Il caffè, fascino della complessità

Chissà se Prospero Alpini, “medicus et botanicus celeberrimus” della Serenissima, quando nel lontano 1592 ha divulgato in Europa la prima tavola illustrante un ramoscello di caffè nel suo libro De Plantis Aegypti avrebbe immaginato l’importanza che questa pianta avrebbe assunto nei secoli a venire. Oggi il caffè è prodotto in gran parte dei Paesi nella zona del mondo compresa tra i due tropici, con Brasile, Vietnam, Colombia, Paesi Centroamericani, Etiopia, Tanzania ed altri Paesi africani, India, Indonesia tra i maggiori produttori e garantisce benessere a milioni di famiglie. Nel resto del mondo il caffè è consumato ed anche in questo caso rappresenta una fonte di guadagno per tutta l’articolata filiera. Si prevede che la produzione mondiale di caffè per il 2025/26 aumenterà del 2% fino a raggiungere il record di 178,8 milioni di sacchi (da 60 Kg) e si stima che nel mondo vengano consumate tra 1.6 e oltre 3 miliardi di tazze di caffè al giorno.
A fronte di questo enorme successo, qualcuno sostiene che il caffè si conferma la seconda bevanda più consumata al mondo dopo l'acqua, questo prodotto non poteva non attrarre l’attenzione del mondo della Ricerca. A partire dagli aspetti botanici, di fisiologia vegetale e agronomici, passando per ciò che attiene l’immagazzinamento, la tostatura e la trasformazione del prodotto tostato per giungere infine alle correlazioni tra consumo e salute, possiamo affermare che sono davvero poche le discipline scientifiche che non si sono occupate, anche soltanto superficialmente, del caffè.
Benché il termine caffè si riferisca tipicamente alla bevanda, declinata in una molteplicità di preparazioni delle quali, per noi italiani, espresso e moka suonano particolarmente familiari, il caffè è prima di tutto una pianta di cui noi utilizziamo i semi. La pianta, vista e descritta da Prospero Alpini e da lui nominata con gli appellativi arabi “Bon”, “Ban” e “Caoua”, era certamente quella che nel 1737 Linneo ha classificato come Coffea arabica. Il caffè è un arbusto a foglie perenni, alto da 3 a 10 m, che in coltivazione viene mantenuto ad una altezza di 2-2,5 m per migliorare la produzione e facilitare la raccolta. È adulto e produttivo verso i 4-5 anni di età e si mantiene tale per 25-30 anni. E’ una dicotiledone appartenente alla famiglia delle Rubiaceae e al genere Coffea che comprende altre numerose specie (oltre 120). C. arabica è una specie autogama, cioè autofertile, e questa caratteristica determina una ristretta variabilità genetica. Il suo centro di origine è nel sud-est dell'Etiopia e si è diffuso nel mondo quando dall’Etiopia è stato introdotto nella penisola arabica, prima area di domesticazione, da cui ha raggiunto tutte le attuali zone di produzione. Il Brasile, maggiore produttore mondiale, è l’ultimo Paese in cui il caffè è stato introdotto 300 anni fa. Da un punto di vista genetico, C. arabica è una specie tetraploide (unica tetraploide del genere Coffea), ed è il risultato di un unico episodio di ibridazione tra due specie diploidi di caffè: Coffea canephora (che conosciamo come Robusta) e Coffea eugenioides, La rilevanza economica del caffè farebbe ritenere che il suo genoma sia noto da decenni, mentre soltanto nel 2020 ad opera di un team di ricercatori, tra i quali colleghi della Illycaffè spa, il genoma di C. arabica è stato reso noto mediante un primo lavoro scientifico pubblicato sulla rivista Scientific Reports cui sono seguiti altri lavori. Questi studi classificano questa specie come relativamente "giovane" dato che la speciazione copre un intervallo temporale dai 10.000 ai 610.000 anni fa. Recentemente, inoltre, gli studi dedicati al genoma di C. arabica hanno messo in luce una serie di aberrazioni cromosomiche in grado di spiegare la marcata variabilità fenotipica a fronte di una ristretta variabilità genomica. Questa ristretta variabilità rende il caffè Arabica particolarmente vulnerabile alle fitopatologie e alle minacce causate dai cambiamenti climatici. A questo proposito è interessante richiamare un episodio avvenuto alla fine degli anni 60 dell’800 nell’isola che allora si chiamava Ceylon (oggi Sri Lanka). L’isola, all’epoca, era vocata alla coltivazione del caffè (l’Arabica al tempo era l’unica specie coltivata) ma la comparsa della ruggine fogliare del caffè (causata da un fungo dal nome sinistro di Hemileia vastatrix), fitopatologia mai registrata prima, che in breve tempo è in grado di defogliare la pianta e distruggere una piantagione, è stato un evento che ha segnato la sorte della coltivazione di caffè a Ceylon (a favore del tè) e la ricerca affannosa di una specie di caffè resistente alla ruggine. Quando l’epidemia di ruggine è giunta in Indonesia ed ha cominciato ad espandersi, ecco che la Coffea canephora (proprio uno dei due progenitori della C. arabica) ha fatto la sua comparsa ed ha mostrato le notevoli potenzialità agronomiche (maggiore resa e maggiore resilienza alle condizioni ambientali). Questa specie è stata chiamata Robusta proprio perché in grado di resistere all’attacco della ruggine, ed è quindi una specie che da poco più di un secolo è coltivata e consumata, nonostante un sapore più amaro e astringente e note aromatiche piuttosto “ruvide” rispetto al caffè Arabica. Queste differenze hanno largamente stimolato l’interesse dei ricercatori che da subito si sono attivati per interpretarle sia una un punto di vista biologico che da un punto di vista chimico. A questo proposito è necessario sottolineare che l’aroma del caffè ed il suo sapore, sono il risultato di numerosissime reazioni