что находится в зерне кофе

Кофе под микроскопом: химия зерна и воздействие на организм

Дело не только в кофеине

11 мин. на чтение

19710 просмотров

Зеленый кофе содержит множество химических соединений. Они формируют вкус и запах напитка, а также влияют на наш организм.

Например, самым известным компонентом напитка является кофеин. Многие пьют кофе из-за ощущения бодрости, которое он вызывает. Однако все не так просто: кофеин создает лишь иллюзию прилива сил, но не заменяет полноценный отдых. Зато в составе кофе есть множество других веществ, которые оказывают положительный эффект.

Вместе с Глебом Бабий, автором блога «Moguchii Health» в Instagram и YouTube, сотрудником кафедры Молекулярной диетологии ПМГМУ имени И.М. Сеченова и АНО Центра биотической Медицины, разбираемся в химическом составе кофе и реакциях организма на его элементы.

Состав зеленого кофе: какие вещества и компоненты влияют на вкус

Химические соединения зеленого зерна влияют на вкус и аромат напитка. Так, аромат создается за счет эфирных масел и других соединений. А кофеин — один из компонентов, создающих горечь в кофе. Но есть и другие соединения, которые, так или иначе, влияют на то, что мы ощутим в кофе.

Сухие зеленые кофейные зерна состоят из следующих химических соединений.

Нелетучие алкалоиды: кофеин, тригонеллин. Кофеин придает напитку горький вкус. В зерне его содержится от 0,8 % до 4 %. Тригонеллин — производное витамина B6, участвует в образовании вкуса и аромата обжаренного кофе. Составляет от 0,3 % до 1,2 % массы зерна.

Белки и аминокислоты. Выступают дополнительным источником горьких компонентов. Содержание в зерне — от 8 % до 12 %.

Углеводы: фруктоза, сахароза, клетчатка, целлюлоза, пектин. Участвуют в реакции Майяра, отвечают за горечь, карамельные и ореховые дескрипторы и запах обжаренного кофе. Содержание в зерне — около 50 %.

Липиды: воск и эфирные масла. Защищают зерно от окисления, участвуют в образовании аромата. Также в составе есть летучие соединения — жирные кислоты и эфирные масла (ароматические молекулы). Они отвечают за запах и вкус обжаренного кофе. Содержание в зерне — от 8 % до 18 %.

Нелетучие кислоты: хлорогеновая кислота, полифенолы. Увеличивают растворимость кофеина и являются важными модуляторами вкуса. Составляют от 6,7 % до 12,1 % массы зерна.

Запах кофе формируют преимущественно масла, в том числе эфирные, и продукты реакции Майяра

Химический состав зерен арабики и робусты сильно отличается. В арабике меньше кофеина, аминокислот и на 60 % больше эфирных масел, чем в зернах робусты. А в робусте больше хлорогеновой кислоты и кофеина. За счет этой разницы у робусты вкус более терпкий с выраженной горечью, а у арабики — более сложный с яркой кислотностью.

Как химические вещества, содержащиеся в кофе, влияют на организм

Основные вещества в составе кофе, которые влияют на организм человека — это кофеин, полифенолы, в том числе хлорогеновая кислота, и дитерпены. Остальные компоненты, перечисленные выше, влияют преимущественно на вкус напитка — их воздействие на организм не доказано.

Кофеин — как мы говорили выше, это нелетучий алкалоид. Его влияние наиболее ощутимо по сравнению с другими веществами. При попадании в организм кофеин действует следующим образом:

уменьшает чувство усталости, создает иллюзию бодрости. Так происходит из-за того, что под действием кофеина тело начинает расходовать «резервные» запасы энергии — они хранятся на случай экстремальных нагрузок. Поэтому после употребления кофе возникает ощущение, что человек отдохнул. Но оно обманчиво — усталость вернется довольно быстро и станет более сильной и продолжительной;

повышает секрецию норадреналина — одного из главных медиаторов нервной системы. Это дополнительно усиливает чувство бодрости, но при этом может вызвать учащенное сердцебиение и тревожность;

подавляет рост клеток опухоли прямой кишки;

снижает влияние канцерогенов на ЖКТ.

