Состав кофе


Химический состав кофейных зерен

Сырые кофейные зерна, в расчете на сухое вещество, содержат 32—36% экстрактивных веществ, стабильно сохраняющихся в течение семи и более лет при нормальных условиях хранения. В состав сухого вещества сырого кофе входят следующие основные компоненты, в %: кофеин — 0,7—2,5; белковые вещества — 9—19,2; жир — 9,4—18; сахароза — 4,2—11,8; моносахариды — 0,17—0,65; клетчатка — 32,5—33,5; пентозаны — 5—7; дубильные вещества — 8,7—11,9; минеральные вещества — 3,7—4,5; органические кислоты: хлорогеновая — 4—10,9, лимонная — 0,3, винная — 0,4, яблочная — 0,3, щавелевая — 0,05, кофейная — 0,2. Влажность сырого кофе — 9—12%.

Наибольшее влияние на организм человека при употреблении кофе из перечисленных веществ оказывает алкалоид кофеин (C8h20N4O2), или 1,3,7-триметилксантин, являющийся производным пуриновых оснований. Кофе оказывает благоприятное физиологическое действие на организм благодаря содержанию кофеина, выражающееся в регулировании уровня глюкозы в крови и повышении общего тонуса и работоспособности человека. В кофе кофеин находится как в свободном состоянии, так и в соединении с калием и хлорогеновой кислотой в виде кофеин-хлорогеново-кислого калия; при этом преобладает связанная форма. Более высокие сорта кофе отличаются пониженным содержанием кофеина, а низкосортный африканский вид робуста может накапливать до 3,2% кофеина. В процессе хранения кофе содержание кофеина в зернах практически не изменяется, а при обжаривании увеличивается, что подтверждается данными табл. 8.

Наряду с кофеином в зернах сырого кофе из алкалоидов также находится не обладающий физиологической активностью тригонеллин (C7H7N02 — метилбетаинникотиновая кислота) в количестве 0,24—1,2%. Он распадается при обжарке зерен на ряд соединений, в том числе пиридин, который участвует в формировании вкусовых свойств готового кофе. В зернах кофе, помимо этого, обнаружены теобромин (1,85 мг%) и теофилин (0,62 мг%).

Специфично для отдельных ботанических видов и сортов кофе содержание белковых веществ. Аравийский кофе примерно на 3% меньше содержит белковых веществ, чем кофе робуста, при этом внутрисортовые колебания не превышают 2%. Установлена положительная корреляционная зависимость между количеством кофеина и азотистых веществ. В процессе хранения их общее содержание не изменяется, но наблюдается увеличение фракции водорастворимых белков, обладающих высокой степенью электропроводности.

Также обнаружено в составе азотистых веществ кофе 20 свободных аминокислот, количество которых при хранении практически не изменяется. При этом кофе высшего сорта отличается более высоким содержанием свободных аминокислот (до 923 мг%) по сравнению с кофе 1-го и 2-го сортов (до 480 мг%).

В кофейных зернах содержание жира (кофейное масло — coffee oil) подвержено существенным межвидовым и внутривидовым колебаниям. Самое низкое содержание жира — у индийских сортов кофе. Отличительной особенностью кофейного масла является высокое содержание дитер-пеновых эфиров. На долю ненасыщенных жирных кислот в кофейном масле приходится более половины — 51,9—57,3%, в том числе преобладает линолевая кислота (37,2—45,6%).

В кофейном масле из зерен кофе разных видов и разновидностей качественный состав жирных кислот практически идентичен. При хранении сырого кофе незначительно возрастают кислотное и перекисное числа жира, что свидетельствует о замедленном протекании внутриклеточных гидролитических и окислительных процессов.

Углеводы оказывают существенное влияние на вкусовые свойства кофе и, в частности, сахара, являющиеся предшественниками многих вкусовых и ароматических веществ обжаренного кофе. Углеводы в кофе представлены сахарами, гетерополисахаридами и клетчаткой.

Сахара кофе представлены глюкозой, фруктозой, галактозой и сахарозой, которые составляют приблизительно 28% водорастворимых веществ. В сыром кофе аравийских сортов содержится 8,2—8,3% моносахаридов, в то же время в робусте присутствует 3,3—4,1%. В процессе хранения сырого кофе содержание Сахаров снижается незначительно.

Гетерополисахариды кофе представлены галактанами, маннанами, глюканами и арабанами. В состав полисахаридов зеленого кофе агаЫса входят арабиноза — 1,8%, галактоза — 9,3%, манноза — 20,8%, глюкоза — 6,8%. В то же время в жареном кофе и в экстракте данные сахара и ге-теропо-лисахариды присутствуют в следовых количествах (0,3% — глюкозы, 0,16—0,05% — фруктозы, 0—0,26% — маннозы и 0,02—0,3% — глюкозы и сахарозы). Таким образом, при высотемпературной обработке и под воздействием высокого давления (до 2,5 МПа) в зернах кофе протекают крекинговые процессы разрушения, прежде всего, углеводов.

В то же время клетчатка кофе, составляющая одну треть сухого вещества кофейных зерен, формирует твердость и плотность зерен. Не позволяя разваливаться и увеличиваться в объеме при обжаривании, клетчатка кофе и позволяет получить ароматный продукт. При этом она является одним из наиболее стабильных компонентов, и отдельные виды и сорта кофе практически не отличаются между собой по содержанию клетчатки.

Дубильные вещества, содержащиеся в кофе, обусловливают терпкость кофейного напитка. Между содержанием дубильных веществ и хлорогеновой кислоты, составляющей до 85—90% общего количества полифенольных соединений, существует прямая зависимость. Хлорогеновая кислота в таком значительном количестве содержится в природе только в зернах кофе, придавая им специфический слабокислый и слегка терпкий вкус. Количество полифенольных соединений в процессе хранения заметно снижается, что приводит к некоторому снижению терпкости кофе робуста, но к обеднению вкуса кофейных напитков из высших сортов арабики. Для кофе характерно значительное содержание кофедубильной кислоты (4—11% сухой массы), представляющей собой смесь хлорогеновой, кофалиновой (C32h48Oig), кофалевой (С34Н54015) кислот и других соединений.

