Andrew Cotters dag börjar inte förrän han har fått sin "cup of Joe, " en ritual som han tar på allvar som en av en växande grupp kaffekonsumenter som maler och brygger specialkaffebönor hemma för en mer smakrik och doftande upplevelse.

En morgon, när doften av nybryggt kaffe omslöt hans kök, han undrade om förvaring av rostade kaffebönor i frysen – en populär konserveringsmetod – var till hjälp för att behålla deras arom.

Som huvudämne i livsmedelsvetenskap vid Penn State College of Agricultural Sciences, Sprint, som tog examen 2018, hade ett unikt tillfälle att undersöka hans grubblande.

"En av de fantastiska sakerna med matvetenskap är att du har möjlighet att studera matprodukter som du tycker om själv, sa Cotter, vars forskningsrön visar att frysning hjälper till att bevara aromen av vissa bönor. Resultaten publicerades nyligen i tidskriften Beverages.

"Som många människor, Jag älskar verkligen en god kopp kaffe på morgonen. Med den ökande populariteten för hantverkskaffe, Jag ville göra ett projekt som kommer att hjälpa kaffekännare att behålla kvaliteten på kaffebönor, " han sa.

Han hittade en entusiastisk supporter i Helene Hopfer, Rasmussen Karriärutvecklingsprofessor i livsmedelsvetenskap, som trodde att forskningen skulle ge insikter som skulle vara av värde för konsumenterna, speciellt de som investerar i "specialitet" eller gourmetkaffebönor, som kan kosta mer än traditionellt kaffe på grund av noggrant urval av bönor och små satsrostning.

"När det kommer till specialkaffe, det finns många olika åsikter om hur man bäst bevarar kaffet, " sa hon. "Det finns många som är emot att förvara kaffebönor i frysen för att undvika kondens, men tittar på den vetenskapliga litteraturen, Andrew kunde inte hitta några bevis för det."

Under Hopfers överinseende och med stöd från Tiffany Murray, koordinator för Penn State's Sensory Evaluation Center, Cotter i september 2017 började sin tvådelade studie, som började med en kemisk analys av sex bönprover av steknivåer från en ljus "City"-stek till en mörk "Wienna"-stek.

Med hjälp av en testprocedur som kallas headspace gaskromatografi-masspektroskopi, Cotter separerade och identifierade hundratals flyktiga molekyler i kaffebönor. Genom denna process, han pekade ut de molekyler som var ansvariga för arom och mätte förlusten av dessa molekyler baserat på steknivån, lagringstid och lagringstemperatur.

Efter att ha rostat bönorna, Cotter förvarade hälften av proverna i frysen och hälften i rumstemperatur i nio veckor, en tidsram som Hopfer sa var baserad på kommersiell praxis.

"Många kaffeproducenter kommer att paketera sitt kaffe och skicka ut det, och sedan kan den stå på hyllan i mataffären i ett par veckor innan den köps, " sa hon. "I det avseendet, nio veckor är inte för extremt."

De lagrade bönorna - och en annan nyrostad sats - användes för den sensoriska delen av experimentet, som gjordes på Sensory Evaluation Center med hjälp av projektiv kartläggning, en teknik som utforskar likheter och skillnader mellan en uppsättning produkter.

En grupp på 48 kaffekonsumenter ombads sedan att lukta på kaffesumpen från de olika rostningarna och lagringsbehandlingarna och ordna dem på ett stort pappersark – placera liknande doftande malningar nära varandra och olika doftande mallar längre ifrån varandra – med hjälp av deskriptorer som att tilltala, föga tilltalande, stark, bränd, mörk, ljus, blommig och rostad.

Vad Cotter fann var att för mörk stek, de flesta paneldeltagare märkte mycket liten skillnad i arom mellan frysta och färska kaffebönor. När det kom till de rumstemperaturlagrade mörka stekarna, dock, deltagarna placerade dessa prover borta från de andra, indikerar att den hade en "annorlunda" arom, sa Cotter.

När det gäller de lätta stekproverna, han sa att paneldeltagarna inte noterade några betydande aromskillnader mellan något av proverna, vilket tyder på att de ljusa stekarna tappade mindre arom under nio veckor än den mörka steken. Denna trend återspeglades också i den kemiska analysen, noterade han.

"Kortfattat, analysen visade att frysning av kaffebönor, speciellt mörka rostade varianter, hjälper till att bibehålla intensiteten och behagligheten hos kaffearom, sa Cotter, som fick ett forskningspris för grundutbildningen från högskolan.

Hopfer sa att hon är imponerad av hur Cotter närmade sig projektet, ordspråk, "Tillsammans utvecklade vi forskningsfrågorna och hur vi bäst besvarar dem, men han gjorde allt arbete, från att välja gröna bönor till att genomföra försök, " sa hon. "Andrew är en mycket omtänksam ung forskare - han vet vad han vill och utvecklar en plan för hur han ska nå dit."

Sprint, som nu är doktorand vid University of California, Davis, sade honom finnas uppskattat av möjligheterna som finnas skaffat till honom vid Penntillståndet och avdelningen av matvetenskap.

"Jag kom till Penn State med en uppskattning på ytan för själva livsmedelsprodukterna, men jag kom ut med en större uppskattning för allt hårt arbete som ligger i att göra vår mat utsökt, konsekvent och säker, ", sa han. "Att vara i den atmosfären var otroligt viktigt för att hjälpa mig att hålla mig motiverad och exalterad över det jag lärde mig."