Что такое алкалоиды кофе и как их отличить?

Органолептические показателиПравить

Приготовленный кофе имеет три органолептических составляющих: тело, вкус и аромат. Тело или насыщенность напитка зависит от свойств кофейных зерен, степени обжарки и помола, а также способа приготовления. Наиболее насыщенными являются сорта кофейных зерен, произрастающие в странах Южной Африки, темной обжарки и среднего или мелкого помола. Вкусовые качества и аромат приготовленного кофе также зависят от упомянутых составляющих, но в большей степени проявляются через особенности приготовления кофе. Эспрессо в большей степени помогает проявить кислинку, мокка (или кофе, приготовленный в неаполитанской кофеварке) может давать шоколадный оттенок.

Виды кофейных деревьевПравить

Насчитывается более 90 видов растений, относящихся к роду кофе (), но в промышленных масштабах используются только два из них:

• — кофе аравийский (вид зерна — «арабика»);
• PierreA.Froehner — кофе конголезский (вид зерна — «робуста»).

На эти два вида приходится, по разным оценкам, до 98 % производимого кофе. Этот объём делится в соотношении 69 % — арабика, 29 % — робуста. На остальные виды кофе приходится 2 % мирового производства.

Арабика — наиболее распространённый вид кофе. Вид кофейного дерева кофе аравийский, из которого получают зёрна этого сорта, произрастает на высоте от 700 до 2000 метров над уровнем моря. Зёрна, как правило, имеют продолговатую форму, гладкую поверхность, слегка изогнутую в форме буквы S линию, в которой обычно после лёгкой обжарки остаются невыгоревшие частицы кофейной ягоды (при мытой обработке).

Робуста обычно считается менее изысканным сортом кофейного зерна. В то же время она содержит больше кофеина, а также часто используется в эспрессо-смесях, что удешевляет смесь. Вид кофейного дерева кофе конголезский, из которого получают эти зёрна, является быстрорастущим и более устойчивым к вредителям, чем кофе аравийский, и произрастает примерно от 0 до 600 м над уровнем моря, прежде всего — в тропических районах Африки, Индии, Шри-Ланки и Индонезии. Зёрна имеют округлую форму, цвет — от светло-коричневого до серовато-зелёного

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.

https://youtube.com/watch?v=hdUjPSz8bas%3Ffeature%3Doembed

Производство и потреблениеПравить

Основные регионы выращивания кофе.r: робустаm: робуста и арабикаa: арабика

Реэкспорт продуктов переработки

В некоторых случаях физиологические эффекты кофе крайне хорошо задокументированы (например, стимулирующее действие кофеина). Интернет-заявления об отдельных химических веществах или комплексных синергиях, таких как предотвращение кариеса (спекулятивный, но недоказанный эффект алкалоида тригонеллина, выявленный в исследованиях с прикреплёнными бактерий in vitro, при этом с отсутствием исследований in vivo о каких-либо последствиях для здоровья), предотвращение образования камней в почках и т. д. часто не имеют строгих научных обоснований.

Кофе
имеет сложный химический состав: он
содержит приблизительно две тысячи
химических веществ, которые в совокупности
определяют его отличительный аромат и
вкус. Причем изучено менее половины
этих веществ. Наиболее сложный аспект
– их воздействие на организм человека
– еще ждет своих исследователей.

Сырое
кофейное зерно содержит жиры, белки,
воду, минеральные соли, различные
водорастворимые и нерастворимые
вещества.

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
кофе различных сортов содержится разное
количество кофеина – в среднем от 1 до 2
процентов.

Кофеин (C8H10N4O2).
Это вещество без цвета и запаха, в одном
растворе дает горький привкус. Кофеин
кристаллизуется из водных растворов в
виде кристаллогидрата, имеющего форму
хрупких шелковистых игл. Безводный
кофеин плавится при 236,5ºC, при осторожном
нагревании может возгоняться. Он легко
растворяется хлороформе, метиленхлориде,
ди- 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
состояниях.

Различные
виды кофе характеризуются следующим
содержанием кофеина (% в пересчете на
сухое вещество):

Количество
кофеина в зернах в значительной степени
изменяется и в зависимости от сорта
кофе. Содержание Кофеина в зернах играет
очень важную роль при оценке качества
сырья и установлении технических
требований на него.

Другим
алкалоидом, содержащимся в кофе,
является тригонеллин.
Тригонеллин (C7H7O2N), или метилбетаинникотиновая
кислота, в растениях образуется путем
метиллирования никотиновой кислоты.
Этот алкалоид в относительно большом
количестве содержится в сортах кофе
вида Арабика (1-1,2%). В сортах вида Каниформа
(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
кофеных зерен легко превращается в
никотиновую кислоту (витамин РР), поэтому
его считают основным предшественником
образования никотиновой кислоты в
кофеных зернах. Этот алкалоид не обладает
возбуждающими свойствами, но он имеет
важное значение в образовании аромата
и вкуса жареного кофе.