Титруемая кислотность является одним из наиболее стабильно сохраняющихся его компонентов и составляет в зависимости от сорта кофе 10,8—17,8°. Уровень титруемой кислотности по мере хранения кофе возрастает незначительно (за 7 лет — на 0,3—1,1°), что свидетельствует о замедленном протекании внутриклеточных гидролитических и окислительных ферментативных процессов.

Содержание зольных элементов обусловлено ботаническим видом кофе, сортовыми и региональными особенностями. В составе золы на долю основного элемента калия приходится 30—50%, на долю магния — 4—6, на долю кальция — 2,3—18%. При экстракции в кофейные напитки переходит почти весь калий, около 70% магния и половина натрия, кальция и марганца.

Похожие статьи

znaytovar.ru

Химический состав кофейных зерен: зеленых и обжаренных

Кофе относится к числу немногочисленных напитков натурального происхождения, биохимический состав которых включает огромное количество органических и неорганических элементов, оказывающих существенное влияние на состояние и функционирование всех систем и тканевых структур человеческого организма. Несмотря на все старания, ученым до сих пор не удалось создать искусственный заменитель кофе, способный в точности передать его неповторимый аромат и вкус. Ситуация, в точности напоминающая тщетные попытки по созданию аналога грудного молока. Очевидно, природа неохотно открывает человеку свои заветные секреты.

О химическом составе кофе

Биохимический состав кофе отличается чрезвычайной сложностью: в него входит около двух тысяч химических компонентов, совокупность которых и дает его характерный вкус и аромат. Изучить удалось лишь половину этих веществ. Благодаря современным методикам химического анализа было установлено, что натуральный кофе содержит несколько сотен органических веществ, определяющих вкусовые и ароматические свойства любимого нами напитка, причем у каждого его сорта – свой неповторимый набор этих компонентов.

Богатство химического состава и процентное соотношение веществ в зернах кофе определяются климатическими условиями и характеристиками грунта, а особенности их вкуса и аромата – технологией обжарки и способом приготовления, в ходе которых натуральные вещества подвергаются целому ряду сложных химических метаморфоз. Таким образом, каждый этап переработки зерен кофе (в том числе и приготовление напитка) последовательно заканчивается видоизменением их химического состава. Суть происходящих при этом процессов является предметом изучения многих мировых исследовательских центров.

Состав зеленых кофейных зерен

Четвертая часть массы сырых кофейных зерен приходится на долю кофеина, хлорогеновой кислоты, тригонеллина, минеральных солей и растительных белков. Оставшиеся три четверти веса составляет растительная клетчатка, кофейное масло и вода. Плоды кофе – чемпионы по содержанию хлорогеновой кислоты, придающей им терпкий слабокислый вкус: ни один другой продукт не содержит ее в таком количестве. В зернах арабики содержание кофеина понижено, а в плодах низкосортной африканской робусты его больше всего (свыше 3%). Процесс хранения кофе никак не отражается на содержании кофеина, а вот обжарка приводит к увеличению его массовой доли. Содержание кофейного масла в разных видах кофе существенно отличается. Меньше всего жира – в индийских сортах. Самое высокое содержание белка – в африканской робусте.

О составе обжаренных кофейных зерен

Состав обжаренных зерен кофе определяется не только условиями его произрастания, но и продолжительностью обжарки. В ходе этого процесса зерна, теряя значительную часть жидкости и от 14 до 23% веса, в то же самое время (благодаря газообразованию) приобретают дополнительный объем. Сырые плоды кофе содержат множество алкалоидов, фенолов, белков, аминокислот, дисахаридов, липидов, минеральных солей, натуральных кислот и целый ряд компонентов, присутствующих в незначительном количестве.

В ходе обжарки в них образуются новые химические соединения, обогащая и без того разнообразный химический состав, насчитывающий более тысячи компонентов, восемь сотен из которых определяют вкус готового напитка. Помимо восхитительного аромата обжарка придает зернам всем известный темный цвет. Обжаривание избавляет зерна от содержащейся в них влаги; при карамелизации сахара происходит образование карамелина (окрашивающего зерна в коричневый цвет) и кофеоля – многокомпонентного соединения, являющегося источником характерного кофейного аромата. В процессе распадения хлорогеновой кислоты, в значительном количестве содержащейся в плодах, кофе приобретает свой вяжущий терпковатый привкус.

Столь же разрушительна обжарка и для танинов - натуральных веществ, придающих напитку горький вкус. Учитывая это, обжаривать зерна следует осторожно. Еще одним источником неповторимого аромата является алкалоид тригонеллин, разрушение которого в ходе обжарки дает никотиновую кислоту. Совсем иначе переносит этот процесс знаменитый алкалоид кофеин. После обжаривания плодов, теряющих большую часть своей влаги, его количество (в процентном соотношении к массе сырья) даже увеличивается.

Бодрящее действие кофе обеспечивается наличием кофеина. Исследователей всегда занимал вопрос, благодаря какому компоненту, содержащемуся в плодах кофе, приготовленный из них напиток обладает способностью отгонять сон и придавать бодрость.

Это кристаллическое бесцветное вещество, выделенное немецким исследователем Рунге в 1819 году, и было названо кофеином. При дальнейших изысканиях кофеин был найден в листочках чая, мате, колы, гуараны, какао. Было установлено, что растения синтезируют его, чтобы защитить себя от насекомых-вредителей и для привлечения опылителей. Кофеин повышает двигательную активность, ускоряет реакцию, улучшает мозговую деятельность и работу нервной системы. Содержание кофеина определяется сортом кофе. В лучших сортах арабики, отличающихся мягким вкусом и приятным запахом, зерна содержат от 0,5 до 1,5% кофеина, а в плодах робусты его может быть от 1,5 до 4,5%.

