Какие алкалоиды содержатся в кофе

Кофе — это самый популярный натуральный напиток, который отличается богатым составом. Он состоит из многочисленных структурных элементов органической и неорганической природы, влияющих по-разному на организм человека. Свежеобжаренные кофейные зерна содержат около тысячи разнообразных химических соединений. Так что в кофе содержится и какой эффект оказывает?

зёрна кофе

Общие сведения о химическом составе

Кофейное зерно содержит в себе множество биологически активных компонентов, но их концентрация значительно разнится в зависимости от метода приготовления сырья. Эти соединения имеют кислотный или щелочной характер в зависимости от их строения.

Сырые зерна содержат до 12% процентов жидкости, около 8% сахаристых веществ и столько же дубильных веществ. На долю клетчатки в свежем сырье приходится около четверти от сухого остатка. Содержание алкалоидов в зернах достигает 12%. В кофейных зернах обязательно присутствуют жиры, а также белки и углеводы в незначительном количестве.

После обжаривания кофейное сырье теряет значительное количество воды, углеводов, дубильных веществ. В то же время возрастает концентрация жиров и алкалоидов. Термическая обработка способствует запасанию кислот, витаминов и необходимых микроэлементов.

Содержание белков, жиров и углеводов

Кофейное зерно, помимо огромного количества активных веществ и ароматических соединений, содержит три основные группы компонентов:

белки
жиры
углеводы

Их соотношение зависит от вида кофе, способа приготовления и условий произрастания растения.

Белки

Содержание белковых соединений сильно зависит от видовой принадлежности конкретной кофейной культуры. Выявлена зависимость концентрации алкалоидов от числа белков. При хранении никак не изменяется их количество, но замечена тенденция к увеличению водорастворимой фракции.

Помимо белков, в состав группы азотистых соединений входит более 20 аминокислот свободного типа. Их количество никак не изменяется при хранении. Кофе высокого сорта содержит преобладающее их количество в своем составе.

Жиры

В зернах кофейного дерева концентрация маслянистых соединений зависит от видовых особенностей. Минимальное количество жира — у кофе, произрастающего в Индии. Кофейное масло имеет особенность в виде большого числа эфиров. Насыщенные жирные кислоты в масле составляют больше половины. Преобладает содержание линолевой кислоты.

Качественный состав маслянистой составляющей у всех кофейных культур идентичен. С увеличением времени хранения замечена тенденция к замедлению окислительных процессов.

Углеводы

Сложные и простые сахара в составе кофейного зерна оказывают сильное влияние на вкусовые качестваготового напитка. Они могут служить предшественниками для формирования летучих структур, получаемых при обжарке. Эти соединения придают напитку особый аромат.

Углеводы в кофе встречаются в виде глюкозы, фруктозы, галактозы и сахарозы, концентрация которых от водорастворимой фракции занимает около 30%. Каждый сорт кофе содержит определенное количество сахаров. При хранении их концентрация сильно не изменяется.

В состав кофейного зерна входит клетчатка, занимающая почти треть от объема, она придают плотность зерну. Это свойство не позволяет сырью сильно разрушаться или развариваться, увеличиваюсь в объеме. Клетчатка позволяет сохранить ароматические соединения, придающие напитку особый запах. Это соединение достаточно стабильно, разные виды кофейного растения не различаются ее содержанием.

Алкалоиды

В кофе содержится обильное количество алкалоидов, но только некоторые из них способны оказывать физиологический эффект. Кофейное зерно по мере своего созревания аккумулирует два главных алкалоида:

кофеин
теобромин

Первый запасается в оболочке продукта, второй — во внутренней части. Если напиток готовится из необработанных цельных зерен, то в нем присутствуют оба азотистых вещества. Алкалоиды кофе обуславливают тонизирующее действие напитка на организм.

Кофеин

Этот алкалоид —важный компонент кофе. Именно он обуславливает все физиологические эффекты, вызываемые тонизирующим напитком. В чистом виде это вещество не имеет выраженного запаха или цвета, но идентифицировать его можно по довольно горькому вкусу. Это вещество обладает высокой растворимостью в полярных жидкостях и нейтральную реакцию среды. В кофе алкалоид встречается в моноварианте или связанным с кисловатым калием в соединения солевого типа.

Концентрация главного азотистого соединения определяет качество кофе. Каждый вид этого напитка отличается своей концентрацией алкалоида. На это влияют природные условия, в которых выращивалось сырье.