Также
в кофе содержатся такие алколоиды, как:

Теобромин
является диметилксантином (C7H8O2N4), так
как при окислении образует монометилаллоксан
и монометилмочевину. Это бесцветный
мелкокристаллический порошок,
труднорастворимый в воде. Теобромин
плавится при 351ºC, способен возгоняться,
легко растворяется в едких щелочах,
давая, например, натриевую соль. Содержание
теобромина в сырых зернах кофе
незначительное – 1,5-2,5 мг%.

Теофиллин
(C7H8O2N4), образует бесцветные шелковистые
иголочки, содержащие одну молекулу
кристаллизационной воды. Теофиллин
труднорастворим в холодной воде, плавится
при 269-272ºC. Общее количество его в зернах
дикорастущих кофейных растений 1-4 мг%.
Из групп растительных веществ вторичного
происхождения в зернах дикорастущих
кофейных растений обнаружен и выделен
в кристаллическом виде глюкозид
маскарозид (C12H36O11). Установлено, что он
является пентациклическим дитерпеновым
глюкозидом, сходным по некоторым
свойствам с кафамарином, выделенным из
зерен культурных растений кофе C.
Buxifolia. Кафамарин в кофеных зернах C.
Vianneyi обнаружен не был. Из сырых зерен
выделены и идентифицированы методом
тонкослойной хроматографии полиамины
(путресцин, спермин, спермидин), образующие
при дезаминировании или окислении
различные гетероциклические алкалоиды.

Кроме
того, в кофе содержится восемь витаминов
из группы В, имеющие большое значение
для человека. Они регулируют течение
многих биохимических процессов в
организме и этим предупреждают
возникновение ряда тяжелых заболеваний.

Большую
ценность представляют органические
кислоты, являющиеся составной частью
кофейных зерен. Они вызывают усиленную
желудочную секрецию и этим способствуют
хорошему перевариванию и быстрой
эвакуации пищи из желудка. По современным
данным, в кофе содержится более 30
органических кислот: такие широко
распространенные, как яблочная, лимонная,
уксусная, и такие редко встречающиеся,
как кофейная, хлорогеновая, хинная и
другие. Большинство органических кислот
в зеленом кофе находятся в виде солей,
металлов и только около 1/3 – в свободном
виде.

Наиболее
важной и преобладающей органической
кислотой является хлорогеновая кислота.
Она, по-видимому, придает напитку вяжущий
вкус и чувство полноты. Содержание ее
в кофе различных сортов колеблется от
4 до 8%.

Еще
большим разнообразием веществ отличается
жареный кофе. В процессе обжарки
происходят сложные физико-химические
изменения, приводящие к новым физическим
свойствам, к частичному разложению и
образованию новых веществ, обусловливающих
цвет, вкус и аромат жареных кофейных
зерен.

При
обжарке кофейное зерно увеличивается
в объеме в 1,5 раза и теряет до 18% веса.
Потеря происходит за счет испарения
влаги и частичного разложения органических
веществ: белков, жиров, сахаров, клетчатки,
органических кислот и других соединений.
Кофеин в процессе обжарки изменяется
незначительно. Но так как при обжарке
вес кофе уменьшается, то процентное
содержание кофеина в жареном кофе даже
несколько увеличивается.

Химические
изменения в кофе при обжарке очень
сложны и недостаточно изучены. О сложности
изменений в химическом составе кофе
можно судить хотя бы по тому, что в состав
кафеоля (вещества, обусловливающего
запах жареного кофе) входит более 70
различных ароматических веществ.

Эти
вещества легко летучи и быстро окисляются
кислородом воздуха. Вследствие этого
рекомендуется или обжаривать кофе
непосредственно перед употреблением,
или хранить обжаренный кофе непродолжительное
время в герметически закрывающихся
стеклянных или жестяных банках.

Вещества,
содержащиеся в жареных зернах и
обусловливающие цвет, вкус и аромат, в
процессе варки кофе переходят в напиток.
Общая сумма растворимых веществ,
переходящих в напиток, достигает 30%, что
составляет примерно 85% всех растворимых
веществ, содержащихся в жареных зернах
кофе. При этом в напиток переходит до
80% хлорогеновой кислоты и до 90% кофеина.

Изменения
основных компонентов кофейных зерен в
процессе обжаривания

Итак,
химический состав кофе свидетельствует
о том, что кофе не только вкусовой
продукт, но благодаря содержанию жира,
сахара и белковых веществ он обладает
и хорошими пищевыми достоинствами.
Важное место в химическом составе кофе
имеет алкалоид кофеин, который оказывает
возбуждающее и стимулирующее действие
на организм человека. Умеренное
употребление в пищу кофе способствует
поддержанию бодрого состояния организма,
повышает его работоспособность, улучшает
общий обмен веществ.

ИсторияПравить

Кофейня в Палестине, 1900 г.

Габриэль де Кльё поливает саженец кофейного дерева

В России кофе оказался при царе Алексее Михайловиче и служил средством от многих болезней, в том числе от мигрени. Тем не менее именно обычай пить кофе связывают с именем Петра I. Он, по утверждениям историков, насильно поил «горьким пойлом» приближённых. В 1703 году был открыт первый кофейный дом.