Все эффекты, которые вызывает кофеин, являются дозозависимыми — чем больше количество кофеина, тем сильнее эффект.

Кофеин вызывает обманчивое чувство бодрости и иллюзию того, что человек отдохнул

При чрезмерном употреблении — более 300 мг в день — кофеин отрицательно влияет на работу сердечно-сосудистой системы. Он блокирует аденозиновые рецепторы и способствует повышению давления. Также возможно учащенное сердцебиение, мигрень и тремор (мелкая дрожь). У некоторых людей такие эффекты могут возникать и от меньшего количества кофеина — все зависит от индивидуальной чувствительности.

Полифенолы — это молекулы, которые защищают растения от ультрафиолетовых лучей солнца, а для людей являются антиоксидантами. При попадании в организм полифенолы:

поддерживают гомеостаз мозга — устойчивое состояние, в котором он может работать с максимальной эффективностью, без нарушений,

оказывают легкий успокоительный эффект,

снижают вредное воздействие свободных радикалов: уменьшают окислительный стресс, снижают выраженность воспалительных процессов и скорость старения клеток.

Хлорогеновая кислота — это соединение кофейной и хинной кислот, относится к группе полифенолов. Оказывает ряд положительных эффектов:

нормализует уровень сахара в крови,

В большом количестве хлорогеновая кислота вызывает тошноту, головные боли и учащенное сердцебиение.

Дитерпены — это биологически активные вещества, к ним относятся кафестол и кахвеол. Полезные свойства дитерпенов:

снижают выделение желчных кислот и этим уменьшают риск рака прямой кишки,

увеличивают выработку инсулина, улучшают «захват» глюкозы клетками. Это снижает риск сахарного диабета и других заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ.

Зачастую дитерпены провоцируют повышение холестерина в крови: в большей степени — кафестол, в меньшей — кахвеол. Это может стать причиной атеросклероза — формирования бляшек в сосудах.

Исследование, которое провели ученые в Нидерландах, доказало: люди, которые регулярно пьют кофе, приготовленный без использования фильтра, имеют более высокий уровень холестерина в крови. Поэтому, когда готовите кофе, используйте бумажный фильтр. Это поможет удалить кофейные масла, содержащие кафестол.

Положительное действие элементов кофе наблюдается при умеренном потреблении — в среднем 3-4 чашки фильтр-кофе, выпитых в течение дня. У кого-то отрицательный эффект проявляется после употребления одной чашки кофе, а у кого-то и после десяти его не будет. Все зависит от индивидуальной чувствительности организма к кофеину.

Арабика и робуста отличаются химическим составом, поэтому по-разному воздействуют на организм. Напиток, приготовленный из робусты, будет давать более выраженный стимулирующий эффект за счет более высокого содержания кофеина — но и «отдача» в виде вернувшегося чувства усталости будет более ощутимой. А употребление арабики полезнее для организма в долгосрочной перспективе — за счет более высокого содержания органических кислот и полифенолов.

Все-таки арабика полезнее робусты — особенно в долгосрочной перспективе

В каких случаях меняется состав и эффекты от кофе

Состав кофе зависит от уровня экстракции, а она, в свою очередь, — от способа приготовления кофе и множества других параметров. При этом важно учесть температуру и состав воды, размер помола и степень обжарки зерна. К примеру, если вода будет холодной, органические кислоты и кофеин хуже экстрагируются. Поэтому в cold brew кофеина примерно на 20% меньше, чем в фильтр-кофе.

Если мы добавим в кофе молоко, сливки, сахар или подсластитель — изменится пищевая ценность напитка. Увеличится содержание белков, жиров и углеводов.

Есть мнение, что добавление молока также повлияет на действие напитка. Однако ученые пока не пришли к единому выводу. Существует два предположения.

1. Чем больше молока, тем меньше антиоксидантной активности в кофе. Возможно, белки молока связывают хлорогеновую кислоту, и она не может проявлять антиоксидантные функции.

