Состав кофейного зерна

Состав кофе

• Химия кофейного зерна
• Состав разных кофейных напитков

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

Химия кофейного зерна

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Какие именно превращения претерпевают компоненты зерна?

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

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

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

Состав разных кофейных напитков

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

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

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

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

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

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

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

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:

1. Внешняя оболочка ягоды – кожура.
2. Под кожурой находится мякоть (пульпа).
3. Слой клейковины отделяет мякоть от оболочек зёрнышек. Пока ягоды зелёные, этот слой твёрдый, но по мере созревания размягчается и становится очень клейким.
4. Под клейковиной расположена плотная пергаментная оболочка.
5. Кофейное зерно окружено тонкой серебристой оболочкой, которая отшелушивается при обжарке.

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:

• кофеин – алкалоид, выполняющий роль энергетика. В робусте больше кофеина, чем в арабике;
• тригонеллин – алкалоид, который при нагревании разрушается с образованием никотиновой кислоты. Продукты распада тригонеллина вступают в реакции, образуя вещества, создающие приятный аромат обжаренных зёрен;
• углеводы, в частности, моносахариды (глюкоза, фруктоза, лактоза, сахароза), придающие напитку сладкий привкус. В арабике – 8,2–8,3% сахаров, в робусте – 3,3–4,1%. Коричневый цвет обжаренных кофейных зёрен – следствие карамелизации сахаров при термической обработке;
• жиры – при нагревании разлагаются, образуя кислоты. Именно из-за наличия жиров обжаренный кофе при длительном хранении приобретает прогорклый запах. Считается, что меньше всего жиров содержится в индийской арабике;
• органические кислоты: лимонная, винная, яблочная, щавелевая, кофейная. Фруктовые кислоты придают напитку кислинку: цитрусовую или ягодную, иногда с винными нотами. Если в напитке ощущается неприятный привкус уксуса – значит, зёрна подвергались слишком долгой ферментации, из-за чего в них образовалась уксусная кислота. Такой вкус считается недостатком. Кислоты разлагаются при нагревании, поэтому в кофе тёмной обжарки практически не ощущается кислинка. Если хочется приглушить кислинку в кофе светлой обжарки, нужно готовить напиток в пуровере или заваривать по методу колд-брю;
• хлорогеновая кислота (относится к органическим кислотам), сама по себе не имеющая горького привкуса. При обжарке она образует лактоны хлорогеновой кислоты, которые, в свою очередь разлагаются на фенилинданы – очень горькие вещества. Поэтому кофе из зёрен тёмной обжарки всегда больше горчит;
• танины – соединения, придающие напитку горьковато-терпкий привкус.

Зависимость вкуса кофе от климатических условий

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

• 600–1200 м – во вкусе порой ощущаются оттенки земли и травы, особенно если зёрна обработаны сухим способом. При влажной обработке вкус становится более приятным;
• 1200–1800 м – кофе обладает ореховым, цитрусовым или ванильно-шоколадным привкусом;
• выше 1800 м – во вкусе появляются цветочные, ягодные, фруктовые оттенки, иногда – с винной кислинкой.

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):

• очень мелкое зерно (сито № 12, длина стороны ячейки – 4.764 мм);
• мелкое зерно (№ 13, 5.161 мм);
• малое зерно (№ 14, 5.558 мм);
• среднее зерно (№ 15, 5.955 мм);
• хорошее зерно (№ 16, 6.352 мм);
• достаточно большое зерно (сито № 17, 6.749 мм);
• большое зерно (№ 18, 7.146 мм);
• экстра большое зерно (№ 19, 7.543 мм);
• очень большое зерно (№ 20, больше 8 мм).

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:

• чёрные зёрна, поражённые грибком (придают напитку неприятный вкус);
• зёрна с отверстиями, повреждённые насекомыми;
• вогнутые зёрна неправильной формы, напоминающие ракушки. Как правило, имеют низкую кислотность;
• маслянистые зёрна. Дефект возникает из-за низкого содержания железа в почве. Вкус напитка будет слабовыраженным;
• квакеры – сморщенные зёрна из недозревших ягод. Кофе горчит, кислинка почти не чувствуется;
• зёрна цвета ржавчины, полученные из перезревших ягод или подвергшиеся слишком долгой ферментации. Напиток имеет уксуснокислый привкус;
• разбитые, разрезанные зёрна, часто дурно пахнут;
• зёрна, покрытые плесенью;
• сморщившиеся зёрна жёлтого цвета, подвергшиеся чересчур длительной сушке;
• хрупкие (кристализированные) зёрна голубовато-серого цвета. Такой вид приобретают из-за слишком высокой температуры сушки. Кофе из них получается безвкусным.

