Вещество содержащееся в зернах кофе

Химический состав кофе: что содержится в кофе кроме кофеина

Неповторимые вкусовые качества и способность мобилизовать организм в короткие сроки наделили кофе всемирной славой. Уникальный растительный продукт насыщен соединениями различной природы. Химический состав кофе определяет свойства бодрящего напитка, которые отличаются многогранностью и делают его предметом научных дискуссий. Вкус и аромат, польза и вред обусловлены эффектами содержащихся в зернах веществ и продуктов их внутренних реакций.

Что содержат кофейные зерна

Химический состав зернового кофе включает более 1000 соединений органического и неорганического происхождения. Большая часть веществ выполняет биологические роли: оказывают непосредственное действие на организм человека, выступают предшественниками других комплексов, участвуют в ферментативных реакциях.Виды соединений, их относительные количества зависят от сорта кофе, степени зрелости зерна, этапов последующей переработки. Внутренние химические взаимодействия происходят на стадиях производства конечного продукта, приводят к разрушению одних веществ и образованию новых компонентов.

Оригинальные кофейные зерна содержат:

  • алкалоиды;
  • органические кислоты;
  • дубильные вещества;
  • аминокислоты;
  • углеводы;
  • растительные белки;
  • липиды;
  • витамины;
  • микроэлементы;
  • макроэлементы.

Каждая группа соединений имеет свое значение. Часто действия компонентов оказываются противоположными, что вносит долю противоречий в мнения об эффектах продукта. Изучение вопроса, что в кофе содержится и в каких пропорциях, продолжается. Проводятся исследования, предпринимаются попытки искусственного синтеза содержащихся в кофе уникальных комплексов.

Алкалоиды

В группу алкалоидов объединяют биологически активные вещества растений, наделенные способностью оказывать влияние на работу органов и систем животных организмов. Это сильнодействующие азотсодержащие комплексы, многие из которых относят к ядовитым соединениям.

Кофеин – главный алкалоид в составе зерна кофе. Количество вещества в сухом остатке достигает 2,5% от общей массы. Для сильнодействующего соединения доля внушительная, поэтому натуральные кофейные напитки лидируют среди кофеинсодержащих продуктов.

Кофеин относят к классу психостимуляторов, благодаря способности стимулировать работу центральной нервной системы, ускорять проведение нервных импульсов при одновременной блокаде рецепторов расслабления.

Основные эффекты кофеина:

  • тонизирование организма человека и повышение работоспособности;
  • стимулирование работы мышечных волокон;
  • ускорение обменных процессов, включая метаболизм жиров и мочевой кислоты;
  • повышение скорости реакций на уровне головного мозга.

Эффекты носят временный характер, но при наличии заболеваний сердца, сосудов, нервной системы возрастает вероятность негативных последствий. Не рекомендуется пить кофе в больших дозах, превышающих две чашки напитка в день.

При злоупотреблении кофейными напитками возможно формирование зависимости, проявляющейся повышенной раздражительностью, агрессией и другими поведенческими расстройствами.

Иногда, выпив чашку кофе, вместо ожидаемого бодрящего действия ощущается сонливость. Возникает вопрос: что содержится в кофе кроме кофеина, наделенное иными свойствами.

Алкалоид теобромин локализуется в центральной части кофейного зерна и действует противоположно кофеину. Вещество не стимулирует нервную систему, а оказывает успокаивающее влияние. Соотношение алкалоидов разной направленности определяет конечный эффект от употребления напитка: бодрящий или седативный.

Теофиллин стимулирует дыхательную функцию. Облегчает дыхание, уменьшает выраженность эпизодов одышки. Способствует повышению пульса, стимулирует сердечную деятельность.

Соединение не оказывает столь сильных воздействий на организм человека, но именно тригонеллин наделяет напиток неповторимыми вкусовыми качествами. В ходе обжарки вещество распадается на ароматические составы, придающие напитку характерный узнаваемый запах.

Дубильные вещества

Соединения ряда танинов обладают вяжущим действием и придают кофе нотки горечи. Натуральные зерна содержат около 8% танинов. Молочные продукты (молоко, сливки) связывают дубильные соединения, лишая напиток горечи. Коричневый оттенок обжаренных зерен обусловлен пигментами, образующимися из танинов в результате интенсивного теплового воздействия.

