfel-, Chinas-, Essig-, Wein- und Milchsäure sowie Glukose, Fruktose und Saccharose - vom Schleim in das Endosperm der Bohne zu verfolgen.

Die Ergebnisse waren geradezu revolutionär. Während Zitronen-, Äpfel- und Chinasäure in der Bohne reichlich vorhanden, aber im Laufe der Zeit stabil zu sein schienen, sah es bei der Wein- und Essigsäure anders aus: Ihre Konzentrationen stiegen mit zunehmender Fermentationsdauer stetig an. Mit Hilfe der Kohlenstoff-Isotopenanalyse konnten die Forscher nachweisen, dass diese Moleküle nicht nur von außen gebildet wurden, sondern auch in die Bohne diffundierten.

Diese Entdeckung wirft ein Licht auf einen grundlegenden Mechanismus bei der Kaffeeverarbeitung: den Stofftransport durch Diffusion. Anders als das Rühren in einer Suppe oder das Kneten von Teig ist dieser Prozess subtil und langsam. Die Fermentation findet unter Festkörperbedingungen statt, bei denen der Schleim mit der Bohne in Kontakt ist, aber nicht gerührt wird. Keine konvektive Bewegung. Kein Rühren. Nur ein Gefälle des chemischen Potenzials - wie ein Geflüster, das von der Außenwelt in das geschützte Herz der Bohne getragen wird.

Die Auswirkungen auf die Kaffeequalität sind tiefgreifend. Essigsäure ist ein zweischneidiges Schwert: In niedrigen Konzentrationen verleiht sie dem Kaffee Glanz und Struktur, in hohen Konzentrationen überwältigt sie den Gaumen. Die Fähigkeit, ihre Migration vorherzusagen oder zu kontrollieren, könnte die Erzeuger in die Lage versetzen, den Säuregehalt fein abzustimmen. Weinsäure, die oft mit traubenartiger Schärfe assoziiert wird, bietet ähnliche Möglichkeiten. Und Zucker wie Fruktose und Glukose werden zwar während der Gärung weitgehend verbraucht, hinterlassen aber Stoffwechselrückstände, die das endgültige Geschmacksgleichgewicht beeinflussen.

Die Fermentationszeit und die Temperatur erwiesen sich als die wichtigsten Stellschrauben. Bei niedrigeren Temperaturen verlangsamte sich die Diffusion - wie Sirup in einer kühlen Flasche. Bei höheren Temperaturen beschleunigte sich die Übertragung, aber auch die mikrobielle Aktivität, manchmal mit destabilisierender Wirkung. Die Herausforderung besteht also darin, ein Gleichgewicht zu finden: einen Prozess zu steuern, der sowohl biologisch als auch physikalisch, sowohl lebendig als auch molekular ist.

Und das alles verbirgt sich in dem, was wir salopp als „Verarbeitung“ bezeichnen.

Diese Erkenntnisse fügen der Erzählung über die Entwicklung des Kaffeearomas eine neue Dimension hinzu. Die Fermentation kann nicht mehr nur als eine mikrobielle Leistung auf der Schale der Kirsche betrachtet werden. Sie ist ein tiefgreifender chemischer Dialog zwischen der Bohne und ihrer Umgebung. Für Röster, Baristas und Produzenten gleichermaßen könnte das Verständnis dieses Dialogs neue Ebenen der Kontrolle - und der Kreativität - erschließen.

Denn schließlich beginnt jede großartige Tasse Kaffee mit tausend unsichtbaren Schritten. Und manchmal finden die wichtigsten davon im Inneren der Bohne statt.

Wissenschaftliche Literaturhinweise:

Osorio, V., Medina, R., Acuña, J.R., Pabón, J., Álvarez, C.I., Matallana, L.G., & Fernández-Alduenda, M.R. (2023). Umwandlung von organischen Säuren und Zuckern im Schleim und in Kaffeebohnen während einer verlängerten Fermentation. Zeitschrift für Lebensmittelzusammensetzung und -analyse, 123, 105551. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2023.105551
Kregiel, D., Dziekonska-Kubczak, U., Czarnecka-Chrebelska, K., & Pielech-Przybylska, K. (2025). Chemische Fingerabdrücke von Honig, der mit konventionellen und nicht-konventionellen Hefen vergoren wurde. Molecules, 30, 2319. https://doi.org/10.3390/molecules30112319

Autor: Dr. Steffen Schwarz

Dr. Steffen Schwarz ist international anerkannter Experte im Breich Kaffee, Unternehmer und Dozent.

Als Gründer des Coffee Consulate in Mannheim widmet er sich seit vielen Jahren der Aus- und Weiterbildung von Fachkräften entlang der gesamten Wertschöpfungskette des Kaffees. Seine Arbeit verbindet wissenschaftliche Erkenntnisse mit praktischer Erfahrung und umfasst Themen wie Kaffeequalität, Sensorik, nachhaltigen Anbau sowie die Verarbeitung und Zubereitung von Kaffee.

Mit seiner langjährigen Expertise berät er Unternehmen weltweit, entwickelt Bildungsprogramme für die Kaffeebranche und engagiert sich für einen verantwortungsvollen und qualitätsorientierten Umgang mit Kaffee. Als Autor vermittelt Dr. Steffen Schwarz komplexes Fachwissen verständlich und praxisnah und eröffnet seinen Leserinnen und Lesern neue Perspektiven auf eines der faszinierendsten Genussmittel der Welt.