Roasting affects the final quality of Coffea arabica from the Central Mexican Plateau

Authors

  • Omar Roberto Vargas FLORES Universidad Autónoma del Estado de México, Facultad de Ciencias Agrícolas, Campus Universitario “El Cerrillo” Piedras Blancas, Toluca, Estado de México, Mexico. https://orcid.org/0000-0003-4000-720X
  • Martín Rubí ARRIAGA Universidad Autónoma del Estado de México, Facultad de Ciencias Agrícolas, Campus Universitario “El Cerrillo” Piedras Blancas, Toluca, Estado de México, Mexico. https://orcid.org/0000-0001-7547-5017
  • María Dolores Mariezcurrena BERASAIN Universidad Autónoma del Estado de México, Facultad de Ciencias Agrícolas, Campus Universitario “El Cerrillo” Piedras Blancas, Toluca, Estado de México, Mexico. https://orcid.org/0000-0003-1569-1783
  • José Francisco Ramírez DÁVILA Universidad Autónoma del Estado de México, Facultad de Ciencias Agrícolas, Campus Universitario “El Cerrillo” Piedras Blancas, Toluca, Estado de México, Mexico. https://orcid.org/0000-0002-8625-4655
  • Argel Flores PRIMO Universidad Veracruzana, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Veracruz, , Mexico. https://orcid.org/0000-0001-7150-3332

DOI:

https://doi.org/10.5327/fst.00203%20

Keywords:

roasting, antioxidants in coffee, quality

Abstract

We conducted two experiments in order to characterize the physical and chemical qualities of coffee (Coffea arabica) of the red Caturra variety using a completely randomized design. In the first experiment, we used a roaster inlet temperature of 210°C for five roasting time intervals of 8, 9, 10, 11, and 12 min. In the second experiment, the inlet temperature was changed to 215°C. We determined category 1 and 2 defects from green coffee, characterized the temperature and time profiles during roasting, and determined antioxidants and phenols in aqueous and hydroalcoholic extracts of the roasted coffee. Data were analyzed using ANOVA (p ≤ 0.05) and Tukey’s HSD test (p ≤ 0.05). The results indicated that in terms of physical quality, the analyzed product could be compared to a European preparation, as it had fewer than eight defects and a density of 684 kg/m3. The highest amounts of antioxidants and phenols (584.46 ± 6.57 mg Trolox/mL and 6.01 ± 0.16 mg EAG/mL, respectively), both in aqueous extract, corresponded to the 215°C/12min treatment. Roasting has a distinctive effect on the quality of the coffee.

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References

Abarca Mora, R. (2017). Estudio del proceso de torrefacción del café (Coffea arabica) en tostador convencional (Licenciatura). Universidad de Costa Rica. Retrieved from https://www.ingbiosistemas.ucr.ac.cr/wp-content/uploads/2017/06/Tesis-RoynerAbarca.pdf

Archundia, E. D., Pinzón, D. L., Salem, A. Z. M., Mendoza, P., & Mariezcurrena, M. D. (2019). Antioxidant and antimicrobial capacity comparison of three agroindustrial residues with potential in animal feeding. Agroforestry Systems, 18, 1-10.102.

Arizmendi, D., Gómez, R. M., Dublán, O., Gómez, V., & Domínguez, A. (2016). Electron paramagnetic resonance study of hydrogen peroxide/ascorbic acid ratio as initiator redox pair in the inulin-gallic acid molecular grafting reaction. Carbohydrate Polymer, 136, 350-357. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2015.09.037

Bicho, N. C., Leitão, A. E., Ramalho, J. C., & Lidon, F. C. (2014). Application of colour parameters for assessing the quality of arabica and robusta green coffee. Emirates Journal of Food and Agriculture, 26(1), 9-17. https://doi.org/10.9755/ejfa.v26i1.17190

Borrelli, R., Viscotu, A., Mennella, C., Anese, M., & Fogliano, V. (2002). Chemical characterization and antioxidant properties of coffee melanoidins. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50(22), 6527-6533. https://doi.org/10.1021/jf025686o

Boyadzhieva, S., Angelov, G., Georgieva, S., & Yankov, D. (2017). Characterization of polyphenol content and antioxidant capacity of spent coffee grounds. Bulgarian Chemical Communications, 50(C), 85-89.

Bruhns, P., Kanzler, C., Degenhardt, A. G., Koch, T. J., & Kroh, L. W. (2019). Estructura básica de las melanoidinas formadas en la reacción de Maillard de 3-desoxiglucosona y ácido gamma-aminobutírico. Revista de Química Agrícola y Alimentaria, 67(18), 5197-5203.

Castillo Luzon, M. A., Muñoz Ordóñez, M., & Engler, F. (2016). Manual básico de buenas prácticas para el tostado del café. Ministerio de Industrias y Productividad de Ecuador.