Органические кислоты и эфиры

Состав кофе насыщен органическими кислотами, которых насчитывают более трех десятков. Среди них: лимонная, коричная, щавелевая, яблочная, хинная, кофейная кислоты. Комбинации соединений позволяют использовать кофе в косметологии благодаря способности блокировать УФ-излучение, оказывать пиллинг-эффект, способствующий обновлению кожных покровов.

Хлорогеновые кислоты представляют собой редкие соединения, присутствующие в зеленых кофейных зернах в больших количествах. Вещества образуются в ходе реакций этерификации хинной, коричной, кофейной кислот. Содержание хлорогеновых кислот в сырых зернах достигает 10%.

Соединения оказывают следующие положительные эффекты:

  • регулируют стадии метаболизма;
  • улучшают механические свойства сосудов;
  • обладают выраженным антиоксидантным действием;
  • уменьшают проявления воспаления;
  • способствуют нейтрализации токсинов;
  • повышают чувствительность тканей к инсулину.

Хлорогеновая кислота – то полезное составляющее, что содержит зеленый кофе в рекордных количествах в сравнении с другими продуктами.

Аминокислоты

Аминокислоты необходимы для нормального функционирования органов и систем человека. Многие кислоты не синтезируются в организме, восполнить дефицит можно с продуктами питания. Аминокислоты в кофе повышают защитные функции, тонизируют сосуды, регулируют аппетит.

Белки, жиры, углеводы

Сахара составляют в среднем 55% от массы кофе. По большей части это олигосахариды со сложной структурой (пектин, целлюлоза, сахароза, арабиногалактан). Простые сахара (глюкоза, фруктоза) обнаруживаются в зернах в меньшем количестве. Обжарка влияет на углеводный набор. Полисахариды распадаются, но моносахара частично восстанавливаются на конечных стадиях процесса, глюкоза карамелизуется.

На растительные белки приходится десятая доля от массы зерна. Липидов содержится немного. При отсутствии добавок во время приготовления и употребления напитка из молотого зерна, в готовом продукте оказывается всего 2 ккал.

Витамины и минералы

В составе кофе обнаружены витаминные соединения и минеральные вещества, оказывающие влияние на ход важнейших процессов в организме человека.

Витамины и минералы в кофе

Вещество

Эффекты

Витамины группы В
  • Регулируют функции нервной системы, обмен веществ, оказывают антианемическое действие
Токоферол
  • Обладает антиоксидантными свойствами, поддерживает иммунную систему организма
Эргокальферол (витамин D)
  • Регулирует обмен кальция и фосфора
Каротиноиды
  • Участвуют в окислительно-восстановительных реакциях в организме, улучшают состояние кожи, органов зрения и ЖКТ
Кальций
  • Улучшает состояние костной ткани и зубной эмали, участвует в передаче нервных импульсов
Калий
  • Регулирует работу сердечно-сосудистой системы, нервной системы и костно-мышечного аппарата
Магний
  • Регулирует работу сердечной мышцы, устраняет судороги в икроножных мышцах, обладает успокаивающим действием

Часть веществ, из которых состоит натуральный продукт, теряется на стадиях переработки, но обжарка зерна позволяет получить ряд новых соединений.

Изменения в составе при переработке зерна

Максимальное число веществ содержится в зеленых зернах. Черный кофе получают методом обжарки зерна. Насыщенность и крепость продукта зависит от степени прожаривания. Чем дольше и интенсивнее воздействие, тем больше соединений претерпевают изменения. Поэтому прожаренные зерна не насыщены всеми веществами, что содержит зеленый кофе.

В условиях повышенной температуры зерна теряют влагу. Процентное содержание воды падает с 11% до 3% от общей массы. Уровень содержания кофеина остается достаточно высоким. Часть органических кислот и витаминных соединений разрушаются. Хлорогеновые кислоты распадаются, их содержание падает на 60 – 70% от сырьевых значений.

” alt=””>

Обжарка снижает долю танинов до 1% от общей массы. В процессе танины распадаются с образованием пигментов темного цвета, в результате чего у зерен появляется бурый оттенок и уменьшается терпкость вкуса. Зерна средней обжарки приобретают коричневый цвет.