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

Кофе под микроскопом: химия зерна и воздействие на организм

Дело не только в кофеине

11 мин. на чтение

13828 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 30% 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:

Разновидность «гейша» или «геша»: как правильно?

06 мая 2019 · 4 мин. на чтение

13828 просмотров

Плотность и крепость кофе – что же это такое и чем они отличаются?

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

Состав кофе будет отличаться у сырых и жареных кофейных зерен, у молотого и растворимого напитка, а также у каждого сорта присутствует свой особенный набор элементов, и он полностью до сих пор не изучен. Но его основные компоненты хорошо изучены. Главный из них — кофеин.

Концентрация остальных веществ зависит от сорта и почвы, на которой растение выросло. Многие вещества появляются после обжаривания зерен. Около 80% из них отвечают за вкус конечного напитка. Кофе состоит из алкалоидов, фенольных соединений, белков, сахара и полисахаридов, органических кислот, липидов, минералов, аминокислот и др.

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.

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

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.

Сырые зерна

Химический состав кофе — это белки, жиры, углеводы, кофеин, танин, минеральные вещества, витамины, среди которых В1, В2, Е, ниацин, а также органические кислоты и такие микроэлементы, как кальций, магний, натрий, железо, калий, медь. Если сказать кратко, это углеводы, вода и кофейные масла. Более 50% состава занимают такие углеводы, как клетчатка и сахара. Они являются телом напитка.

Жареные кофейные зерна

При физико-химическом воздействии вещества в кофе изменяется из-за частичного разложения и образования новых веществ. Так, при обжарке зерно теряет до 18% влаги, а увеличивается в 1,5 раза. Сахара карамелизуются, из-за чего цвет меняется на темный. Клетчатка распадается на кислоты и спирты. Жиры частично распадаются на кислоты. Содержание кофеина существенно не меняется, потому что зерно теряет влагу, а концентрация сухих веществ возрастает.

Помимо белковых веществ, жиров, углеводов, органических кислот, пищевых волокон, воды, золы, в состав жареных зерен входят витамины В2, Е, ниацин и такие микроэлементы, как кальций, натрий, фосфор и железо.

Растворимый кофе

Формула кофе — это белковые вещества и углеводы, на долю которых приходится 50-60% общей массы сырого кофе. Растворимый кофе отличается от натурального, так как производители добавляют много химических добавок и ароматизаторов. Существует еще органический кофе, процесс создания которого предполагает высушивание кофейного экстракта.

Кислоты хлорогеновые

Основная часть фенольных соединений в кофе состоит именно из хлорогеновых кислот. Это эфиры двух кислот – хинной и коричной. Также ученые обнаружили в кофейных зернах эфиры феруловой и кофейной кислот. В хлорогеновых кислотах насчитывается примерно десяток разных соединений. Если сырой кофе содержит 7-10% хлорогеновых кислот, то обжаренный – в 2,5 раза меньше. Это объясняется тем, что кислоты разрушаются при термической обработке зерен. При этом в кофе увеличивается доля хинной кислоты и кофейной. Также было установлено, что хлорагеновые кислоты напрямую влияют на оттенок обжаренного кофе.

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:

Пищевая ценность натурального кофе на 100 г продукта, без сахара, составляет:

• белки — 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;
• органические кислоты — 9,2 г;
• зола — 6,2 г;
• насыщенные жирные кислоты — 5,7 г;
• вода — 4,7 г;
• моно- и дисахариды — 2,8 г.

Пищевая ценность растворимого кофе в 100 г продукта:

• белки — 15 г;
• жиры — 3,6 г;
• углеводы — 7 г;
• вода — 7 г;
• зола — 1 г;
• витамин PP (ниациновый эквивалент) — 26,49 мг;
• витамин PP — 24 мг;
• витамин B2 (рибофлавин) — 1 мг;
• фосфор — 250 мг;
• кальций — 100 мг;
• железо — 6,1 мг;
• натрий — 3 мг.

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

Как выглядит молекула кофеина

Давайте подробней рассмотрим, какую структуру имеет молекула кофеина. Это поможет понять, как она работает. Ученые выяснили, что сырые зерна кофе содержат в своем составе половину углеводов. Они являются своего рода топливом для нашего организма. Они дают энергию каждой нашей клеточке. В основном эти углеводы представляют простые сахара (фруктоза, сахароза) и полисахариды (клетчатка, целлюлоза, пектин). Эти вещества являются просто незаменимыми для нашего головного мозга. Они принимают непосредственное участие в его питании. Сахара и полисахариды питают нервные клетки. Это обеспечивает нормальную работу головного мозга и нервной системы.