2. Разницы в антиоксидантной функции черного кофе и кофе с молоком практически нет. Потому что, даже если белки молока связывают хлорогеновую кислоту, есть еще другие полифенолы. Они тоже действуют как антиоксиданты. К тому же со временем молочные белки распадаются, а хлорогеновая кислота отсоединяется. Она может вновь проявлять свои функции.

Требуются дополнительные исследования, чтобы подтвердить или опровергнуть какое-либо из предположений.

Добавление молока изменит калорийность кофе, но практически не повлияет на оказываемые им эффекты

Спешелти кофе полезнее коммерческого — правда ли это

Разный химический состав коммерческого и спешелти кофе обусловлен разной высотой произрастания.

Как правило, спешелти кофе растет на возвышенностях. Поэтому в нем меньше кофеина.

Кофейные деревья вырабатывают кофеин, чтобы защитить себя от различных насекомых. Следовательно, чем выше растет кофе, тем меньше там водится насекомых. Поэтому спешелти арабика, которая растет на высоте 900 метров и выше, будет содержать меньше кофеина. А коммерческая арабика, растущая ниже, содержит больше кофеина.

Второе отличие спешелти кофе от коммерческого — содержание флавоноидов, терпенов и полифенолов. Эти вещества отвечают за кислотность и аромат кофе и ряд положительных эффектов. Чем ярче и сложнее вкус и аромат — тем больше в напитке этих веществ. Следовательно, тем больше положительный эффект.

Спешелти кофе действительно не только вкуснее, но и полезнее коммерческого — за счет уменьшения негативного действия кофеина и большего содержания флавоноидов, терпенов и полифенолов.

Что запомнить

Химические элементы в составе кофе влияют на вкус и запах готового напитка: повышают горечь, кислотность или придают ему определенные дескрипторы. Их содержание зависит от вида — арабика или робуста, и разновидности кофейного дерева.

Кроме того, эти вещества влияют на организм. Например, вызывают чувство бодрости, понижают или повышают давление, оказывают легкий успокоительный эффект, обладают противовоспалительными свойствами и даже предотвращают рак и сахарный диабет.

При чрезмерном употреблении кофе могут проявиться негативные эффекты. Чтобы этого не допустить, придерживайтесь нормы — 3–4 чашки фильтр-кофе или 300 мг кофеина, выпитого в течение дня.

Вам может быть интересно:

Может ли кофе в капсулах быть вкусным?

12 дек 2019 · 9 мин. на чтение

19710 просмотров

Источник

Какие вещества содержатся в кофейном зерне?

Регулярное употребление свежего кофе способствует снижению риска развития сахарного диабета, сердечно-сосудистых патологий и некоторых видов онкологии. Эти эффекты обусловлены полезным составом кофейного зерна, который включает множество биологически активных соединений.

Что представляет собой молекула кофеина?

Основным веществом кофейного напитка является алкалоид кофеин – азотистое органическое соединение растительного происхождения. Оно относится к классу метилксантинов и выражается формулой C8H10N4O2.

Основной механизм действия кофеина основан на антагонизме аденозиновых рецепторов головного мозга – сигнальных белков, связывающихся с нейромодулятором аденозином и подавляющих таким образом активность нервной системы. Ксантиновый алкалоид является одновременно водо- и жирорастворимым низкомолекулярным соединением, поэтому легко проникает сквозь гематоэнцефалический барьер и блокирует активные центры всех типов рецепторов. В результате тонус нервной системы временно сохраняется или восстанавливается.

Сведения о химическом составе кофе

Насчитывается более 1000 химических веществ, содержащихся в кофе. Сегодня их молекулярные и физиологические эффекты являются областью активных исследований.

Белки, жиры и углеводы

Основными питательными веществами сырых кофейных зерен являются полисахариды клеточных стенок, на долю которых приходится 48-60% сухого веса продукта. Наиболее многочисленными из них признаны галактоманнаны и арабиногалактаны, которые представляют собой пищевые волокна. Также в составе семян присутствуют целлюлоза, сахароза, пентоза и пектиновые вещества.