В ходе термической обработки разрушаются одни вещества, появляются другие. Тригонеллин распадается на ароматические пиридиновые основания с высвобождением молекул никотиновой кислоты. Синтезируется никотинамид, оказывающий антипеллагрический эффект. Никотиновая кислота участвует в регулировании деятельности нервной системы, в обменных процессах, улучшает периферическое кровообращение.

При обжарке зерна образуется кофеоль, который в совокупности с эфирными маслами наделяет кофе неповторимым характерным ароматом. Соединение имеет сложную структуру. Попытки искусственного синтеза не увенчались успехом.

Составляющие растворимого кофе

Растворимый кофе приобрел популярность благодаря возможности быстро, без дополнительных приспособлений насладиться кофейным вкусом и ароматом. Готовить напиток из него легче, требуется только горячая вода.

Производство растворимой формы проходит поэтапно методом сублимации или паровой обработки. Паровым способом получают порошковый кофе – дешевый вариант с содержанием кофеина не более 5%. Дополнительной паровой обработкой получают гранулированный кофе. Большая часть веществ разрушается, но доля кофеина остается достаточно весомой.

Сублимированные частицы получают под воздействием низкой температуры. Метод считают прогрессивным, позволяющим сохранить аромат натурального кофе.

Всего того, из чего состоит оригинальное зерно кофе, в растворимом варианте почти не остается. В сублимированном продукте в малом количестве присутствуют рибофлавин, никотинамид, жирные кислоты, кальций, фосфор.

Отличия в составе зерен разных сортов кофейных деревьев

Из чего состоит кофейное зерно в количественном отношении, зависит от видовой принадлежности.

На рынке представлена продукция двух основных сортов кофе – робуста и арабика. Плоды растений вида робуста представлены в большем количестве, что обусловлено их высокой урожайностью, низкой ценой относительно других сортов, высоким содержанием кофеина.

Арабика отличается меньшей долей кофеина, большим количеством тригонеллина. Последний придает напитку тонкий ароматом и мягкий вкус.

Состав кофейного зерна насыщен различного рода веществами, большая часть из которых способна играть важную биологическую роль. Этапы переработки зерна вносят коррективы в качественное и количественное содержание соединений. Польза оригинального зеленого кофе сводится на «нет» при получении растворимых форм. Напитки из натуральных молотых зерен обладают неповторимым ароматом, характерным вкусом и дарят набор полезных комплексов.

Что содержат сырые и обжаренные кофейные зерна?

Кофейное зернышко – кладезь химических соединений. При обжиге часть из них распадается, образуя сотни новых связей. Под магическим действием тепла рождаются вкус и аромат. Но главное – содержимое чашки обязательно будет полезным! Жизненный цикл кофе начинается с белого ароматного цветка, который после опыления превращается в плод. По мере созревания внутри плода образуются два зерна, сплюснутых с одной стороны. Каждое зернышко – это колоссальный набор экстрактивных веществ, определяющих аромат и благородные вкусовые оттенки напитка. Из чего же формируется этот «набор»?

Биохимия для гурманов: что содержат сырые зерна

Химическая формула содержимого чашки зависит от вида растения, местоположения плантации, типа почвы, способа обработки кофейных плодов и переработки зерен.

Аромат кофе – это уникальная гармония более восьмисот соединений.

Широкая гамма его полезных свойств определяется композицией из еще 1200 составляющих.

Четверть из них – это алкалоиды, органические кислоты, минеральные соли и белки растительного происхождения.

На оставшиеся три четверти массы необжаренного растительного сырья приходятся вода, маслянистые вещества и клетчатка.

Формула утреннего заряда бодрости

Разностороннее влияние кофе практически на все функциональные системы человеческого организма в первую очередь связывают с триметилксантином.

Читайте также:  Какой самый вкусный растворимый кофе

Гурманам это горькое вещество с эмпирическим составом более известно под названием кофеин.

Производная пуриновых оснований, а по совместительству — алкалоид со свойствами стимулятора психики, триметилксантин присутствует в составе кофейных зерен в свободной форме и в виде соединения с хлорогеновой кислотой и калием. Кофеин-хлорогеновая форма преобладает.

Действуя через головной и спинной мозг, кофеин «управляет» настроением и работой почти всех внутренних органов благодаря активизации гормонального синтеза.

