Химический состав и пищевая ценность кофе

Кофе имеет сложный химический состав. Он содержит примерно две тысячи химических веществ, которые в совокупности определяют его отличительный аромат и вкус.

Сырое кофейное зерно содержит жиры, белки, воду, минеральные соли, микотоксины, различные водорастворимые и нерастворимые вещества. Обжаренные кофейные зерна теряют большую часть воды (ее содержание уменьшается с 11% до 3%), а их химический состав изменяется в зависимости от степени и продолжительности обжарки. Он представляет собой широкий диапазон компонентов. Содержание влаги в сыром кофе играет важную роль при его экспорте и импорте, т.к. все расчеты производятся на основе показателя влажности. Сырые зерна кофе относятся к группе продуктов, обладающих капилярно-пористой коллоидной структурой. Содержание воды в сырых зернах кофе по норме, принятой Международной организацией кофе должно составлять 12±1%. Но в зависимости от условий хранения и транспортирования влажность сырого кофе колеблется в пределах 9−14%.

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. 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[ 4, с. 278].

В сыром кофейном зерне содержится 32−36% экстрактивных веществ от общего количества сухих веществ, которые стабильно сохраняются в течение 7 лет и более. В состав экстрактивных веществ сырого кофе входят алкалоиды, белки, фенольные соединения, монои дисахариды, липиды, органические кислоты, аминокислоты, минеральные элементы и некоторые другие вещества, содержащиеся в небольших количествах. При употреблении кофе наибольшее влияние на организм человека оказывает алкалоид кофеина (C₈H₁₀N₄O₂) или 1,3,7-триметилксантин, являющийся производным пуриновых оснований. Благодаря содержанию кофеина кофе оказывает благоприятное физиологическое воздействие на организм, повышает общий тонус и работоспособность человека. Кофеин входит в состав многих лекарственных препаратов, выпускаемых фармацевтической промышленностью. Однако повышенное поступление кофеина в организм оказывает на него угнетающее воздействие. При некоторых заболеваниях высококофеиновый кофе противопоказан.

Кофеин находится в кофе как в свободном состоянии, так и в соединении с калием и хлоргеновой кислотой в виде кофеин-хлоргенового калия; причем связанная форма кофеина преобладает. Как правило, более высокие сорта кофе отличаются пониженным содержанием кофеина, а низкосортные имеют до 3,2% кофеина, например африканский вид Робуста. Различные виды кофе характеризуются следующим содержанием кофеина (в пересчете на сухое вещество): Аравийский 0,6−1,2%; Робуста 1,8−3,0%; Либерийский 1,2−1,5%.

Содержание в кофе кофеина в значительной степени определяет его потребительские свойства и рыночные сегменты в товарной группе.

В процессе хранения кофе содержание кофеина в зернах не изменяется. Из алкалоидов, помимо кофеина в зернах сырого кофе находится 0,24 — 1,2% тригонеллина (C₇H₇NO₂ метилбетаин никотиновая кислота), не обладающего физиологической активностью. При обжаривании он распадается с образованием пиридина, участвующего в формировании вкусовых свойств готового кофе. Помимо этого, в кофе присутствуют теобромин — 1,85 мг % и тофилин — 0,62 мг %.

Наличие белковых веществ специфично для ботанических видов и отдельных сортов кофе. Их содержание может колебаться от 9 до 19,2%. 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. [4, с. 279].

В составе азотистых веществ в кофе обнаружено 20 свободных аминокислот, количество которых при хранении кофе практически не меняется. Установлено, что кофе высшего сорта отличается более высоким содержанием аминокислот (до 923 мг %) по сравнению с кофе первого и второго сортов (до 480 мг %).

Содержание жира в кофейных зернах подвержено существенным межвидовым и внутривидовым колебаниям (9,4 — 18%). Самое низкое содержание жира у индийских сортов кофе. Отличительной особенностью кофейного масла является высокое содержание детерпеновых эфиров. В кофейном масле на долю жирных ненасыщенных кислот приходится более половины — 51−57% от содержания жира, в их числе преобладают линолевая кислота 37−45%. Количественный состав жирных кислот в кофейном масле из зерен кофе разных видов и разновидностей идентичен. При хранении кофе незначительно возрастают кислотное число и перекисное число жира, что свидетельствует о замедленном протекании гидролитических и окислительных процессов в кофейных зернах.

На вкусовые свойства кофе существенное влияние оказывают углеводы (сахароза 4−12%, моносахариды 0,2−0,65%, клетчатка 32,5−33,5%, пентозаны 5−7%). Они являются предшественниками вкусовых и ароматических веществ обжаренного кофе. Содержание сахаров в процессе хранения кофе снижается незначительно, наибольшее их количество содержится в кофе Арабика.