Кофеин обуславливает основной эффект напитка. Это в первую очередь стимуляция нервной системы. Но при частом применении может вызвать медлительность в проведении нервных импульсов. А в изобилии может спровоцировать истощение организма.

Теобромин

Это азотистое соединение, как и кофеин , обладает выраженным горьким вкусом. От кофеина отличается насыщенностью метильными группами. Теобромин плохо растворим в водной среде и встречается в виде кристаллогидрата. Этот алкалоид чаще всего имеет прозрачный или белый цвет.

Это вещество действует почти как кофеин, но эффект не такой выраженный. Теобромин обладает высокой тропностью к сердечно-сосудистой системе. Он влияет положительно на работу сердечной мышцы, увеличивая ее сократительную способность и улучшая работу коронарных артерий. Наиболее выраженный эффект заметен на мускулатуре мышц, участвующих в дыхании. Теобромин также способствует снижению давления и ухудшению почечного кровотока. По этой причине , после приема тонизирующего напитка необходимо восполнить водный баланс.

Таурин

Таурин-это вещество, по структуре напоминающее аминокислоту. Антиоксиданты в кофе представлены этим веществом. Обычно это соединение синтезируется в организме человека. Таурин в кофе способен благоприятно влиять на организм.

Положительные действия этого вещества:

выраженное антиоксидантное действие, что препятствует канцерогенезу;
снижение уровня сахара в крови;
регенерационное действие на оптические структуры глаза;
гипотензивное действие;
участие в обмене кальция, натрия и калия;
положительное действие на нервную систему.

Хлорогеновые кислоты

Фенольные соединения кофейного зерна представлены хлорогеновыми кислотами. Наибольшей концентрации достигают эфиры коричной хинной кислот. Встречаются так же эфиры кофейной и феруловой кислот. Эти соединения обуславливают кислотность кофе.

Содержание этих соединений достигает в зерне 10%. Их содержание снижается во время обжарки, так как они разрушаются под действием температуры. Хлорогеновые кислоты придают темный цвет зернам после обжарки. Чем больше их концентрация, тем темнее цвет.

обжаренный кофе

Витамины и микроэлементы

Кофе, приготовленный из зерен натурального происхождения, содержит большое количество витамином и микроэлементов. Витамины в кофе представлены обширно. Они играют важную роль в физиологии человека. Какие витамины присутствуют в напитке:

Ниацин— вещество, регулирующее процессы окисления в клетках. Способствует нормализации уровня холестерина в крови, участвует в процессах синтеза энергетических запасов. оказывает существенное влияние на обмен аминокислот в организме.
Тиамин- витамин, влияющий на обмен углеводов и белков. Он влияет на работу почти всех органов.
Витамин В2- вещество, способствующее ускорению течения обменных процессов. Способствует связыванию кислорода клетками.
Остальные витамины представлены в меньшем количестве и не способны влиять на физиологию организма.

Помимо витаминов, в состав напитка входит достаточное количество микроэлементов. Это следующие вещества:

кальций— влияет на клетки соединительной ткани, обеспечивая ее здоровье и нормальное протекание физиологических процессов;
магний —нормализует работу кардиомицитов, восстанавливает сердечный ритм. Также необходим при формировании костного скелета и нормализации уровня сахара в крови;
натрий —обеспечивает правильную работу межклеточных структур, нормализует скорость проведения импульсов. Этот элемент благоприятно влияет на работу сердца и на сокращение мышц;
фосфор— необходимый элемент, восстанавливающий правильный обмен веществ. Способствует регенерации повреждений в организме;
железо— важный микроэлемент, который напрямую связан с количеством гемоглобина в крови. Он влияет на нормальное течение всех процессов в организме.

Натуральный кофе, выращенный в экологически чистых условиях, не способен оказать на организм пагубного влияния. Он не содержит вредных веществ и продуктов окисления. Но необходимо всегда придерживаться нормы при употреблении этого напитка.

Источник

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

Химия кофейного зерна

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

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

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

Состав кофе

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

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

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

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

Чашка кофе
В чашке бодрящего напитка без молока всего 1 калория

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

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

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

Доля компонентов кофе
Доля основных компонентов в расчете на сухое вещество

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

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

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

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

Какие именно превращения претерпевают компоненты зерна?

