Чай и кофе

Химический состав сырого кофе

Содержание влаги в сырых зернах кофе должно составлять по нормам МОК 12 ± 1%. (МОК – международная организация кофе, контролирующая мировой рынок кофе.) Содержание влаги в сыром кофе играет важную роль, так как все расчеты на рынке производятся на основе этого показателя.

Сырой кофе – биологический объект, 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 по 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, а также тригонеллином.

Кофеин

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

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.

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.

Содержание кофеина в зернах в значительной степени меняется и в зависимости от сорта кофе.

Содержание кофеина в зернах играет важную роль при оценке качества сырья и установлении требований на него.

Тригонеллин

Тригонеллин (C7H7O2N4), или метилбетаинникотиновая кислота, в растениях образуется путем метилирования никотиновой кислоты.

Тригонеллин в относительно большом количестве содержится в сортах кофе вида Арабика (1,0-1,2%). В сортах 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.

Теобромин

Теобромин (C7H8O2N4) является 3,7-диметилксантином, так как при окислении образует монометилаллоксан и монометилмочевину.

Это бесцветный мелкокристаллический порошок, труднорастворимый в воде. Теобромин плавится при 351ºС, способен возгоняться, легко растворяться в едких щелочах, давая, например, натриевую соль. Содержание теобромина в сырых зернах кофе незначительное – 1,5-2,5 мг на 100 г.

Теофиллин

Теофиллин (C7H8O2N4) представляет собой 1,3- диметилксантин, который образует бесцветные шелковистые иголочки, содержащие одну молекулу кристаллизационной воды.

Теофиллнн труднорастворим в холодной воде, плавится при 269-272 °С. Общее количество его в зернах дикорастущих кофейных растений 1,0-4,0 мг на 100 г.

Белковые вещества

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%).

Ф.Г. Нахмедов исследовал аминокислотный состав сырого кофе с помощью жидкостной ионообменной хроматографии. Согласно его данным, в кофе обнаружено 18 аминокислот (свободных и связанных в белках, в числе которых все незаменимые).

В целом установлено, что состав аминокислот кофе вида Арабика, Канифора и Либерика практически одинаков, а их содержание заметно различается 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 мере определяются входящими в их состав жирными кислотами. Газохроматографическим методом анализа установлено, что непредельные жирные кислоты составляют 50,1-59,9% общего количества жирных кислот сырого кофе. Высокое содержание непредельных жирных кислот может свидетельствовать о возможных окислительных процессах в кофейном масле. Однако много летние 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 более низкого качества – 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. Из общего количества жирных кислот преобладают (в %): линолевая – 37-50, пальмитиновая – 23-25, олеиновая – 9-14, линоленовая – 1-5, арахидоновая – 1-4, миристиновая и бегеновая – до 0,6. Наряду с этими кислотами в виде следов обнаружены также гадолеиновая, лигноцериновая, маргариновая и гексадиеновая кислоты.

В кутикулярном слое сырых кофейных зерен содержатся окситрип-тамиды карбоновых кислот (5-гидроокситриптамиды) в количестве 0,08-0,24%. 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 снижается и содержание в них триптамидов. В связи с тем что окситриптамиды вызывают нарушения функции желудка у людей с повышенной чувствительностью, разработан целый ряд способов удаления их из кофейных зерен.

Липиды подвергаются деструктивным и окислительным изменениям при обжарке кофейных зерен и участвуют в формировании аромата жареного кофе.

Углеводы

Составляют 50-60% 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 до 30% и др.). Установлено, что основным водорастворимым компонентом высокомолекулярных полисахаридов сырого кофе является арабиногалактан (2-5%). Кроме того, из кофейных зерен выделены глюкогалактоман-нан, галактоза, манноза и арабиноза.

Установлено, что в кофе вида Арабика преобладает сахароза, а вида Робуста – редуцирующие сахара. В целом общее количество редуцирующих сахаров в зернах кофе достигает 0,7-1%. Углеводы участвуют в процессах образования цвета при обжаривании кофейных зерен и являются предшественниками образования ряда летучих веществ, образующих аромат кофе.

Фенольные соединения

Эти соединения кофе представлены дубильными веществами (танин, катехины и др.) и хлорогеновыми кислотами. Основную часть фенольных соединений составляют хлорогеновые кислоты.

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

Хлорогеновые кислоты — это комплекс хлорогеновой (кофеил-3 хинной), неохлорогеновой, криптохлорогеновой, изохлорогеновой А, В, С псевдохлорогеновой и др. кислот.

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 неохло-рогеновая кислоты).

Хлорогеновые кислоты обладают антиокислительными свойствами и участвуют в формировании вкуса и аромата жареного кофе.

Содержание дубильных веществ в кофе вида Арабика (Индия) составляет 6,1-6,36%, в кофе вида Канифора Робуста 1-го сорта (Индия) – 6,8-7,7%, в кофе Сантос 1-го сорта (Бразилия) – 3,6-4,6%.

Минеральные вещества

Сырые кофейные зерна содержат 3-4,5% минеральных веществ. Состав и содержание основных элементов минеральных веществ (в мг на 100 г): калий 1712-1750, магний 142-176, кальций 76-120, натрий 2,3-17, железо 2,1-10,0, марганец 1,1-9,8, рубидий 0,6-4,2, цинк 0,5-3,2, медь 0,6-2,3 и стронций 0,4-1,3, также обнаружены следы хрома, ванадия, бария, никеля, кобальта, свинца, молибдена, титана и кадмия.

Содержание отдельных минеральных элементов меняется в зависимости от сорта кофе, места произрастания, способа обработки, вида вносимых в почву минеральных удобрений, а также от применяемых средств защиты растений. Считается, что содержание цинка, марганца и рубидия в сырых зернах кофе обусловливает лучшие свойства напитка.

Органические кислоты. В сырых кофейных зернах обнаружены лимонная, яблочная, малейновая, уксусная, щавелевая, фумаровая, янтарная и другие кислоты. В кофейных зернах разных видов и сортов (Арабика высшего сорта из Колумбии, Сантос 1-го сорта из Бразилии, Робуста 2-го сорта из Индонезии и др.) состав и содержание органических кислот различны. Показано, что кислотность сырого кофе различных ботанических видов и сортов составляет 2,4-4,0 градуса Тернера. При длительном (3-5 лет) хранении сырого кофе в нормальных условиях кислотность его возрастает незначительно.

Витамины

В кофейных зернах обнаружены тиамин (В,), рибофлавин (В2), пантотеновая кислота (В2), никотиновая кислота (РР), пиридоксин (В6), витамин В12 (цианкобаламин) и токоферол (Е).

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 при хранении и обжарке зерна кофе.