Кофе химический состав. Кофе (кофейные зерна). Химический состав кофе

За что мы любим кофе? Ответ на этот вопрос вполне очевиден – кому-то нужен его бодрящий эффект, а другим доставляет удовольствие вкус и аромат. При этом мало кто задумывается о том, какие вещества содержатся в зернах, из которых он приготовлен. Единственное, что известно – это кофеин, который пробуждает нас по утрам и помогает работать днем. Однако, это не единственное вещество, содержащееся в кофейных зернах.

Состав этого продукта настолько богат, что даже удивительно, почему напиток, который из него готовят, может равно принести как пользу, так и вред. При грамотном подходе, кофе может стать не только удивительно вкусным энергетиком, но и в некоторой степени лекарством от многих болезней. Или хотя бы поможет предотвратить их.

Сразу стоит оговориться, что стабильного состава у кофейных зерен нет. Он зависит от сорта, места произрастания, времени сбора и других немаловажных моментов. Меняется он и при – если сырое сырье содержит несколько сотен химических соединений, то в готовом продукте эта цифра может доходить лишь до двух тысяч. Удивительно, но несмотря на весь прогресс, которого достигли ученые в химии, до сих пор не получается воссоздать хотя бы что-то похожее на натуральное зерно. очень далек от того, что может считаться настоящим напитком.

По большей части состоят из углеводов – на их долю приходится около половины общей массы. При обжаривании количество некоторых из них уменьшается, а сахароза превращается в карамелин. Он отвечает за коричневый цвет будущего кофейного напитка. Также в процессе тепловой обработки образуется такое вещество, как кафеоль, которое придает специфический аромат кофе.

Еще один элемент, от которого зависит специфический вкус и аромат готового питья – тригонеллин, относящийся к группе алкалоидов . Именно он, а не кофеин, как мы привыкли считать, отвечает за вкусо-ароматическую составляющую. Последний тоже относится к алколоидам и обладает тонизирующим свойством. Да, в чистом виде кофеин обладает горьковатым вкусом, но на кофейном напитке это никак не отражается. То же самое вещество можно встретить и в кока-коле – пара бутылок по своему эффекту сравнимы с чашечкой натурального кофе. Вкус же совершенно другой.

На вкус будущего напитка влияет и такое химическое вещество, как танин. Прежде всего, он отвечает за связывание полисахаридов и белков. В зеленых зернах процентное содержание вещества составляет около семи процентов. При обжарке же оно разрушается, но именно это придает зерну неповторимый вкус и аромат. Получается, что разрушение танина необходимое условие для создания того кофейного напитка, который мы знаем и любим.

Еще одно важное вещество, которое входит в состав кофе – белок. Его количество составляет около 10% от общего количества всех веществ.

Говоря про химический состав зерен, не стоит забывать о витаминах и минералах, коих здесь также немало. Чего здесь действительно много, так это витамина В3. Это вещество влияет на метаболизм в организме. Помимо В3, в кофе содержатся и другие важные микроэлементы. Вот лишь некоторые из них:

• витамины А, Е, практически вся группа В, РР;
• железо;
• натрий;
• кальций;
• магний;
• цинк;
• медь.

Как уже говорилось выше, химический состав зерен может меняться под влиянием многих условий. Но даже самые низкие сорта кофейных зерен содержат в себе множество веществ и их соединений. Так что можно смело утверждать, что столь любимый многими напиток может быть полезен для здоровья, естественно, если его правильно употреблять.

Не стоит пить кофе тем, у кого наблюдаются проблемы со стороны сердечно-сосудистой и нервной систем, гастрит, язва, заболевания прямой кишки.

Кроме того, чрезмерное потребление этого бодрящего питья может привести к бессоннице, нервозности, раздражительности. Если же не увлекаться и учитывать состояние своего здоровья, то кофе не нанесет никакого вреда.

Что можно сказать о растворимых напитках

Производители постоянно работают над тем, чтобы улучшить состав растворимого кофе. Но пока он очень далек от натурального зернового. В лучшем случае, вещества, что присутствуют в кофейных зернах в порошке будут составлять не более 20% от общего количества. Все остальное – это ароматизаторы, консерванты, красители и другие достижения химической промышленности.

Правда, в магазинах, можно встретить растворимый кофе с пометкой «органический». Такой порошок не будет содержать никаких искусственных добавок, только кофейный экстракт. Соответственно, цена такого порошка будет значительно выше. Правда, это гарантирует только натуральный состав, приятный вкус и аромат.

Но химический состав растворимого напитка, даже, органического намного беднее, чем у его зернового собрата. Столь ценные белки, углеводы, аминокислоты и витамины здесь, если и присутствуют, то в незначительном количестве. Чего не отнять у растворимого кофе – это удобство заваривания и долгий . Но, разве это стоит того, чтобы отказываться от удовольствия выпить чашечку ароматного вкусного, а главное, натурального напитка?

фото: depositphotos.com/jirkaejc, Julia_Arda, muha04

1

В статье рассматривается состав и физико-химическая характеристика кофейного напитка, приводится физиологическое действие кофейного напитка на организм человека.

физико-химический состав

напиток кофе

влияние на организм.

1. Бердымухамедов Г.М. Государственное регулирование социально-экономического развития Туркменистана. Том 1. – А.: Туркменская государственная издательская служба, 2010.

2. Байрамов Р.Б., Рыбакова Л.Е., Пенжиев А.М. и др. Математическая модель для описания теплового режима гелиотеплицы траншейного типа // Гелиотехника. – 1988. – № 2. – С. 40-44.

3. Байрамов Р.Б., Рыбакова Л.Е., Пенжиев A.M. и др. Обобщенная математическая модель для описания термических режимов культивационного сооружения траншейного типа // Известия АН ТССР. Сер. физ.-техн., хим. и геол. наук. – 1985. – № 3. – С. 12-17.

4. Байрамов Р.Б., Рыбакова Л.Е. Микроклимат теплиц на солнечном обогреве. – Ашхабад: Ылым, 1983.

5. Данильянц И.Э., Пенжиев A.M., Карпаев К. Построение регрессивной зависимости от агрометеорологических факторов развития кофейного дерева в теплицах // Известия АН ТССР. Сер. биол. наук. – 1984. – № 6. – С. 68-71.

6. Дзагания A.M. Болезни кофейного дерева и меры борьбы с ними в Республике Куба // Субтропические культуры. – 1981. – № 6. – С. 137-140.

7. Диначев Л. Азотное питание плодов в условиях Кубы // Международный сельскохозяйственный журнал. – 1983. – № 5. – С. 6-48.

8. Зерна раздора // Комсомольская правда. – 1988. – №16.

9. Максимец В.П. Контроль качества напитков. Общественное питание. – М.: Экономика, 1988.

10. Нагарный В.Д. Система удобрений тропических плантационных культур и борьба с вредителями. – М., 1976.

11. Нахмедов Ф. Технология кофепродуктов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

12. Пенджиев A.M. Разработка, создание и исследование гелио- теплицы траншейного типа для выращивания кофейных деревьев: автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Ашхабад, 1987.

13. Пенджиев A.M. Шипа биринжи ичги. – Ашхабад: Туркменистан, 1990.

14. Пенджиев А.М. Агротехника выращивания дынного дерева (Carica papay L.) в условиях защищенного грунта в Туркменистане: автореф. дис. … д-ра с/х наук. – М., 2000. – 54 с.

15. Пенджиев А.М. Изменение климата и возможности уменьшения антропогенных нагрузок: монография. LAMBERT Academic Publishing, 2012. – 166 с.

16. Пенджиев А.М. Экологические проблемы освоения пустынь: монография. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. – 226 с.

17. Пенджиев А.М. Напиток вечной бодрости. Издательство «Ridero», 2015. – 132 с.

18. Рыбакова Л.E., Пенджиев A.M. Возможность выращивания t кофейного дерева в условиях Туркмении. – Ашхабад: Туркмен-НИИНТИ, 1987.

19. Рыбакова Л.E., Пенджиев A.M. Тепловой режим гелиотеплицы траншейного типа // Гелиотехника. – 1988. – № 2. – С. 40-44.

21. Рыбакова Л.Е., Пенджиев A.M. Гелиотеплицы // Сельский механизатор. – 1985. – С. 31-33.

22. Синягин И.И. Тропическое земледелие. – М.: Колос, 1968.

23. Узунов И.С. Болезни тропических плодовых культур и борьба с ними. – М.: Колос, 1983.

24. Источник: greenrussia.ru/news/sreda/1385-potreblenie-kofe-v-mire.html.

25. Источник: USDA

Состав и физико-химическая характеристика кофе

Вот уже несколько столетий кофе - напиток с чарующим вкусом - радует людей. Что же придает ему неповторимый вкус и аромат, бодрит и освежает при употреблении?