Кофеин — это алкалоид, после обжарки он не распадается и его количество не уменьшается, если сравнивать с зеленым. Точнее говоря, количество кофеина в обжаренном зерне увеличивается, но только пропорционально уменьшению веса зерна, которое теряет жидкость при обжарке. 

Химический состав кофе зависит от его сорта, а также от методики и уровня обжарки. 100 мл напитка, приготовленного из обжаренных плодов, содержат (в среднем): белки (0,2 г), жиры (0,5 г), углеводы (0,2 г). Убежденные поклонники крепкого черного кофе попадают почти в такую же сильную зависимость от него, как курильщики – от табака. Невзирая на вред, причиняемый организму бесчисленными чашками кофе, любители этого напитка не могут отказать себе в удовольствии выпить еще чашечку. Между тем, употребление натурального кофе противопоказано больным с язвой желудка и двенадцатиперстной кишки, с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, с хроническими колитами и энтероколитами. Нежелательно пить его при склонности к возникновению неврозов, бессонницы и при тиреотоксикозе.

Что же делать людям, которым противопоказано употребление кофе? Неужели им необходимо навсегда забыть вкус этого чудесного напитка? Конечно же, это не так. В современных супермаркетах можно отыскать немало кофейных напитков, состав которых либо не содержит натурального кофе, либо его количество не превышает 35%. При составлении кофейных напитков используется растительное сырье, в процессе варки дающее напиток, вкус и аромат которого напоминает натуральный кофе, а отсутствие кофеина и кофеоля делают его безопасным для здоровья людей, страдающих вышеперечисленными недугами. К тому же, в некоторых странах научились изготавливать декофеинизированный кофе, содержание кофеина в котором практически равно нулю.

kofeka.ru

Химический состав кофейного зерна

Кофе имеет сложный химический состав: он содержит приблизительно две тысячи химических веществ, которые в совокупности определяют его отличительный аромат и вкус. Причем изучено менее половины этих веществ. Наиболее сложный аспект - их воздействие на организм человека - еще ждет своих исследователей.

Сырое кофейное зерно содержит жиры, белки, воду, минеральные соли, различные водорастворимые и нерастворимые вещества.

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 кофе различных сортов содержится разное количество кофеина - в среднем от 1 до 2 процентов.

Кофеин (C8h20N4O2). Это вещество без цвета и запаха, в одном растворе дает горький привкус. Кофеин кристаллизуется из водных растворов в виде кристаллогидрата, имеющего форму хрупких шелковистых игл. Безводный кофеин плавится при 236,5ºC, при осторожном нагревании может возгоняться. Он легко растворяется хлороформе, метиленхлориде, ди- 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 состояниях.

Различные виды кофе характеризуются следующим содержанием кофеина (% в пересчете на сухое вещество):

Аравийский - 0,6-1,2

Робуста - 1,8-3

Либерийский - 1,2-1,5.

Количество кофеина в зернах в значительной степени изменяется и в зависимости от сорта кофе. Содержание Кофеина в зернах играет очень важную роль при оценке качества сырья и установлении технических требований на него.

Другим алкалоидом, содержащимся в кофе, является тригонеллин. Тригонеллин (C7H7O2N), или метилбетаинникотиновая кислота, в растениях образуется путем метиллирования никотиновой кислоты. Этот алкалоид в относительно большом количестве содержится в сортах кофе вида Арабика (1-1,2%). В сортах вида Каниформа (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 кофеных зерен легко превращается в никотиновую кислоту (витамин РР), поэтому его считают основным предшественником образования никотиновой кислоты в кофеных зернах. Этот алкалоид не обладает возбуждающими свойствами, но он имеет важное значение в образовании аромата и вкуса жареного кофе.

Также в кофе содержатся такие алколоиды, как:

- теобромин;

Теобромин является диметилксантином (C7H8O2N4), так как при окислении образует монометилаллоксан и монометилмочевину. Это бесцветный мелкокристаллический порошок, труднорастворимый в воде. Теобромин плавится при 351ºC, способен возгоняться, легко растворяется в едких щелочах, давая, например, натриевую соль. Содержание теобромина в сырых зернах кофе незначительное - 1,5-2,5 мг%.

- теофиллин;

Теофиллин (C7H8O2N4), образует бесцветные шелковистые иголочки, содержащие одну молекулу кристаллизационной воды. Теофиллин труднорастворим в холодной воде, плавится при 269-272ºC. Общее количество его в зернах дикорастущих кофейных растений 1-4 мг%. Из групп растительных веществ вторичного происхождения в зернах дикорастущих кофейных растений обнаружен и выделен в кристаллическом виде глюкозид маскарозид (C12h46O11). Установлено, что он является пентациклическим дитерпеновым глюкозидом, сходным по некоторым свойствам с кафамарином, выделенным из зерен культурных растений кофе C. Buxifolia. Кафамарин в кофеных зернах C. Vianneyi обнаружен не был. Из сырых зерен выделены и идентифицированы методом тонкослойной хроматографии полиамины (путресцин, спермин, спермидин), образующие при дезаминировании или окислении различные гетероциклические алкалоиды.

Кроме того, в кофе содержится восемь витаминов из группы В, имеющие большое значение для человека. Они регулируют течение многих биохимических процессов в организме и этим предупреждают возникновение ряда тяжелых заболеваний.

Большую ценность представляют органические кислоты, являющиеся составной частью кофейных зерен. Они вызывают усиленную желудочную секрецию и этим способствуют хорошему перевариванию и быстрой эвакуации пищи из желудка. По современным данным, в кофе содержится более 30 органических кислот: такие широко распространенные, как яблочная, лимонная, уксусная, и такие редко встречающиеся, как кофейная, хлорогеновая, хинная и другие. Большинство органических кислот в зеленом кофе находятся в виде солей, металлов и только около 1/3 - в свободном виде.

Наиболее важной и преобладающей органической кислотой является хлорогеновая кислота. Она, по-видимому, придает напитку вяжущий вкус и чувство полноты. Содержание ее в кофе различных сортов колеблется от 4 до 8%.