C8H10N4O2 — такова формула триметилксантина – химического эквивалента привычного многим утреннего заряда бодрости.

Концентрация кофеина в зернах наиболее культивируемых сортов кофе довольно существенно отличается. Массовая доля его в сыром сырье арабики ≈1%. А вот зерна кофе низкосортной робусты «накапливают» до 3,2% психостимулирующего алкалоида.

Среди прочих алкалоидов также следует выделить теобромин, теофиллин и тригонеллин.

Теофиллин облегчает работу легких, а теобромин – «возбуждает» сердечную мышцу и раздражает почечный эпителий, обусловливая мягкий мочегонный эффект.

А вот тригонеллин физиологической активностью не обладает, зато формирует вкусовые свойства готового напитка.

Жиры, белки и углеводы

Содержание белковых веществ в отдельных сортах кофе колеблется от 9 до 19,2%. Представлены они преимущественно белками и незаменимыми аминокислотами. Участвуя в восстановительных процессах, незаменимые аминокислоты способствуют поддержанию иммунитета. Их содержание в кофе высших сортов достигает 923мг%. В продукции 1-2 сорта аминокислот вдвое меньше.

Углеводы в организме выполняют роль «пищи» для нервных клеток головного мозга. Для кофе же углеводы — сахараза, пентозана, моносахариды и, в особенности, клетчатка – главные «строители» вкуса. Его зерно почти на 50% состоит из углеводов, в процессе обжига превращающихся во вкусовые и ароматические вещества.

Немалую долю (9,4-18%) в структуре сырого растительного сырья занимают жиры и жироподобные вещества. В процессе обжига они частично распадаются на кислоты; другая часть остается в сухом остатке, поэтому в готовом напитке они практически отсутствуют.

Органические кислоты

Из более чем трех десятков органических кислот, среди которых кофейная, яблочная, лимонная, пировиноградная и пр., особый приоритет имеет хлорогеновая кислота.

Малые количества этого эфира кофейной кислоты, образованного сложной «десяткой» активных соединений, содержатся в клубнях картофеля, яблоках, баклажанах, корне цикория и барбарисе.

Но именно в кофе количество хлорогеновой кислоты наибольшее.

Медики ценят ее за мощнейший антиокислительный потенциал и огромную роль в профилактике злокачественных новообразований, за участие в строительстве белка и способность стимулировать обмен азота.

Химики называют ее «младшим братом» кофеина, а кофейные гурманы ценят за огромный «вклад» в формирование аромата и цвета напитка. Вместе с катехином и «горькими» танинами хлорогенова кислота отвечает за его горечь.

В состав кофейного зерна входит до 10% хлорогеновых кислот.

Зерна робусты лидирует по ее содержанию.

Витамины и минералы

Натрий, фосфор, марганец, железо, стронций, калий и кальций образуют минеральную составляющую кофейных зерен, химический актив которых на 3-5% состоит из минеральных солей.

В состав кофе входят витамины группы В и Е, а также рутин — флавоноид, обладающий витаминной активностью и предотвращающий повышенную ломкость капилляров.

Количество рутина, содержащееся в кофе, покрывает 1/5 суточной потребности в нем.

Влажность сырья – одна из показателей качества будущего напитка.

Международная организация кофе установила норматив содержания влаги в пределах 12±1%. Однако в зависимости от влажности воздуха в местах хранения и условий транспортировки этот показатель может меняться. Насколько же важно его придерживаться?

Сырое сырье, имеющее капиллярно-пористую коллоидную структуру, достаточно интенсивно поглощает водяные пары.

При влажности воздуха ≈63-65% зерна «набирают» не более 12% влаги и отлично сохраняют органолептические показатели.

С повышением влажности воздуха до 70% сырье приобретает желтоватый оттенок и «залежалые» вкус и аромат.

В еще более сыром помещении в кофе «закрадывается» плесень, — он теряет пригодность.


Магия перевоплощений: обжаривание или искусство создания вкуса и цвета

Перед тем, как превратиться в напиток, кофейным зернам предстоит совершить путешествие в цеха термической обработки. Именно там, под магическим воздействием тепла, состав кофе существенно меняется. В процессе обжаривания плоские, овальные зерна «арабики» обретут свой мягкий кисловатый привкус и сильный аромат, а в округлой «робусте» появится пикантная горечь с кислинкой.

