Какое вещество содержится в зернах 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.
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.
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
Химический состав кофе
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 обжарки и технологии приготовления, во время которых преобразуются органические вещества.
Почти четверть веса влажного зеленого зерна составляет:
-кофеин,
-минеральные соли,
-хлорогеновая кислота,
-тригонелин,
-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, имеющий 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 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 2-3%. 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 обжарке 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 Кк
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.
Содержание алкалоида в составе кофейного зерна варьирует в зависимости от сорта и региона произрастания деревьев. Робуста обычно содержит больше кофеина, чем арабика, поэтому и вкус напитка, в котором преобладает этот сорт кофе, обладает выраженной горечью и терпкостью. Рекордно высокое содержание кофеина зафиксировано в робусте из Гвинеи – 1,7%. Под воздействием высоких температур кофеин практически не разрушается и его количество остается неизменным. Впервые алкалоид был синтезирован в лаборатории в середине XIX века и стал компонентом многих таблеток от головной боли.
Еще одним представителем алкалоидов является тригонеллин. Он не оказывает возбуждающего действия на нервную систему, но способствует насыщенности зерна вкусовыми качествами. При обжарке он распадается на некоторое число менее сложных соединений, которые также способствую появлению характерного аромата кофе.
Хлорогеновая кислота – один из ценнейших компонентов среди фенольных соединений. Натуральное необжаренное зерно – единственный известный природный продукт с высоким ее содержанием. Она влияет на работу пищеварительной системы человека, в частности, участвует в расщеплении жиров, поэтому зеленый кофе так популярен среди худеющих. При обжаривании зерна содержание кислоты уменьшается в 2-3 раза за счет ее распада на другие менее ценные компоненты. Часть из них влияет на цвет обжаренного зерна.
Никотиновая кислота как представитель витаминов группы В и витамин РР – единственные в своем роде активные биологические компоненты. Они участвуют в обменных процессах и регуляции нервной деятельности. Данные витамины под воздействием высоких температур снижают свою концентрацию.
В чашке бодрящего напитка без молока всего 1 калория
Химический состав кофе – это около 30 наименований органических кислот, некоторые из которых практически не претерпевают превращений при обжарке и участвуют в формировании здорового метаболизма.
Эфирные масла и кафеоль – сложные компоненты, включающие более 200 соединений, которые обеспечивают зерну многогранный аромат. Попытки ученых синтезировать кафеоль в лабораторных условиях пока не дали результатов, что говорит о действительной сложности этих соединений.
Танины – сложные органические вещества, придающие кофе горечь. Натуральный необжаренный продукт содержит до 9% танинов, а готовый – всего около 1%. Кроме вкуса, танины дают зерну бурый цвет, претерпевая превращения в темные пигменты. В результате сильной итальянской обжарки содержание танинов может быть очень ничтожным, от чего и вкус будущего напитка становится простым и даже пустым. Если в чашку добавить молоко или сливки, они связывают танины и нейтрализуют их горечь.
Доля основных компонентов в расчете на сухое вещество
Натуральный зерновой или молотый кофе не является питательным и калорийным продуктом, хотя в его составе присутствуют:
- белки – 0,2 г;
- жиры – 0,6 г;
- углеводы – 0,1 г.
Калорийность чашки готового напитка из натурального зернового кофе не превышает 1-2 Ккал. Именно поэтому продукт считается низкокалорийным и не способным навредить фигуре. В кофе содержится также железо, фосфор, кальций и калий.
Что происходит с компонентами, которые содержатся в кофе, при обжаривании? Термическая обработка зеленого зерна производится с целью удаления из него влаги и экстракции сахаров и эфирных масел, которые обеспечивают зерну характерный цвет, вкус и аромат.
Какие именно превращения претерпевают компоненты зерна?
- Количество воды сокращается с 11% до 3%.
- Выделение глюкозы и ее карамелизация.
- Сложные полисахариды превращаются в водорастворимые углеводы.
- Формируется кафеоль – самый сложный компонент, состоящий из более чем 220 соединений.
- Тригонеллин превращается в никотиновую кислоту.
- Доля хлорогеновой кислоты сокращается в среднем на 65%.
Черный цвет кофейного зерна может говорить о том, что оно подвергалось самой интенсивной термической обработке и, возможно, произошло частичное обугливание сахаров. Такой кофе не будет вкусным и ароматным.
Чем сильнее обжарка, тем меньше полезных веществ сохраняется в зерне
Если говорить о составе растворимого кофе, то он менее богат на ценные компоненты. В нем выделяют высокую дозу кофеина и смолистых веществ, тогда как фенолы, кислоты, витамины и прочие полезные органические соединения в процессе производства теряются. Хим. состав сублимированного продукта немного богаче обычного растворимого ввиду особенностей технологических процессов производства.
Состав разных кофейных напитков
Кофе как продукт доступный широкому кругу потребителей на российском рынке представлен такими марками, как:
- Якобс (Монарх);
- Жокей (по-турецки, классический, по-венски);
- Нескафе (Классик);
- Лавацца (Кремо, Эспрессо);
- Чибо;
- Жардин.
Большинство из них в составе имеют арабику бразильского происхождения под названием Сантос, которая купажируется с другими сортами и робустой. Всемирно известный итальянский бренд Лавацца работает с более редкими сортами кофе, хотя бразильскую продукцию также закупает для улучшения вкуса своих оригинальных купажей. Есть сорта кофе, которые при обжарке и дальнейшем приготовлении напитка дают приятный шоколадный аромат и вкус. В них содержатся особые эфирные масла, которые и обеспечивают продукту ноты какао в аромате. Кофе в капсулах для кофемашины не отличается по составу от зернового.
Состав кофе как готового напитка зависит от его вида. Сегодня существуют десятки рецептов приготовления кофе от любимого многими Капучино и Гляссе до редкого Бичерин. Составляющие напитка могут быть самыми разными от обычных или взбитых сливок, Амаретто до экзотических ликеров и специй. Ниже на рисунке представлен состав кофе, приготовляемого по разным рецептам. Дополнить этот список может французский кофе, который имеет выраженный сливочный вкус за счет сочетания сладкого молока с взбитыми сливками.
Существуют группы особых кофейных напитков, предназначенных для людей, ведущих здоровый образ жизни, тех, кто негативно реагирует на кофеин, и для худеющих. К таким, например, относится продукция Леовит. Это напитки из зеленых кофейных зерен, обогащенные витаминами и прочими функциональными компонентами, позволяющие повышать работоспособность, улучшать липидный обмен, препятствовать накоплению жиров, восполнять дефицит витаминов. Это растворимые продукты, расфасованные в пакетики для разового приготовления напитка.
Многие известные бренды предлагают рынку кофе без кофеина. Это как молотый, так и растворимый кофе с минимальным содержанием алкалоида в составе. Он предназначен людям с гипертонической болезнью и другим категориям покупателей, которые по ряду причин не могут употреблять напиток с возбуждающими нервную систему свойствами.
Сегодня нам доступна пока не вся информация о составе кофейного зерна ввиду его сложности и длинной цепочки превращений одних компонентов в другие в процессе обработки продукта и его хранения. Но те сведения, за которыми стоят исследования ученых, говорят скорее о большей пользе напитка для человека, чем его вреде. Хотя все, кто начинает день с чашки кофе, никогда не променяют его вкус и аромат на другой, даже самый полезный для здоровья напиток!
Источник