Есть в кофе и минеральные вещества:

• магний;
• калий;
• кальций.

Это важнейшие минералы неорганического происхождения. Они содержатся в костях, мышцах. Без них невозможна правильная работа сосудов, а также мозга. Эти минералы обеспечивают нормальное функционирование сердечной мышцы. Как выяснили ученые, сырые зерна кофе содержат около 850 всевозможных эфирных соединений. А вот в обжаренном продукте их количество снижается почти в два с половиной раза и составляет 350 единиц. Именно они обеспечивают потрясающий аромат кофе. Не удивительно, что этот напиток давно признан самым душистым.

Что содержится в кофе

В кофе алкалоиды — это биологически активные щелочные органические соединения. В кофейном зерне содержится два основных — кофеин и тригонеллин. От них зависят вкус и свойства напитка.

Кофеин

Молекула кофеина имеет формулу C8H10N4O2. Это вещество без запаха и цвета, алкалоид пуринового ряда, находящийся в зерне как в свободном состоянии, так и в соединениях с калием и хлорогеновой кислотой. В более высоких сортах содержание кофеина меньше, чем в низкосортных. Примеры видов кофе и процентного содержания кофеина в них:

• Аравийский — 0,6-1,2;
• Робуста — 1,8-3;
• Либерийский — 1,2-1,5.

От содержания кофеина зависят оценка качества сырья и установление технических требований на него.

Кофеин оказывает стимулирующее действие на центральную нервную систему, усиливает сердечный ритм, ускоряет пульс, вызывает расширение кровеносных сосудов, усиливает мочеотделение, снижает агрегацию тромбоцитов. Кофеин применяется в составе средств от головной боли, мигрени, как стимулятор дыхания и сердечной деятельности при простудных заболеваниях, для повышения умственной и физической работоспособности, для устранения сонливости. Однако повышенное употребление кофеина оказывает отрицательное действие на организм человека.

Теобромин в кофе

В кофе теобромин содержится в сердцевине зерен и оказывает противоположное кофеину действие. Часто растворимый кофе не бодрит, а усыпляет человека, потому что в нем мало кофеина и много теобромина. Молекула теобромина C7H8O2N4. Это диметилксантин, бесцветный порошок мелкокристаллического строения, труднорастворимый в воде.

Таннин

В кофе содержание танина — вещества, состоящего из кислорода и водорода, имеющего задачу связывания белков и полисахаридов, — в сырых зернах составляет до 7,7%. Но во время обжаривания большое количество распадается или окисляется, и его содержание в готовом напитке составляет не более 1%. Тем не менее, благодаря разложению танина, он приобретает свой особенный аромат и вкус.

Кислоты хлорогеновые

Это бесцветные и легкорастворимые в воде кристаллы. Они являются самыми распространенными из многих естественных кислот в зеленых и обжаренных кофейных зернах, и их содержание в этих зернах высокое. Однако концентрация этих кислот варьируется в зависимости от типа, сорта, помола и способа приготовления. Например, сорт Робуста содержит больше хлорогеновых кислот, чем Арабика.

Содержание хлорогеновых кислот в кофейном зерне уменьшается в процессе обжарки, поэтому в темно-обжаренных зернах их концентрация меньше, чем в зеленых. Они обладают мощным антиоксидантным действием на человеческий организм.

Теофиллин в кофе

Теофиллин представляет собой бесцветные, труднорастворимые в холодной воде иголочки, с формулой C7H8O2N4. Его общее количество в зернах дикорастущих кофейных растений 1-4 мг%. Теофиллин расслабляет гладкие мышцы в дыхательных путях, что позволяет легче дышать. Кроме того, это вещество стимулирует скорость и силу сокращения сердца.

Тригонеллин и никотиновая кислота в кофе

Тригонеллин — это алкалоид кофе, являющийся главной отличительной чертой напитка, его ароматом. Его содержание в напитке зависит от сорта и обжарки. В относительно большом количестве тригонеллин содержится в сортах Арабика (1-1,2%). В сортах Робуста его несколько меньше (0,6-0,74%), а в сортах Либерика — всего 0,2-0,3%.

Тригонеллин хорошо растворяется в воде, при обработке зерен легко превращается в никотиновую кислоту (витамин РР).

