Axit được cho là một trong những thành phần quan trọng nhất trong cà phê, trong số rất nhiều cách phân loại khác nhau, cách đơn giản nhất là tách các axit trong cà phê thành hai nhóm: các axit hữu cơ (organic acids viết tắt là OA) và axit chlorogenic (CGA). Mặc dù cả hai nhóm axit đều quan trọng đối với các đặc điểm cảm quan tổng thể của cà phê, nhưng chúng khá khác biệt với nhau.
Axit hữu cơ là những hợp chất tạo nên vị chua cảm nhận được mà chúng ta thường đề cập đến trong đánh giá cảm quan (thuộc tính “acidity”) như: Axit citric, axit malic, axit lactic, v.v… Nhìn chung, sự kết hợp của các axit hữu cơ là đối trọng với độ ngọt (sweetness), sự hiện diện của độ chua giúp cốc cà phê không bị nhạt nhẽo, hoặc theo cách gọi của các chuyên gia thử nếm là “phẳng” (flat). Trong số này, axit citric và axit malic đại diện cho một phần đáng kể (hơn 50%) của tổng hàm lượng axit trong cà phê nhân và rất quan trọng đối với tính chất cảm quan của cà phê.
Các axit hữu cơ trong cà phê có nguồn gốc rất đa dạng: Một số được rễ cây cà phê hấp thụ từ đất (phosphate cho axit photphoric); một số được tạo ra bởi cây cà phê thông qua quá trình quang hợp (axit chlorogenic, axit malic, axit citric); một số được tạo ra thông qua quá trình lên men trong giai đoạn chế biến sau thu hoạch (axit acetic, axit lactic, axit malic và axit fumaric); một số được tạo ra trong quá trình rang (axit formic, axit acetic, axit glycolic và axit lactic) và một số thậm chí có thể được tạo nên trong quá trình pha chế (nhiệt độ của nước pha có thể làm cho một lượng nhỏ axit chlorogenic còn lại trong hạt phân tách thành axit quinic và axit caffeic).
Axit citric
Đây là axit hữu cơ phổ biến thứ hai trong cà phê rang. Nó thực sự được sản xuất bởi chính cây cà phê (khi quả cà phê chín, axit citric chuyển hóa thành đường, với hạt cà phê từ quả chưa chín, hàm lượng axit citric cao hơn). Mặc dù axit citric góp phần tích cực vào độ chua của cà phê, nhưng khi có mặt với nồng độ cao, nó có thể làm cho cà phê có vị khó chịu. Mặt khác, axit citric có thể hao hụt đến 50% trong quá trình rang vừa, và tiêu hao nhiều hơn khi quá trình rang diễn ra sâu hơn. Cà phê arabica có hàm lượng axit citric trung bình khoảng 12.3 g/kg, và đối với robusta là 8.6 g/kg.
Axit malic
Loại axit “ngon miệng” này được cho là góp phần tạo nên hương vị của các loại quả như táo, lê, đào, mận, v.v… Trên thực tế, loại axit này được tìm thấy với nồng độ cao trong áo, khiến nó rất quen thuộc và dễ dàng phân biệt với các loại axit khác. Đối với cà phê hàm lượng axit malic thường ở mức trung bình là 5.6 g/kg đối với arabica và 3.0 g/ kg đối với robusta. Một nghiên cứu thú vị đến từ các tác giả của cuốn Coffee: Recent Developments, cà phê Kenya có nồng độ axit malic cao nhất trong số các loại cà phê arabica từng được biết đến.
Axit acetic
Loại axit chính trong giấm, là một trong các axit hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong chất lượng cà phê. Vì axit acetic được sinh ra trong quá trình chế biến, thay vì có sẵn trong chính quả cà phê, nên nồng độ axit acetic cao hay thấp còn phụ thuộc vào phương pháp chế biến ướt hoặc khô. Axit acetic có thể làm cho cà phê có mùi khó chịu, gây nên vị lên men nếu ở nồng độ cao. Tuy nhiên với nồng độ thích hợp, nó được cho là một thuộc tính tích cực. Nồng độ axit acetic trong cà phê nhân có thể tăng tới 25% ở mức rang vừa (medium), nhưng sẽ giảm xuống nếu tiếp tục rang.
Axit tartaric
Được tìm thấy nhiều nhất trong nho – loại làm rượu vang, nó cũng được tìm thấy trong chuối, cam, quýt, và tất nhiên là cà phê. Mặc dù có hàm lượng tương đối cao, nhưng axit tartaric bị phân hủy rất đáng kể sau khi rang, khiến cho loại axit này gần như không thể phát hiện được khi thử nếm.
Axit photphoric
Không giống như các axit hữu cơ đã liệt kê ở trên, axit photphoric là một axit vô cơ, nồng độ axit photphoric thường tăng gấp đôi sau khi rang. Nhìn chung, cà phê arabica chứa ít axit photphoric hơn (trung bình 1.3 g/kg) so với cà phê robusta (trung bình 1.7 g/kg).
Axit quinic và axit caffeic
Đây là hai sản phẩm được hình thành khi axit chlorogenic bị phân hủy trong quá trình rang. Hàm lượng axit quinic và caffeic tự do tăng nhẹ trong quá trình rang, do sự phân hủy axit chlorogenic, mặc dù không theo tỷ lệ, vì chúng tham gia vào các phản ứng đồng thời khác như phản ứng lacton hóa tạo ra các hợp chất đắng, mùi thơm, v.v… Về mặt hóa học, cả axit caffeic và axit quinic đều được coi là axit phenolic và thường liên quan đến tính làm se, khô trong cà phê và được tìm thấy trong một loạt các loại đồ uống khác như trà, sô- cô-la.
Để đánh giá tác động của axit trong quá trình rang, chúng ta có thể chia các loại axit trong cà phê nhân thành nhóm các axit dễ bay hơi và axit không bay hơi. Các axit không bay hơi chính bao gồm axit chlorogenic, axit citric, axit malic và quinic.
Trong giai đoạn đầu của quá trình rang sự phân huỷ các tiền chất carbohydrate (đặc biệt là sucrose) trong các phản ứng như Maillard và Caramel hóa sẽ tạo thành axit formic, acetic, glycolic và lactic (theo thứ tự hàm lượng giảm dần). Vì rất dễ bay hơi nên cả hai loại axit formic, acetic được hình thành khi nhiệt độ rang (tối đa) ở khoảng 240℃ và giảm dần khi nhiệt độ tăng cao hơn (do đó, tổng độ chua có thể cảm nhận được lại giảm trong quá trình rang). Trong khi đó, axit lactic và glycolic (với hàm lượng thấp hơn) sẽ tiếp tục tăng lên xuyên suốt quá trình rang, từ 240-280℃.