Кофейное дерево, как и всякое другое растение, через корневую систему получает из почвы ряд минеральных веществ, необходимых для нормального развития. Эти минеральные вещества составляют золу, которая остается после сжигания зерен кофе. В состав золы в виде различных соединений входят: калий, кальций, натрий, железо, сера, фосфор, азот, хлор, магний и другие элементы. Ни один из этих элементов не противопоказан человеку, а наоборот, все они в тех или иных количествах нужны человеку для нормальной жизнедеятельности. Например, железо - составная часть гемоглобина крови, а хлористый натрий входит в состав жидкой части крови - плазмы. От наличия в организме человека натрия, калия и кальция зависит нормальный ритм сердечной деятельности. Кальций и фосфор входят в состав костной ткани. Сера и азот - основа аминокислот и белков, составляющих мышечную и другие мягкие ткани организма человека.

Французский ученый Рунге в 1819 г. выделил из кофейного экстракта бесцветные шелковистые кристаллы слабо-горького вкуса, водный раствор которых по своему возбуждающему действию во много раз превосходит кофейный отвар. Это вещество, относящееся к алкалоидам, было названо кофеином. Понадобилось 80 лет упорного труда ученых, прежде чем были установлены окончательный состав кофеина и его структурная формула. Основываясь на этой формуле, немецкий физик Э. Фишер в 1897 г. получил синтетический кофеин и доказал этим правильность структурной формулы.

Интересно вспомнить, что кофе в качестве лечебного средства применялось в классической арабской медицине в 900-1000 г. нашей эры. «Бунчум» - под таким названием он описан древним арабским ученым, врачом и алхимиком Абу Бахра Мухаммед ибн Захари Ийна ла Рази - известным в истории как Ризес. Однако по мере роста потребления кофе как напитка его лечебные свойства стали забываться.

В лаборатории И.И. Павлова впервые было установлено, что кофеин усиливает процессы возбуждения в коре головного мозга, устраняет сонливость, облегчает восприятие окружающей среды и повышает работоспособность. И.И. Павлов сделал вывод, что длительное злоупотребление сравнительно большими дозами кофеина может привести к функциональному истощению клеток мозга.

После открытия кофеина кофе пережил второе рождение как лечебное средство. В настоящее время кофеин с успехом применяется в лечебной практике при различных заболеваниях. Он входит в состав многих лекарственных препаратов, способствующих восстановлению нарушенных функций организма человека. Следовательно, прием напитка кофе, содержащего кофеин, является своего рода приемом очень малой дозы лекарства и может, таким образом, рассматриваться как профилактическое мероприятие, стимулирующее и поддерживающее функциональную деятельность некоторых жизненно важных органов человека. В своих исследованиях И.И. Павлов пришел к выводу, что степень возбудимости от кофеина индивидуальна и зависит от типа нервной системы. При слабом типе нервной системы кофеин понижает процессы возбуждения, поэтому люди различного темперамента по-разному реагируют на вечернюю чашку кофе. У одних она вызывает бессонницу, у других, наоборот - сонливость. Другим алкалоидом, содержащимся в кофе, является тригоналин, Он не обладает возбуждающими свойствами, но играет важную роль в образовании аромата и вкуса жареного кофе.

Химический состав кофе сложен. Химическими и хроматографическими методами в нем были установлены многие химические соединения. Сырой кофе содержит: воду, жиры, белки, минеральные соли, уже упомянутые водорастворимые вещества - кофеин, тригоналин, а также хлорогеновую кислоту, непосредственно редуцированный (инертный) сахар, сахарозу, водорастворимые белки, водорастворимые минеральные соли, нерастворимые вещества - гелицеллюлозу и целлюлозу. Товарный кофе содержит 11% - влаги, 11% - жира, 13% - белков и другие азотосодержащие вещества.

При обжарке химический состав кофе меняется, а также на 14-23% теряется его вес. Отношение к степени обжарки кофе различно. Например, в США любят светлый кофе, в Италии ~ темный, во Франции - среднего цвета. Изменение цвета свидетельствует, прежде всего, о карамелизации Сахаров.

Кофе содержит азотистые вещества, липиды, углеводы, органические кислоты, олигоэлементы и витамины.

Липиды. Кофейное масло имеет жидкую консистенцию и содержит глицериды пальмитиновой, стеариновой, каприоной и линоловой кислоты. Жирные вещества практически полностью остаются в сухом остатке и не переходят в изготовленный напиток; содержится также немного фитостерина (кофесероля).

Углеводы. В жареном кофе растворимая углеводная фракция - сахароза, глюкоза, фруктоза и гальктоза - большого значения не имеет и составляет примерно 28% общих растворимых компонентов.

Органические кислоты. В кофейных зернах содержится очень много органических кислот: пировиноградной, оксоловой, лимонной и яблочной.

Особое внимание следует уделить хлорогенной кислоте. В сыром виде кофе она содержится в виде двойной соли кофеина и калия. Хлорогенная кислота во время обжарки теряется на 37-58%, а кофеин освобождается, в жареном кофе остается 40% кофеина. Действие хлорогенной кислоты еще недостаточно изучено.

Олигоэлементы и витамины. Содержание минеральных веществ (табл. 1) представляет большой интерес: в 100 мл 5%-го кофейного напитка содержится 136 мг различных минеральных солей (табл. 2).

Таблица 1

Таблица 2

Количество минеральных солей в 120 мл кофейного напитка (одна чашка), изготовленного из 6 г кофе

В 1 г кофейного порошка содержится 0,29-0,32 мг железа, 1,4-1,8 мг фосфора. Кофе также содержит соединения серы - SO2, H2S, некоторые витамины (никотиновую кислоту и др.), но они не имеют практического значения.

Эфирные масла. Они образуются при обжарке кофе и обусловливают его специфический аромат, содержат терпены (продукты фенола), обладают антисептическим действием.

Азотистые вещества. Вместе с алкалоидами - кофеином и тригонелином - кофе содержит определенное количество бетаина, холина и аминокислоты - ливцин, глютаминовую и аспаргиновую кислоты.

В зеленых зернах кофеин находится в двойной соли (калиево-кофейной соли хлорогеновой кислоты). В момент обжарки она распадается и отчасти сублимируется, что объясняется потерей при этом процессе. Содержание кофеина зависит от сорта кофе (табл. 3).

Таблица 3

Данные, приведенные в табл. 3, свидетельствуют, что степень содержания кофеина зависит от географического происхождения растения. Виды с наибольшим содержанием кофеина растут в Западной и Центральной Африке, с меньшим - в Восточной; нет его в кофе мальгашского региона. Бразильский сорт «сантос-5989» - типа 2 содержит в сыром виде 1,066% кофеина, в жареном - 1,099%. В арабском кофе - 0,3-2,5%, «робусте» - от 1,97 до 2,6%, в «либерике» - от 1,08 до 1,53%.

Приведенные данные о составе кофе не дают представления о всем разнообразии веществ, содержащихся в нем. Они дают только общие сведения о некоторых основных его веществах.

В состав сырых кофейных зерен, используемых для производства различных кофепродуктов входят: вода 10-13% (после обжарки: 1-2,5%); белковые вещества 11%; жиры 10-13%; углеводы 30-40%; алкалоиды (кофеин) 0,8-2,5%, в зависимости от сорта; минеральные и органические вещества 4% (90% из которых остаются в конечном продукте); экстрактивные вещества 0,1% летучих ароматических веществ (образуются в процессе обжарки); липиды; фенольные соединения; витамины; ферменты и др. Кислоты 30-70% распадаются в процессе обжарки. Кофейное зерно содержит около 1300 различных веществ, и далеко не все из них известны науке. Состав может изменяться в зависимости от сорта, региона выращивания и обжарки. Процесс обжарки дает до 800 разных привкусов. Другими словами, для создания уникального аромата кофе, необходимо 800 отдельных элементов. В отличие от всех других ароматов, ароматизатор кофе невозможно синтезировать.

Вода. Показатель влажности сырого кофе имеет существенное значение для оценки его качества.

Сырые зерна кофе относятся к группе продуктов, обладающих капиллярно-пористой коллоидной структурой (рис. 1). Для них характерны различные формы связи воды с материалом (свободная, связанная и прочносвязанная). Содержание воды в сырых зернах кофе по норме, принятой Международной организацией кофе (МОК), должно составлять 12±1%. Однако в зависимости от условий хранения и транспортирования влажность сырого кофе колеблется в пределах 9-14%.

Рис. 1. Созревшие плоды кофейных зерен

Как показали исследования, проведенные Ф.Г. Нахмедовым и сотр. (1982), сырой кофе Сантос I сорта, Робуста I сорта и Робуста II сорта, поступивший в 1975-1976 гг., по влажности значительно отличается от тех же сортов, поступивших в 1979-1980 гг. Более того, из одной и той же страны-поставщика один и тот же сорт кофе в разное время поступал различного качества. Существенная разница выявлена в содержании влаги в зернах кофе Робуста II сорта из Анголы, Бразилии, Индии, Эфиопии.