chimiche, indotte dalla tostatura a partire dai cosiddetti precursori di aroma, una molteplicità di molecole presenti nel seme che avrebbero come scopo quello di concorrere a generare una nuova pianta e non certo finire “abbrustolite” in una tazzina. La chimica ha giocato un ruolo fondamentale nel rivelare le sostanze che non solo differenziavano i semi di Arabica e Robusta ma che determinavano l’attività biologica, prima fra tutte la caffeina. La maggior quantità di caffeina (caratterizzata da un sapore piacevolmente amaro), la minor quantità di zuccheri e lipidi (importanti “scrigni” di aromi liposolubili) e la maggior quantità di acidi clorogenici (principali polifenoli del caffè) e amino acidi erano la chiave per comprendere il “ruvido” sapore della Robusta rispetto al sapore dolce e aromatico dell’Arabica. Infatti da un lato gli zuccheri, caramellizando e decomponendosi parzialmente, danno origine ad una serie di composti organici volatili caratterizzati da note sensoriali di caramello e pan tostato, dall’altro gli acidi clorogenici originano aromi speziati e affumicati e gli amino acidi generano aromi che possono spaziare da note di frutta secca a sentori di legno e tabacco. E’ ovvio che l’impegno dei ricercatori per individuare i composti chimici del caffè, la loro origine biochimica, la loro reattività e suscettibilità ai trattamenti termici, i meccanismi che portano alla formazione degli aromi e i meccanismi che portano alla loro percezione sensoriale è stato intenso e protratto nel tempo e non ancora concluso. Questi e molti altri studi si sono resi particolarmente necessari e sono stati promossi da coloro interessati ad offrire un prodotto eccellente, come Ernesto Illy. Per comprendere i fattori che possono pregiudicare la qualità del prodotto come, ad esempio, l’origine dei difetti presenti nei chicchi, le migliori condizioni di stoccaggio, i più adeguati processi di tostatura e i metodi per conservare al meglio il prodotto, Ernesto Illy nel 1966 ha co-fondato l’Association for the Science and Information on Coffee (ASIC). L'ASIC è stata creata per soddisfare il desiderio unanimemente espresso all’epoca di disporre di un'organizzazione permanente che riunisse periodicamente specialisti provenienti da tutto il mondo che lavorano nei diversi campi della scienza e della tecnologia del caffè, dando loro l'opportunità di presentare e confrontare le loro ricerche. Le trenta edizioni del Congresso ASIC, organizzato ogni due anni in “location” con l’alternanza Paesi produttori e Paesi Consumatori, hanno visto migliaia di ricercatori confrontarsi ed approfondire le conoscenze sul caffè dando origine a quella che negli anni è diventata una vera e propria disciplina nota come Coffee Science. Rispetto alle tematiche affrontate inizialmente, nel corso degli anni, agli approfondimenti soprattutto chimici, sono seguiti studi volti a chiarire i pathway biochimici coinvolti nella biosintesi dei principali metaboliti presenti nel caffè, e anche in questo caso prima fra tutte la caffeina. Altro terreno fertile per gli approfondimenti scientifici è stato quello dove si è giocata la partita sugli effetti del consumo di caffè. Negli anni 80, il caffè era stato al centro di forti dubbi in merito alla sua salubrità e ciò, come appurato in seguito dagli epidemiologi, dovuto a fattori confondenti come fumo e alcol non tenuti adeguatamente in considerazione (i forti fumatori erano anche forti bevitori di caffè). Di fatto bere caffè era considerato un “vizio”. Questa situazione ha stimolato da un lato numerosissimi studi epidemiologici e dall’altro una serie di ricerche volte ad individuare composti del caffè fisiologicamente attivi oltre alla caffeina, per decenni considerata l’unica sostanza del caffè dotata di attività biologica. Naturalmente queste ricerche hanno aperto numerosi fronti che spaziavano dalla comprensione della percezione sensoriale delle sostanze presenti nella bevanda (ad es. origine dell’amarezza oppure interazioni tra sostanze volatili e recettori olfattivi) ai meccanismi per spiegare le diverse attività biologiche esercitate dai composti del caffè e come queste vengono modulate dalla tostatura. Oggi, dopo qualche decennio di ricerche approfondite, il caffè è considerato una buona abitudine il cui bilancio rischi/benefici è ampiamente spostato verso quest’ultimi. Sono stati individuati numerosi composti la cui attività antiossidante ed antiinfiammatoria concorre a rendere il caffè protettivo in vari distretti del nostro organismo e nei confronti di molte malattie non trasmissibili (ad es. diabete, malattie degenerative e perfino qualche tipo di tumore). Ai giorni nostri non potevamo non menzionare le tematiche inerenti la sostenibilità come ultimo fronte che vede impegnati ricercatori ed esperti. Dalle pratiche agronomiche sostenibili alla valorizzazione degli scarti nell’ottica dell’economia circolare allo studio di nuovi materiali in grado di preservare il prodotto e limitando il loro impatto ambientale, sono ancora innumerevoli i campi della ricerca che vedono nel caffè un perfetto oggetto di studio. Come è facilmente immaginabile, i risultati finora raggiunti rappresentano soltanto la punta di un “iceberg”, ancora molto v’è da scoprire e sicuramente in futuro il caffè rappresenterà ancora una sfida per gli studiosi. E’ curioso che un caffè espresso, preparato in 20 secondi e consumato in 3 sorsi sia ancora oggi, dopo decenni di ricerche, un concentrato di complessità in grado di stimolare la curiosità dei ricercatori e possa rappresentare un terreno così fertile per approfondire la conoscenza.