Еще большим разнообразием веществ отличается жареный кофе. В процессе обжарки происходят сложные физико-химические изменения, приводящие к новым физическим свойствам, к частичному разложению и образованию новых веществ, обусловливающих цвет, вкус и аромат жареных кофейных зерен.

При обжарке кофейное зерно увеличивается в объеме в 1,5 раза и теряет до 18% веса. Потеря происходит за счет испарения влаги и частичного разложения органических веществ: белков, жиров, сахаров, клетчатки, органических кислот и других соединений. Кофеин в процессе обжарки изменяется незначительно. Но так как при обжарке вес кофе уменьшается, то процентное содержание кофеина в жареном кофе даже несколько увеличивается.

Химические изменения в кофе при обжарке очень сложны и недостаточно изучены. О сложности изменений в химическом составе кофе можно судить хотя бы по тому, что в состав кафеоля (вещества, обусловливающего запах жареного кофе) входит более 70 различных ароматических веществ.

Эти вещества легко летучи и быстро окисляются кислородом воздуха. Вследствие этого рекомендуется или обжаривать кофе непосредственно перед употреблением, или хранить обжаренный кофе непродолжительное время в герметически закрывающихся стеклянных или жестяных банках.

Вещества, содержащиеся в жареных зернах и обусловливающие цвет, вкус и аромат, в процессе варки кофе переходят в напиток. Общая сумма растворимых веществ, переходящих в напиток, достигает 30%, что составляет примерно 85% всех растворимых веществ, содержащихся в жареных зернах кофе. При этом в напиток переходит до 80% хлорогеновой кислоты и до 90% кофеина.

Изменения основных компонентов кофейных зерен в процессе обжаривания

Компоненты

Содержание в кофе, %

сыром

обжаренном

Вода

11,3

2,7

Растворимые вещества (сумма)

29,5

21,6

Азотистые вещества

12,6

11,7

Жир

11,7

12,2

Сахара

7,8

0,4

Декстрин

0,4

1,0

Клетчатка

23,9

20,3

Гемицеллюлозы

5,0

2,4

Зольные элементы

3,8

3,3

Кофеин

1,18

1,05

Кофедубильная кислота

8,4

4,7

Хлорогеновая кислота (сумма свободной и связанной)

9,6

3,8

Итак, химический состав кофе свидетельствует о том, что кофе не только вкусовой продукт, но благодаря содержанию жира, сахара и белковых веществ он обладает и хорошими пищевыми достоинствами. Важное место в химическом составе кофе имеет алкалоид кофеин, который оказывает возбуждающее и стимулирующее действие на организм человека. Умеренное употребление в пищу кофе способствует поддержанию бодрого состояния организма, повышает его работоспособность, улучшает общий обмен веществ.

studfiles.net

Химия кофе — О кофе

Методы исследования эфирного масла кофе

Содержание ароматообразующих веществ определяют методами ГЖХ/МС, ГЖХ-спектроскопии с преобразованием Фурье и ГЖХ-атомно-эмисионной спектроскопии с упором на альдегиды и кетоны, серо-, водород- и кислородсодержащие компоненты. Чаще результаты анализа аромата кофе получают при изучении газовой фазы экстрактов, выделенных CO2 в сверхкритическом состоянии и дисцилляцией при нагревании.

Состав ароматических веществ кофейного напитка, полученного завариванием 60 г обжаренного кофе Арабика (Кения) или Робуста (Индонезия) в 1 л кипящей воды, изучали следующим образом. Осуществляли дисцилляцию с последующей непрерывной экстракцией ароматических веществ. Затем экстракт подсушивали Na2SO4 и концентрировали на колонке Vireux. После разделения ароматических веществ на колонке с силикагелем на 6 фракций различной полярности проводили анализ каждой методами ГХ или ГХ/МС. Всего обнаружено 400 веществ, из них 170 имели концентрации в интервале 1-150 и 70 - в интервале 1-500 мкг/кг. Из кофе Робуста в кофеный напиток извлекается 75% ароматических веществ обжаренного кофе, а из сорта Арабика - только 55%. В 1 л кофеного наптка содержится 25-50 мг ароматических веществ.

По результатм исследования 2-метилизоборнеола, обусловливающего типичный аромат кофе Робуста, методом ГХ/МС в изучаемых образцах зеленых зерен обнаружено 0,03-0,3 кмг/кг этого соединения. Однако оно совершенно исчезало после обработки зеленого кофе паром или обжаривания.

Формирование аромата кофе происходит при обжаривании. В частности, количество фурфурилмеркаптана возрастает с увеличением длительности этого процесса. Энергия активации для образования фурфурилмеркаптана составляет 50 ккал/моль при pH 4.

Изменение содержания летучих веществ при хранении горячего напитка кофе изучают методом газовой хроматорафии. Для проведения определений используют парофазное устройство LSC 2000 и газовый хроматограф с ДИП, пламенно-фотометрическим детектором и колонкой (длиной 25 м, диаметром 0,32 мм), заполненной SE-54. В результате анализа получают относительные величины концентраций метилдисульфида, характеризующих степень окисления напитка. Концентрация метилформиата является индикатором протекания гидролитических реакций.

Оптимизацию условий опредеения диметилсульфида, сероуглерода, тиофена, метилдисульфида и других серосодержащих соединений в аромате кофе проводят методом ГХ. Обжаренный, растовримый ароматизированный и растворимый неароматизированный кофе содержат диметилсульфида соответственно 3,83, 21,59 и 0,013 нг/мл, сероуглерода 2,81, 6,46 и 0,017, тиофена 0,73, 3,57 и 0,011, метилдисульфида 0,79, 2,74 и 0,038 нг/мл.