По данным Дорошевича (1978), скорость сорбции и десорбции водяных паров зернами кофе относительно высока. Особенно интенсивно абсорбируют влагу кофейные зерна при повышенной относительной влажности воздуха и повышенной температуре хранения. При относительной влажности воздуха 40-60% содержание влаги в зернах не превышает 12%; при влажности воздуха 63-65% сырой кофе сохраняет свой нормальный цвет, свежесть и вкус в течение года; при влажности воздуха 65-70% зерна желтеют и затем белеют, в при 70-75% вместе с желтой окраской появляется и характерный запах и вкус залежавшегося кофе. Когда относительная влажность воздуха превышает 75%, кофе приобретает плесневелый запах и вкус, становится практически непригодным для употребления.

Однако Паннет (1959) показал, что при относительной влажности воздуха 95% и температуре 20-26° С сырые кофейные зерна достигают равновесной влажности через 25-30 дней, тогда как обжаренный кофе - через 5-7 дней, а растворимый кофе - через несколько часов.

Сырой кофе - биологический, объект, и содержащаяся в нем вода, несомненно, играет активную роль в биохимических и физико-химических процессах, протекающих в клетках и тканях зерен.

Экстрактивные вещества. Содержание водорастворимых экстрактивных веществ в различных видах и сортах сырого кофе неодинаково и составляет примерно 20-29%. Наименьшее количество (19-20%) содержится в высших сортах кофе вида Арабика, а затем в возрастающей степени следуют первые сорта вида Арабика (21-23%), первые сорта вида Канифора (Робуста) (24-27%), вторые сорта вида Канифора (27-29%). Иногда в некоторых сортах того и. другого вида содержание экстрактивных веществ выходит за эти пределы. Чаще всего это связано с погодными условиями и способами первичной переработки зерен.

В состав экстрактивных веществ сырого кофе входят алкалоиды, белки, фенольные соединения, моно- и дисахара, липиды, органические кислоты, аминокислоты, минеральные элементы и некоторые другие вещества, содержащиеся в небольшом количестве.

Алкалоиды. В зернах кофе алкалоиды представлены метилированными производными пурина: кофеином, теобромином и теофиллином (Чичибабин А.Е., 1958; Кретович В.Л., 1971; Клиффорд, 1975), а также тригонеллином.

Кофеин (C8H10N4O2) - важнейший алкалоид кофейных зерен и известен под названием 2,6-диокси-1,3,7-триметилпурин, или 1,3,7-триметилксантин (рис. 2).

Рис. 2. Кофеин

Кофеин - вещество без цвета и запаха, в водном растворе дает горький привкус. Кофеин кристаллизуется из водных растворов в виде кристаллогидрата, имеющего форму длинных хрупких шелковистых игл. Безводный кофеин плавится при 236,5°С, при осторожном нагревании может возгоняться. Он легко растворяется в хлороформе, метиленхлориде, дихлорэтилене и трихлорэтилене. Водные растворы кофеина имеют нейтральную реакцию, с кислотами он образует соли. Кофеин в сыром кофе находится в свободном и связанном с хлорогеновокислым калием состоянии (Колесник, 1962; Голдони, 1979).

Различные виды кофе характеризуются следующим содержанием кофеина (в пересчете на сухое вещество, в%); Аравийский 0,6-1,2; Робуста 1,8-3,0; Либерийский 1,2-1,5.

Тригонеллин (C7H7О2N), или метилбетаинникотиновая кислота, в растениях образуется путем метилирования никотиновой кислоты (рис. 3).

Никотиновая кислота Тригонеллин

Рис. 4. Теобромин Монометилаллоксан Монометилмочевина

Тригонеллин в относительно большом количестве содержится в сортах кофе вида Арабика (1,0-1,2%). В сортах кофе вида Канифора (Робуста) его несколько меньше (0,6-0,74%), а в сортах вида Либерика всего 0,2-0,3%. Тригонеллин хорошо растворяется в воде, но термически нестабилен. При обработке кофейных зерен легко превращается в никотиновую кислоту, и поэтому тригонеллин считают основным предшественником образования никотиновой кислоты (витамин РР) в кофейных зернах.

Наличие никотиновой кислоты в сырых зернах кофе было показано еще в 1945 г. (Типлай, Кригл и Илвейдж). При этом было установлено, что содержание водорастворимой фракции никотиновой кислоты в сырых зернах кофе значительно меньше (1,3 мг%), чем в щелочнорастворимых (в 1 н. растворе NaOH 6,6, в 5 н, растворе NaOH 9,5 мг%).

Теобромин (C7H802N4) является 3,7-диметилксантином, так как при окислении образует монометилаллоксан и монометилмочевину (Чичибабин, 1958) (рис. 4).

Это бесцветный мелкокристаллический порошок, труднорастворимый в воде. Теобромин плавится при 351°С, способен возгоняться, легко растворяться в едких щелочах, давая, например, натриевую соль. Содержание теобромина в сырых зернах кофе незначительное - 1,5-2,5 мг% (Клиффорд и Вайт, 1976).

Теофиллин (C7H8О2N4) представляет собой 1,3-диметилксантю, который образует бесцветные шелковистые иголочки, содержащие одну молекулу кристаллизационной воды. Теофиллин труднорастворим в холодной воде, плавится при 269-272оС. Общее количество его в зернах дикорастущих кофейных растений 1,0-4,0 мг% (рис. 5).

Рис. 5. Теофиллин

Из групп растительных веществ вторичного происхождения в зернах дикорастущих кофейных растений (С. Vianneyi) обнаружен и выделен в кристаллическом виде глюкозид маскарозид (C26H36О11). Установлено, что он является пентациклическим дигерпеновым глюкозидом, сходным по некоторым свойствам с кафамарином, найденным в зернах культурных растений кофе (С. Buxifolia). Кафамарин в кофейных зернах С. Vianneyi обнаружен не был. Кроме того, из зерен С. Vianneyi выделено два других вещества, близких к маскарозиду (Хаммоная и сотр., 1975); Герхард и Хелга, 1978), методами хроматографии и фотометрии установили, что в зернах кофе Робуста и Арабуста дитерпеновый глюкозид содержится в виде следов, тогда как в кофе Арабика его 170 - 460 мг/кг. Другой дитерпеновый глюкозид в сырых зернах кофе Робуста содержится в количестве 10-45 мг/кг, в зернах кофе Арабуста - 60 и Арабика - 290-340 мг/кг.

Из сырых зерен кофе выделены и идентифицированы методом тонкослойной хроматографии полиамины, путресцин, спермин, спермидин (Эйморим Г. и Эйморим В., 1977], образующие при дезаминировании или окислении различные гетероциклические алкалоиды.

Белковые вещества. Впервые относительно глубокие исследования белковых веществ кофе проделаны Ундервудом и Дитрайджем в 1952 г. Авторы, гидролизовав белки сырого кофе, выделили 14 аминокислот и из них количественно определили 9 компонентов. Г. Тхейлер (1977) опубликовал серию статей, в которых показано, что в сыром кофе трех основных разновидностей (Арабика, Робуста и Либерика) белковые вещества содержатся почти в одинаковом количестве (аминный азот 1,55-1,63%, общее содержание белка 9,69-10,19%).

Аминокислотный состав сырого кофе исследован с помощью жидкостной ионообменной хроматографии на анализаторах ЛКБ-4101 (Швеция) и «Хитачи» (Япония). Для определения свободных аминокислот навеску исследуемого материала в количестве 100 г растирали в ступке с дистиллированной водой, количественно переносили в мерную колбу на 100 мл, экстрагировали в течение 1 ч, осадок декантировали, вновь заливали водой и экстрагировали еще дважды. Объединенные эстракты упаривали при 40оС до полного удаления воды, осадок в колбе растворяли в 10 мл цитратного буферного раствора с рН 2,2. 1 мл этого раствора наносили на смолу аминокислотного анализатора. Количественный состав аминокислот определяли путем сравнения площадей пиков на хроматограмме исследуемых образцов, а также площадей пиков калибровочной смеси аминокислот (табл. 4).

Таблица 4

Аминокислотный состав сырого мексиканского кофе вида Арабика

	Свободные аминокислоты, сухого вещества	Связанные в белках аминокислоты, г/100 г сухого вещества
Аспарагиновая
Глутаминовая
Метионин
Изолейцин
Фенилаланин
Гистидин

Для определения связанных в белках аминокислот предварительно проводили кислотный гидролиз белковых веществ в 6 н. НС1 при 105°С и течение 24 ч. Затем белковый гидролизат упаривали до полного улетучивания соляной кислоты, осадок растворяли в цитратном буферном растворе с рН 2,2, фильтровали и использовали для исследования на аминокислотном анализаторе.

В зернах кофе из Вьетнама обнаружена γ - аминомасляная кислота, и Перейра и сотрудники (1978) в сырых зернах кофе вида Арабика и гибрида Арабики с Робустой из Анголы нашли пипеколиновую кислоту, которая в сыром кофе других разновидностей не была обнаружена. Разделение и идентификацию аминокислот кофе эти исследователи проводили при помощи электрофореза и тонкослойной хроматографии.

По данным. Г. Тхейлера и Гейгла, кофейные зерна вида Либерика по аминокислотному составу не отличаются от зерен кофе других разновидностей.

