XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

 Если взглянуть на кофе глазами специалиста из области химии, то кофейное дерево — это удивительная природная лаборатория.

     Кофейные зерна содержат огромное количество сложных органических веществ. Эти вещества и изменения, которые они претерпевают в процессе приготовления напитка, изучаются десятками различных научно-исследовательских лабораторий мира. Цель этого изучения состоит не только в познании химического состава веществ и их трансформации на различных стадиях приготовления кофейного напитка, но и в выработке технологии, поисках методов, которые обеспечили бы высшее качество кофейного напитка. Вопросы, возникающие при этом, сложны и в ряде случаев еще ждут своего решения.

  Природа объединила в кофе самые различные органические вещества. Новейшие методы химического анализа свидетельствуют о наличии в кофе сотни компонентов. Это сочетание и создает кофейный напиток. Каждому сорту кофе свойственна своя комбинация веществ.

    Вкус и аромат кофе зависят от способа обжаривания зерен и технологии приготовления, в процессе которых органические вещества испытывают сложные химические превращения.

    В состав сырых кофейных зерен входят кофеин, тригонеллин, хлорогеновая кислота, белок и минеральные соли. Этот набор веществ, названия которых мало что говорят обычному человеку, составляет четверть массы сырого зерна. Остальное это: клетчатка, кофейное масло и вода.

   Кофеин химики относят к группе алкалоидов. Наличию кофеина кофе обязан возбуждающим, бодрящим действием. Еще в 20-х годах прошлого века он был выделен в чистом виде из кофейного экстракта. Кофеин имеет вид бесцветных кристалов с горьковатым вкусом. В конце XIX в. расшифровали структурную формулу кофеина, а в 1897 г. он был синтезирован немецким химиком Г. Фишером.

  Действие кофеина на организм проверялось в многочисленных опытах медиков и физиологов. Было установлено, что в небольших дозах кофеин возбуждает центральную нервную систему, в первую очередь кору головного мозга. Такая реакция вызывает улучшение общего обмена, усиление дыхания, кровообращения, "повышение жизнедеятельности всех тканей организма. Кофеин входит в состав многих лекарственных препаратов, выпускаемых фармацевтической промышленностью.

   Процентное содержание кофеина в кофейных зернах зависит от сорта. Наибольшее количество обнаруживается в робусте из Гвинеи (1,7–2,3%), сантосе (1,3–1,5%), ходейде (1,2%).

  Кофеин имеет горьковатый вкус, но практически мало что дает для вкуса кофейного напитка. Часто ошибочно связывают горечь кофе с наличием в нем кофеина и жалуются, что кофе некрепкий. Если вам встретится такой привередливый гость, приготовьте ему кофе, добавив немного совершенно безвредного цикория. Почти наверняка такой человек будет считать, что получил крепчайший напиток.

  Кофеин есть не только в кофейных зернах, но и в чайном листе, и орехах кола. Специалисты считают, что две бутылки тонизирующего напитка «кока-кола», который готовится из этих орехов, по своему действию на организм человека равноценны одной стандартной чашке кофе. Не все знают, что при одинаковой массе чай содержит кофеина вдвое больше, чем кофе. И все-таки в чашке чая вы обнаружите примерно вдвое меньше кофеина, чем в точно такой же чашке кофе. Дело в том, что для приготовления чая берут совсем небольшое количество чайного листа сравнительно с массой используемого кофе, хотя есть и другие тонкости.

  Второй алкалоид, содержащийся в кофейных зернах, — тригонеллин. Он не обладает возбуждающими свойствами, но ему принадлежит важная роль в образовании вкуса и запаха обжаренного кофе.

  Как утверждают специалисты, кофеин появился в кофейных деревьях в процессе эволюции для защиты, растений от вредных насекомых, так как это вещество является природным инсектицидом. Эксперименты показали, что порошкообразные чаи и кофе в сильной степени воздействуют на поведение многих насекомых и их личинок. Концентрированные дозы приводят к их гибели.

  При обжаривании зеленых кофейных зерен из них в первую очередь испаряется вода, содержание которой уменьшается с 11 до 3%. Происходит карамелизация сахара. Сахароза, содержащаяся в зернах, превращается под действием тепла в карамелин, придающий коричневую окраску кофейному настою. Нерастворимые полисахариды частично распадаются на более простые, растворимые углеводы. В процессе обжаривания образуется очень сложное вещество — кафеоль, с которым связан специфический кофейный аромат. В обжаренном кофе его содержится около 1,5%. Кафеоль был выделен в результате дистилляции жареного кофе с перегретым паром. В этом веществе современными методами обнаружили более 220 компонентов.