Рождение вкуса и аромата

Обжиг дает старт множественным процессам, изменяющим биохимическую составляющую зерна. Продолжительность термического воздействия определяет количество этих изменений, а уже от него зависит вкус и аромат будущего напитка.

Под воздействием температуры общий объем растительного сырья возрастет почти на половину, а масса уменьшится на 18%.

Наиболее активно в процессе обжига ведет себя вода. За счет испарения ее доля снизится с 12% до 3%. Благодаря этому количественные показатели прочих веществ (в пересчете на изменившуюся массу) возрастут.

Следующими в реакцию вступают углеводы. Тепловое воздействие запускает в них деструктивный процесс, завершением которого станет образование карамелина (он то и окрашивает напиток в темные тона), а также кофеоля – сложнейшего соединения, две с половиной сотни составляющих которого и станут «носителями» восхитительного аромата.

Количество хлорогеновой кислоты, содержащееся в не обжаренном сырье, при обжиге сильно снижается. С распадом ее и танинов напиток приобретает вяжущий терпковатый привкус.

Незаменимые аминокислоты при обжаривании вступают в реакцию с сахарами, и, распадаясь практически полностью, также образуют цвет и аромат кофе.

Окончательную гармонию в палитру цветов и аромата будущего напитка вносят терпены и продукты фенола, принимающие при обжаривании форму эфирных масел.

Почему свежезаваренный кофе «шипит» и образует пузырьки? Все дело в углекислом газе. Образуясь в момент обжаривания, он «удерживает» ускользающие ароматические вещества в зернах.

Полезные составляющие кофейной чашки

Избавившись от избытка влаги, обжаренное растительное сырье «концентрируют» в себе повышенное количество полезных веществ.

Содержание кофеина в нем остается практически неизменным. Однако из-за потери воды процентная доля алкалоида в обжаренных зернах выше, чем в сырых. Не «улетучивается» он и при приготовлении напитка.

Так, содержание «заряда бодрости» в стандартной чашечке кофе из «арабики» ≈ 0,1 г ; из «робусты» ≈ 0,25 г.

А вот другой представитель пуринового ряда – алкалоид тригонеллин под магическим воздействием температур трансформируется в никотиновую кислоту. Присутствие этого вещества в кофейной чашке обеспечивает защиту печени и сосудов от пагубного воздействия «избыточного» холестерина.

Организму в сутки требуется 15 мг никотиновой кислоты. С порцией кофе домашнего приготовления в него поступает около 1,02 мг, а с чашкой эспрессо чуть больше – 1,67 мг «никотинки».

Со снижением содержания влаги процентная доля минеральной составляющей в обжаренных зернах увеличивается до 7%. Готовый продукт, в среднем, содержит до 5 мг кальция, 9 мг калия, 7 мг фосфора и 2 мг железа.

Как говорилось выше, представленные преимущественно маслянистыми соединениями жиры после термической обработки практически полностью распадаются. Их концентрация в чашке – не более 0,6г. Белков и углеводов в ней тоже мало – по 0,2 мг и 0,1 мг соответственно.

Достигнув изумительного коричневого цвета и восхитительного вкуса, обогащенный полезными соединениями свежеобжаренный кофе поспешит к ценителям.

Химический состав зернового 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.

Богатый внутренний мир

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 обжарке – 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. Растворимый кофе очень далек от того, что может считаться настоящим напитком.

Сырые зерна 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.

Читайте также:  Элитные сорта кофе в зернах

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.

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 срок хранения. Но, разве это стоит того, чтобы отказываться от удовольствия выпить чашечку ароматного вкусного, а главное, натурального напитка?

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 (C8H10N4O2), 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 (C32H38Oig), кофалевой (С34Н5415) 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.

Химический состав кофе

Кофе активно изучается на протяжении последних пятидесяти лет. За это время ученые обнаружили в зернах более тысячи компонентов органического и неорганического происхождения, которые влияют на работу практически всех систем организма. Интересно, что состав кофе кардинально меняется в процессе обжарки – одни вещества распадаются, а на их месте образуются другие. Пока удалось подробно описать далеко не все соединения, хотя рад компонентов исследован достаточно хорошо.