В целом установлено, что по составу аминокислот кофе видов Арабика, Канифора и Либерика практически одинаков, а по их содержанию заметно отличается между собой, что объясняется условиями произрастания.

Липиды. Кофе относится к группе растительного сырья, богатого липидами. В кофе вида Арабика липидов содержится 12-18%, в кофе вида Канифора (Робуста) - 9-13,4% и в кофе вида Либерика - 11-12%. Общие свойства липидов в значительной степени определяются входящими в их состав жирными кислотами. Газохроматографическим методом анализа установлено, что непредельные жирные кислоты составляют 50,1-59,9% от общего количества жирных кислот сырого кофе. Высокое содержание непредельных жирных кислот может свидетельствовать о возможных окислительных процессах в кофейном масле. Однако многолетние наблюдения за изменением перекисных и тиобарбитуровых чисел жира при хранении кофе указывают на отсутствие изменений этих показателей.

Содержание свободных жирных кислот в сырых кофейных зернах высших сортов составляет 0,5-3%, в зернах же более низкого качества их до 20%. По количеству отдельных жирных кислот между сортами одного и того же вида кофе выявлены различия в распределении жирных кислот между триглицеридами, эфирами дитерпенов и собственно эфирами (Вурзигер, 1973). Из общего количества жирных кислот в эфирных маслах кофе линолевая составляет 37-50%, пальмитиновая - 23-25%, олеиновая - 9-14%, линолеиновая - 1-5%, арахидоновая - 1-4%, а миристиновая и бегеновая - до 0,6%. Наряду с этими в виде следов обнаружены также гадолеиновая, лигноцериновая, маргариновая и гексадиеновая кислоты.

В кофейных зернах дикорастущего вида С. Racemosa состав жирных кислот несколько иной. В них преобладают пальмитиновая (39,1%), линолеиновая (34,71%), стеариновая (10,41%) и олеиновая (10%) кислоты.

Йодное число масла сырых кофейных зерен 82-102, число омыления 180-189, бензидиновое число 0,9-1,1, показатель преломления 1,4700-1,4744. Масло кофе содержит примерно 4% фосфатидов.

Неомыляемая фракция липидов содержит компоненты, не растворяющиеся в воде после их обработки спиртовым раствором щелочи. В масле зерен кофе вида Арабика и Канифора (Робуста) содержится от 7 до 20% неомыляемых компонентов липидов, которые обусловливают низкую точку плавления масла (8оС), а удалив их, точку плавления можно повысить до 34-36оС.

Два дитерпена - кафестрол и кавеол (1,2-дегидрокафестрол) - составляют соответственно 40 и 20% неомыляемой фракции и присутствуют в масле кофе преимущественно в виде эфиров жирных кислот. В меньшем количестве содержатся - 1-5-абиетен-13, 19-диол и атрактилозид.

Стеролы кофейного масла составляют около 20% неомыляемых компонентов липидов, серотонины - 3-6%, а остальные (~15%) приходятся на долю алифатических углеводородов, включая наноксан и разные пигменты.

В последнее время благодаря новым методам структурного анализа достигнуты определенные успехи в идентификации некоторых стеролов. В настоящее время выяснено, что стеролы масла кофе аналогичны содержащимся в других видах растительного сырья. В основном это сиго-сгсрин (53-55%), кампестрол (16-18%), стигмастерин (22-28%) и еще около 10 стеролов, которые присутствуют в меньшем количестве и составляют примерно 7% всех стеролов масла кофе.

В кутикулярном слое сырых кофейных зерен содержатся окситриптамиды карбоновых кислот (5-гидроокситриптамиды) в количестве от 0,08 до 0,24%. Наряду с антиокислительными свойствами окситриптамиды карбоновых кислот играют роль фактора свежести или старости кофе, так как в процессе хранения одновременно с изменением цвета кофейных зерен (потемнением) под действием света и воздуха, снижайся и содержание в них триптамидов (Вурзигер, 1973). В связи с тем, что окситриптамиды вызывают нарушения функции желудка у людей с повышенной чувствительностью, разработан целый ряд способов удалении их из кофейных зерен.

Углеводы. Составляют 50-60% от общей массы сырых кофейных зерен кофе. В состав углеводов кофе входят сахароза (6-10%), целлюлоза (5-12%), пентоза (3-5%), пектиновые вещества (2-3%) и высокомолекулярные полисахариды (клетчатка, лигнин и др.). Установлено, что основным водорастворимым компонентом высокомолекулярных полисахаридов сырого кофе является арабиногалактан (2-5%).

Кроме того, из кофейных зерен выделены глюкогалактоманнан, галактоза, минноза и арабиноза. Долгое время считалось, что в сыром кофе отсутствуют свободные моносахара (глюкоза и фруктоза), однако исследованиями установлено, что в кофе вида Арабика преобладают сахароза, а в зернах кофе Канифора (Робуста) - редуцирующие сахара. Это нашло подтверждение в работах Леричи, Пейпи и Матссса (1978), которые методом газожидкостной хроматографии 80%-ных водных растворах этилового спирта сырых зерен кофе Арабика из Эфиопии и Бразилии наряду с сахарозой обнаружили и количественно определили фруктозу, α-глюкозу, β-глюкозу и два сахара не идентифицировали. В целом общее количество редуцирующих сахаров в зернах достигает 0,7-1%.

Фенольные соединения. Эти соединения кофе представлены дубильными веществами (танин, катехины и др.) и хлорогеновыми кислотами. Оснавную часть фенольных соединений составляют хлорогеновые кислоты. Это понятие впервые ввел Пайен в 1846 г. для объяснения обнаруженного им компонента кофейных зерен.

В кристалличёском виде хлорогеновая кислота была впервые выделена из кофейных зерен Гортером в 1908 г., а ее структура, как кофеил-3-хинная кислота, была установлена Фишером и Дангшетом в 1932 г.

Хлорогеновые кислоты включают в себя около десяти соединений, содержащихся в кофе, а подобные им соединения обнаружены и в других растениях.

В старой литературе сведения об этой группе веществ весьма расплывчаты, так как несколько хлорогеновых кислот часто рассматривались как одно соединение. Положение усугублялось разной номенклатурой хлорогеновых кислот и употреблением тривиальных наименований. Лишь в последние годы благодаря применению современных методов анализа и процессов выделения и разделения этой группы соединений удалось точно установить их структуру и частично выяснить физиологическое действие.

Ниже приведены тривиальные наименования хлорогеновых кислот и соответствующие им названия по химической номенклатуре (Клиффорд, Байт, 1976; Голдони,1979) (табл. 5).

Таблица 5

Тривиальные наименования хлорогеновых кислот и соответствующие им названия по химической номенклатуре

Хлорогеновые кислоты представляют собой моно- или диэфиры коричной и хинной кислот. В кофейных зернах обнаружены также эфиры хинной кислоты с кофейной и феруловой кислотами.

Хлорогеновая кислота (кафеил-3-хинная кислота)

Неохлорогеновая кислота (кафеил-5-хинная кислота)

Криптохлорогеновая кислота (кафеил-4-хинная кислота)

Изохлорогеновая кислота фактически является смесью дикофеилхинной кислоты. Первоначально она была идентифицирована как кофеил-5-хинная кислота (1950 г.), затем как кофеил-4-хинная кислота (1955 г.), и, наконец, в 1964 г. установлено, что изохлорогеновая кислота состоит в основном из трех фракций дикофеилхинной кислоты и существуете виде ее изомеров.

Зерна сырого кофе содержат примерно 7-10% хлорогеновых кислот. В кофе вида Канифора (Робуста) концентрация их больше (9-11%), чем в кофе вида Арабика (5,5-8,0%). Основную долю хлорогеновых кислот составляют кофеилхинные кислоты (хлорогеновая и неохлорогеновая кислоты). Так, в кофе вида Арабика их 5,5-7,0%, в кофе вида Кинифора 8,0-9,0%. Затем следуют дикофеилхинные кислоты (изохлорогеновые кислоты). В кофе вида Арабика их 0,5-0,6%, в кофе вида Канифора 1,4-1,7%. В меньшем количестве в кофе содержится ферулоилхинная кислота: в кофе вида Арабика 0,2-0,25%, в кофе вида Канифора 0,6-1,2%. В некоторых типичных сортах кофе, наиболее широко используемых для промышленной переработки, методами газовой хроматографии и тонкослойной хроматографии установлено следующее содержание хлорогеновых кислот (табл. 6).

Таблица 6

Исследованиями, проведенными во Всесоюзном научно-исследовательском институте пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии (ВНИПП и СПТ) колориметрическим методом, установлено, что содержание дубильных веществ в кофе вида Арабика (Индия) составляет 6,1-6,36%, в кофе вида Канифора Робуста I сорта (Индия) - 6,8-7,7%, в кофе Сантос I сорта (Бразилия) - 3,6-4,6%.