  Многочисленные попытки создать искусственным путем вещество с ароматом кофе к существенному успеху пока не привели. А ведь все согласятся с тем, что аромат — душа кофейного напитка. Высокая температура обжаривания не влияет на содержание кофеина. Он полностью сохраняется, а поскольку, масса кофейного эерна при обжаривании уменьшается, то процентное содержание кофеина даже возрастает. Тригонеллин при обжаривании разрушается, а в процессе его разложения образуется значительное количество никотиновой кислоты. Это сложное органическое вещество представляет собой один из витаминов группы В. Витамины этой группы играют важную роль в биохимических процессах, протекающих в живом организме, и предупреждают ряд тяжелых заболе-ваний типа пеллагры. Уже давно было замечено, что в некоторых районах Южной Америки, где население страдает от постоянного недоедания, пеллагра практически не встречается, Секрет этого, казалось бы, странного обстоятельства заключается в кофейном зерне, содержащем никотиновую кислоту. Ведь кофе — национальный напиток народов, населяющих Латинскую Америку, и потребляется там в большом количестве.

  Кофе содержит более тридцати различных органических кислот (в том числе яблочную, лимонную, уксусную и кофейную). Одна из них — хлорогеновая — в значительном количестве встречается только в кофейных зернах. Ее содержание в них колеблется от 4 до 8% в зависимости от сорта. В плодах и листьях других растений содержание ее ничтожно. При обжаривании хлорогеновая кислота разлагается, образуя иные органические продукты, придающие кофе характерный, немного вяжущий привкус. Наличие в кофе различных кислот положительно влияет на деятельность желудка и улучшает пищеварение.

хлорогеновая кислота

  Характерно для кофе и наличие сложных органических веществ — танинов. Они придают кофейному напитку привкус горечи. Молоко и сливки, которые часто добавляют в кофе, взаимодействуют с танинами и связывают их, тогда кофе частично утрачивает горечь. Отметим также, что при приготовлении кофе кофеин практически полностью переходит в напиток.

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

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

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

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

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

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

Содержание минеральных веществ в 1000 мл 10%-го кофе

Минеральные вещества	«Арабика»	«Робуста»
Фосфаты	0,237 г	0,293 г
Сульфаты	0,109 г	0,078 г
Кальций	0,176 г	0,066 г
Магний	0,205 г	0,228 г
Натрий	0,278 г	0,921 г
Калий	2,000 г	2,200 г

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

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

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

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

Вывод: Польза зеленого кофе также объясняется наличием хлорогеновой кислоты. В 1 л готового напитка содержится от 500 до 800 мг этого вещества в зависимости от крепости заваривания. Она оказывает на организм следующее воздействие:

1. Снижает скорость всасывания в кровь углеводов и тормозит процессы накопления подкожного жира, ее наличием объясняется польза зеленого кофе для похудения;

2. Стимулирование деятельности центральной нервной системы аналогично кофеину и танину;

3. Антиоксидантное воздействие заключается в укреплении стенок клеток и повышение их способности противостоять продуктам перекисного окисления – свободным радикалам, которые при проникновении в клетку повышают риск развития рака.

В чем вред зеленого кофе?

• Среди побочных эффектов после употреб­ления напитка из зеленых зерен кофе — головные боли, раздражительность, бессонница, расстройство желудка.

• Существуют и противопоказания. Зеленые зерна кофе противопоказаны при: сахарном диабете, глаукоме, остеопорозе, синдроме раздраженной кишки и при нарушениях свертываемости крови.

• Как и любой вид кофе, зеленый не рекомендуется употреблять людям с повышенным давлением, проблемами желудка (гастрит, язва), проблемами сердечно-сосудистой системы.

Польза черного кофе для здоровья – научно доказанные факты: Итальянские ученые выяснили, что ежедневное употребление двух чашек напитка препятствует развитию астмы. На протяжении десяти лет исследования, в которых приняли участие более 60 тысяч человек, проводились учеными из Гарвардского Колледжа Здравоохранения. Вывод однозначен – если вы хотите защитить себя от гипертонии и сахарного диабета, выпивайте ежедневно по две чашки напитка из кофейных зерен. Напиток в рационе предотвращает развитие уролитиаза – образование камней в желчном пузыре.

Вред кофе Прежде всего, каждому, кто любит пить этот черный кофе, нужно знать, что передозировка приводит к головной боли, головокружению и бессоннице. Противопоказан кофе людям с такими диагнозами: ишемическая болезнь сердца, заболевания почек, атеросклероз, повышенное артериальное давление, глаукома, бессонница и повышенная возбудимость. Доказан вред кофе при язве и обострении хронического гастрита. Кроме того, он влияет на метаболизм кальция в человеческом организме. Напиток содержит дубильные вещества, они могут иссушать слизистую желудка, поэтому не желательно пить его натощак.

Список литературы

1. http://wombe.ru/control/zelenyj-kofe

2. https://www.eg.ru/society/399910

3. https://usa-products.com.ua/a140556-zelenyj-kofeotlichie-chernogo.html

4. https://coffee-service.kiev.ua/chernyj-i-zelenyj-kofe-v-chem-otlichie/

Код для цитирования: Скопировать