Состав кофе: зерновой, молотый, растворимый. Химический состав кофейных зерен Что в составе кофе

Надеемся, не пьёте растворимый. И вот почему.

Всего четыре буквы связывают миллионы людей по всему миру. Армия любителей кофе растет с каждым днем.

Вкус кофе прекрасен, но непонятен. Его нужно научиться понимать и любить, и только тогда наслаждаться.

Гюстав Флобер

Многие из нас любят кофе, но пришли к этому не сразу. Лично я сначала вообще не понимал, зачем пить кофе? Что он дает? Меня не заряжает! Что-то не так?

Углубился в тему и всё встало на места.

Что содержится в кофе

Строение кофейного зерна простое. Как у любой злаковой культуры присутствует наружная и внутренняя оболочка. Во время того, как кофе созревает, в нем аккумулируются два алкалоида:

• кофеин – в наружной оболочке;
• теобромин – во внутренней оболочке.

Когда мы готовим кофе из цельного зерна, необработанного и молотого, получаем напиток, содержащий оба алкалоида.

Как действует кофе

Кофе – напиток очень личный. Его, как и коньяк, нельзя пить кружками!

Сэр Уи́нстон Леона́рд Спе́нсер-Че́рчилль

Кофеин практически мгновенно начинает действовать в организме:

• сужает сосуды всех органов;
• расширяет почечные сосуды.

Немного теории.

Кофеи́н – бесцветные или белые горькие кристаллы. Является психостимулятором. В малых дозах оказывает стимулирующее воздействие на нервную систему. При длительном применении может вызывать слабую зависимость - теизм (заболевание). В больших дозах вызывает истощение.

Длительность бодрящего эффекта кофе – 20-25 минут. Во всех органах повышается артериальное давление, и улучшается кровоток в почках. Почки начинают получать лучшее кровоснабжение. Отчасти поэтому многим хочется в уборную.

Когда кофеин отыграл свою «симфонию», на сцену выходит второй алкалоид – теобромин . Теоброми́н представляет белый кристаллический порошок слегка горького вкуса.

Эффект от теобромина прямо противоположный :

• расширяет сосуды всех органов;
• сужает почечные сосуды.

Системное давление понижается, а почечный кровоток ухудшается. Человек начинает чувствовать небольшие тянущие явления в почках.

В правильных и грамотных местах вместе с чашечкой кофе приносят стакан чистой воды . Приличная кофейня отличается от неприличной тем, что во второй (приличной) всегда приносят воду с кофе, а в первой (неприличной) – только кофе.

Внимание: как правильно пить кофе

Вы выпили чашечку кофе. Через 20 минут выпиваете стакан воды . Именно так и в такой последовательности.

Тем самым проводите профилактику фазы нарушения водно-солевого обмена: не позволяете почкам впасть в состояние нарушения кровотока. Век живи, век учись.

Только одно “но”: все вышесказанное относится к зерновому кофе.

Секреты растворимого кофе

Когда из кофе добывают кофеиновую фракцию, то снимают наружную оболочку зерна. Эта часть уходит на медицинские препараты, кофеин и кофеиносодержащие напитки (например, цитрамон, энергетические напитки и так далее).

Внутренняя оболочка зерна идет на производство растворимого и гранулированного кофе.

Интересный факт, заставляющий задуматься. Американцы пытаются пробить закон, чтобы на всех банках с гранулированным кофе писали: «Кофе без кофеина» . Некоторые производители уже пишут.

Фактически любой гранулированный или растворимый кофе содержит от 5% до 10% кофеиновых фракций. Как правило, никакого бодрящего действия вы не ощущаете, артериальное давление не повышается, и после такого кофе хочется спать .

Пить растворимый кофе надо в вечернее время (ближе к ночи) – будете крепче спать. Вот и весь эффект.

Тогда какой(-е) кофе надо пить?

Кофеиновый эффект мы получаем только из цельнозернового кофе. После этого мы должны быть готовы к наступлению теоброминовой фазы – обратного эффекта.

Теоброминовая стадия возникает при употреблении любого сорта кофе и неважно какого качества.

Некоторые сорта держат “стадию кофеина” до 30 минут. Но потом вы всё равно получите теоброминовую стадию. Её продолжительность намного выше, порядка 60-70 минут.

Каждый может почувствовать это на себе. Фаза активации и прилива энергии ощущается хорошо, после чего хочется чуть-чуть расслабиться.

Поэтому важно помнить: выпив простой воды в нужный момент, стадия негативного эффекта сокращается. Вы предупреждаете ухудшение почечного кровотока.

Поэтому, зная теперь механизм действия кофе, возьмите себе за правило: всегда пить воду после чашки кофе. Ваши почки скажут спасибо!

Что пить из кофе в России

Многим людям в России доступны только растворимые сорта кофе. Он бывает дешёвым. И дорогим.

Покупая растворимый кофе, запомните: РАЗНИЦЫ НЕТ.

Типичная ситуация. Красивая упаковка, высокая цена. Приготовив его, получаем обратный эффект: бодрости нет, а через 20-25 минут «подкрадывается» теоброминовая фаза. Хочется спать, артериальное давление не повышается (что является несомненным плюсом для гипертоников). Не зная этого механизма, люди попадают в неприятные, иногда даже трагические ситуации.

Например, дальнобойщик или таксист, выезжая в ночь, выпивает несколько чашек растворимого кофе. Естественно, ожидаемой бодрости он не получает. Через 25 – 30 минут начинается действие теобромина, и человек засыпает за рулем. Этот эффект еще называют эффектом «30 километра» .

Поэтому в ситуациях, когда требуется быть бодрым, не рекомендуется брать с собой растворимый или гранулированный кофе – только молотый в зёрнах или, еще лучше, крепкий чай . Лист чая (зеленый в том числе) содержит кофеин без теобромина, он и обеспечит необходимую энергичность.

Суровая статистика производства

Посмотрим на статистику производства кофе во всем мире с 2001 по 2015 годы. Данные указаны в тысячах и 60 килограммовых мешках.

Информация взята из открытого источника «Международная организация по кофе» .

Для того, чтобы наглядно посмотреть динамику, построим диаграмму .

Цифры отображают масштабы потребления кофе.

Можно вывести закономерность: когда мировую экономику лихорадит, спрос на кофе растёт и, как следствие, на его производство.

Как кофе изменяет ваше сознание

Напоследок – очень любопытный факт. Австралийские ученые из университета Квинсленда установили, что человек, употребивший определенную дозу кофеина, легче поддается психологическому влиянию .

Данный вывод был сделан на основе эксперимента. В нем участвовали 140 добровольцев. Заранее у каждого из подопытных узнали их позицию по конкретной теме. Разделили всех на две группы: первую группу попросили выпить несколько чашек кофе, вторая же группа осталась без напитка.

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

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.

Кофе в зернах с кофеином стимулирует деятельность системы сердца и сосудов, вызывает увеличением частоты сердечных сокращений, спазмирует сосуды и провоцирует рост показателей артериального давления.

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.

• Теобромин

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

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

• Тригонеллин

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

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.

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.

Кофе сильной итальянской обжарки имеет насыщенный темный цвет благодаря разложению дубильных веществ с образованием красящих соединений. Вкус такого продукта практически лишен характерной терпкости из-за ничтожно малой доли вяжущих соединений.