Для определения ароматических веществ с интенсивным запахом кофе разработана методика анализа содержания 2-фурфурилтиола, 2-этил-3,5-диметипиразина, 2,3-диэтил-5-метилпиразина и 2-метилизоборнеола в кофе Арабика и Робуста. Первые три вещества экстрагируют трижды из 40-120 г обжаренного кофе диэтиловым эфиром, затем объединенные экстракты концентрируют и извлекают летучие вещества дистилляцией. 2-Метилизоборнеол выделяют путем дистилляции с одновременной экстракцией из 500 г зеленого кофе аналогичным способом. Анализ проводят методом ГХ/МС с ионизацией пробы электронным ударом. Конценрация 2-фурфурилтиола в обжаренном кофе Робуста составляет 1,956 мг/кг, а сорта Арабика - 1,708 мг/г. Содержание 2,3-этил-5-метилпиразина в этих видах кофе отличается более значительно, чем 2-фурфурилтиола, - соответственно 824/492 и 233/112 мк/кг. При заварке в кофейный напиток извлекается 90% 2-фурфурилтиола и 60-64% 2-этил-3,5-диметилпиразина и 2,3-диэтил-5-метилпиразина. После 40 суток хранения при комнатной температуре концентрация 2-фурфурилтиола в кофе Арабика уменьшается до 0,32 мг/кг, а в кофе Робуста - до 0,79 мг/кг. Содержание 2-метилизоборнеола в зеленом кофе Робуста из Колумбии и Бразилии составляло соответственно 1,28 и 0,74 мкг/кг, а в кофе Арабика - 0,42 и 0,08 мкг/кг.

Для извлечения полезных ароматических веществ, таких как диацетил- и ацетальдегиды, из термогидролизаторов кофе, содержащих вещества с неприятным запахом, используют стеклянную колонку (длиной 2,1 м и диаметром 10,2 см), заполненную 4,5 кг неполярного микропористого сорбента на основе полистиролдивинилбензола, при 20°C и скорости прокачки термогидролизата кофе 40 см³/мин. Сбор элюата осуществляют до появления неприятного запаха, например, фурфурола. Полученный элюат, обладающий масляным, легким фруктово-винным запахом, может быть использован для аромата традиционного растворимого кофе.

Исследование содержания основных компонентов аромата обжаренного кофе проводят методом разбавления изотопов в сравнении с дейтерированными образцами (2-фурфурилтиол, 2-этил-3,5-диметилпиразин, ванилин, замещенные гваяколы и др.). В результате определяют также величины порога обоняния этих веществ; при этом отмечены различия аромата изученных сортов кофе в связи с разной концентрацией основных компонентов.

Методом ГХ/МС проводят определение содержания ароматических веществ в кофейных напитках, приготовленных из обжаренных зерен кофе Арабика и Робуста. Наиболее интенсивным запахом из 22 найденных ароматических веществ обладают 2-фурфурилтиол, 3-меркапто-3-метилбутилформиат, метантиол, β-дамасцеон, метилпропаналь и 3-метилбутаналь. Степень извлечения 17 ароматических веществ из зерен кофе в кофейных напитках различна: для полярных веществ (например, гваякол) - 75-100%, неполярных (например, β-дамасцеон) - только 10-25%.

Методами ГХ/МС с применением колонки (длиной 60 м и диаметром 0,25 мм) с Supelcowax 10 при программировании температуры от 40 до 200 °C со скоростью 3°C/мин, также ольфактометрии проводят определение ароматических веществ, выделенных из обжаренного цикория дисцилляцией с паром при одновременной экстракции и динамическом отделении паровой фазы. При первом способе выделения ароатических веществ идентифицировано 92 соединения, при втором - 64. Обнаружены также некоторые пиразины и N-фурфурилпироллы. Аромат обжаренного цикория обусловлен в основном присутствием 2-этил-3,5-диметилпиразина, 2,3-бутандиона, 1-октен-3-она, 3-метилбутаналя и одним неидентифицированным соединением, обладающим запахами цикория и жженого сахара.

Для исследования ароматическихвеществ, обусловливающих аромат обжаренного кофе Арабика, из основных летучих соединений составляют модельные смеси, аромат которых сравнивают с натуральным образцом, используя метод исключения из модельной смеси одного или нескольких соединений. Обнаружено, что 2-фурфурилтиол, 4-винилгваякол, ряд алкилпирозинов, фуранонов, ацетальдегид, пропаналь, метилпропаналь, 2- и 3-метилбутаналь обусловливают типичный аромат кофе Арабика.

При выборе оптимальных условий анализа летучих компонентов в измельченном обжаренном кофе Арабика при статическом методе отбора проб исследуют два фактора - равновесные время и температуру. При этом выбирают три значения температуры: 60, 80 и 90°C. Наибольшее количество летучих соединений экстрагируется при 90°C, а затем при 80 и 60°C, хотя их набор при всех значениях температуры идентичен.

Экстракцию летучих компонентов изучают при семи значениях времени: 30, 45, 60, 80, 100, 120 и 150 мин. Оптимальное значение времени выбирают в зависимости от химического состава летучих компонентов. В результате идентифицировано 122 компонента, включая 26 фуранов, 20 кетонов, 20 пиразинов, 9 спиртов, 9 альдегидов, 8 эфиров, 6 пироллов, 6 тиофенов, 4 серосодержащих компонента, 3 бензольных компонента, 2 фенольных компонента, 2 пиридина, 1 оксазол, 1 лактон, 1 алкан, 1 алкен и 1 кислоту.

aboutcoffee.info

Химический состав кофе защитит от болезней. Химический состав кофе против аллергии

ТамараПрофессиональный любитель кофе

Если нам нравится напиток, то мы употребляем его с удовольствием и, практически, нам не важно какой у него состав химических элементов.Но возникает определенный момент, когда все же любопытство одолевает и хочется узнать из чего состоит любимый напиток.Сегодня мы будем разбираться с "химией" кофе.

В состав кофе входит множество разнообразных соединений, в которых содержатся  кальций, натрий, железо, сера, фосфор, азот, хлор, магний и другие элементы

Химический состав  кофе в зависимости от сорта   несколько изменяется.

Состав кофе

Среднее содержание в нем:

  • азотистых веществ – 13-14,
  • кофеина – 0,65-2,7,
  • сахара – 2-3,
  • жира – 12-15,
  • клетчатки – свыше 20,
  • минеральных веществ – 3-4 %.