Таннин

В сырых зернах содержится достаточно много таннина – 4-7%. А вот после обжарки его концентрация снижается. В готовых зернах его остается лишь около 1% и менее. Таннин очень сильно подвергается окислению. Уже под воздействием 80-ти градусов начинается его преобразование. Кстати, именно из-за окисления таннина зерна кофе в процессе их обжаривания приобретают приятный коричневый оттенок. Его образуют темные пигменты, получившиеся после окисления таннина. Ученые не считают. Что разрушение танина негативно влияет на характеристики кофе. Наоборот, именно это процесс приводит к тому, что кофе приобретает характерный вкус и оттенок. Но если зерна нагреть слишком сильно, произойдет полное разложение таннина. Именно поэтому некоторые зерна кофе дают потом невыраженный пустой вкус. Это значит, что зерна были обжарены неправильно, и таннин полностью разрушился.

Витамины и минералы в химическом составе кофе

В состав кофейных зерен входит множество ценных витаминов и микроэлементов. Например, витамин PP, главной функцией которого является регулирование окислительно-восстановительных процессов в организме. Витамин B2 ускоряет обмен веществ, а также способствует поглощению кислорода клетками волос, кожи, ногтей.

В 100 г продукта входят:

• витамин PP (ниациновый эквивалент) — 19,7 мг;
• витамин PP — 17 мг;
• витамин E (ТЭ) — 2,7 мг;
• витамин B2 (рибофлавин) — 0,2 мг;
• витамин B1 (тиамин)- 0,07 мг;
• калий (K) — 2010 мг;
• магний (Mg)- 200 мг;
• фосфор (P) — 198 мг;
• кальций (Ca) — 147 мг;
• натрий (Na) — 40 мг;
• железо (Fe) — 5,3 мг.

Еще один важный элемент — железо, влияющий на уровень гемоглобина в крови, необходимый для осуществления обменных процессов в организме.

Натуральный кофе не содержит токсинов и вредных веществ, оказывает мощное антиоксидантное действие. Употребление этого напитка в разумных количествах способно приносить не только удовольствие, но и ощутимую пользу.

Влияние кофе на здоровье человека

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

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

Чем полезен растворимый кофе

• Витамин В2 также принимает участие в процессах превращения белков и углеводов в энергию, без которой организм не сможет полноценно функционировать. Полезен для беременных женщин, ведь стимулирует рост тканей и деление клеток плода.
• Витамин РР оказывает положительное влияние на нервную систему, улучшает мозговую деятельность, расширяя сосуды и насыщая их кислородом. Также в организме мужчин и женщин он влияет на обменные процессы, расщепляя жиры с углеводами, превращая их в энергию, без которой невозможны ни двигательная активность, ни дыхание, ни поддержка сталой температуры человеческого тела;
• Фосфор
  принимает участие во многих физиологических процессах, включая энергетический обмен, регулирует кислотно-щелочного баланса, входит в состав фосфолипидов, нуклеотидов и нуклеиновых кислот, необходим для минерализации костей и зубов. Дефицит приводит к анорексии, анемии, рахиту.
• Железо
  входит в состав различных по своей функции белков, в том числе ферментов. Участвует в транспорте электронов, кислорода, обеспечивает протекание окислительно- восстановительных реакций и активацию перекисного окисления. Недостаточное потребление ведет к гипохромной анемии, миоглобиндефицитной атонии скелетных мышц, повышенной утомляемости, миокардиопатии, атрофическому гастриту.

Способ приготовления прямо влияет на выделение кофеина.

Врачи и диетологи рекомендуют выпивать не более пяти чашек ароматного напитка в день, в том числе ради предупреждения возникновения вредной зависимости. Побочные проявления последней: раздражительность, бессонница и в редких случаях аллергия. Не стоит употреблять напиток часто на пустой желудок, дабе не раздражать важный орган и попутно не нагружать печень. При этом стоит учесть, что кофеин может способствовать выводу из организма кальция. Во время покупки в магазине оцените состояние кофейных гранул, если это возможно. Порошковый осадок на дне банки будет говорить о плохом качестве производства. Не употребляете просроченную продукцию.

Калорийность растворимого кофе

Кофе входит в тройку самых популярных в мире напитков. Примерно половина жителей Европы и Америки предпочитает начинать утро нового дня именно с чашечки этого ароматного и бодрящего напитка. Некоторые мужчины и женщины предпочитают натуральному кофе обыкновенный растворимый.

Что это за напиток, насколько он калорийный, вредный или полезный для мужчин и женщин, попробуем разобраться далее. Состав и свойства растворимого кофе существенно отличаются от зернового.

Так, содержание зерен в нем не превышает 20%, а с помощью красителей и ароматизаторов он становится более похожим на натуральный.