В XVIII веке европейцы завезли саженцы кофейного дерева во многие тропические страны по всему миру. Кофе выращивается в 65 странах. Больше всего кофе производится в Бразилии (на её долю приходится около 40 % мирового производства кофе), Колумбии, Вьетнаме, Индонезии, Мексике, Индии и Эфиопии.

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.

ПрименениеПравить

Из-за возбуждающего свойства кофеина и физического привыкания к нему многие люди употребляют кофеиносодержащие продукты (напитки) для взбадривания. Кофе чаще всего пьют утром для быстрого восстановления бодрости после сна. Чай (чёрный, зелёный) пьют в любое время дня, обычно после еды. Поскольку чай часто пьют из-за вкуса или для утоления жажды, производятся чаи без кофеина, не имеющие (порой нежелательных) свойств возбуждения ЦНС и повышения кровяного давления. Выпускается и декофеинизированный кофе.

В медицине кофеин (и кофеин-бензоат натрия) применяют при инфекционных и других заболеваниях, сопровождающихся угнетением функций ЦНС и сердечно-сосудистой системы, при отравлениях наркотиками и другими ядами, угнетающими ЦНС, при спазмах сосудов головного мозга (при мигрени и др.), для повышения психической и физической работоспособности, для устранения сонливости. Применяют также кофеин при энурезе у детей.

Кофеин также используется как мочегонное средство.

В основе психостимулирующего действия кофеина лежит его способность подавлять активность центральных аденозиновых рецепторов (А1 и А2) в коре головного мозга и подкорковых образованиях ЦНС. В настоящее время показано, что аденозин (промежуточный продукт метаболизма АТФ) выполняет в ЦНС роль нейромедиатора, агонистически влияя на аденозиновые рецепторы, расположенные на цитоплазматических мембранах нейронов. Возбуждение аденозином аденозиновых рецепторов I вида (A1) вызывает в клетках головного мозга уменьшение образования цАМФ, что в итоге приводит к угнетению их функциональной активности.

Блокада А1-аденозиновых рецепторов способствует прекращению тормозного действия аденозина, что клинически проявляется повышением умственной и физической работоспособности.

Однако кофеин не обладает избирательной способностью блокировать только А1-аденозиновые рецепторы головного мозга, а также блокирует и А2-аденозиновые рецепторы. Доказано, что активация А2-аденозиновых рецепторов (скорее всего, пресинаптических гетерорецепторов) в ЦНС сопровождается подавлением функциональной активности D2 дофаминовых рецепторов. Блокада кофеином А2-аденозиновых рецепторов способствует восстановлению функциональной активности D2 дофаминовых рецепторов, что также вносит вклад в психостимулирующий эффект препарата.

• снижение умственной и физической работоспособности;
• сонливость;
• угнетение ЦНС, сосудистой и дыхательной систем (легкие отравления опиоидными анальгетиками и снотворными средствами);
• энурез у детей;
• головная боль сосудистого происхождения.

Со стороны ЦНС: возбуждение, тревога, тремор (дрожание пальцев рук и ног), беспокойство, головная боль, головокружение, судороги, усиление рефлексов, повышение мышечного тонуса, тахипноэ, бессонница; при внезапной отмене — усиление процессов торможения ЦНС (утомление и сонливость).

Со стороны ЖКТ: тошнота, рвота, обострение язвенной болезни.

Со стороны сердечно-сосудистой системы: усиленное сердцебиение, тахикардия, аритмия, повышение артериального давления.

Симптомы — боль в животе, ажитация, тревога, психическое и двигательное возбуждение, спутанность сознания, делирий (диссоциатив), обезвоживание, тахикардия, аритмия, гипертермия, учащенное мочеиспускание, головная боль, повышенная тактильная или болевая чувствительность, тремор или мышечные подергивания; тошнота и рвота, иногда с кровью; звон в ушах, эпилептические припадки (при острой передозировке — тонико-клонические судороги).

Кофеин в дозах более в сутки (в том числе на фоне злоупотребления кофе — более 4 чашек натурального кофе по может вызвать состояние тревоги, головную боль, тремор, спутанность сознания, экстрасистолию.

Кофеин, как и другие стимуляторы ЦНС, противопоказан при повышенной возбудимости, бессоннице, выраженной гипертензии и атеросклерозе, при органических заболеваниях сердечно-сосудистой системы, в старческом возрасте, при глаукоме. Приём кофеина ускоряет рост кист у больных поликистозом.

Физические свойстваПравить

Белые игольчатые кристаллы горьковатого вкуса, без запаха. Хорошо растворим в хлороформе, плохо растворим в холодной воде (1:60), легко — в горячей (1:2), трудно растворим в этаноле (1:50). Растворы имеют нейтральную реакцию; стерилизуют при +100 °C в течение 30 мин. Т пл. 234 °C.