Приблизительно ¾ любого  сорта кофе  состоит из целлюлозы, жиров и воды, а ¼ - из кислот, белков, дубильных веществ, минеральных солей и алкалоидов.

Химический состав кофе - алкалоиды

Алкалоиды – это щелочные, биологически активные органические соединения со сложной структурой.

В кофе содержится два основных алкалоида – кофеин и тригонелин.     Они–то и определяют качество этого напитка- его бодрящее воздействие на организм и упоительный аромат.

О кофеине мы поговорим отдельно в следующей статье, а сейчас остановимся на втором основном алкалоиде – тригонелине. Из него, а также из других  веществ, во время жарения кофе образуется кафеоль – букет почти из 220 компонентов, придающих кофе необыкновенный вкус и аромат. Другими важными составляющими  кофейного аромата являются специфические эфирные масла.

Тригонелин распадается от тепла, в результате чего образуется значительное количество никотиновой кислоты, или витамина  РР               ( ниацина). Никотиновая кислота является составной частью многих ферментов, необходимых для нормальной  центральной нервной системы и функционирования внутренних органов.

В кофейных зернах также содержатся сахароза, которая при поджаривании превращается в карамелин, из-за чего кофе приобретает бурый цвет.

В состав кофе входит витамин Р, хорошо укрепляющей стенки кровеносных сосудов. Считается, что кофе на 20% удовлетворяет потребность организма в этом веществе.

В кофе содержится 8 витаминов группы  В и около 30 органических кислот, среди которых яблочная, лимонная, уксусная, кофейная и очень редкая хлорогенная кислота.

При поджаривании кофе около 4-8%  хлорогенной кислоты распадается на вещества, слегка «пощипывающие»  язык. Именно под действием названных кислот в сочетании с кофеином значительно улучшается пищеварение ( при нормальной кислотности и отсутствии желудочно-кишечных заболеваний).

На пищеварение оказывает благотворное воздействие и дубильные вещества – татины, придающие кофе характерный горьковатый  привкус.

Химический состав кофе  в борьбе с болезнями

В течение многих лет ученые различных стран изучали химический состав кофе  и проводили всевозможные исследования, направленные на изучение воздействия кофе на организм человека.

Южнокорейские исследователи обнаружили, что кофе способен помочь людям, страдающим сильными аллергическими реакциями. Известно, что симптомы аллергии вызывает гистамин, который вырабатывается в организме человека при его контакте с раздражающими веществами.

Кофе сильно снижает выделение гистамина, чем и нейтрализует последствия аллергии. Индийские ученые полагают, что кофеин в больших количествах может защитить от радиоактивного излучения.

Споры вокруг проблемы взаимосвязи кофе и онкологических заболеваний не утихают с 80-х годов  XX  столетия. В настоящее время многие ученые считают, что кофе тормозит рост раковых клеток, а его регулярное употребление даже способствует излечению рака толстой кишки.

Интересно узнать заинтересовала ли Вас статья. Жду Ваших комментариев.

Всегда рада встрече с Вами на страницах своего блога.

 

vashkofemem.ru

Химический состав кофейного зерна

Новости по теме:

Кофе имеет сложный химический состав: он содержит приблизительно две тысячи химических веществ, которые в совокупности определяют его отличи­тельный аромат и вкус. Причем изучено менее половины этих веществ. Наибо­лее сложный аспект — их воздействие на организм человека — еще ждет своих исследователей.

Сырое кофейное зерно содержит жиры, белки, воду, минеральные соли, различные водорастворимые и нерас­тво­римые вещества. Обжаренные кофейные зерна теря­ют большую часть воды (ее содержание уменьшается с 11 до 3%), а их химиче­с­кий состав из­меняется в зависимости от степени и продолжительности обжарки.

Как и у сырых зерен, жареный кофе содержит широкий диапа­зон компонентов.

Липиды (от греческого lipos — «жир») — обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жиропо­добные вещества, - за­нимает в структуре кофейного зерна достаточно большое место. Однако они практически полностью оста­ются в су­хом остатке и в приготовленный напи­ток не переходят.  Растворимые углеводы — сахароза, фруктоза и галактоза в структуре жаре­ного кофейного зерна занимает от 25 до 28% всех рас­творимых компонентов. Зерна кофе содержат более трех десятков различных органических кис­лот, в том числе яблочную, лимонную, ук­сусную, кофей­ную, оксаловую, пиро-виноградную. 

Особого внимания заслуживает хлорогеновая кислота. Несмотря на то, что во время обжарки кофейное зерно те­ря­ет ее на 60%, все же оставшейся части достаточно, чтобы придавать кофе не­много вяжущий привкус. По содержанию хлорогеновой кис­лоты кофейное зерно представляет со­бой уникальный продукт, так как ни в ка­ких других расте­ниях она в таком количестве не встречается. 

Физиологическое действие хлоро­геновой кислоты, по мнению большин­ства исследователей, несомненно поло­жительное. Она стимулирует обмен азота, помогает строить молекулу белка. Ее считают «младшим братом» ко­феина, поскольку она обладает весьма сход­ным с ним действием, хотя и слабо выраженным. 

Специальный аромат жареному кофе придают эфирные масла. Содер­жащиеся в них терпены и продукты фенола обладают опре­деленным анти­септическим (противомикробным) дей­ствием. Что касается кофе как напитка, то его пищевая ценность следующая. В 100 г напитка без сахара содержится: белков — 0,2 г; витамина РР — 0,6 мг; жиров — 0,6 г; калия — до 90 мг; углеводов —0,1 г; фосфора — 7 мг; кальция — 5 мг; железа — 2 мг. 

Пищевой ценности кофе по существу не имеет, хотя и содержит белок. Стограммовая чашка этого диетического напитка дает всего 9 килокалорий. Однако как источник минеральных веществ, главным обра­зом калия, кофе играет важную роль. Также велико значение кофе как носи­теля витамина Р, необходимого для укрепления кровеносных сосудов. Чаш­ка кофе содержит 20% суточной потреб­ности че­ловеческого организма в этом витамине. 