Химический состав кофе

Основной компонент напитка – кофеин. Алкалоид с горьким вкусом растения продуцируют для защиты от вредителей. Он содержится не только в кофейных ягодах, но и в чае, какао-бобах, гуаране. Вещество тормозит работу рецепторов, вырабатывающих гормон сна аденозин, поэтому напиток прогоняет усталость и повышает работоспособность.

Менее известный алкалоид – тригонеллин, в зернах арабики его содержится около 1%. При нагревании вещество распадается на воду, углекислый газ и пиридины – соединения с сильным ароматом. Побочный продукт процесса – никотиновая кислота (витамин В3). Его концентрация зависит от степени температурной обработки и может возрастать до десяти раз от начального показателя.

Состав кофе во многом определяется сортом, условиями выращивания и степенью обжарки, которая приводит к появлению в зернах новых веществ.

Кроме алкалоидов, в кофе входят:

  • белки;
  • углеводы;
  • жиры;
  • фенолы;
  • органические кислоты;
  • витамины и минералы.

Вкус и аромат напитку придают летучие соединения, которые разрушаются под воздействием кислорода, поэтому правильно хранить кофе в закрытой посуде во избежание потери его качества.

Белки, жиры и углеводы

Более половины веществ, содержащихся в кофе – углеводы. Именно они отвечают за тело напитка, придают ему плотность и образуют пышную пенку. В зернах арабики до 9% сахарозы, в робусте этот показатель ниже и составляет 3-7%.

Во время температурной обработки большая часть сахара теряется. Но именно благодаря сахару при обжарке в зернах запускается химическая реакция, которая приводит к образованию большого количества органических кислот, формирующих итоговый вкус напитка. Показатель кислотности играет важную роль в оценке качества того или иного сорта арабики или робусты.

Белки в кофе находятся в свободном или связанном виде, их 10-13% от общего состава зеленых зерен. Концентрация зависит от сорта, условий выращивания и способа обработки ягод. Во время нагревания белковые соединения связываются с углеводами, в результате появляется множество новых веществ, влияющих на аромат.

Читайте также:  Какой сублимированный кофе самый лучший. Марки сублимированного кофе

К ним относятся:

  • фураны – отвечают за естественную сладость напитка;
  • альдегиды и кетоны – придают маслянистость и легкие зерновые оттенки, напоминающие попкорн;
  • пиразины – вносят ореховые тона.

В общей сложности образуется несколько сотен ароматических соединений, формирующих насыщенный букет напитка. Процесс начинается при нагревании зерна до 150 °С и носит название реакции Майяра, по имени впервые изучившего ее французского ученого.

Одно из побочных действий этой реакции – изменение цвета. Коричневые оттенки кофе придают меланоидины, которые появляются при высоких температурах. Эти вещества были открыты сравнительно недавно и активно изучаются на протяжении последнего десятилетия. Ученые сделали вывод, что большинство меланоидинов обладает мощными антиоксидантными свойствами.

Жиры в кофе – это липиды растительного происхождения. Их содержание зависит от сорта и степени обжарки. В арабике присутствует до 18% жирных кислот, содержание в робусте составляет 13%. Под действием высокой температуры структура веществ меняется, они принимают участие в формировании аромата и придают зернам характерный блеск.

Витамины и минералы

Во время обжарки кофе активно образуются витамины группы В, которые играют большую роль в обменных процессах, стимулируют регенерацию тканей и поддерживают деятельность нервной системы.

В состав кофе входят витамины:

  • А – принимает участие в процессах роста;
  • D – способствует усвоению питательных веществ кишечником;
  • Е – укрепляет иммунитет.

Зерна содержат калий и магний, которые способствуют выработке инсулина и положительно влияют на процесс усвоения организмом глюкозы.

Фенольные соединения в кофе обладают мощными антиоксидантными свойствами. 12% сухой массы зеленых зерен – это хлорогеновые кислоты, которые придают напитку горьковатый вкус. Вещества адсорбируются в тонком кишечнике и благотворно влияют на процесс пищеварения в целом. Кроме того, фенолы защищают клетки от воспаления, препятствуя окислительным процессам.

Состав растворимого кофе

Первый этап изготовления растворимого кофе одинаков для всех его видов заключается в обжаривании и измельчении зерен, которые в дальнейшем обрабатывают горячей водой. Полученный таким образом экстракт затем сушат различными способами: с помощью заморозки или горячего воздуха.

