Кофе – уникальный природный продукт, состоящий из более 100 компонентов и более 2000 веществ. У каждого сорта свой особенный набор элементов, которые влияют на оттенки вкуса и аромата. Химический состав кофе в виде зерен и в виде готового напитка заметно отличается, есть разница и между молотым и растворимым напитком. Ученые всего мира исследуют кофейные зерна, но несмотря на все возможности лабораторий, до сих пор так и не получается воссоздать синтетический кофе, который бы не отличался от натурального. Итак, из чего же состоят кофейные зерна и растворимый кофе?
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.
Как производится кофе без кофеина?
Существует несколько способов, но их принцип идентичен. Кофейные зерна промываются в растворе, который состоит из воды, двуокиси углерода и органических растворителей. Постепенно он вымывает кофеин, и остаются ароматные зерна. Этот процесс проводится перед обжаркой или измельчением.
Медики из Самары придумали сервис для оценки пораженности легких за 10 минут
Непредвиденные проблемы: игрушечная версия Tesla Cybertruck была отложена
Из коробки для торта делаем красивую хлебницу: кухонный стол сразу преобразится
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.
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.
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.
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.
Кому вреден кофе без кофеина?
Для небольшого количества людей, которые чувствительны к кофеину, даже столь малое его содержание может быть противопоказано, считает доктор Сампат. Если вы замечали негативные побочные эффекты, к которым относят учащение сердечного ритма, тошноту или чувство беспокойства после чашки кофе без кофеина либо обычного кофе, вас вполне можно отнести к людям, чувствительным к стимулятору. В этом случае лучше отказаться от этого напитка. Он может стать проблемой для тех, кто пытается свести к минимуму потребление кофеина по медицинским показаниям. Это люди с нарушениями сна, заболеваниями печени, вызывающими нарушение функции этого органа, и мигренью, утверждает доктор Сэмпат.
Чем займетесь в День святого Валентина? Дворник ответил на вопрос и стал звездой
Не родись богатой: в новом фильме Елена Подкаминская станет женой миллионера
Соседа раздражал цветник пенсионера. Однажды он нашел у дверей дома записку
Если у вас имеются какие-либо опасения, связанные с потреблением кофеина, вам необходимо проконсультироваться со своим лечащим врачом.
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
| Вещество | Эффекты |
| Витамины группы В |
|
| Токоферол |
|
| Эргокальферол (витамин D) |
|
| Каротиноиды |
|
| Кальций |
|
| Калий |
|
| Магний |
|
Часть веществ, из которых состоит натуральный продукт, теряется на стадиях переработки, но обжарка зерна позволяет получить ряд новых соединений.
Можно ли кофе детям
Ребенка обязательно привлечет аромат кофе, но давать его можно только с 10 лет и не больше одной чашки в день. Варить нужно слабый напиток, плюс его нужно дополнять молоком. Если ребенок не настаивает, лучше заменить кофе какао, полезным для растущего организма напитком.
Если кофе хочет попробовать ребенок до 10 лет, то можно дать ему попробовать немного, разведя водой и добавив сахар.
Такие предосторожности вызваны тем, что у ребенка другой уровень чувствительности. Даже слабый напиток может спровоцировать вредный эффект: рвоту, тошноту, сердцебиение, приступ головной боли, расстройство кишечника.
Совершенно исключается кофе до завтрака, а также во второй половине дня, тем более вечером.
Такое количество запретов и ограничений вызвано воздействием кофе на нервную систему. Ребенок может почувствовать прилив сил, который быстро закончится и может привести к истерическому состоянию. Напиток действует на мозговые центры удовольствия, ребенок это чувствует сильнее, чем взрослый. Поэтому зависимость возникает намного быстрее.
Еще вреднее, если ребенок уже привык к кофе. Это заставит столкнуться с еще одной проблемой – кофе выводит кальций и многие минералы, что нанесет вред неокрепшему организму.
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.