Клетчатка, составляющая 1/3 сухого вещества кофейных зерен, является одним из наиболее стабильных компонентов. Отдельные виды и сорта кофе практически не отличаются между собой по содержанию клетчатки.

Содержание в кофе дубильных веществ обусловливает горечь кофейного напитка. Эти соединения представлены танином, катехином и хлрогеновыми кислотами, которые составляют основную часть фенольных соединений кофе. Они придают кофе слабокислый и слегка терпкий вкус. В кофе Робуста фенольных соединений больше, чем в кофе Арабика.

Массовая доля минеральных веществ определяется ботаническим видом, сортовыми и местными особенностями произрастания кофейного дерева. В составе минеральных веществ доминируют калий — до 1600 мг%, кальций 100—150, фосфор — 200—250 мг%, а также магний, натрий, железо — всего до 40 микроэлементов. [ 9, с. 37].

В кофе обнаружены витамины: тиамин (В1), рибофлавин (В2), пантотеновая кислота, никотиновая кислота (РР), пиридоксин (В6), цианкобаламин (В12), токоферол (Е). Энергетическая ценность кофе 119−223 ккал, или 498−933 кдж.

В процессе обжаривания общее количество содержащихся в кофе растворимых веществ заметно снижается, в основном за счет сахаров, карамелизующихся при высокой температуре и вступающих в соединение с аминокислотами при образовании маланоидинов, которые совместно с карамелью обусловливают коричневую окраску жареного кофе. Снижается содержание нерастворимых полисахаридов — клетчатки и пентозанов. Пентозаны расходуются на образование фурфурола и фурфуролового спирта, которые участвуют наряду с другими летучими соединениями в в создании аромата готового кофе.

При высокой температуре обжаривания происходит незначительная сублимация кофеина, однако, его содержание в обжаренных зернах может быть несколько выше, чем в сырых из-за снижения влажности и увеличения доли сухих веществ.

Содержащиеся в сыром кофе витамины в процессе обжаривания зерен сравнительно устойчиво сохраняются и переходят в напиток.

Что касается кофе, как напитка, то его пищевая ценность следующая: в 100 г напитка без сахара содержится: белков — 0,2 г, жиров — 0,6 г, углеводов — 0,1 г, кальция — 5 мг, витамина РР — 0,6 мг, калия — до 9 мг, фосфора — 7 мг, железа — 2 мг.

Пищевой ценности кофе практически не имеет, хоть и содержит белок. Стограммовая чашка напитка дает всего 9 килокалорий. Однако как источник минеральных веществ, в основном калия, кофе играет немаловажную роль. Также важно значение кофе, как носителя витаминов Р, необходимых для укрепления кровеносных сосудов. Чашка кофе содержит 20% суточной потребности организма в этом витамине.

В кофейных зернах содержатся клетчатка, белки, кофейное масло, магний, марганец, йод, кальций, железо, фосфор, витамины A, D, P, что способствует улучшению умственной и физической работоспособности, помогает, также, при спазмах сосудов, сердечно-сосудистой недостаточности и т. д. В кожуре кофе много эфирных душистых масел, аромат которых стимулирует нервную систему, повышает настроение, отгоняет сон и усталость, обостряет внимание. Алкалоид кофеин также возбуждает, тонизирует и даже оказывает обезболивающее действие.

Необходимо отметить, что в состав кофе входит и бензопирен, который в больших дозах в сочетании с кофеином может отрицательно воздействовать на клетки организма. А также, при чрезмерном употреблении вещества кофе, он может вызывать раздражение слизистой желудка и кишечника, нарушать нормальный сон.

Действие кофе зависит от того, сколько вы его выпьете. По данным исследований 300−500мг кофеина в сутки не наносят вреда здоровью человека.

Кофе оказывает стимулирующее и подкрепляющее действие на многие физиологические проявления человека. Прежде всего, он используется как вкусовой возбуждающий напиток. Независимо от характера, пола и цвета кожи, две трети населения земли пьют кофе именно по этим причинам. 16, с.76].

Прием напитка, содержащего кофеин, является своего рода приемом очень малой дозы лекарства, стимулирующего и поддерживающего деятельность всех жизненно важных функций человека.

Таким образом, сложный химический состав кофе в конечном итоге обуславливает его вкус и аромат. Не последнее место играет технология производства кофе, в результате которой и определяется содержание различных веществ в кофейном зерне.

Кофе как напиток оказывает стимулирующее воздействие на многие физиологические процессы. Однако, употребление кофе в большом количестве может навредить здоровью человека.