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.

В растворимых напитках присутствует не более 15 – 20% натурального кофе. Львиную долю продукта образует ореховый порошок. На стадиях производства дополнительно вводят ароматизаторы, красители, консерванты.

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.

Самым дорогим и ценным считают Coffee Kopi Luwak. Зерна ферментируются в пищеварительном тракте китайского барсука, после чего выходят с экскрементами и подвергаются дальнейшей обработке.

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.

Юлия Верн 37 775 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 , 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.

Нетрадиционная медицина Статьи

Кофе: из чего состоит и как работает

Арабский врач и алхимик Разес еще до 1000 г. нашей эры описывал в своих сочинениях целебные свойства напитка «бинчум», т. е. кофе. На Востоке считали, что кофе ускоряет мышление, веселит сердце, помогает против глазных болезней, подагры, водянки и цинги.

Итальянский врач и ботаник Проспер д’Альпино, сопровождавший в 1592 г. венецианское посольство в Египет, в своем трактате о кофе настоятельно рекомендовал этот напиток в качестве первоклассного лекарственного средства. Известно также, что один из придворных лекарей прописал в 1665 г. русскому царю Алексею Михайловичу рецепт: «Вареный кофе, персиянами и турками знаемый, и обычный после обеда... изрядное есть лекарство против надмений, насмороков и главоболений».

Кофейные зерна содержат большое количество сложных органических веществ. Каждому сорту кофе присуща своя особенная комбинация веществ. В состав сырых кофейных зерен входят кофеин, тригонеллин, хлорогеновая кислота, белок и минеральные соли. Этот набор веществ, названия которых, правда, мало что говорят человеку, далекому от химии, составляет около четверти массы сырого зерна. Остальное приходится на клетчатку, кофейное масло и воду. Помимо этого, в зелёных зёрнах кофе содержатся полезные для здоровья незаменимые жирные кислоты: линолевая — 52,2-54,3 %; линоленовая — 2,2-2,6 %; пальмитиновая — 26,6-27,8 %; олеиновая — 6,7-8,2 %; стеариновая — 5,6-6,3 %; арахидоновая — 2,6-2,8 %; бегеновая — 0,5-0,6 %.

Кофеин по своему химическому составу является одним из представителей группы алкалоидов. Именно ему кофе обязан своим возбуждающим и бодрящим действием. В чистом виде из кофейного экстракта это вещество было выделено еще в 20-х годах прошлого века. Кофеин имеет вид бесцветных кристалликов с горьковатым вкусом. Структурнуая формула кофеина расшифрована в конце XIX в., а в 1897 г. он был синтезирован немецким химиком Г. Фишером в чистом виде.

Давно известно, что в небольших дозах кофеин возбуждает центральную нервную систему, в первую очередь за счет стимуляции коры головного мозга, что приводит к ускорению общего обмена, усилению дыхания и кровообращения. Кофеин входит в состав многих лекарственных препаратов, выпускаемых фармацевтической промышленностью. Процентное содержание кофеина в кофейных зернах зависит от сорта. Наибольшее количество обнаруживается в робусте из Гвинеи (1,7-2,3%), сантосе (1,3-1,5%), ходейде (1,2%).

Для того чтобы кофе обладал тонизирующими свойствами, нужно от 0,1 до 0,2 г кофеина на порцию (фармакологи считают дозу кофеина свыше 0,25 г слишком большой). Такая доза соответствует примерно одной-двум чайным ложкам молотого натурального кофе на стакан воды. Не рекомендуется одномоментный прием более 0,3 г кофе в сутки. При приготовлении кофе кофеин практически полностью переходит в напиток. Следует помнить, что при систематическом употреблении кофеина и других пуриновых алкалоидов на уровне 1000 мг в день у человека развивается постоянная потребность в них, напоминающая алкогольную зависимость.

Канадский доктор Р. Б. Хар сообщал, что он в ряде случаев прописывал пожилым людям крепкий кофе перед сном в качестве средства от бессонницы. Не вполне ясно, почему кофеин оказывает успокаивающее действие, но тем не менее он бывает полезным и для детей с болезненно повышенной активностью.

Второй алкалоид, содержащийся в кофейных зернах, — тригонеллин. Он не обладает возбуждающими свойствами, однако ему принадлежит важная роль в образовании вкуса и запаха обжаренного кофе. Кофе содержит более 30 различных органических кислот (в том числе яблочную, лимонную, уксусную и кофейную). Одна из них - хлорогеновая — в значительном количестве встречается только в кофейных зернах. Ее содержание в них колеблется от 4 до 8 % в зависимости от сорта. В плодах и листьях других растений содержание ее ничтожно. При обжаривании хлорогеновая кислота разлагается, образуя иные органические продукты, придающие кофе характерный, немного вяжущий привкус.

Характерно для кофе и наличие сложных органических веществ — танинов. Они придают кофейному напитку привкус горечи. Молоко и сливки, которые часто добавляют в кофе, взаимодействуют с танинами и связывают их, тогда кофе частично утрачивает горечь.

Стимулирующий эффект кофе длится до 3 часов. Важно отметить, что вслед за возбуждением, вызванным кофе, не наступает угнетенного состояния, как это имеет место при употреблении алкогольных напитков.

Следует помнить, что в кофе содержится кофеин не в чистом виде, а в определенном соотношении с большой группой других органических веществ. Поэтому реакция организма на кофе иная, нежели при приеме чистого кофеина.

Под влиянием кофе возбуждается и сосудодвигательный центр, что приводит к расширению сосудов сердца, перераспределению крови в организме, возрастанию скорости ее движения. У нормотоников артериальное давление как правило повышается незначительно, однако у гипертоников этот эффект может быть существенно выше. У людей с сердечной недостаточностью особое значение имеет дополнительный мочегонный эффект, вызываемый приемом кофе. Большинство исследований не показали связи коронарной болезни сердца с употреблением кофе, тем не менее нефильтрованный кофе может вызвать повышение общего холестерина в плазме крови.

Проведенные исследования показали, что кофеин эффективен при головных болях мигренозного характера, усиливает влияние некоторых болеутоляющих средств (в частности, аспирина и парацетамола), способен снизить риск развития болезни Паркинсона и Альцгеймера. Следует помнить, что для адекватной оценки возможного взаимодействия лекарственных препаратов врачу крайне важно знать о регулярном приеме кофе.

Кофе воздействует на работу легких, вследствие чего учащается дыхание. Влияет кофе и на пищеварение. Выдающийся шведский естествоиспытатель и натуралист XVIII века Карл Линней в одном из своих трудов так характеризовал свойства кофе: «...Напиток сей укрепляет чрево, способствует желудку в варении пищи, засорившуюся внутренность очищает, согревает живот».

Здесь главным образом дают себя знать содержащиеся в кофе органические кислоты. В результате их действия усиливается выделение желудочного сока и примерно через полчаса после приема кофе кислотность достигает максимума. Это ускоряет процесс пищеварения, пища лучше усваивается организмом. Вот почему систематическое употребление кофе немного снижает частоту запоров. Этим же обусловлена традиция подавать кофе на десерт. Однако наступающее после приема кофе повышение кислотности налагает запрет на этот напиток для тех, кто страдает гастритом, язвенной болезнью желудка или двенадцатиперстной кишки.