Минеральные вещества. Сырые кофейные зерна содержат 3-4,5% минеральных веществ. Состав и содержание основных элементов устиновны давно. Однако только в 1972 г. атомно-абсорбционной спектрофотометрией Церевитинову и сотр. (1972) удалось определить в кофейных зернах более полный количественный состав минеральных веществ (в мг%): калий 1712-1750, магний 142-176, кальций 76-120, ширий 2,3-17, железо 2,1-10,0, марганец 1,1-9,8, рубидий 0,6-4, цник 0,5-3,2, медь 0,6-2,3 и стронций 0,4-1,3, а также следы хрома, ванадия, бария, никеля, кобальта, свинца, молибдена, титана и кадмия.

Согласно литературным данным определенной зависимости между количеством минеральных веществ и качеством напитка из кофе не существует. Однако считается, что содержание цинка, марганца и рубидия в сырых зернах кофе обусловливает лучшие свойства напитка.

Органические кислоты. В сырых кофейных зернах обнаружены лимонная, яблочная, малеиновая, уксусная и щавелевая кислоты (Сивец и Фут, 1963). В кофейных зернах разных видов и сортов (Арабика высшего сорта из Колумбии, Сантос I сорта из Бразилии, Робуста II сорта из Индонезии и др.) состав и содержание органических кислот различны. Показано, что кислотность сырого кофе различных ботанических видов и сортов составляет от 2,4 до 4,0°Т. При длительном (3-5 лет) хранении сырого кофе в нормальных условиях кислотность его возрастает незначительно.

Витамины. В кофейных зернах обнаружены тиамин (В1), рибофлавин (В2), пантотеновая кислота, никотиновая кислота (РР), пиридоксин (В6), витамин B12 (Чиненова, 1970) и токоферол (Е) (Фолстар, Вон дер Плас, Пильник и Хеус, 1977).

Ферменты. Сырой кофе, поступающий на промышленную переработку, биологически активный продукт, в котором локализованы ферментные системы почти всех классов: оксидоредуктазы, гидролазы, трансферазы и изомеразы, играющие важную роль в биохимических и физико-химических процессах зерна.

Изменение цвета сырого кофе разных видов и сортов от зеленого и светло-зеленого до белого, беловато-желтого, желтого и темно-коричневого связано с изменением активности комплекса ферментных систем, содержащихся в кофейных зернах.

Все вещества, входящие в химический состав кофе - летучие и быстро окисляются кислородом, вследствие этого рекомендуется или обжаривать кофе непосредственно перед употреблением, или хранить обжаренный кофе непродолжительное время в герметически закрывающихся стеклянных или жестяных банках. Сумма растворимых веществ, переходящих в напиток, достигает 30%, что составляет примерно 85% всего их количества, содержащегося в жареных зернах кофе. При этом в напиток переходит до 80% хлорогеновой кислоты и до 90% кофеина.

Физиологическое действие кофе на организм человека

Кофе вызывает самые различные чувства по отношению к его вкусовым качествам - от неприязни до восторга, но никого не оставляет равнодушным. Его сильное влияние на организм человека и породило эти диаметрально противоположные мнения о его вреде и пользе.

Примером горячих споров по этому вопросу может служить история, произошедшая в XVIII веке в Швеции. Чтобы решить этот спор, король Густав III решил сделать следующее - заменил смертную казнь двум братьям-близнецам пожизненным заключением. Они должны были жить в одинаково благополучных условиях и ежедневно выпивать большую порцию: один чая, другой кофе. Осужденных заточили в крепость и два профессора должны были наблюдать за ними. Шли годы, десятилетия. Погиб король, умерли профессора, а братья все еще жили и чувствовали себя бодро. Наконец, в возрасте 83 лет умер осужденный, пивший чай, а через несколько лет умер тот, кто пил кофе.

Спор о вреде и пользе кофе продолжается и в наши дни. Этому вопросу посвящены многие теоретические работы, научные исследования, клинические опыты. Но большинство научно-исследовательских работ посвящено влиянию чистого кофеина на организм человека. Надо отметить, что влияние кофе и кофеина различно и зависит от степени их концентрации, различных способов приема и наличия в кофе сопутствующих веществ. Однако отмечается и схожесть их влияния.

В чем же заключается влияние кофе на организм человека?

Кофе - это возбуждающий напиток, именно этому своему качеству он обязан широким распространением. Возбуждающее и стимулирующее действие кофе оказывает на человека во время физической усталости, придает на короткое время бодрость и силу. Кофе оказывает влияние на высшие отделы центральной нервной системы. Кофеин - один из главных растительных алкалоидов, возбуждает и нормализует работу центральной нервной системы. В физиологическом отношении он является тонизирующим средством: устраняет вялость, сонливость, улучшает работу органов чувств, ускоряет передачу нервного возбуждения. Кофеин особенно полезен людям умственного труда, возбуждая нервные клетки, он увеличивает их восприимчивость, располагает к сосредоточенному мышлению.

Какова же переносимость кофе у здорового человека? Чашка кофе обычно содержит 100 мг кофеина в сорте «арабика» и приблизительно 250 мг в сорте «робуста». Поэтому у многих людей кофе вызывает сердцебиение, нарушение пульса, боли в сердце, повышенную нервную возбудимость, бессонницу, у некоторых, как это ни парадоксально - сонливость. Чашка кофе препятствует понижению активности после приема пищи, стимулирует физическую и психическую активность человека.

Кофе оказывает определенное действие на органы пищеварения. Он вызывает увеличение выделения желудочного сока и соляной кислоты. Через 20-30 мин после принятия черного кофе кислотность в желудке достигает максимума. Увеличение концентрации напитка в содержимом желудка увеличивает и содержание свободной соляной кислоты, возрастает общая кислотность. Желудочная секреция, вызываемая кофе, равносильна действию всеми признанного активатора секреторной реакции - мясного бульона. Кофе способствует повышению усвояемости пищи. Недаром у многих народов принято подавать черный кофе после завтрака и обеда.

Как сильный возбудитель желудочной секреции, черный кофе должен быть исключен из рациона больных язвенной болезнью и гастритом, можно рекомендовать в этом случае употребление кофе с молоком, сливками, при этом его влияние на желудочную секрецию значительно снижается. Кофе стимулирует перистальтику кишечника.

Интересно отметить действие, которое кофе оказывает на желчный пузырь, желчные протоки и печень. Кофе усиливает выделение желчи. Кофеин стимулирует обмен некоторых веществ в организме и нормализует усвояемость сахара и угнетает деятельность щитовидной железы. Кофе угнетает жизнедеятельность микроорганизмов и, следовательно, с этой точки зрения он полезен для человека во многих случаях.

В последние годы в медицинской литературе приводилось много примеров вредного влияния кофе, вызывающего разные заболевания, среди которых: инфаркт миокарда, ранний атеросклероз, рак системы пищеварения, рак мочевого пузыря, сахарный диабет, гипертония, падагра, болезни почек и т.д. Беглый обзор новейших исследований в связи с действием кофе на организм человека свидетельствует о том, что кофе - один из немногих стимуляторов, не оказывающих существенных побочных воздействий на сердечно-сосудистую систему, жировой обмен, углеводы, мочевую кислоту, а также на деятельность печени, желудка и выделительной системы.

Кофе, как и спирт, возбуждает, согревает и активизирует деятельность человека, но с той разницей, что не имеет опьяняющего и расслабляющего действия и не приводит к тем последствиям, которые возникают в результате приема спиртных напитков.

Тем не менее потребление кофе в мире в последнее время снижается. Одна из причин этого снижения состоит в том, что врачи приписывают ему канцерогенные свойства, медики также не рекомендуют пить кофе из-за большого содержания кофеина. Они говорят, что кофе оказывает вредное влияние на систему кровообращения, сердечную деятельность, сон. Конечно, при всех своих положительных качествах и физиологических свойствах, обусловивших его широкое распространение, кофе может оказывать на организм и вредное действие. Он противопоказан при гипертонии, бессоннице, повышенной возбудимости нервной системы и других заболеваниях.

Опасна также интоксикация, т.е. отравление большим количеством кофеина при злоупотреблении кофе.

Так пить или не пить кофе? Вреден ли он для здоровья? Данные вопросы остаются открытыми. Правда, кроме кофеина кофе содержит около 300 органических веществ, воздействие которых еще не изучено. Известно, что кофеин уже через 5 минут после употребления проникает во все части тела, вызывает сужение одних кровеносных сосудов и расширение других, повышает скорость обмена веществ, ускоряет выработку желудочных кислот, облегчает восприятие сенсорных стимулов, активизирует деятельность мозга, благоприятно действует на дыхательную функцию и т.д. Из организма кофеин выводится на следующий день. В клинической практике лечебная доза кофеина - 0,25 г, максимальная - 1,5 г в день, смертельная - 10,0 г, т.е. 100 чашек кофе.

Японские врачи обнаружили в кофе целебные свойства. Они считают, что напиток помогает в борьбе с атеросклерозом, так как увеличивает содержание в крови доброкачественного холестерина, препятствующего затвердению стенок кровеносных сосудов. Для подтверждения этих выводов в токийском медицинском институте «Дзикяй» был проведен эксперимент. Добровольцы в течение 4 недель ежедневно выпивали по 5 чашек черного кофе. Трое из них «сошли с дистанции», поскольку стали жаловаться на отвращение к напитку. У остальных через 4 недели в среднем на 15% повысилось содержание в крови доброкачественного холестерина, после прекращения эксперимента содержание холестерина стало уменьшаться.