Как правило, растворимый напиток содержат меньше кофеина, чем зерновые сорта.

В производстве часто используются поврежденные зерна, которые не годятся в продажу. В процессе экстракции теряются летучие вещества, отвечающие за аромат. Компании-изготовители стараются исправить положение, добавляя кофейное масло и вкусовые добавки. В результате состав такого напитка отличается от натурального в худшую сторону.

Химический состав и пищевая ценность кофе

Юлия Верн 39 226 2

Кофе является одним из немногих напитков естественного происхождения, состоящего из огромного набора различных веществ, как органического, так и неорганического происхождения, существенно влияющих практически на все структуры и системы организма человека.

В свежесваренном кофе без сахара содержится около 1200 натуральных компонентов, из которых больше половины — ароматические соединения, определяющие вкус напитка.

Вкус напитка определяется огромным числом летучих соединений, входящих в его состав

Химический состав кофе

Кофеин относят к группе алкалоидов, возбуждающих деятельность центральной нервной системы. Впервые кофеин был получен именно из кофейных зерен, отчего и получил свое название. Тонизирующим действием, повышающим умственную и физическую работоспособность, напиток обязан именно кофеину.

По современным требованиям, при изготовлении кофе кофеина в нем должно быть не менее 0,7%, что напрямую зависит от степени вызревания кофейных зерен и их обжарки.

При такой концентрации, в одной чайной ложке свежесмолотого натурального кофе, будет содержаться 0,1-0,2 грамма чистого кофеина, чего вполне достаточно для получения соответствующего тонизирующего эффекта.

Не рекомендуется превышение дозы кофеина выше 0,3 грамма за один прием в течение 3-4 часов — регулярное превышение дозировки стимулирует проявление повышенной возбудимости, нарушений сна, усиленную работу сердца.

Тригонеллин — алкалоид, в чистом виде без вкуса и запаха, однако при тепловой обработке преобразуется в пиридин — вещество, придающее кофе специфический аромат. Еще одним ярким химическим свойством тригонеллина является его тесная химическая взаимосвязь с никотиновой кислотой (витамином В3). Молекула никотиновой кислоты входит в состав тригонеллина и легко высвобождается при нагревании, что обеспечивает постоянное количество витамина В3 в напитке.

Витамин В3 играет важнейшую роль в обмене веществ в организме, стимулирует деятельность нервной системы. Недостаток этого витамина приводит к такому заболеванию, как пеллагра.

Никотиновая кислота — не единственный витамин группы В, содержащийся в кофейных зернах. После соответствующей обработки натурального кофе, в напитке найдена вся палитра витаминов данной группы, а также:

  • обязательное присутствие витамина А, участвующего в росте и развитии;
  • витамина D, улучшающего всасывание кальция и фосфора в кишечнике;
  • витамина Е, который является участником процессов размножения и стимулятором иммунной системы.

В кофе содержится значительное количество сложных органических соединений. Это белки и аминокислоты, выполняющие питательную и энергетическую функции для клеток организма. Кофейные зерна — один из редких продуктов растительного происхождения, в котором содержатся незаменимые аминокислоты, которые организм получает из мяса и рыбы. Такие аминокислоты не синтезируются в организме человека и участвуют в восстановительных функциях клеточных механизмов и поддерживают иммунитет на достаточно высоком уровне.

Структура молекулы кофеина

Общий объем углеводов в сыром кофейном зерне составляет около 50% от его массы. Эти энергетические ценные для организма вещества представлены, как простыми сахарами — сахароза и фруктоза, так и сложными полисахаридами — целлюлоза, клетчатка, пектиновые вещества, которые представляют собой незаменимую основу питания нервных клеток головного мозга.

Из минеральных веществ в состав кофе входят калий, магний и кальций. Эти неорганические элементы входят в состав костей, обеспечивают работу мышц, регулируют работу сердца, сосудов и мозга.

В сыром кофейном зерне содержится около 850 различных эфирных соединений, а в обжаренном — около 350, чем кофе заслуженно было присвоено звание самого душистого напитка.