Общее содержание протеинов в кофе достигает 11%. Около 45% белков продукта принадлежит семейству глобулинов 11S, которые используются в качестве депо питательных веществ, расходуемых при прорастании семян. Они стабильны и почти не разрушаются в пищеварительном тракте человека. Помимо запасных протеинов, в составе зерна присутствуют пептиды и около 18 типов свободных аминокислот, которые играют решающую роль в формировании цвета, аромата и вкусовых качеств посредством участия в реакции сахароаминной конденсации.

Сырые зерна обогащены липидами, концентрация которых варьируется в зависимости от вида растения. Например, в арабике обнаруживается до 18% жиров, в робусте – до 13%, в либерике – до 12%. Общие свойства липидов во многом зависят от входящих в их состав жирных кислот. В основном это ненасыщенные триглицериды, которые легко окисляются.

При этом количество свободных жирных кислот в зернах лучших сортов составляет 1-3%, а в сырье низкого качества может достигать 20%.

Витамины и микроэлементы

Продукт содержит небольшие концентрации витаминов. Самыми многочисленными признаны ниацин и фолиевая кислота, средняя концентрация которых составляет 0,7 мг и 4,7 мкг на 100 г сухого зерна соответственно. Ниацин способствует снижению холестерина в крови и улучшает азотистый и углеводный обмен. Фолиевая кислота принимает участие в образовании аминокислот и эритроцитов, обеспечивая нормальную работу сердца.

В кофе содержится немного микроэлементов, среди которых доминируют калий и магний.

Алкалоиды

В кофейных зернах обнаружены пуриновые и пиридиновые алкалоиды. К первому типу относятся кофеин и теобромин, средняя концентрация которых в высушенном продукте составляет 1,13% и 0,01% соответственно. Эти вещества имеют горький вкус и оказывают стимулирующее действие на центральную нервную систему. Кофеин углубляет дыхание и повышает тонус сосудов, а теобромин усиливает коронарный кровоток и потребность миокарда в кислороде.

Основным пиридиновым алкалоидом растения является тригонеллин, на долю которого приходится 1,2% массы сухих зерен.

Этот алкалоид производит несколько физиологических эффектов:

Поступление алкалоидов кофе в организм взаимосвязано с повышением противовирусного иммунитета и снижением риска развития онкологических заболеваний.

Таурин

В семенах кофейного дерева таурин не обнаружен, однако его добавляют в состав молотого продукта в целях повышения энергоэффективности метаболизма.

Соединение принадлежит к классу сульфоновых кислот, небольшое количество которых синтезируется в клетках белой жировой ткани, печени и почек человека. Таурин обладает антиоксидантной активностью и усиливает нейромодулирующие эффекты кофеина. Однако механизмы его действия слабо изучены, поэтому есть опасения по поводу отрицательных последствий при длительном потреблении этого вещества.

Хлорогеновые кислоты

Основную часть фенольных соединений кофе составляют хлорогеновые кислоты – сложные эфиры, построенные на основе кофейной и хинной кислот. Эти соединения обладают сильным антиоксидантным действием и предотвращают повреждение нервных клеток головного мозга. Поэтому их используют в медицине в целях профилактики нейродегенеративных патологий и улучшения когнитивных способностей.

В каких случаях меняются состав и эффекты от кофе?

Состав, органолептические свойства и полезные эффекты кофе обусловлены степенью экстракции веществ зерен, которая зависит от множества параметров. На конечный химический профиль продукта влияют степень помола и обжарки семян, уровень температурного воздействия и состав воды.

В процессе обжарки происходит разрушение сахарозы и хлорогеновых соединений, однако увеличивается концентрация уксусной и муравьиной кислот. При обжиге повышается и количество фенольных соединений.

Источник

Что содержится в кофе

Кофе состоит не менее, чем из ста компонентов и около двух тысяч веществ. Каждый из сортов характеризуется особым набором, влияющим на ароматические и вкусовые качества. Состав кофе в уже приготовленном виде существенно отличается от зерен. Также есть различия между натуральным молотым и растворимым продуктом.