Известны и другие эффекты кофе: его систематическое употребление способно улучшить чувствительность к инсулину и снизить риск развития сахарного диабета 2 типа. Существуют данные о том, что кофе может снизить риск развития рака груди у женщин.

Несмотря на все многообразие выявленных эффектов, в настоящее время сложные химические процессы, происходящие в кофейном зерне, изучены далеко не полностью. Еще не раскрыта роль отдельных составных, а тем более всего комплекса веществ.

В статье использованы материалы книги Н. Н. Пучерова «Все о кофе», 2005.

В статье рассматривается состав и физико-химическая характеристика кофейного напитка, приводится физиологическое действие кофейного напитка на организм человека.

физико-химический состав

напиток кофе

влияние на организм.

1. Бердымухамедов Г.М. Государственное регулирование социально-экономического развития Туркменистана. Том 1. – А.: Туркменская государственная издательская служба, 2010.

2. Байрамов Р.Б., Рыбакова Л.Е., Пенжиев А.М. и др. Математическая модель для описания теплового режима гелиотеплицы траншейного типа // Гелиотехника. – 1988. – № 2. – С. 40-44.

3. Байрамов Р.Б., Рыбакова Л.Е., Пенжиев A.M. и др. Обобщенная математическая модель для описания термических режимов культивационного сооружения траншейного типа // Известия АН ТССР. Сер. физ.-техн., хим. и геол. наук. – 1985. – № 3. – С. 12-17.

4. Байрамов Р.Б., Рыбакова Л.Е. Микроклимат теплиц на солнечном обогреве. – Ашхабад: Ылым, 1983.

5. Данильянц И.Э., Пенжиев A.M., Карпаев К. Построение регрессивной зависимости от агрометеорологических факторов развития кофейного дерева в теплицах // Известия АН ТССР. Сер. биол. наук. – 1984. – № 6. – С. 68-71.

6. Дзагания A.M. Болезни кофейного дерева и меры борьбы с ними в Республике Куба // Субтропические культуры. – 1981. – № 6. – С. 137-140.

7. Диначев Л. Азотное питание плодов в условиях Кубы // Международный сельскохозяйственный журнал. – 1983. – № 5. – С. 6-48.

8. Зерна раздора // Комсомольская правда. – 1988. – №16.

9. Максимец В.П. Контроль качества напитков. Общественное питание. – М.: Экономика, 1988.

10. Нагарный В.Д. Система удобрений тропических плантационных культур и борьба с вредителями. – М., 1976.

11. Нахмедов Ф. Технология кофепродуктов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

12. Пенджиев A.M. Разработка, создание и исследование гелио- теплицы траншейного типа для выращивания кофейных деревьев: автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Ашхабад, 1987.

13. Пенджиев A.M. Шипа биринжи ичги. – Ашхабад: Туркменистан, 1990.

14. Пенджиев А.М. Агротехника выращивания дынного дерева (Carica papay L.) в условиях защищенного грунта в Туркменистане: автореф. дис. … д-ра с/х наук. – М., 2000. – 54 с.

15. Пенджиев А.М. Изменение климата и возможности уменьшения антропогенных нагрузок: монография. LAMBERT Academic Publishing, 2012. – 166 с.

16. Пенджиев А.М. Экологические проблемы освоения пустынь: монография. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. – 226 с.

17. Пенджиев А.М. Напиток вечной бодрости. Издательство «Ridero», 2015. – 132 с.

18. Рыбакова Л.E., Пенджиев A.M. Возможность выращивания t кофейного дерева в условиях Туркмении. – Ашхабад: Туркмен-НИИНТИ, 1987.

19. Рыбакова Л.E., Пенджиев A.M. Тепловой режим гелиотеплицы траншейного типа // Гелиотехника. – 1988. – № 2. – С. 40-44.

21. Рыбакова Л.Е., Пенджиев A.M. Гелиотеплицы // Сельский механизатор. – 1985. – С. 31-33.

22. Синягин И.И. Тропическое земледелие. – М.: Колос, 1968.

23. Узунов И.С. Болезни тропических плодовых культур и борьба с ними. – М.: Колос, 1983.

24. Источник: greenrussia.ru/news/sreda/1385-potreblenie-kofe-v-mire.html.

25. Источник: USDA

Состав и физико-химическая характеристика кофе

Вот уже несколько столетий кофе - напиток с чарующим вкусом - радует людей. Что же придает ему неповторимый вкус и аромат, бодрит и освежает при употреблении?

Кофейное дерево, как и всякое другое растение, через корневую систему получает из почвы ряд минеральных веществ, необходимых для нормального развития. Эти минеральные вещества составляют золу, которая остается после сжигания зерен кофе. В состав золы в виде различных соединений входят: калий, кальций, натрий, железо, сера, фосфор, азот, хлор, магний и другие элементы. Ни один из этих элементов не противопоказан человеку, а наоборот, все они в тех или иных количествах нужны человеку для нормальной жизнедеятельности. Например, железо - составная часть гемоглобина крови, а хлористый натрий входит в состав жидкой части крови - плазмы. От наличия в организме человека натрия, калия и кальция зависит нормальный ритм сердечной деятельности. Кальций и фосфор входят в состав костной ткани. Сера и азот - основа аминокислот и белков, составляющих мышечную и другие мягкие ткани организма человека.

Французский ученый Рунге в 1819 г. выделил из кофейного экстракта бесцветные шелковистые кристаллы слабо-горького вкуса, водный раствор которых по своему возбуждающему действию во много раз превосходит кофейный отвар. Это вещество, относящееся к алкалоидам, было названо кофеином. Понадобилось 80 лет упорного труда ученых, прежде чем были установлены окончательный состав кофеина и его структурная формула. Основываясь на этой формуле, немецкий физик Э. Фишер в 1897 г. получил синтетический кофеин и доказал этим правильность структурной формулы.

Интересно вспомнить, что кофе в качестве лечебного средства применялось в классической арабской медицине в 900-1000 г. нашей эры. «Бунчум» - под таким названием он описан древним арабским ученым, врачом и алхимиком Абу Бахра Мухаммед ибн Захари Ийна ла Рази - известным в истории как Ризес. Однако по мере роста потребления кофе как напитка его лечебные свойства стали забываться.

В лаборатории И.И. Павлова впервые было установлено, что кофеин усиливает процессы возбуждения в коре головного мозга, устраняет сонливость, облегчает восприятие окружающей среды и повышает работоспособность. И.И. Павлов сделал вывод, что длительное злоупотребление сравнительно большими дозами кофеина может привести к функциональному истощению клеток мозга.

После открытия кофеина кофе пережил второе рождение как лечебное средство. В настоящее время кофеин с успехом применяется в лечебной практике при различных заболеваниях. Он входит в состав многих лекарственных препаратов, способствующих восстановлению нарушенных функций организма человека. Следовательно, прием напитка кофе, содержащего кофеин, является своего рода приемом очень малой дозы лекарства и может, таким образом, рассматриваться как профилактическое мероприятие, стимулирующее и поддерживающее функциональную деятельность некоторых жизненно важных органов человека. В своих исследованиях И.И. Павлов пришел к выводу, что степень возбудимости от кофеина индивидуальна и зависит от типа нервной системы. При слабом типе нервной системы кофеин понижает процессы возбуждения, поэтому люди различного темперамента по-разному реагируют на вечернюю чашку кофе. У одних она вызывает бессонницу, у других, наоборот - сонливость. Другим алкалоидом, содержащимся в кофе, является тригоналин, Он не обладает возбуждающими свойствами, но играет важную роль в образовании аромата и вкуса жареного кофе.