Пищевая ценность кофе

Несмотря на столь разнообразный состав, кофе, приготовленный из свежесмолотых натуральных зерен, имеет не столь высокую калорийность, что связано с легкой усвояемостью веществ, входящих в его состав. Процесс всасывания и переваривания дополнительно стимулируется кофеином, который, как известно, также содержится в кофейном напитке.

В зависимости от сорта кофе и способа его приготовления, его пищевая ценность на 100 грамм продукта без сахара, в среднем, составляет:

  • белки, всех видов — 0,2 г,
  • жиры — 0,6 г,
  • углеводы — 0,1 г,
  • кальций — до 5 мг,
  • витамин В3 — 0,6 мг,
  • калий — 9 мг,
  • фосфор — 7 мг,
  • железо — 2 мг.

Кофе может оказывать и положительное, и негативное воздействие на организм человека

Влияние кофе на здоровье человека

Учитывая богатый химический состав, кофе оказывает как благоприятное, так и негативное воздействие на здоровье, что напрямую зависит от индивидуальных особенностей человека и объема выпиваемого напитка в сутки. Общая картина воздействия кофейного продукта на организм такова:

  • регулярный прием чистого кофеина в объеме более 1000 мг, которым кофе наиболее богат, может вызвать феномен зависимости, подобно наркотической или алкогольной;
  • кофе обладает достаточным мочегонным эффектом, поэтому при появлении признаков обезвоживания, необходимо увеличить количество выпиваемой жидкости;
  • у здоровых людей, не страдающих повышенным артериальным давлением, кофе вызывает общее повышение давления на 10-15 мм ртутного столба. У людей, страдающих гипертонией и смежными сердечно-сосудистыми заболевания, давление может повышаться гораздо сильнее или, наоборот, снижаться, что их сильно ограничивает в кофепитии;
  • прямого влияния кофеина на сердце не отмечается. Кофе действует на сердечную деятельность косвенно — повышая артериальное давление, путем возбуждающего действия на центральную нервную систему;
  • регулярное использование нефильтрованного кофе часто приводит к повышению общего холестерина в крови, что неминуемо приводит к сосудистым патологиям, характеризуя появления проблем с давлением крови;
  • улучшение внимания, производительности труда, повышение уровня памяти и настроения — временное явление. В зависимости от реактивности организма, подобный эффект проходит через 30-120 минут;
  • кофе усиливает действие некоторых болеутоляющих препаратов, например, ацетилсалициловой кислоты и анальгина, снижает риск возникновения болезней Паркинсона и Альцгеймера за счет временного сосудосуживающего эффекта и прямого воздействия на нейроны головного мозга, возникает так называемый эффект «тренинга» этих органов;
  • регулярное употребление кофе снижает риск развития запоров и цирроза печени, рака груди у женщин;
  • у лиц преклонного возраста, кофе снижает плотность скелетных костей, что может явиться причиной трещин и переломов;
  • у людей, выпивающих в день более двух чашек кофе, велика возможность развития мочекаменной болезни;
  • беременным женщинам не рекомендуется выпивать в день более чашки кофе. За счет повышения артериального давления, вследствие воздействия кофеина, возможно развитие анемии плаценты, преждевременные роды и низкая масса тела новорожденного, а также — выкидыши и мертворожденность.

Преимущества и недостатки растворимого кофе

Производство растворимого кофе подразумевает варку кофейных зерен, получение кофейного напитка и его последующую сушку. При этом происходит интенсивное выделение всех растворимых элементов, содержащихся в кофейных зернах, и повторное помещение их в готовую массу растворимого вещества, что не может не сопровождаться потерями. Поэтому, основным недостатком растворимого кофе является потеря некоторых ценных питательных веществ (витаминов, незаменимых аминокислот, белков) и ослабление аромата в следствие испарение эфирных масел. Также у растворимого кофе более очевиден горький привкус.

Растворимый кофе содержит меньше полезных веществ, чем молотый

Производители стараются компенсировать потери добавлением указанных веществ в готовую продукцию, что неминуемо ведет к его удорожанию. Поэтому, чем дешевле кофе на прилавке, тем беднее его вкус и аромат. Кроме того, при изготовлении растворимого кофе используют отходы производства натурального кофе, чаще — из выбракованных зерен.

Пожалуй, единственным преимуществом растворимого кофе является скорость приготовления и увеличение срока его хранения.

Ссылка на основную публикацию