Химический состав сырых зерен кофе

Биохимическая формула кофе достаточно сложная. Основой зеленого продукта выступают вода, клетчатка и масла. Также в состав кофейных зерен входят следующие компоненты:

Не менее пятидесяти процентов состава зеленых зерен занимают углеводы. С их помощью удается получить в эспрессо характерную пенку. Они являются основой напитка. Также в составе есть немало кислот, которые начинают выделяться во время термической обработки. Они оказывают положительное воздействие на пищеварительную систему, функционирование желудка.

С помощью танинов удается получить вяжущий, горьковатый вкус. При добавлении в напиток молока или сливок структура меняется и частично устраняется горечь.

Содержащийся в зернах кофеин обладает бодрящим эффектом, стимулирует деятельность всех систем и незначительно повышает показатели кровяного давления. В зависимости от сорта концентрация алкалоида разная. Отмечено, что больше кофеина в робусте, чем в арабике. Помимо этого, количество вещества зависит от способа обработки продукта и региона выращивания.

Также в зернах отмечается наличие кофейной золы, состоящей из марганца, магния, калия, натрия и кальция.

Состав жареных кофейных зерен

При термической обработке состав кофейного зерна изменяется. Чем продолжительнее этот процесс, тем существенней преобразования:

В процессе обжарки плодов отмечается распад компонентов на множество органических соединений. Кроме того, между ними происходит реакция, в результате которой образуются новые составляющие. Как результат – особый аромат и вкус.

Количество антиоксидантов в кофе при термической обработке существенно увеличивается в процентном соотношении с другими компонентами.

Что содержится растворимом кофе

Содержание кофе в растворимом напитке не превышает двадцати процентов. Такой продукт заметно отличается по составу от натурального. Чтобы его изготовить, сырье вываривается до десяти часов. Все изначально присутствующие вкусовые, ароматические вещества при этом остаются в той гуще, которая в дальнейшем не используется. В готовом продукте отмечается только наличие бодрящего алкалоида и небольшого количества кислот. Около восьмидесяти процентов эрзаца составляют всевозможные усилители вкуса, консерванты, стабилизаторы, а также красители и ароматизаторы.

В дешевой продукции быстрого приготовления может также находиться цикорий, но об этом на упаковке ничего не говорится.

В состав товара даже самых дорогих брендов не входят сто процентов высококачественной арабики. Как правило, используются поврежденные, отбракованные зерна сорта робусты, отличающиеся повышенной концентрацией кофеина.

Витамины и минералы

В натуральном продукте содержатся не только белки, жиры, углеводы и алкалоиды, но и витамины. В состав входят следующие из них:

Кофе – антиоксидант, содержащий немалое количество микроэлементов (марганец, магний, калий, а также натрий и кальций). За счет их наличия удается нормализовать работу сердца, сосудов, головного мозга. Кроме того, укрепляются мышечные и костные ткани.

Сколько кофеина в одной чашке

Концентрация кофеина в кофе зависит от нескольких факторов:

Так удается определить концентрацию алкалоида в чашке различных кофейных напитках:

Кофейные зерна характеризуются наличием огромного количества компонентов. Благодаря их наличию напиток приобретает столь изысканный вкус и аромат, оказывает бодрящий эффект. Кроме того, при его употреблении в умеренных дозах оказывается благотворное воздействие на организм.

Источник

Свойства и классификация кофейных зёрен

Вкус кофе зависит от сорта, качества, условий выращивания и обработки кофейных зёрен. В промышленных масштабах выращивают 4 вида кофе: арабику, робусту, либерику и эксцельзу. Самая вкусная и ароматная, а потому и наиболее дорогая – арабика. Правда, в последнее время появились новые сорта из так называемого «эфиопского наследия» – дикорастущих видов кофе. Они считаются перспективными, но лучшие из них, к примеру, Гейша, происходят от арабики.