Основываясь на исследованиях о вредности кофе, ученые считают, что умеренное его потребление серьезной опасности не представляет. Для здорового человека кофе кроме пользы ничего не дает, естественно, если им не злоупотреблять, как и любой другой пищей. Противопоказания при употреблении кофе сравнительно ограничены.

Сколько чашек кофе можно выпивать в день без риска для здоровья? Если это «робуста», то разумно придерживаться нормы 1-2 чашки кофе в день, «арабика» - 3-4 чашки. Питательность кофе сравнительно небольшая: чашка кофе без сахара дает приблизительно 11 калорий, с добавлением молока и сахара - около 78 калорий.

Кофейное зерно содержит около 1300 различных веществ, и далеко не все из них известны науке. Состав может изменяться в зависимости от сорта, региона выращивания и обжарки. Процесс обжарки дает до 800 разных привкусов. Другими словами, для создания уникального аромата кофе, необходимо 800 отдельных элементов. В отличие от всех других ароматов, ароматизатор кофе невозможно синтезировать. В составе содержаться: углеводы - 30-40%; вода - 10-13% (после обжарки: 1-2,5%); белки - 11%; жиры: 10-13%; минералы - 4% (90% из которых остаются в конечном продукте); кислоты - 30-70% распадаются в процессе обжарки; алкалоиды (кофеин) - 0,8-2,5%, в зависимости от сорта; ароматические вещества - 0,1% летучих ароматических веществ (образуются в процессе обжарки).

Про науку в целом и в особенности про биологию важно понимать: в ней нет готовых и чётко сформулированных ответов, особенно когда дело касается нашего организма и веществ, которые мы употребляем; ни один учёный не может сказать вам: не ешьте вот этого, спите ровно столько-то, не пейте кофе и всё будет в порядке. Сложные системы так попросту не работают. С кофе всё еще забавнее: это самый популярный психоактивный наркотик (в первоначальном смысле этого слова - вещество, вызывающее привыкание) в мире, его пьют миллионы людей каждый день, и учёные постоянно проводят исследования, доказывающие, что это либо самый прекрасный, либо самый ужасный напиток в мире.

Употребление кофе представляет действительно редкий случай сочетания приятного с полезным. Кофе имеет большие преимущества по сравнению с другими напитками по содержанию веществ, полезных для здоровья. Но если употребление кофе приводит к появлению неприятных ощущений в груди, то от него будет лучше отказаться.

Библиографическая ссылка

Пенджиев А.М. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КОФЕЙНОГО НАПИТКА // Рациональное питание, пищевые добавки и биостимуляторы. – 2016. – № 1. – С. 100-111;
URL: http://journal-nutrition.ru/ru/article/view?id=35722 (дата обращения: 14.02.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

В природе все тщательно продумано. А кофейное зерно является одним из самых сложных ее творений. Сотни лет ученые пытаются раскрыть все составные компоненты зерна, оценить их влияние на человека и синтезировать в искусственных условиях. Какие вещества в составе кофе занимают самую крупную долю и как они влияют на человека?

Химия кофейного зерна

Сегодня химики многих известных лабораторий по-прежнему исследуют зерна кофе. Это не простое любопытство, а желание точно определить состав кофе, его изменение в зависимости от степени термической обработки, чтобы сделать в дальнейшем напиток более полезным и богатым на вкусовые и ароматические свойства.

С точки зрения обывателя самый главный компонент кофе и чая – кофеин. С этим согласны и научные работники. Этот алкалоид в пересчете на сухое вещество составляет от 1 до 2,5% от общей массы зерна, что является достаточно весомой долей.

Именно кофеину напиток обязан бодрящим и возбуждающим нервную систему эффектом. Это обусловлено способностью кофеина тормозить действие расслабляющих рецепторов и активизировать работу возбуждающих в коре головного мозга. В результате желание поспать, отдохнуть, прилечь пропадает, взамен чего появляется бодрость и повышается работоспособность. Конечно, эффект от кофеина временный и через несколько часов организм все-таки потребует нужную ему порцию отдыха.

Содержание алкалоида в составе кофейного зерна варьирует в зависимости от сорта и региона произрастания деревьев. Робуста обычно содержит больше кофеина, чем арабика, поэтому и вкус напитка, в котором преобладает этот сорт кофе, обладает выраженной горечью и терпкостью. Рекордно высокое содержание кофеина зафиксировано в робусте из Гвинеи – 1,7%. Под воздействием высоких температур кофеин практически не разрушается и его количество остается неизменным. Впервые алкалоид был синтезирован в лаборатории в середине XIX века и стал компонентом многих таблеток от головной боли.

Еще одним представителем алкалоидов является тригонеллин. Он не оказывает возбуждающего действия на нервную систему, но способствует насыщенности зерна вкусовыми качествами. При обжарке он распадается на некоторое число менее сложных соединений, которые также способствую появлению характерного аромата кофе.

Хлорогеновая кислота – один из ценнейших компонентов среди фенольных соединений. Натуральное необжаренное зерно – единственный известный природный продукт с высоким ее содержанием. Она влияет на работу пищеварительной системы человека, в частности, участвует в расщеплении жиров, поэтому зеленый кофе так популярен среди худеющих. При обжаривании зерна содержание кислоты уменьшается в 2-3 раза за счет ее распада на другие менее ценные компоненты. Часть из них влияет на цвет обжаренного зерна.

Никотиновая кислота как представитель витаминов группы В и витамин РР – единственные в своем роде активные биологические компоненты. Они участвуют в обменных процессах и регуляции нервной деятельности. Данные витамины под воздействием высоких температур снижают свою концентрацию.

В чашке бодрящего напитка без молока всего 1 калория

Химический состав кофе – это около 30 наименований органических кислот, некоторые из которых практически не претерпевают превращений при обжарке и участвуют в формировании здорового метаболизма.

Эфирные масла и кафеоль – сложные компоненты, включающие более 200 соединений, которые обеспечивают зерну многогранный аромат. Попытки ученых синтезировать кафеоль в лабораторных условиях пока не дали результатов, что говорит о действительной сложности этих соединений.

Танины – сложные органические вещества, придающие кофе горечь. Натуральный необжаренный продукт содержит до 9% танинов, а готовый – всего около 1%. Кроме вкуса, танины дают зерну бурый цвет, претерпевая превращения в темные пигменты. В результате сильной итальянской обжарки содержание танинов может быть очень ничтожным, от чего и вкус будущего напитка становится простым и даже пустым. Если в чашку добавить молоко или сливки, они связывают танины и нейтрализуют их горечь.

Доля основных компонентов в расчете на сухое вещество

Натуральный зерновой или молотый кофе не является питательным и калорийным продуктом, хотя в его составе присутствуют:

• белки – 0,2 г;
• жиры – 0,6 г;
• углеводы – 0,1 г.

Калорийность чашки готового напитка из натурального зернового кофе не превышает 1-2 Ккал. Именно поэтому продукт считается низкокалорийным и не способным навредить фигуре. В кофе содержится также железо, фосфор, кальций и калий.

Что происходит с компонентами, которые содержатся в кофе, при обжаривании? Термическая обработка зеленого зерна производится с целью удаления из него влаги и экстракции сахаров и эфирных масел, которые обеспечивают зерну характерный цвет, вкус и аромат.

Какие именно превращения претерпевают компоненты зерна?

• Количество воды сокращается с 11% до 3%.
• Выделение глюкозы и ее карамелизация.
• Сложные полисахариды превращаются в водорастворимые углеводы.
• Формируется кафеоль – самый сложный компонент, состоящий из более чем 220 соединений.
• Тригонеллин превращается в никотиновую кислоту.
• Доля хлорогеновой кислоты сокращается в среднем на 65%.

Черный цвет кофейного зерна может говорить о том, что оно подвергалось самой интенсивной термической обработке и, возможно, произошло частичное обугливание сахаров. Такой кофе не будет вкусным и ароматным.

Чем сильнее обжарка, тем меньше полезных веществ сохраняется в зерне

Если говорить о составе растворимого кофе, то он менее богат на ценные компоненты. В нем выделяют высокую дозу кофеина и смолистых веществ, тогда как фенолы, кислоты, витамины и прочие полезные органические соединения в процессе производства теряются. Хим. состав сублимированного продукта немного богаче обычного растворимого ввиду особенностей технологических процессов производства.

Состав разных кофейных напитков

Кофе как продукт доступный широкому кругу потребителей на российском рынке представлен такими марками, как:

• Якобс (Монарх);
• Жокей (по-турецки, классический, по-венски);
• Нескафе (Классик);
• Лавацца (Кремо, Эспрессо);
• Чибо;
• Жардин.