Химический состав кофе сложен. Химическими и хроматографическими методами в нем были установлены многие химические соединения. Сырой кофе содержит: воду, жиры, белки, минеральные соли, уже упомянутые водорастворимые вещества - кофеин, тригоналин, а также хлорогеновую кислоту, непосредственно редуцированный (инертный) сахар, сахарозу, водорастворимые белки, водорастворимые минеральные соли, нерастворимые вещества - гелицеллюлозу и целлюлозу. Товарный кофе содержит 11% - влаги, 11% - жира, 13% - белков и другие азотосодержащие вещества.

При обжарке химический состав кофе меняется, а также на 14-23% теряется его вес. Отношение к степени обжарки кофе различно. Например, в США любят светлый кофе, в Италии ~ темный, во Франции - среднего цвета. Изменение цвета свидетельствует, прежде всего, о карамелизации Сахаров.

Кофе содержит азотистые вещества, липиды, углеводы, органические кислоты, олигоэлементы и витамины.

Липиды. Кофейное масло имеет жидкую консистенцию и содержит глицериды пальмитиновой, стеариновой, каприоной и линоловой кислоты. Жирные вещества практически полностью остаются в сухом остатке и не переходят в изготовленный напиток; содержится также немного фитостерина (кофесероля).

Углеводы. В жареном кофе растворимая углеводная фракция - сахароза, глюкоза, фруктоза и гальктоза - большого значения не имеет и составляет примерно 28% общих растворимых компонентов.

Органические кислоты. В кофейных зернах содержится очень много органических кислот: пировиноградной, оксоловой, лимонной и яблочной.

Особое внимание следует уделить хлорогенной кислоте. В сыром виде кофе она содержится в виде двойной соли кофеина и калия. Хлорогенная кислота во время обжарки теряется на 37-58%, а кофеин освобождается, в жареном кофе остается 40% кофеина. Действие хлорогенной кислоты еще недостаточно изучено.

Олигоэлементы и витамины. Содержание минеральных веществ (табл. 1) представляет большой интерес: в 100 мл 5%-го кофейного напитка содержится 136 мг различных минеральных солей (табл. 2).

Таблица 1

Таблица 2

Количество минеральных солей в 120 мл кофейного напитка (одна чашка), изготовленного из 6 г кофе

В 1 г кофейного порошка содержится 0,29-0,32 мг железа, 1,4-1,8 мг фосфора. Кофе также содержит соединения серы - SO2, H2S, некоторые витамины (никотиновую кислоту и др.), но они не имеют практического значения.

Эфирные масла. Они образуются при обжарке кофе и обусловливают его специфический аромат, содержат терпены (продукты фенола), обладают антисептическим действием.

Азотистые вещества. Вместе с алкалоидами - кофеином и тригонелином - кофе содержит определенное количество бетаина, холина и аминокислоты - ливцин, глютаминовую и аспаргиновую кислоты.

В зеленых зернах кофеин находится в двойной соли (калиево-кофейной соли хлорогеновой кислоты). В момент обжарки она распадается и отчасти сублимируется, что объясняется потерей при этом процессе. Содержание кофеина зависит от сорта кофе (табл. 3).

Таблица 3

Данные, приведенные в табл. 3, свидетельствуют, что степень содержания кофеина зависит от географического происхождения растения. Виды с наибольшим содержанием кофеина растут в Западной и Центральной Африке, с меньшим - в Восточной; нет его в кофе мальгашского региона. Бразильский сорт «сантос-5989» - типа 2 содержит в сыром виде 1,066% кофеина, в жареном - 1,099%. В арабском кофе - 0,3-2,5%, «робусте» - от 1,97 до 2,6%, в «либерике» - от 1,08 до 1,53%.

Приведенные данные о составе кофе не дают представления о всем разнообразии веществ, содержащихся в нем. Они дают только общие сведения о некоторых основных его веществах.

В состав сырых кофейных зерен, используемых для производства различных кофепродуктов входят: вода 10-13% (после обжарки: 1-2,5%); белковые вещества 11%; жиры 10-13%; углеводы 30-40%; алкалоиды (кофеин) 0,8-2,5%, в зависимости от сорта; минеральные и органические вещества 4% (90% из которых остаются в конечном продукте); экстрактивные вещества 0,1% летучих ароматических веществ (образуются в процессе обжарки); липиды; фенольные соединения; витамины; ферменты и др. Кислоты 30-70% распадаются в процессе обжарки. Кофейное зерно содержит около 1300 различных веществ, и далеко не все из них известны науке. Состав может изменяться в зависимости от сорта, региона выращивания и обжарки. Процесс обжарки дает до 800 разных привкусов. Другими словами, для создания уникального аромата кофе, необходимо 800 отдельных элементов. В отличие от всех других ароматов, ароматизатор кофе невозможно синтезировать.

Вода. Показатель влажности сырого кофе имеет существенное значение для оценки его качества.

Сырые зерна кофе относятся к группе продуктов, обладающих капиллярно-пористой коллоидной структурой (рис. 1). Для них характерны различные формы связи воды с материалом (свободная, связанная и прочносвязанная). Содержание воды в сырых зернах кофе по норме, принятой Международной организацией кофе (МОК), должно составлять 12±1%. Однако в зависимости от условий хранения и транспортирования влажность сырого кофе колеблется в пределах 9-14%.

Рис. 1. Созревшие плоды кофейных зерен

Как показали исследования, проведенные Ф.Г. Нахмедовым и сотр. (1982), сырой кофе Сантос I сорта, Робуста I сорта и Робуста II сорта, поступивший в 1975-1976 гг., по влажности значительно отличается от тех же сортов, поступивших в 1979-1980 гг. Более того, из одной и той же страны-поставщика один и тот же сорт кофе в разное время поступал различного качества. Существенная разница выявлена в содержании влаги в зернах кофе Робуста II сорта из Анголы, Бразилии, Индии, Эфиопии.

По данным Дорошевича (1978), скорость сорбции и десорбции водяных паров зернами кофе относительно высока. Особенно интенсивно абсорбируют влагу кофейные зерна при повышенной относительной влажности воздуха и повышенной температуре хранения. При относительной влажности воздуха 40-60% содержание влаги в зернах не превышает 12%; при влажности воздуха 63-65% сырой кофе сохраняет свой нормальный цвет, свежесть и вкус в течение года; при влажности воздуха 65-70% зерна желтеют и затем белеют, в при 70-75% вместе с желтой окраской появляется и характерный запах и вкус залежавшегося кофе. Когда относительная влажность воздуха превышает 75%, кофе приобретает плесневелый запах и вкус, становится практически непригодным для употребления.

Однако Паннет (1959) показал, что при относительной влажности воздуха 95% и температуре 20-26° С сырые кофейные зерна достигают равновесной влажности через 25-30 дней, тогда как обжаренный кофе - через 5-7 дней, а растворимый кофе - через несколько часов.