Плоды кофейного дерева называют ягодами (в английской традиции – вишнями). У всех видов кофе ягоды имеют одинаковое строение и отличаются друг от друга только размерами, толщиной кожуры или пергаментной оболочки, окраской.

В ягоде чаще всего заключено 2 зёрнышка. Зрелые ягоды, в зависимости от сорта кофейного дерева, становятся красными или жёлтыми. По мере созревания мякоть приобретает всё более сладкий вкус. В мякоти содержится кофеин (хотя его намного меньше, чем в зёрнах), из неё получается бодрящий напиток – каскара.

Строение кофейной ягоды:

Зерно созревает вместе с мякотью, питается содержащимися в ней полезными веществами, приобретает сладость. Поэтому ценятся зёрна только из созревших ягод. Если ягоды не дозрели или перезрели – зёрна относят к дефектным.

Пиберри (Peaberry coffee)

В результате мутации до 5% кофейных ягод содержит не два, а лишь одно зерно, называемое пиберри (peaberry в переводе с английского – «горошина»). Иногда ошибочно считают, что оно представляет собой два сросшихся между собой зёрнышка. Это не так: когда два зёрнышка срастаются вместе, то получается полый шарик, который легко разделить на две вогнутые половинки. Такие зёрна считаются бракованными, дефект называют «слоновьи уши».

Процесс образования пиберри совершенно иной. В нормальной завязи всегда есть два крохотных зёрнышка. Однако в мутировавших ягодах развитие одного зерна прекращается, зато другое значительно увеличивается в размерах: ведь ему достаются все питательные вещества, которые природа предусмотрела для двух семян.

Кофе, сваренный из пиберри, отличается более ярким вкусом и интенсивным ароматом. В Западной Европе, США и Австралии открываются рассчитанные на гурманов кафе, где кофе готовят исключительно из пиберри.

Подмечено, что больше всего пиберри образуется на плантациях, где не используют минеральных удобрений. К примеру, в Танзании до 10% арабики – пиберри. Пользуясь тем, что необычный кофе высоко ценится, танзанийские фермеры вручную отбирают зёрна пиберри и продают их намного дороже обычной арабики.

В Латинской Америке пиберри называют caracol («улитка») или perla (жемчужина). Благодаря применению современных технологий с одного гектара здесь собирают 2–3 тонны кофе (тогда как в Танзании – 300 кг). Поэтому латиноамериканские фермеры зачастую не видят смысла вручную перебирать кофе, чтобы отделить пиберри.

Химический состав кофейного зерна

В составе кофейных зёрен – более 100 химических соединений. Многие из них при обжарке разлагаются, образуя вещества, влияющие на вкус и аромат кофе.

Вещества, влияющие на свойства кофе как напитка:

Зависимость вкуса кофе от климатических условий

Вкус кофе одного и того же сорта меняется в зависимости от того, на какой высоте расположена плантация:

Высокогорный кофе считается наилучшим. Однако собирать урожай непросто: плантации расположены в местах со сложным рельефом, на склонах гор, куда технику доставить невозможно. Поэтому такой кофе собирают вручную и обрабатывают особенно тщательно, иначе его нельзя будет дорого продать.

Размеры кофейных зёрен

Для сортировки зёрен их просеивают через специальные сита с ячейками разного размера.

Виды кофе по величине зёрен (измеряют зеленые не обжаренные зерна):

Непосредственно размер кофейного зерна не влияет на вкус напитка, ни одна современная система оценки качества не рассматривает размер как критерий. Сортировка нужна только для правильной обжарки кофе. Чем больше зерно, тем сложнее его равномерно обжарить снаружи и внутри.

Дефекты зёрен кофе

Если зёрна неправильно обработаны или хранились в ненадлежащих условиях, напиток будет иметь неприятный вкус и аромат. Для определения качества взвешивают 300 г кофе и подсчитывают количество зёрен с дефектами.

Виды дефектов кофейных зёрен:

Также дефектами считаются посторонние включения: камешки, листья, кофейная шелуха.

Источник