Большинство из них в составе имеют арабику бразильского происхождения под названием Сантос, которая купажируется с другими сортами и робустой. Всемирно известный итальянский бренд Лавацца работает с более редкими сортами кофе, хотя бразильскую продукцию также закупает для улучшения вкуса своих оригинальных купажей. Есть сорта кофе, которые при обжарке и дальнейшем приготовлении напитка дают приятный шоколадный аромат и вкус. В них содержатся особые эфирные масла, которые и обеспечивают продукту ноты какао в аромате. Кофе в капсулах для кофемашины не отличается по составу от зернового.

Состав кофе как готового напитка зависит от его вида. Сегодня существуют десятки рецептов приготовления кофе от любимого многими Капучино и Гляссе до редкого Бичерин. Составляющие напитка могут быть самыми разными от обычных или взбитых сливок, Амаретто до экзотических ликеров и специй. Ниже на рисунке представлен состав кофе, приготовляемого по разным рецептам. Дополнить этот список может французский кофе, который имеет выраженный сливочный вкус за счет сочетания сладкого молока с взбитыми сливками.

Существуют группы особых кофейных напитков, предназначенных для людей, ведущих здоровый образ жизни, тех, кто негативно реагирует на кофеин, и для худеющих. К таким, например, относится продукция Леовит. Это напитки из зеленых кофейных зерен, обогащенные витаминами и прочими функциональными компонентами, позволяющие повышать работоспособность, улучшать липидный обмен, препятствовать накоплению жиров, восполнять дефицит витаминов. Это растворимые продукты, расфасованные в пакетики для разового приготовления напитка.

Многие известные бренды предлагают рынку кофе без кофеина. Это как молотый, так и растворимый кофе с минимальным содержанием алкалоида в составе. Он предназначен людям с гипертонической болезнью и другим категориям покупателей, которые по ряду причин не могут употреблять напиток с возбуждающими нервную систему свойствами.

Сегодня нам доступна пока не вся информация о составе кофейного зерна ввиду его сложности и длинной цепочки превращений одних компонентов в другие в процессе обработки продукта и его хранения. Но те сведения, за которыми стоят исследования ученых, говорят скорее о большей пользе напитка для человека, чем его вреде. Хотя все, кто начинает день с чашки кофе, никогда не променяют его вкус и аромат на другой, даже самый полезный для здоровья напиток!

Кофе – уникальный природный продукт, состоящий из более 100 компонентов и более 2000 веществ. У каждого сорта свой особенный набор элементов, которые влияют на оттенки вкуса и аромата. Химический состав кофе в виде зерен и в виде готового напитка заметно отличается, есть разница и между молотым и растворимым напитком. Ученые всего мира исследуют кофейные зерна, но несмотря на все возможности лабораторий, до сих пор так и не получается воссоздать синтетический кофе, который бы не отличался от натурального. Итак, из чего же состоят кофейные зерна и растворимый кофе?

Диаграмма - химический состав кофейного зерна

В основном зеленое кофейное зерно состоит из клетчатки, воды и кофейных масел. Оставшиеся 25% - кофеин, белок, минеральные соли, антиоксидант хлоргеновая кислота (формирует вяжущий вкус кофе) и алкалоид тригонеллин (при обжарке создает уникальный аромат).

• Более 50% в составе зеленого кофе занимают углеводы (сахара и клетчатка). Именно они формируют пенку в эспрессо и составляют так называемое тело напитка.
• В кофе содержится множество кислот, и большая их часть выделяется именно в процессе термообработки. Они положительно влияют на работу желудка и пищеварительной системы.
• Танины формируют горький, немного вяжущий вкус. Молочные продукты (молоко или сливки) частично связывают танины, и делают вкус напитка менее горьким.
• Кофеин бодрит, помогает сконцентрироваться, несколько повышает давление и активизирует работу всех систем организма. В различных сортах кофе разное количество кофеина (в робусте больше, чем в арабике), а кроме того, имеет значение и место произрастания, и способ обработки зерна.

В кофе всегда присутствует так называемая кофейная зола, которая состоит из калия, магния, кальция, натрия и марганца.

Таблица изменения химического состава кофе в процессе обжаривания

Обжаривание кофейных зерен запускает множество процессов, во время которых меняется состав кофейного зерна. Чем дольше идет обжарка, тем большими будут изменения.

• Вода . Вода из зерен активно испаряется (примерно с 12% до 3%), и содержание прочих веществ в пересчете на изменившуюся массу возрастает.
• Сахара . В процессе обжарки карамелизируются, что и обуславливает коричневый цвет.
• Клетчатка . Распадается на кислоты, спирты, аминокислоты.
• Жиры . Частично распадаются на кислоты.
• Кофеин . Его количество почти не меняется, но так как зерно теряет влагу, и концентрация сухих компонентов возрастает, в относительном содержании количество кофеина в обжаренном кофе выше, чем в зеленом.
• Хлоргеновая кислота . Ее количество при обжарке сильно снижается, но остается достаточно большим, чтобы формировать аромат и горьковатый вкус.
• Тригоннелин . Один из важнейших алкалоидов, при термообработке выделяет ценный витамин PP, то есть, никотиновую кислоту.

При обжарке компоненты зерна не только распадаются на большее количество соединений, но и реагируют друг с другом, образуя новые (как правило, летучие) составляющие. В результате этого формируется особенный вкус и аромат.

Маслянистые летучие соединения довольно непрочные, и даже при отсутствии воздуха их концентрация снижается. Поэтому важно покупать свежеобжаренный кофе и хранить его в небольших закрытых емкостях.

Химический состав растворимого кофе

В растворимом кофе только 15-20% составляющих получены из натурального кофе. Эспрессо готовят всего 30 секунд, а кофейные зерна для растворимого кофе иногда вываривают 5-10 часов. При этом все полезные, ароматические и вкусовые вещества остаются в гуще, которая не используется. В основном, переходит только кофеин и некоторое количество кислот. Остальные 80% состава – ароматизаторы, стабилизаторы, красители, консерванты, усилители вкуса. Производители дешевого растворимого кофе могут добавлять размолотый цикорий, зерно, и многое другое, о чем не пишут на упаковке.

Ни один производитель не будет делать растворимый кофе из "100% высокогорной арабики", как иногда пишут на упаковке. Как максимум туда отправятся разломанные и поврежденные зерна. И то, чаще всего это робуста, в которой больше кофеина.

Витамины и минералы в химическом составе кофе

Натуральный кофе богат множеством полезных для человека витаминов и минералов.

B3 – витамин, получаемый из тригонеллина во время нагревании. Положительно влияет на нервную систему, нормализует метаболизм.

А – витамин, влияющий на рост и развитие всех органов.

D – улучшает всасывание полезных веществ в кишечнике;

Е – стимулирует иммунитет, положительно влияет на репродуктивную систему.

Калий, магний и кальций полезны для сердца, улучшают работу мозга и сосудов, укрепляют костную и мышечную системы.

Вывод

• Кофе – один из самых сложных природных продуктов, который в обжаренном виде содержит более 2000 соединений.
• Натуральный кофе в небольших дозах положительно влияет на практически все системы организма.
• Растворимый кофе не полезен для организма, содержит минимум витаминов и масел, зато включает синтетические добавки.

На сегодняшний день кофе - это один из распространенных напитков во всем мире. Исторической родиной является Африка и нет ничего удивительного в том, что самые элитные сорта напитка получаются из сырья, выращенного именно на этом континенте. У каждого кофейного зерна состав отличается богатым содержанием сложных органических веществ.

Помимо Африки кофе выращивается мастерами из Центральной Америки и Карибских островов. Напиток из таких зерен наделяется особым вкусом, ароматом и консистенцией. В Южной Америке за производство кофе отвечает преимущественно Бразилия. Качество здесь тоже высоко ценится. Также ряд стран Юго-восточной азии тоже вносят свою лепту.

Какая польза от кофе?

Стоит только вслух упомянуть про кофе, как сразу можно ощутить весь этот приятный аромат вкусного и неповторимого напитка. Чаи тоже не утрачивают своей актуальности и среди многих людей вот уже долгое время проводятся дискуссии касательно кому лучше отдавать предпочтение. Говоря о пользе кофе, в первую очередь стоит упомянуть о его высоких качествах:

• Стимулирующий эффект.
• Тонизирующее воздействие.
• Высокий процент содержания антиоксиданта.
• Снижается риск возникновения ряда заболеваний.

Стимулирующий эффект достигается за счет содержания кофеина, о котором знает каждый, кто принимает этот напиток по утрам. В чем же тут кроется особенность? Дело в том, что благодаря этому активному компоненту, который включен в химический состав кофейного зерна, существенно улучшается кровоснабжение головного мозга, при этом нередко активируется кратковременная память. За счет этого человек может в оперативном порядке принимать необходимые решения.

Тонизирующее действие тоже идет на пользу человеческому организму. Про стресс, апатию, вялость, сонливость и прочие подобные проявления можно забыть, так как кофе помогает бороться с этими недугами.