Основным биологически активным компонентом кофе, благодаря которо­му и обусловлено наше пристрастие к этому напитку, яв­ляется органический алкалоид кофеин. Он был открыт в 1820 году немецким химиком Ф. Рунге, а затем и другими учеными. Наконец в 1897 году не­мецкий химик Г. Фишер сумел синтезировать кофеин. Была установлена его структур­ная формула – C8h20N2O2, а также дока­зано, что содержа­щийся в листьях чая теин имеет тот же химический состав, что и кофеин. 

Кофеин - алкалоид из группы пури­нов, представляет собой бесцветные кристаллы с горьковатым вкусом. Его температура плав­ления — 217°С. Он рас­творяется в воде и в спирте. Кофеин получают не только из на­стоя чайных листьев или молотого кофе, но и из плодов гуараны (Pullinia sorbilis), произра­стающей в лесах Южной Аме­рики. Кофеин содержится в тех или иных количествах более чем в ста растениях, однако лишь в плодах кофе, какао, гуа­раны и листьях чая его достаточно много. 

Две бутыл­ки настоящей кока-колы по наличию кофеина со­поставимы с чашкой обыкно­венного кофе. Чашка чая содержит в два раза мень­ше кофеина, чем чашка обыкновенного кофе, приготовленного из смеси ара­би­ки и робусты. Любопытно подчеркнуть, что при равном по весу количестве чан­ного листа и кофе первый со­держит в два раза больше кофеина, чем второй. Однако при приготовлении чая исполь­зуется небольшое количе­ство чайного листа по сравнению с массой заваривае­мого кофейного порошка, что и являет­ся причиной более низкого содержания кофеина в чае, чем в кофе.

Влияет на содержание кофеина в напитке также, и степень прожаривания зерен, причем более прожаренные зерна, как для кофе эспрессо, дают меньше кофеина. Влияет на содержание ко­феина и сорт используемого кофе: в зернах робусты его больше, чем в зернах арабики. Привкус горечи придают кофейно­му напитку сложные органические ве­щества — танины. Для их нейтрализа­ции в кофе добав­ляют молоко или сливки. Они связывают танины, и напи­ток теряет горечь. 

Помимо кофеина в кофейных зер­нах содержится еще один алкалоид – тригонеллин. В отличие от кофеина он не возбуждает и не обладает наркоти­ческим эффектом, однако участвует в образовании вкуса и аромата обжарен­ного кофе. Анализируя состав обжаренного кофейного зерна, следует упомянуть очень сложное по составу вещество — ка­феоль. Включая в себя почти две с половиной сотни компонентов, оно яв­ляется носителем характерного кофей­ного аромата.

www.novostioede.ru

Состав и свойства кофе, зеленые зерна кофе. Состав жареного кофе.

Кофейные зерна содержат большое количество сложных органических веществ. В процессе обжаривания они претерпевают значительные изменения. Сырой кофе содержит воду, белки, минеральные соли, водорастворимые вещества (кофеин, тригонеллин, хлорогеновую кислоту, непосредственно редуцированный (инвертный) сахар, сахарозу, водорастворимые белки, водорастворимые минеральные соли) и не растворимые в воде вещества (гемицеллюлозу и целлюлозу). Зерна содержат также кофейное масло, витамины. Исследования подтверждают наличие в кофе нескольких сотен компонентов. Каждому сорту кофе присуща своя особенная комбинация веществ.

Состав жареного кофе зависит не только от его происхождения, но также от степени и продолжительности обжаривания. При обжаривании зерна происходит значительная потеря воды, но в связи с образованием газов увеличивается объем зерен. Потеря в весе составляет 14—23%. Нет единого мнения о том, когда следует считать кофе оптимально обжаренным. В США любят светлый кофе, в Италии и Швеции — очень темный, а французы придерживаются среднего цвета. Изменения цвета объясняются прежде всего карамелизацией Сахаров.

Сахароза, содержащаяся в зернах, превращается под действием тепла в карамелин, придающий коричневую окраску кофейному напитку. Нерастворимые полисахариды частично распадаются на более простые растворимые углеводы.

В процессе обжаривания образуется очень сложное вещество — кофеоль, с которым связан специфический кофейный аромат. В обжаренном кофе его содержание достигает 1,5%.

Наряду с алкалоидами — кофеином и тригонеллином — в кофе есть азотистые вещества: бетаин, холин, аминокислоты.

В зеленых зернах кофеин находится в состоянии двойной соли. При обжарке она распадается и отчасти сублимируется, что объясняет потери веса при обжаривании зерен. Содержание кофеина значительно изменяется в зависимости от сорта кофе и интенсивности его обжарки.

Кофеин относится к группе алкалоидов. Еще в 20-х годах XIX столетия это вещество было выделено в чистом виде из кофейного экстракта. Кофеин имеет вид бесцветных кристалликов с горьковатым вкусом. В конце XIX века исследователи расшифровали структурную формулу кофеина, а в 1897 году немецким физиком Г. Фишером он был синтезирован.

Ряд ученых утверждают, что кофеин появился в кофейных деревьях в процессе эволюции для защиты от вредных насекомых, так как это вещество является природным инсектицидом. Экспериментально установлено, что порошкообразный кофе в значительной степени воздействует на поведение и развитие многих насекомых и их личинок. Большие дозы порошкообразного кофе приводят к их гибели.

В зернах кофе обнаружено более тридцати органических кислот. Особая роль принадлежит хлорогеновой кислоте. Ее содержание колеблется от 4 до 8% в зависимости от сорта. Во время обжаривания теряется от 37 до 58% этой кислоты.

Разлагающаяся хлорогеновая кислота образует целый ряд органических продуктов, придающих кофе характерный, немного вяжущий привкус.

Установлено, что эта кислота подобно кофеину действует на центральную нервную систему, на кровеносную, дыхательную системы, на пищеварение и др.

Некоторые исследования подтвердили, что хлорогеновая кислота стимулирует обмен азота, усиливает построение молекул белка. Ряд ученых сравнивают ее действие с действием половых гормонов.