Важный нюанс: в сублимированном кофе содержатся те самые минеральные вещества, что и в натуральном зерновом. Речь идет о фосфоре, кальции, железе, азоте и натрии.

Что содержится в кофе?

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

Общие сведения о химическом составе

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

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

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

Содержание белков, жиров и углеводов

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

• белки
• жиры
• углеводы

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

Белки

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

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

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

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

Углеводы

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

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

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

Алкалоиды

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

• кофеин
• теобромин

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

Кофеин

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

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

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

Теобромин

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

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

Таурин

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

Положительные действия этого вещества:

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

Хлорогеновые кислоты

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

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

Витамины и микроэлементы

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

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

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

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

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

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.

Молекула кофеина представляет собой гетероциклическую систему, состоящую из 6-членного пиримидинового и 5-членного имидазольного колец. К структурному ядру прикрепляются 3 метильные группы -CH3, которые в ходе физиологического деметилирования изменяют функции тормозных G-белков, модулируя некоторые реакции живого организма.

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:

• нормализует липидный обмен, повышая активность ферментов;
• способствует снижению уровня сахара в плазме крови, стимулируя секрецию инсулина;
• предотвращает повреждение нервных клеток путем нейтрализации свободных радикалов;
• снижает патологическую возбудимость нервной системы;
• улучшает когнитивные способности.

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.

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:

• кофеин;
• хлорогеновая кислота (придает напитку вяжущий вкус);
• минеральные соли;
• теобромин;
• белок;
• тригонеллин (во время прожарки способствует появлению характерного аромата).

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:

• вода. Жидкость выпаривается, концентрация других веществ с учетом изменившейся массы при этом возрастает;
• сахар. При обжарке зерен происходит карамелизация, они приобретают коричневый оттенок;
• клетчатка. Происходит распад на спирты, кислоты и аминокислоты;
• жиры. Отмечается их частичный распад на кислоты;
• кофеин. После термической обработки он содержится в зернах практически в том же количестве, что и изначально. С учетом того, что продукт лишается влаги, концентрация сухих компонентов увеличивается. Поэтому относительно содержания алкалоида в зеленых плодах, в обжаренных его становится больше;
• хлорогеновая кислота. Обжарка приводит к существенному снижению ее концентрации, но все равно она остается настолько большой, что формирует горьковатый привкус и характерный аромат;
• тригоннелин. Термообработка приводит к выделению из него никотиновой кислоты.

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:

1. В3. Его удается получить из тригонеллина под воздействием высоких температур. Он оказывает положительное воздействие на нервную систему, способствует нормализации метаболизма.
2. А. Этот витамин оказывает благотворное влияние на развитие всех органов организма, способствует тому, что полезные вещества всасываются в ЖКТ должным образом.
3. Е. Помогает активизировать защитные функции организма, оказывает положительное воздействие на функционирование репродуктивной системы.

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:

1. Сорт. Арабика обладает более высокими вкусовыми характеристиками, чем робуста. При этом количество алкалоида в ней существенно меньше. В чашке напитка на основе робусты, объемом 170 миллилитров, бодрящего вещества будет около 200 миллиграмм. В такой же чашечке арабики его окажется не более 110 миллиграмм.
2. Степень прожарки. Чем более продолжительную термическую обработку проходят зерна, тем крепче получится напиток.
3. Помол. При выборе способа приготовления кофе крайне важно учитывать степень измельчения продукта. При использовании френч-пресса или капельной кофеварки применяются крупные фракции. При заваривании в турке зерна должны быть измельчены в пыль. Чем мельче степень помола, тем большее количество алкалоида будет вымыто водой, соответственно, концентрация окажется выше.
4. Продолжительность и способ приготовления. Чем дольше длится заваривание, тем больше кофеина окажется в напитке. Следовательно, при использовании френч-пресса он будет крепче, чем в случае применения пара ристретто. Повышенной крепостью отличается эспрессо (1700-2250 миллиграмм на литр), меньше концентрация алкалоида при использовании турки (380-650 миллиграмм на литр). В капучино всего 350-400 миллиграмм на литр, а в латте 270-400 миллиграмм на такой же объем. Кроме того, если в воду добавить не одну чайную ложку молотого продукта, а две, кофе также окажется крепче.

Так удается определить концентрацию алкалоида в чашке различных кофейных напитках:

• эспрессо – 40-78 миллиграмм;
• при заваривании в турке – 80-130 миллиграмм на чашку 200 миллилитров;
• капучино – 70-80 миллиграмм;
• растворимый кофе – 40-100 миллилитров;
• декофеинато – от 2 до 5 миллиграмм.

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.