Каждый знает, что при взаимодействии железа с кислородом (которого полным-полно в воздухе), оно начинает ржаветь со временем. Нечто подобное происходит в нашем организме и в этом принимают участие свободные радикалы кислорода. Благодаря антиоксидантам эти радикалы нейтрализуются, причем чем большая их концентрация в организме, тем лучше получается защита. В одной выпитой чашке утреннего кофе содержится до 1 грамма полезных веществ, что составляет четверть от дневной нормы.

Если регулярно употреблять столь можно обезопасить себя от многих рисков:

• онкологии печени;
• болезни Альцгеймера;
• сахарного диабета;
• алкогольного цирроза печени.

А если еще воздерживаться от добавления сахара в напиток - кариес не страшен! Также под защитой находятся иммунная и пищеварительная системы.

Есть ли вред?!

Несмотря на все достоинства, которые дают кофейные зерна, составэтот может приносить и вред. Со временем появляется зависимость - если человек долгое время обходится без кофе, на него нападает сонливость, усталость, начинает болеть голова, а в некоторых случаях боль может появиться и в мышцах.

При этом влияние оказывается не только на физическом, но и психическом уровне. Пока в организме присутствует кофеин, человек большую часть времени проводит в возбужденном состоянии. Но в его отсутствии не избежать появления раздражительности, подавленности, а то и заторможенности.

Кофе способствует усилению работы сердца и сосудистой системы человека. Поэтому чрезмерное употребление напитка приводит к неизбежному ухудшению сердечной деятельности.

К тому же, это хорошее мочегонное действие, а слишком частый его прием приводит к скорому старению организма в целом, так как вместе с водой и солями вымывается большинство полезных микроэлементов. Среди них - это кальций и магний. При их явном недостатке повышается риск возникновения остеопороза или сердечных заболеваний.

Беременным женщинам вообще не стоит употреблять кофейные зерна. Состав на еще не рожденного малыша действует так же, как на взрослого человека. Но чтобы появилась зависимость, потребуется совсем малая доза, поэтому будущим матерям лучше совсем воздержаться от этого напитка.

Общие сведения о химическом составе напитка

Сама природа постаралась и наделила кофе целым многообразием. Как показывают современные технологии в области определения химического состава, в зернах присутствует примерно две тысячи разных компонентов. А подробного изучения удостоились лишь несколько сотен. Благодаря этому комбинированию мы ощущаем аромат и вкус напитка. Причем каждый отличается индивидуальным набором веществ.

Богатый химический состав кофе, а также процентное соотношение всех веществ обусловлено климатом и характеристиками грунта в местах выращивания. А особенности вкуса и аромата зависят от технологии обжарки и приготовления самого напитка.

Как результат этого - натуральные компоненты претерпевают сложные преобразования на химическом уровне. И в результате переработки кофейного зерна состав меняется. Причем специалисты многих стран мира пытаются вникнуть в суть происходящих процессов.

Зеленые зерна

Зеленый кофе день ото дня становится все более популярным, несмотря на то, что стоит недешево. При этом есть как сторонники, так и противники. Первые считают его напитком, наделенным целебными свойствами, а вторые вообще рекомендуют держаться от него как можно дальше. На деле это всего лишь противоречия.

Зерна, которые не подверглись процедуре обжарки, содержат большое количество антиоксидантов и ценных микроэлементов. Так в термически необработанном продукте немало:

• Кофеина. Именно он наделяет кофе бодрящим и тонизирующим действием. Также присутствует и другой алкалоид - теобромин, который способен регулировать концентрацию глюкозы в крови.
• Танина. Является дубильным веществом с антибактериальными свойствами, которое способствует выведению тяжелых токсинов из организма. Также позволяет укрепить сосуды, улучшить пищеварение и ускорить процесс регенерации тканей.
• Хлорогеновой кислоты. Эффективный антиоксидант растительного происхождения, который содержится только в сырых зернах, поскольку температура 200-250°C (обжарка) приводит к его разрушению. Благодаря его наличию в составе кофейного зерна, жиры не скапливаются в организме, обмен веществ улучшается, а работа пищеварительной и кровеносной системы приходит в норму.
• Теофиллина. Улучшается состав крови, что снижает риск появления тромбов. Также отвечает за нормализацию работы органов дыхательной системы, брюшной полости, сердца.
• Аминокислот. Наш иммунитет повышает свои защитные функции, увеличивается тонус сосудистой системы, аппетит приходит в норму. К тому же человек может набрать нужный объем мышечной массы.
• Липидов. Эти вещества оказывают благотворное влияние на нервную систему.
• Клетчатки. Если в организме достаточно количество этих веществ, то можно избежать риска развития онкологических новообразований. Уровень холестерина хорошо контролируется, вдобавок пищеварение, а также работа органов малого таза нормализуется.
• Тригонеллина. Благодаря ему давление приходит в норму, обмен веществ поддерживается на оптимальном уровне, улучшается работа головного мозга и образование кровяных клеток.
• Эфирных масел. Действуют как успокоительное средство, способствуют улучшению пищеварения, оказывают благоприятное воздействие на органы дыхательной системы. Но что самое главное, вещества могут ликвидировать вредные микроорганизмы.

Стоит заметить, что теобромин в составе кофейного зерна является своего рода аналогом кофеина. Как можно заметить, необработанные зерна имеют больше полезных свойств. Не случайно рекомендуются употреблять именно зеленые зерна для похудения.

Обжаренное сырье

В ходе процедуры термической обработки в зернах уменьшается некоторая часть влаги (14-23%), но за счет газообразования приобретается дополнительный объем. Большинство веществ, которые содержатся в сырых зернах, во время обжарки образуют новые соединения. В результате химический состав становится еще богаче. При этом 800 компонентов формируют вкусовые качества.

Помимо того, что термообработка зерен наделяет кофе приятным ароматом, сами зерна приобретают всеми узнаваемый темный оттенок. На танин обжарка действует разрушающе. А так как этот компонент придает напитку горьковатый привкус, стоит осторожно подходить к процессу.

Неповторимый аромат получается и при участии тригонеллина, который в ходе обжарки преобразуется в никотиновую кислоту. Кофеина же при этом становится больше. Боле подробно о нем ниже.

Кофеин

Большинство людей представляют кофеин и теобромин в составе кофейного зерна в виде коричневого порошка. На самом деле оба этих вещества это кристаллики белого оттенка или вовсе бесцветны, которые горьки на вкус. Именно он выводит наш организм из сонного состояния и наделяет нас бодростью по утрам.

Впервые о кофеине люди узнали в 1819 году благодаря немецкому химику Фердинанду Рунге. Он же и дал ему такое название. А в 1828 году два химика и фармацевта и Франции Жозеф Бьенеме Каванту и Пьер Жозеф Пеллетье смогли получить кофеин в чистом виде. Неоценимый вклад в развитие этого вещества вложил Эмиль Герман Фишер, который первым освоил искусственный синтез кофеина.

Откуда берется столь известный компонент? Обычно его получают из ряда растений:

• плодов гуарана;
• орехов колы;
• какао;
• йерба мате.

К тому же, не помешает знать, сколько его содержится в разных видах продуктах.

Примерная концентрация активного вещества:

• чашка чая - 15-75 мг;
• чашка заварного кофе - 97-125 мг;
• чашка шоколада (100 г) - 30 мг;
• чашка какао - 10-17 мг;
• чашка растворимого кофе - 31-70 мг;
• кока-кола (100 г) - 14 мг;
• энергетический напиток (банка 0,25 л) 30-80 мг.

Широкий диапазон для кофе и чая обусловлен сортом и способом приготовления.

Теобромин

Находясь в составе кофейных зерен, и кофеин, и теобромин влияют на психомоторику человека. Также можно выделить и другие качества теобромина:

• взаимодействует со щелочами и кислотами;
• не разлагается на воздухе;
• практически нерастворим в воде;
• находится в твердом состоянии;
• кристаллическая структура;
• имеет горький вкус.

У теобромина своя формула - C 7 H 8 O 2 N 4 , из которой видно, что вещество представляет собой соединение углерода, водорода, азота и кислорода. Он содержится в какао-бобах, орехах кола, также им богаты деревья из семейства Падубовых. Листья чайного дерева и кофейные зёрна содержат небольшое его количество.

Дозировка кофе

Если периодически пить такой напиток, то нервная система действительно стимулируется на какой-то промежуток времени. Превышение среднего показателя дозировки приводит к потере стимулирующего эффекта. В результате чего нервная система истощается.

При длительном употреблении кофе появляется «наркотическая» зависимость, степень которой зависит от индивидуальных особенностей организма. По этой же причине невозможно установить, сколько времени на это понадобиться, так как в каждом случае реакция на раздражитель своя.

Многие исследователи изучают, сколько кофеина и теобромина в составе зерен разного сорта кофе. Но нам как любителям куда более интересен другой вопрос: "Какое количество напитка может привести к летальному исходу?". По подсчетам специалистов за ограниченный промежуток времени нужно выпить 80-100 чашек. К счастью, для нас невозможно осилить такое количество напитка, каким бы вкусным он ни был.

← Вернуться