Centro de Estudios para el Desarrollo Rural Sustentable y la Soberanía Alimentaria (CEDRSSA) (2019). Producción y mercado de café en el mundo y en México. CEDRSSA. Retrieved from http://www.cedrssa.gob.mx/files/b/13/39Reporte_Producción_y_mercado_de_café_Cedrssa_2014.pdf

Cho, A. R., Park, K. W., Kim, K. M., Kim, S. Y., & Han, J. (2014). Influence of roasting conditions on the antioxidant characteristics of Colombian coffee (Coffea arábica L.) beans. Journal of Food Biochemistry, 38(3), 271-280. https://doi.org/10.1111/jfbc.12045

De Luca, S., De Filippis, M., Bucci, R., Magri, A. D., Magri, A. L., & Marini, F. (2016). Characterization of the effects of different roasting conditions on coffee samples of different geographical origins by HPLC-DAD, NIR and chemometrics. Microchemical Journal, 129, 348-361. https://doi.org/10.1016/j.microc.2016.07.021

Díaz, F. O., Ormaza, A. M., & Rojano, B. A. (2018). Efecto de la Tostión del Café (Coffea arabica L. var. Castillo) sobre el Perfil de Taza, Contenido de Compuestos Antioxidantes y la Actividad Antioxidante. Información Tecnológica, 29(4), 31-42. https://doi.org/10.4067/S0718-07642018000400031

Duicela-Guambi, L. A., & Corral-Castillo, R. G. (2004). Caficultura orgánica: alternativa de desarrollo sostenible. Portoviejo.

Estados Unidos Mexicanos (1986). Norma Mexicana NMX-F-083-1986. Alimentos. Determinación De Humedad En Productos Alimenticios. Retrieved from https://www.dof.gob.mx/nota_detalle_popup.php?codigo=719128

Estados Unidos Mexicanos (2013). Norma Mexicana NMX-F-593-SCFI-2013. Café Verde y Tostado: Determinación de la Densidad Aparente Por Caída Libre De Granos Enteros De Café Método De Rutina DOF. Estados Unidos Mexicanos. Retrieved from https://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5299150&fecha=16/05/2013#gsc.tab=0

Estados Unidos Mexicanos (2016). Norma Mexicana NMX-F-597-SCFI-2016. Café Verde: Especificaciones, Preparaciones y Evaluación Sensorial DOF. Estados Unidos Mexicanos. Retrieved from http://economia-nmx.gob.mx/normas/nmx/2010/nmx-f-597-scfi-2016.pdf

Hemmler, D., Roullier, C., Gall, J. W., Marshall, M., Rychlik, A. J., Taylor, P., & Schmitt-Kopplin. (2017). Evolución de reacciones químicas complejas de Maillard, resueltas en el tiempo. Informes científicos.

Herrera, J. C., & Lambot, C. (2017). The Coffee Tree: Genetic Diversity and Origin. In B. Folmer, The Craft and Science of Coffee (pp. 1-16). Academic Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803520-7.00001-3

Illy, A., & Viani, R. (2005). Espresso Coffee: The Science of quality (2nd ed.). Elsevier.

Kwak, H. S., Ji, S., & Jeong, Y. (2017). The effect of air flow in coffee roasting for antioxidant activity and total polyphenol content. Food Control, 71, 210-216. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2016.06.047

Lazcano-Sánchez, E., Trejo-Márquez, M. A., Vargas‐Martínez, M. G., & Pascual-Bustamante, S. (2015). Contenido de fenoles, cafeina y capacidad antioxidante de granos de café verdes y tostados de diferentes estados de México. Revista Iberoamericana de Tecnología Postcosecha, 16(2), 293-298.

Lee, L. W., Tay, G. Y., Cheong, M. W., Curran, P., Yu, B., & Liu, S. Q. (2017). Modulation of the volatile and non-volatile profiles of coffee fermented with Yarrowia lipolytica: II. Roasted coffee. LWT, 80, 32-42. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2017.01.070

Leguizamo, S. G., Salgado Siclán, M. L., Ramírez Dávila, J. F., & Rubí Arriaga, M. (2023). Análisis de la producción de café (Coffea arabica L.). Amatepec.

Leinor, J. (1997). Le Nez Du Café.

Li, H. F., Imai, T., Ukita, M., Sekine, M., & Higuchi, T. (2004). Evaluación de la estabilidad del compost utilizando un metabolito secundario: geosmina. Tecnología Ambiental, 25(11), 1305-1312. https://doi.org/10.1080/09593332508618374

Mexico (2001). Norma Oficial Mexicana NOM-149-SCFI-2001. Café Veracruz-Especificaciones y métodos de prueba. Retrieved from http://www.economia-noms.gob.mx/normas/noms/2010/nom149scfi01mod.pdf

Mexico (2007). Norma Oficial Mexicana NOM-169-SCFI-2007. Café Chiapas-Especificaciones y métodos de prueba. Retrieved from http://www.ordenjuridico.gob.mx/Federal/PE/APF/APC/SE/Normas/Oficiales/2007/26032007(1).pdf