При обжаривании высокая температура не влияет на содержание кофеина. Он полностью сохраняется, а поскольку масса кофейного зерна при обжаривании уменьшается, процентное содержание кофеина возрастает.

В небольших дозах он возбуждает центральную нервную систему, стимулирует рефлекторную возбудимость спинного мозга, благоприятно действует на дыхательную функцию легких, увеличивает объем дыхательных движений, усиливает работу поперечно-полосатых мышц, тонизирует сердце и повышает жизнедеятельность всех тканей организма. В лечебной практике дозы кофеина составляют от 0,25 г до 1,5 г в сутки.

При варке кофе кофеин практически полностью переходит в напиток. Чашка кофе, приготовленная из б г кофе сорта «Арабика», будет содержать 0,09 г кофеина, а в кофе сорта «Робуста» его 0,15 г.

При использовании 10 г кофе, как это чаще бывает, содержание кофеина соответственно увеличивается на 0,10—0,25 г.

Кофеин содержится не только в кофейных зернах, но и в чайном листе, и в орехах кола. Специалисты считают, что две бутылки тонизирующего напитка «кока-кола», который готовится из этих орехов, по своему действию на организм человека равноценны одной стандартной чашке кофе. Не все знают, что при одинаковой массе чай содержит кофеина вдвое больше, чем кофе. И все-таки в чашке чая обнаруживается примерно вдвое меньше кофеина, чем в точно такой же чашке кофе. Здесь нет противоречия. Дело в том, что для приготовления чая берут совсем небольшое количество чайного листа сравнительно с массой используемого кофе.

Второй алкалоид, содержащийся в кофейных зернах,— тригонеллин. Он не обладает возбуждающими свойствами, но ему принадлежит важная роль в образовании вкуса и запаха обжаренного кофе. Тригонеллин при обжаривании разрушается, а в процессе его разложения образуется значительное количество никотиновой кислоты. Она относится к специфическим противопеллагрическим средствам, улучшает углеводный обмен, обладает сосудорасширяющим действием и положительно влияет на кровоток, а также оказывает детоксикационное действие, улучшает работу печени, стимулирует кроветворную функцию костного мозга, а также регулирует уровень холестерина и липопротеидов.

Суточная потребность взрослого человека в никотиновой кислоте 15 мг. Чашка кофе «эспрессо» содержит 1,67 мг никотиновой кислоты, а кофе, приготовленный в домашних условиях, содержит 1,02 мг.

Уже давно было замечено, что в некоторых странах Южной Америки, где население страдает от постоянного недоедания, пеллагра практически не встречается. Секрет этого, казалось бы, странного обстоятельства заключается в кофейных зернах, содержащих никотиновую кислоту.

Кофейное масло имеет жидкую консистенцию и содержит глицериды пальмитиновой, стеариновой, каприоновой и линоловой кислот. Жирные вещества практически не переходят в приготовленный напиток.

В отношении содержания минеральных веществ чашка кофе также представляет интерес. В 100 мл 5%-го кофейного напитка содержится 136 мг различных минеральных солей, а в 120 мл (т. е. в обычной чашке кофе, приготовленной из 6 г кофе) содержание этих солей увеличивается до 162 мг.

Чашка кофе содержит довольно значительное количество калия, но содержание натрия в арабском кофе — низкое.

Согласно некоторым данным, 1 г кофе в порошке содержит 0,29— 0,32 мг железа и 1,4—1,8 мг фосфора. Чашка кофе (100—120 мл) — приблизительно 2 мг железа.

Кофе содержит и соединения серы, которые в сильно кислой среде, каковой является желудочный сок, превращаются в меркаптаны — токсические соединения.

Эфирные масла образуются в основном при обжаривании кофе и обуславливают его специфический аромат. Они обладают известным антисептическим (противомикробным) действием, что объясняется содержанием в них терпенов и продуктов фенола. Некоторые опыты подтверждают, что они подавляют возбуждающие процессы, но это действие значительно слабее возбуждающего действия кофеина.

В кофе есть также и танины, сложные органические вещества. Они придают кофейному напитку привкус горечи. Молоко и сливки, которые нередко добавляют в кофе, взаимодействуют с танинами и связывают их, тогда кофе частично утрачивает горечь.

Никто не может отрицать, что кофе стал необходимым элементом современной жизни.

Как отмечалось, количество кофеина в кофе составляет в разных сортах от 0,6 до 2,4%. В растворимом кофе, приготовленном из кофейного экстракта, кофеина 4,5—5%, а если для приготовления его используют сорт «Робуста», то его содержание может достичь 7,7%. Если при этом для приготовления напитка берут 1 ч. ложку порошка на стакан воды, то за один прием употребляется 0,19 г кофеина, что практически составляет суточную дозу. Данные статистики подтверждают, что среди самых больших любителей кофе много ученых, писателей, журналистов, вообще людей интеллектуального труда.

Страстному любителю черного крепкого кофе почти так же трудно отказаться от него, как курильщику — от табака. Даже когда причиненный организму вред станет явным, человек не в силах отказаться от чашки кофе. А ведь при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки и при хронических колитах с повышенной желудочной кислотностью, энтероколитах со склонностью к поносам, неврозах, бессоннице, при ряде заболеваний сердечно-сосудистой системы, тиреотоксикозах и некоторых других недугах натуральный кофе противопоказан.

Как же быть в таких случаях? Полностью отказываться от этого вкусного напитка? Не обязательно. В продаже всегда есть ассортимент кофейных смесей, в состав которых натуральный кофе не входит совсем или содержится в небольшом количестве (от 5 до 35%). При составлении таких смесей используют растительные продукты, которые при кипячении с водой дают напиток, напоминающий по вкусу и запаху натуральный кофе. В таком напитке отсутствуют кофеин и кофеоль, которые способны вызывать в больном организме отрицательные последствия. Необходимо упомянуть и о том, что в ряде стран специально выпускают кофе, почти не содержащий кофеина. Этот кофе называют декофеинизированным.

naromed.ru


Смотрите также