Сырой кофе - биологический, объект, и содержащаяся в нем вода, несомненно, играет активную роль в биохимических и физико-химических процессах, протекающих в клетках и тканях зерен.

Экстрактивные вещества. Содержание водорастворимых экстрактивных веществ в различных видах и сортах сырого кофе неодинаково и составляет примерно 20-29%. Наименьшее количество (19-20%) содержится в высших сортах кофе вида Арабика, а затем в возрастающей степени следуют первые сорта вида Арабика (21-23%), первые сорта вида Канифора (Робуста) (24-27%), вторые сорта вида Канифора (27-29%). Иногда в некоторых сортах того и. другого вида содержание экстрактивных веществ выходит за эти пределы. Чаще всего это связано с погодными условиями и способами первичной переработки зерен.

В состав экстрактивных веществ сырого кофе входят алкалоиды, белки, фенольные соединения, моно- и дисахара, липиды, органические кислоты, аминокислоты, минеральные элементы и некоторые другие вещества, содержащиеся в небольшом количестве.

Алкалоиды. В зернах кофе алкалоиды представлены метилированными производными пурина: кофеином, теобромином и теофиллином (Чичибабин А.Е., 1958; Кретович В.Л., 1971; Клиффорд, 1975), а также тригонеллином.

Кофеин (C8H10N4O2) - важнейший алкалоид кофейных зерен и известен под названием 2,6-диокси-1,3,7-триметилпурин, или 1,3,7-триметилксантин (рис. 2).

Рис. 2. Кофеин

Кофеин - вещество без цвета и запаха, в водном растворе дает горький привкус. Кофеин кристаллизуется из водных растворов в виде кристаллогидрата, имеющего форму длинных хрупких шелковистых игл. Безводный кофеин плавится при 236,5°С, при осторожном нагревании может возгоняться. Он легко растворяется в хлороформе, метиленхлориде, дихлорэтилене и трихлорэтилене. Водные растворы кофеина имеют нейтральную реакцию, с кислотами он образует соли. Кофеин в сыром кофе находится в свободном и связанном с хлорогеновокислым калием состоянии (Колесник, 1962; Голдони, 1979).

Различные виды кофе характеризуются следующим содержанием кофеина (в пересчете на сухое вещество, в%); Аравийский 0,6-1,2; Робуста 1,8-3,0; Либерийский 1,2-1,5.

Тригонеллин (C7H7О2N), или метилбетаинникотиновая кислота, в растениях образуется путем метилирования никотиновой кислоты (рис. 3).

Никотиновая кислота Тригонеллин

Рис. 4. Теобромин Монометилаллоксан Монометилмочевина

Тригонеллин в относительно большом количестве содержится в сортах кофе вида Арабика (1,0-1,2%). В сортах кофе вида Канифора (Робуста) его несколько меньше (0,6-0,74%), а в сортах вида Либерика всего 0,2-0,3%. Тригонеллин хорошо растворяется в воде, но термически нестабилен. При обработке кофейных зерен легко превращается в никотиновую кислоту, и поэтому тригонеллин считают основным предшественником образования никотиновой кислоты (витамин РР) в кофейных зернах.

Наличие никотиновой кислоты в сырых зернах кофе было показано еще в 1945 г. (Типлай, Кригл и Илвейдж). При этом было установлено, что содержание водорастворимой фракции никотиновой кислоты в сырых зернах кофе значительно меньше (1,3 мг%), чем в щелочнорастворимых (в 1 н. растворе NaOH 6,6, в 5 н, растворе NaOH 9,5 мг%).

Теобромин (C7H802N4) является 3,7-диметилксантином, так как при окислении образует монометилаллоксан и монометилмочевину (Чичибабин, 1958) (рис. 4).

Это бесцветный мелкокристаллический порошок, труднорастворимый в воде. Теобромин плавится при 351°С, способен возгоняться, легко растворяться в едких щелочах, давая, например, натриевую соль. Содержание теобромина в сырых зернах кофе незначительное - 1,5-2,5 мг% (Клиффорд и Вайт, 1976).

Теофиллин (C7H8О2N4) представляет собой 1,3-диметилксантю, который образует бесцветные шелковистые иголочки, содержащие одну молекулу кристаллизационной воды. Теофиллин труднорастворим в холодной воде, плавится при 269-272оС. Общее количество его в зернах дикорастущих кофейных растений 1,0-4,0 мг% (рис. 5).

Рис. 5. Теофиллин

Из групп растительных веществ вторичного происхождения в зернах дикорастущих кофейных растений (С. Vianneyi) обнаружен и выделен в кристаллическом виде глюкозид маскарозид (C26H36О11). Установлено, что он является пентациклическим дигерпеновым глюкозидом, сходным по некоторым свойствам с кафамарином, найденным в зернах культурных растений кофе (С. Buxifolia). Кафамарин в кофейных зернах С. Vianneyi обнаружен не был. Кроме того, из зерен С. Vianneyi выделено два других вещества, близких к маскарозиду (Хаммоная и сотр., 1975); Герхард и Хелга, 1978), методами хроматографии и фотометрии установили, что в зернах кофе Робуста и Арабуста дитерпеновый глюкозид содержится в виде следов, тогда как в кофе Арабика его 170 - 460 мг/кг. Другой дитерпеновый глюкозид в сырых зернах кофе Робуста содержится в количестве 10-45 мг/кг, в зернах кофе Арабуста - 60 и Арабика - 290-340 мг/кг.

Из сырых зерен кофе выделены и идентифицированы методом тонкослойной хроматографии полиамины, путресцин, спермин, спермидин (Эйморим Г. и Эйморим В., 1977], образующие при дезаминировании или окислении различные гетероциклические алкалоиды.

Белковые вещества. Впервые относительно глубокие исследования белковых веществ кофе проделаны Ундервудом и Дитрайджем в 1952 г. Авторы, гидролизовав белки сырого кофе, выделили 14 аминокислот и из них количественно определили 9 компонентов. Г. Тхейлер (1977) опубликовал серию статей, в которых показано, что в сыром кофе трех основных разновидностей (Арабика, Робуста и Либерика) белковые вещества содержатся почти в одинаковом количестве (аминный азот 1,55-1,63%, общее содержание белка 9,69-10,19%).

Аминокислотный состав сырого кофе исследован с помощью жидкостной ионообменной хроматографии на анализаторах ЛКБ-4101 (Швеция) и «Хитачи» (Япония). Для определения свободных аминокислот навеску исследуемого материала в количестве 100 г растирали в ступке с дистиллированной водой, количественно переносили в мерную колбу на 100 мл, экстрагировали в течение 1 ч, осадок декантировали, вновь заливали водой и экстрагировали еще дважды. Объединенные эстракты упаривали при 40оС до полного удаления воды, осадок в колбе растворяли в 10 мл цитратного буферного раствора с рН 2,2. 1 мл этого раствора наносили на смолу аминокислотного анализатора. Количественный состав аминокислот определяли путем сравнения площадей пиков на хроматограмме исследуемых образцов, а также площадей пиков калибровочной смеси аминокислот (табл. 4).