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

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

Степени обжарки кофейных зерен
Чем сильнее обжарка, тем меньше полезных веществ сохраняется в зерне

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

Состав разных кофейных напитков

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

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

Зерна арабики и робусты

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

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

Виды кофе

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

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

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

Источник

С точки зрения химика кофейное дерево является настоящей лабораторией, созданной самой природой. Кофейные зерна содержат множество органических веществ, которые преобразуются в ходе приготовления напитка. Научные лаборатории мира исследуют химический состав кофейных зерен, трансформацию веществ на каждой стадии приготовления кофейного напитка с целью найти методы и технологии, которые бы обеспечили высочайшее качество кофе.

То, что мы называем кофейным напитком, образуется в результате соединения более 200 компонентов. Каждый сорт кофе имеет свою уникальную комбинацию веществ. Аромат и вкус кофе зависит от способа обжаривания и технологии приготовления, во время которых преобразуются органические вещества.

Почти четверть веса влажного зерна кофе составляет кофеин, минеральные соли, хлорогеновая кислота, тригонелин и белок. Оставшиеся две третьи части занимает клетчатка зерен, вода и кофейное масло.

Рассмотрим значение некоторых органических соединений, входящих в состав кофе, по отдельности. Именно наличию кофеина, который относится к группе алкалоидов, кофе обязан своими бодрящими, возбуждающими свойствами. Еще в 20-ые годы 19 века из кофейного экстракта сумели выделить #кофеин в чистом виде. Он выглядит как бесцветный кристаллик, имеет горьковатый вкус. В конце 19 века химик из Германии Г. Фишер впервые получил синтетический кофеин.

Известно, что кофеин возбуждающе действует на ЦНС и прежде всего кору головного мозга. В результате такой реакции усиливается дыхание, кровообращение, повышается жизнедеятельность всех тканей организма, улучшается общий обмен. Фармацевтическая промышленность производит множество лекарственных препаратов, в которых одним из компонентов является кофеин.

Содержание в зернах кофе кофеина зависит от сорта. Больше всего его в гвинейской робусте (около 2%) и в бразильском Сантосе (1,5%). Чайные листья и орехи кола тоже содержат кофеин. Мало того, при одном и том же весе кофеина в чае содержится больше в два раза, чем в кофе. И, тем не менее, в чашке заваренного чая его меньше в два раза, чем в такой же чашке кофе. Дело в том, что для приготовления чая берется совсем маленькая по весу часть чайных листьев по сравнению с кофе. Таким образом, получается, что кофеина в чашке самого крепкого чая 100 мг, а в чашке кофе — до 200 мг.

Тригонелин — алкалоид, который не имеет возбуждающих свойств, зато играет основную роль в формировании характерного аромата и вкуса жаренного кофе.

В процессе обжаривания в кофейных зернах уменьшается количество воды с 11% всего до 3%. Сахар проходит стадию карамелизации: содержащаяся в зернах сахароза под воздействием тепла превращается в карамелен, которому кофейный напиток обязан коричневым цветом. Нерастворимые полисахариды частично расщепляются на растворимые углеводы. Характерный кофейный аромат связан с таким сложным веществом, как #кафеоль, образующимся во время обжаривания. Состоит кафеоль из более 70 ароматических веществ, которые в большинстве своем летучие и быстро окисляются, соприкасаясь с молекулами кислорода.

Высокая температура обжаривания зерен никак не влияет на кофеин. Наоборот, его процентное соотношение даже увеличивается ( в связи с общим уменьшением веса кофейного зерна). А вот тригонелин от воздействия температуры разрушается, в результате расщепления выделяется много кислоты никотиновой, которая является одним из витаминов группы В.

Кроме никотиновой кислоты, в состав #кофе входят еще почти тридцать органических кислот, таких как яблочная, уксусная, кофейная, лимонная и другие. Хлорогеновая кислота, к примеру, в столь большом количестве (от 4% и до 8% в некоторых сортах) встречается только в зернах кофе. При обжаривании она растворяется, образуя другие органические соединения, которые и придают напитку специфический, слегка терпкий вкус. Наличие в напитке разнообразных кислот хорошо влияет на функционирование желудка, улучшает пищеварение.

Наличие танинов также является характерным для кофе. Горьковатый вкус напитку придают именно они. Смягчить горечь могут сливки или молоко, добавленные в кофе: они связывают танины, взаимодействуя с ними. Следует отметить, что при приготовлении кофе почти полностью в напиток переходят и кофеин, и хлорогеновая кислота.

Пищевая ценность кофе на 100 грамм:
— Белки: 13.9 грамм
— Жиры: 14.4 грамм
— Углеводы: 29.5 грамм
— Энергетическая ценность: 331 Ккал

Источник