Moreira, A. S. P., Nunes, F. M., Simões, C., Maciel, E., Domingues, P., Domingues, M. R., & Coimbra, M. A. (2017). Transglycosylation reactions, a main mechanism of phenolics incorporation in coffee melanoidins: Inhibition by Maillard reaction. Food Chemistry, 227, 422-431. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.01.107

Muñoz, M. D. F., & Noguera, O. M. (2016). Evaluación de propiedades físicas y factores de conversión de café variedad Castillo y Colombia (Coffea arabica L.) durante el proceso de beneficio y trilla, a diferentes alturas sobre el nivel del mar en fincas cafeteras del municipio de Colon, departamento de Nariño. Tesis Lic., Universidad Nacional San Juan de Pasto, Colombia, 92 p.

Nguyen, T. N. H., & Byun, S. Y. (2013). Combined changes of process conditions improved aromatic properties of Vietnamese Robusta. Biotechnology and Bioprocess Engineering, 18, 248-256. https://doi.org/10.1007/s12257-012-0389-3

Oliveri, P., Malegori, C., Casale, M., Tartacca, E., & Salvatori, G. (2019). An innovative multivariate strategy for HSI-NIR images to automatically detect defects in green coffee. Talanta, 199, 270-276. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2019.02.049

Oliveros, N. O., Hernández, J. A., Sierra-Espinosa, F. Z., Guardián-Tapia, R., & Pliego-Solórzano, R. (2017). Experimental study of dynamic porosity and its effects on simulation of the coffee beans roasting, Journal of Food Engineering, 199, 100-112. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2016.12.012

Pittia, P., Nicoli, M. C., & Sacchetti, G. (2007). Effect of Moisture and Water Activity on Textural Properties of Raw and Roasted Coffee Beans. Journal of Texture Studies, 38(4), 536. https://doi.org/10.1111/j.1745-4603.2007.00111.x

Porras-Zúñiga, M. C., Vargas-Elías, G., Araúz-Madrid, L., & Abarca-Alpízar, Y. N. (2019). Efecto de la temperatura en la rapidez del tostado de café. Tecnología en Marcha, 32(7), 20-27.

Ross, C. F., Hoye, C. Jr., & Fernández-Plotka, V. C. (2011). Influence of heating on the polyphenolic content and antioxidant activity of grape seed flour. Journal of Food Science, 76(6), C884-C890. https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2011.02280.x

Schenker, S., & Rothgeb, T. (2017). The Roast: Creating the beans' signature. In B. Folmer (ed.), The craft and science of coffee (pp. 245-271). https://doi.org/10.1016/b978-0-12-803520-7.00011-6

Sistema de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP). (2021). Consulta de datos estadísticos para el ciclo de producción. SIAP. Retrieved from https://www.gob.mx/siap/documentos/siacon-ng-161430

Slavova, G., & Georgieva, V. (2019). World production of coffee imports and exports in Europe, Bulgaria and USA. Trakia Journal of Sciences, 17(1), 619-626. https://doi.org/10.15547/tjs.2019.s.01.098

Somporn, C., Kamtuo, A., Theerakulpisut, P., & Siriamornpun, S. (2011). Effects of roasting degree on radical scavenging activity, phenolics and volatile compounds of Arabica coffee beans (Coffea arabica I. cv. Catimor). International Journal of Food Science and Technology, 46(11), 2287-2296. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2011.02748.x

Specialty Coffee Association (2004). El café Arábica lavado Guía de defectos del café verde. Specialty Coffee Association.

Specialty Coffee Association (SCA) (2015). Protocols. Cupping specialty coffee. Specialy coffee. SCA. Retrieved from https://sca.coffee/research/protocols-best-practices

Specialty Coffee Association (SCA) (2017). Agtron Roast color Classification system (3rd ed.). SCA.

Specialty Coffee Association (SCA) (2023). La Guía de Defectos del Café Verde Arábica Español. SCA. Retrieved from https://es.scribd.com/document/439779196/SCA-the-Arabica-Green-Coffee-Defect-Guide-Spanish-Updated

Vargas Flores, O. R., Rubí Arriaga, M., Mariezcurrena Berasain, M. D., Ramírez Dávila, J. F., & Vargas Elías, G. A. (2023). Café mexiquense: producción, mercado y política pública. Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura.

Wang, X., & Lim, L.-T. (2014). Effect of roasting conditions on carbon dioxide degassing behavior in coffee. Food Research International, 61, 144-151. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.01.027

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Published

2024-03-13

How to Cite

FLORES, O. R. V., ARRIAGA, M. R., BERASAIN, M. D. M., DÁVILA, J. F. R., & PRIMO, A. F. (2024). Roasting affects the final quality of Coffea arabica from the Central Mexican Plateau. Food Science and Technology, 44. https://doi.org/10.5327/fst.00203

Issue

Section

Original Articles