Таблица 4

Аминокислотный состав сырого мексиканского кофе вида Арабика

Для определения связанных в белках аминокислот предварительно проводили кислотный гидролиз белковых веществ в 6 н. НС1 при 105°С и течение 24 ч. Затем белковый гидролизат упаривали до полного улетучивания соляной кислоты, осадок растворяли в цитратном буферном растворе с рН 2,2, фильтровали и использовали для исследования на аминокислотном анализаторе.

В зернах кофе из Вьетнама обнаружена γ - аминомасляная кислота, и Перейра и сотрудники (1978) в сырых зернах кофе вида Арабика и гибрида Арабики с Робустой из Анголы нашли пипеколиновую кислоту, которая в сыром кофе других разновидностей не была обнаружена. Разделение и идентификацию аминокислот кофе эти исследователи проводили при помощи электрофореза и тонкослойной хроматографии.

По данным. Г. Тхейлера и Гейгла, кофейные зерна вида Либерика по аминокислотному составу не отличаются от зерен кофе других разновидностей.

В целом установлено, что по составу аминокислот кофе видов Арабика, Канифора и Либерика практически одинаков, а по их содержанию заметно отличается между собой, что объясняется условиями произрастания.

Липиды. Кофе относится к группе растительного сырья, богатого липидами. В кофе вида Арабика липидов содержится 12-18%, в кофе вида Канифора (Робуста) - 9-13,4% и в кофе вида Либерика - 11-12%. Общие свойства липидов в значительной степени определяются входящими в их состав жирными кислотами. Газохроматографическим методом анализа установлено, что непредельные жирные кислоты составляют 50,1-59,9% от общего количества жирных кислот сырого кофе. Высокое содержание непредельных жирных кислот может свидетельствовать о возможных окислительных процессах в кофейном масле. Однако многолетние наблюдения за изменением перекисных и тиобарбитуровых чисел жира при хранении кофе указывают на отсутствие изменений этих показателей.

Содержание свободных жирных кислот в сырых кофейных зернах высших сортов составляет 0,5-3%, в зернах же более низкого качества их до 20%. По количеству отдельных жирных кислот между сортами одного и того же вида кофе выявлены различия в распределении жирных кислот между триглицеридами, эфирами дитерпенов и собственно эфирами (Вурзигер, 1973). Из общего количества жирных кислот в эфирных маслах кофе линолевая составляет 37-50%, пальмитиновая - 23-25%, олеиновая - 9-14%, линолеиновая - 1-5%, арахидоновая - 1-4%, а миристиновая и бегеновая - до 0,6%. Наряду с этими в виде следов обнаружены также гадолеиновая, лигноцериновая, маргариновая и гексадиеновая кислоты.

В кофейных зернах дикорастущего вида С. Racemosa состав жирных кислот несколько иной. В них преобладают пальмитиновая (39,1%), линолеиновая (34,71%), стеариновая (10,41%) и олеиновая (10%) кислоты.

Йодное число масла сырых кофейных зерен 82-102, число омыления 180-189, бензидиновое число 0,9-1,1, показатель преломления 1,4700-1,4744. Масло кофе содержит примерно 4% фосфатидов.

Неомыляемая фракция липидов содержит компоненты, не растворяющиеся в воде после их обработки спиртовым раствором щелочи. В масле зерен кофе вида Арабика и Канифора (Робуста) содержится от 7 до 20% неомыляемых компонентов липидов, которые обусловливают низкую точку плавления масла (8оС), а удалив их, точку плавления можно повысить до 34-36оС.

Два дитерпена - кафестрол и кавеол (1,2-дегидрокафестрол) - составляют соответственно 40 и 20% неомыляемой фракции и присутствуют в масле кофе преимущественно в виде эфиров жирных кислот. В меньшем количестве содержатся - 1-5-абиетен-13, 19-диол и атрактилозид.

Стеролы кофейного масла составляют около 20% неомыляемых компонентов липидов, серотонины - 3-6%, а остальные (~15%) приходятся на долю алифатических углеводородов, включая наноксан и разные пигменты.

В последнее время благодаря новым методам структурного анализа достигнуты определенные успехи в идентификации некоторых стеролов. В настоящее время выяснено, что стеролы масла кофе аналогичны содержащимся в других видах растительного сырья. В основном это сиго-сгсрин (53-55%), кампестрол (16-18%), стигмастерин (22-28%) и еще около 10 стеролов, которые присутствуют в меньшем количестве и составляют примерно 7% всех стеролов масла кофе.

В кутикулярном слое сырых кофейных зерен содержатся окситриптамиды карбоновых кислот (5-гидроокситриптамиды) в количестве от 0,08 до 0,24%. Наряду с антиокислительными свойствами окситриптамиды карбоновых кислот играют роль фактора свежести или старости кофе, так как в процессе хранения одновременно с изменением цвета кофейных зерен (потемнением) под действием света и воздуха, снижайся и содержание в них триптамидов (Вурзигер, 1973). В связи с тем, что окситриптамиды вызывают нарушения функции желудка у людей с повышенной чувствительностью, разработан целый ряд способов удалении их из кофейных зерен.

Углеводы. Составляют 50-60% от общей массы сырых кофейных зерен кофе. В состав углеводов кофе входят сахароза (6-10%), целлюлоза (5-12%), пентоза (3-5%), пектиновые вещества (2-3%) и высокомолекулярные полисахариды (клетчатка, лигнин и др.). Установлено, что основным водорастворимым компонентом высокомолекулярных полисахаридов сырого кофе является арабиногалактан (2-5%).

Кроме того, из кофейных зерен выделены глюкогалактоманнан, галактоза, минноза и арабиноза. Долгое время считалось, что в сыром кофе отсутствуют свободные моносахара (глюкоза и фруктоза), однако исследованиями установлено, что в кофе вида Арабика преобладают сахароза, а в зернах кофе Канифора (Робуста) - редуцирующие сахара. Это нашло подтверждение в работах Леричи, Пейпи и Матссса (1978), которые методом газожидкостной хроматографии 80%-ных водных растворах этилового спирта сырых зерен кофе Арабика из Эфиопии и Бразилии наряду с сахарозой обнаружили и количественно определили фруктозу, α-глюкозу, β-глюкозу и два сахара не идентифицировали. В целом общее количество редуцирующих сахаров в зернах достигает 0,7-1%.

Фенольные соединения. Эти соединения кофе представлены дубильными веществами (танин, катехины и др.) и хлорогеновыми кислотами. Оснавную часть фенольных соединений составляют хлорогеновые кислоты. Это понятие впервые ввел Пайен в 1846 г. для объяснения обнаруженного им компонента кофейных зерен.

В кристалличёском виде хлорогеновая кислота была впервые выделена из кофейных зерен Гортером в 1908 г., а ее структура, как кофеил-3-хинная кислота, была установлена Фишером и Дангшетом в 1932 г.

Хлорогеновые кислоты включают в себя около десяти соединений, содержащихся в кофе, а подобные им соединения обнаружены и в других растениях.

В старой литературе сведения об этой группе веществ весьма расплывчаты, так как несколько хлорогеновых кислот часто рассматривались как одно соединение. Положение усугублялось разной номенклатурой хлорогеновых кислот и употреблением тривиальных наименований. Лишь в последние годы благодаря применению современных методов анализа и процессов выделения и разделения этой группы соединений удалось точно установить их структуру и частично выяснить физиологическое действие.

Ниже приведены тривиальные наименования хлорогеновых кислот и соответствующие им названия по химической номенклатуре (Клиффорд, Байт, 1976; Голдони,1979) (табл. 5).

Таблица 5

Тривиальные наименования хлорогеновых кислот и соответствующие им названия по химической номенклатуре

Хлорогеновые кислоты представляют собой моно- или диэфиры коричной и хинной кислот. В кофейных зернах обнаружены также эфиры хинной кислоты с кофейной и феруловой кислотами.

Хлорогеновая кислота (кафеил-3-хинная кислота)

Неохлорогеновая кислота (кафеил-5-хинная кислота)

Криптохлорогеновая кислота (кафеил-4-хинная кислота)

Изохлорогеновая кислота фактически является смесью дикофеилхинной кислоты. Первоначально она была идентифицирована как кофеил-5-хинная кислота (1950 г.), затем как кофеил-4-хинная кислота (1955 г.), и, наконец, в 1964 г. установлено, что изохлорогеновая кислота состоит в основном из трех фракций дикофеилхинной кислоты и существуете виде ее изомеров.

Зерна сырого кофе содержат примерно 7-10% хлорогеновых кислот. В кофе вида Канифора (Робуста) концентрация их больше (9-11%), чем в кофе вида Арабика (5,5-8,0%). Основную долю хлорогеновых кислот составляют кофеилхинные кислоты (хлорогеновая и неохлорогеновая кислоты). Так, в кофе вида Арабика их 5,5-7,0%, в кофе вида Кинифора 8,0-9,0%. Затем следуют дикофеилхинные кислоты (изохлорогеновые кислоты). В кофе вида Арабика их 0,5-0,6%, в кофе вида Канифора 1,4-1,7%. В меньшем количестве в кофе содержится ферулоилхинная кислота: в кофе вида Арабика 0,2-0,25%, в кофе вида Канифора 0,6-1,2%. В некоторых типичных сортах кофе, наиболее широко используемых для промышленной переработки, методами газовой хроматографии и тонкослойной хроматографии установлено следующее содержание хлорогеновых кислот (табл. 6).

Таблица 6

Исследованиями, проведенными во Всесоюзном научно-исследовательском институте пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии (ВНИПП и СПТ) колориметрическим методом, установлено, что содержание дубильных веществ в кофе вида Арабика (Индия) составляет 6,1-6,36%, в кофе вида Канифора Робуста I сорта (Индия) - 6,8-7,7%, в кофе Сантос I сорта (Бразилия) - 3,6-4,6%.

Минеральные вещества. Сырые кофейные зерна содержат 3-4,5% минеральных веществ. Состав и содержание основных элементов устиновны давно. Однако только в 1972 г. атомно-абсорбционной спектрофотометрией Церевитинову и сотр. (1972) удалось определить в кофейных зернах более полный количественный состав минеральных веществ (в мг%): калий 1712-1750, магний 142-176, кальций 76-120, ширий 2,3-17, железо 2,1-10,0, марганец 1,1-9,8, рубидий 0,6-4, цник 0,5-3,2, медь 0,6-2,3 и стронций 0,4-1,3, а также следы хрома, ванадия, бария, никеля, кобальта, свинца, молибдена, титана и кадмия.

Согласно литературным данным определенной зависимости между количеством минеральных веществ и качеством напитка из кофе не существует. Однако считается, что содержание цинка, марганца и рубидия в сырых зернах кофе обусловливает лучшие свойства напитка.

Органические кислоты. В сырых кофейных зернах обнаружены лимонная, яблочная, малеиновая, уксусная и щавелевая кислоты (Сивец и Фут, 1963). В кофейных зернах разных видов и сортов (Арабика высшего сорта из Колумбии, Сантос I сорта из Бразилии, Робуста II сорта из Индонезии и др.) состав и содержание органических кислот различны. Показано, что кислотность сырого кофе различных ботанических видов и сортов составляет от 2,4 до 4,0°Т. При длительном (3-5 лет) хранении сырого кофе в нормальных условиях кислотность его возрастает незначительно.

Витамины. В кофейных зернах обнаружены тиамин (В1), рибофлавин (В2), пантотеновая кислота, никотиновая кислота (РР), пиридоксин (В6), витамин B12 (Чиненова, 1970) и токоферол (Е) (Фолстар, Вон дер Плас, Пильник и Хеус, 1977).

Ферменты. Сырой кофе, поступающий на промышленную переработку, биологически активный продукт, в котором локализованы ферментные системы почти всех классов: оксидоредуктазы, гидролазы, трансферазы и изомеразы, играющие важную роль в биохимических и физико-химических процессах зерна.

Изменение цвета сырого кофе разных видов и сортов от зеленого и светло-зеленого до белого, беловато-желтого, желтого и темно-коричневого связано с изменением активности комплекса ферментных систем, содержащихся в кофейных зернах.

Все вещества, входящие в химический состав кофе - летучие и быстро окисляются кислородом, вследствие этого рекомендуется или обжаривать кофе непосредственно перед употреблением, или хранить обжаренный кофе непродолжительное время в герметически закрывающихся стеклянных или жестяных банках. Сумма растворимых веществ, переходящих в напиток, достигает 30%, что составляет примерно 85% всего их количества, содержащегося в жареных зернах кофе. При этом в напиток переходит до 80% хлорогеновой кислоты и до 90% кофеина.

Физиологическое действие кофе на организм человека

Кофе вызывает самые различные чувства по отношению к его вкусовым качествам - от неприязни до восторга, но никого не оставляет равнодушным. Его сильное влияние на организм человека и породило эти диаметрально противоположные мнения о его вреде и пользе.

Примером горячих споров по этому вопросу может служить история, произошедшая в XVIII веке в Швеции. Чтобы решить этот спор, король Густав III решил сделать следующее - заменил смертную казнь двум братьям-близнецам пожизненным заключением. Они должны были жить в одинаково благополучных условиях и ежедневно выпивать большую порцию: один чая, другой кофе. Осужденных заточили в крепость и два профессора должны были наблюдать за ними. Шли годы, десятилетия. Погиб король, умерли профессора, а братья все еще жили и чувствовали себя бодро. Наконец, в возрасте 83 лет умер осужденный, пивший чай, а через несколько лет умер тот, кто пил кофе.

Спор о вреде и пользе кофе продолжается и в наши дни. Этому вопросу посвящены многие теоретические работы, научные исследования, клинические опыты. Но большинство научно-исследовательских работ посвящено влиянию чистого кофеина на организм человека. Надо отметить, что влияние кофе и кофеина различно и зависит от степени их концентрации, различных способов приема и наличия в кофе сопутствующих веществ. Однако отмечается и схожесть их влияния.

В чем же заключается влияние кофе на организм человека?

Кофе - это возбуждающий напиток, именно этому своему качеству он обязан широким распространением. Возбуждающее и стимулирующее действие кофе оказывает на человека во время физической усталости, придает на короткое время бодрость и силу. Кофе оказывает влияние на высшие отделы центральной нервной системы. Кофеин - один из главных растительных алкалоидов, возбуждает и нормализует работу центральной нервной системы. В физиологическом отношении он является тонизирующим средством: устраняет вялость, сонливость, улучшает работу органов чувств, ускоряет передачу нервного возбуждения. Кофеин особенно полезен людям умственного труда, возбуждая нервные клетки, он увеличивает их восприимчивость, располагает к сосредоточенному мышлению.

Какова же переносимость кофе у здорового человека? Чашка кофе обычно содержит 100 мг кофеина в сорте «арабика» и приблизительно 250 мг в сорте «робуста». Поэтому у многих людей кофе вызывает сердцебиение, нарушение пульса, боли в сердце, повышенную нервную возбудимость, бессонницу, у некоторых, как это ни парадоксально - сонливость. Чашка кофе препятствует понижению активности после приема пищи, стимулирует физическую и психическую активность человека.

Кофе оказывает определенное действие на органы пищеварения. Он вызывает увеличение выделения желудочного сока и соляной кислоты. Через 20-30 мин после принятия черного кофе кислотность в желудке достигает максимума. Увеличение концентрации напитка в содержимом желудка увеличивает и содержание свободной соляной кислоты, возрастает общая кислотность. Желудочная секреция, вызываемая кофе, равносильна действию всеми признанного активатора секреторной реакции - мясного бульона. Кофе способствует повышению усвояемости пищи. Недаром у многих народов принято подавать черный кофе после завтрака и обеда.

Как сильный возбудитель желудочной секреции, черный кофе должен быть исключен из рациона больных язвенной болезнью и гастритом, можно рекомендовать в этом случае употребление кофе с молоком, сливками, при этом его влияние на желудочную секрецию значительно снижается. Кофе стимулирует перистальтику кишечника.

Интересно отметить действие, которое кофе оказывает на желчный пузырь, желчные протоки и печень. Кофе усиливает выделение желчи. Кофеин стимулирует обмен некоторых веществ в организме и нормализует усвояемость сахара и угнетает деятельность щитовидной железы. Кофе угнетает жизнедеятельность микроорганизмов и, следовательно, с этой точки зрения он полезен для человека во многих случаях.

В последние годы в медицинской литературе приводилось много примеров вредного влияния кофе, вызывающего разные заболевания, среди которых: инфаркт миокарда, ранний атеросклероз, рак системы пищеварения, рак мочевого пузыря, сахарный диабет, гипертония, падагра, болезни почек и т.д. Беглый обзор новейших исследований в связи с действием кофе на организм человека свидетельствует о том, что кофе - один из немногих стимуляторов, не оказывающих существенных побочных воздействий на сердечно-сосудистую систему, жировой обмен, углеводы, мочевую кислоту, а также на деятельность печени, желудка и выделительной системы.

Кофе, как и спирт, возбуждает, согревает и активизирует деятельность человека, но с той разницей, что не имеет опьяняющего и расслабляющего действия и не приводит к тем последствиям, которые возникают в результате приема спиртных напитков.

Тем не менее потребление кофе в мире в последнее время снижается. Одна из причин этого снижения состоит в том, что врачи приписывают ему канцерогенные свойства, медики также не рекомендуют пить кофе из-за большого содержания кофеина. Они говорят, что кофе оказывает вредное влияние на систему кровообращения, сердечную деятельность, сон. Конечно, при всех своих положительных качествах и физиологических свойствах, обусловивших его широкое распространение, кофе может оказывать на организм и вредное действие. Он противопоказан при гипертонии, бессоннице, повышенной возбудимости нервной системы и других заболеваниях.

Опасна также интоксикация, т.е. отравление большим количеством кофеина при злоупотреблении кофе.

Так пить или не пить кофе? Вреден ли он для здоровья? Данные вопросы остаются открытыми. Правда, кроме кофеина кофе содержит около 300 органических веществ, воздействие которых еще не изучено. Известно, что кофеин уже через 5 минут после употребления проникает во все части тела, вызывает сужение одних кровеносных сосудов и расширение других, повышает скорость обмена веществ, ускоряет выработку желудочных кислот, облегчает восприятие сенсорных стимулов, активизирует деятельность мозга, благоприятно действует на дыхательную функцию и т.д. Из организма кофеин выводится на следующий день. В клинической практике лечебная доза кофеина - 0,25 г, максимальная - 1,5 г в день, смертельная - 10,0 г, т.е. 100 чашек кофе.

Японские врачи обнаружили в кофе целебные свойства. Они считают, что напиток помогает в борьбе с атеросклерозом, так как увеличивает содержание в крови доброкачественного холестерина, препятствующего затвердению стенок кровеносных сосудов. Для подтверждения этих выводов в токийском медицинском институте «Дзикяй» был проведен эксперимент. Добровольцы в течение 4 недель ежедневно выпивали по 5 чашек черного кофе. Трое из них «сошли с дистанции», поскольку стали жаловаться на отвращение к напитку. У остальных через 4 недели в среднем на 15% повысилось содержание в крови доброкачественного холестерина, после прекращения эксперимента содержание холестерина стало уменьшаться.

Основываясь на исследованиях о вредности кофе, ученые считают, что умеренное его потребление серьезной опасности не представляет. Для здорового человека кофе кроме пользы ничего не дает, естественно, если им не злоупотреблять, как и любой другой пищей. Противопоказания при употреблении кофе сравнительно ограничены.

Сколько чашек кофе можно выпивать в день без риска для здоровья? Если это «робуста», то разумно придерживаться нормы 1-2 чашки кофе в день, «арабика» - 3-4 чашки. Питательность кофе сравнительно небольшая: чашка кофе без сахара дает приблизительно 11 калорий, с добавлением молока и сахара - около 78 калорий.

Кофейное зерно содержит около 1300 различных веществ, и далеко не все из них известны науке. Состав может изменяться в зависимости от сорта, региона выращивания и обжарки. Процесс обжарки дает до 800 разных привкусов. Другими словами, для создания уникального аромата кофе, необходимо 800 отдельных элементов. В отличие от всех других ароматов, ароматизатор кофе невозможно синтезировать. В составе содержаться: углеводы - 30-40%; вода - 10-13% (после обжарки: 1-2,5%); белки - 11%; жиры: 10-13%; минералы - 4% (90% из которых остаются в конечном продукте); кислоты - 30-70% распадаются в процессе обжарки; алкалоиды (кофеин) - 0,8-2,5%, в зависимости от сорта; ароматические вещества - 0,1% летучих ароматических веществ (образуются в процессе обжарки).

Про науку в целом и в особенности про биологию важно понимать: в ней нет готовых и чётко сформулированных ответов, особенно когда дело касается нашего организма и веществ, которые мы употребляем; ни один учёный не может сказать вам: не ешьте вот этого, спите ровно столько-то, не пейте кофе и всё будет в порядке. Сложные системы так попросту не работают. С кофе всё еще забавнее: это самый популярный психоактивный наркотик (в первоначальном смысле этого слова - вещество, вызывающее привыкание) в мире, его пьют миллионы людей каждый день, и учёные постоянно проводят исследования, доказывающие, что это либо самый прекрасный, либо самый ужасный напиток в мире.

Употребление кофе представляет действительно редкий случай сочетания приятного с полезным. Кофе имеет большие преимущества по сравнению с другими напитками по содержанию веществ, полезных для здоровья. Но если употребление кофе приводит к появлению неприятных ощущений в груди, то от него будет лучше отказаться.

Библиографическая ссылка