Кофе — это самый популярный натуральный напиток, который отличается богатым составом. Он состоит из многочисленных структурных элементов органической и неорганической природы, влияющих по-разному на организм человека. Свежеобжаренные кофейные зерна содержат около тысячи разнообразных химических соединений. Так что в кофе содержится и какой эффект оказывает?
Общие сведения о химическом составе
Кофейное зерно содержит в себе множество биологически активных компонентов, но их концентрация значительно разнится в зависимости от метода приготовления сырья. Эти соединения имеют кислотный или щелочной характер в зависимости от их строения.
Сырые зерна содержат до 12% процентов жидкости, около 8% сахаристых веществ и столько же дубильных веществ. На долю клетчатки в свежем сырье приходится около четверти от сухого остатка. Содержание алкалоидов в зернах достигает 12%. В кофейных зернах обязательно присутствуют жиры, а также белки и углеводы в незначительном количестве.
После обжаривания кофейное сырье теряет значительное количество воды, углеводов, дубильных веществ. В то же время возрастает концентрация жиров и алкалоидов. Термическая обработка способствует запасанию кислот, витаминов и необходимых микроэлементов.
Содержание белков, жиров и углеводов
Кофейное зерно, помимо огромного количества активных веществ и ароматических соединений, содержит три основные группы компонентов:
- белки
- жиры
- углеводы
Их соотношение зависит от вида кофе, способа приготовления и условий произрастания растения.
Белки
Содержание белковых соединений сильно зависит от видовой принадлежности конкретной кофейной культуры. Выявлена зависимость концентрации алкалоидов от числа белков. При хранении никак не изменяется их количество, но замечена тенденция к увеличению водорастворимой фракции.
Помимо белков, в состав группы азотистых соединений входит более 20 аминокислот свободного типа. Их количество никак не изменяется при хранении. Кофе высокого сорта содержит преобладающее их количество в своем составе.
Жиры
В зернах кофейного дерева концентрация маслянистых соединений зависит от видовых особенностей. Минимальное количество жира — у кофе, произрастающего в Индии. Кофейное масло имеет особенность в виде большого числа эфиров. Насыщенные жирные кислоты в масле составляют больше половины. Преобладает содержание линолевой кислоты.
Качественный состав маслянистой составляющей у всех кофейных культур идентичен. С увеличением времени хранения замечена тенденция к замедлению окислительных процессов.
Углеводы
Сложные и простые сахара в составе кофейного зерна оказывают сильное влияние на вкусовые качестваготового напитка. Они могут служить предшественниками для формирования летучих структур, получаемых при обжарке. Эти соединения придают напитку особый аромат.
Углеводы в кофе встречаются в виде глюкозы, фруктозы, галактозы и сахарозы, концентрация которых от водорастворимой фракции занимает около 30%. Каждый сорт кофе содержит определенное количество сахаров. При хранении их концентрация сильно не изменяется.
В состав кофейного зерна входит клетчатка, занимающая почти треть от объема, она придают плотность зерну. Это свойство не позволяет сырью сильно разрушаться или развариваться, увеличиваюсь в объеме. Клетчатка позволяет сохранить ароматические соединения, придающие напитку особый запах. Это соединение достаточно стабильно, разные виды кофейного растения не различаются ее содержанием.
Где содержится
Помимо какао, теобромин находится в кофейных зёрнах, орехах кола, ягодах гуараны, мате и чайном растении.
Какао-порошок содержит от 2 до 10% теобромина, в среднем 2057 мг на 100 гр. В орехах кола его несколько меньше — 1,0–2,5%.
В чайных листьях основным алкалоидом является кофеин, количество которого достигает 3–5% от сухого вещества. Содержание теофиллина и теобромина в чае не превышает 0,6–0,8%. Обработка несколько уменьшает величину алкалоидов — теряется до 20%.
Некоторые лекарственные травы содержат теобромин в количестве, сопоставимом с зелёным чаем. Так, в кипрее узколистном (иван-чай) в период цветения его 20–50 мг на 100 гр.
Содержание теобромина в кофе не имеет практического значения. Алкалоид находится в середине зерна, поэтому теряется при обжарке и помоле. Даже в сырых кофейных зёрнах содержание теобромина незначительно — 1,5–2,5 мг на 100 гр.
В готовых продуктах питания процент алкалоида зависит в основном от количества в них какао.
Таблица №1 — содержание теобромина в шоколаде.
| Вид шоколада | Количество теобромина в 1 гр |
| Горький | до 16 мг |
| Тёмный | 5,5 мг |
| Молочный | 2,4 мг |
| Белый | менее 0,1 мг |
Таким образом, сколько теобромина в плитке шоколада зависит от его вида. В тёмном эта цифра равна примерно 550 мг.
Таблица №2 — содержание теобромина в других продуктах питания.
| Продукт | Количество теобромина в 100 гр |
| Какао-порошок | 2000–2600 мг |
| Шоколадная выпечка | 1500 мг |
| Шоколадные напитки | 800 мг |
| Шоколадные конфеты | 500–700 мг |
| Шоколадный батончик | 50–100 мг |
| Шоколадное мороженое | 60 мг |
| Кекс шоколадный | 215 мг |
| Смесь чая | 20–40 мг |
| Смесь чая без кофеина | 4–10 мг |
| Чай зелёный | 1,0 мг |
Содержание теобромина в какао-бобах колеблется в довольно больших пределах — от 0,88 до 2,34% (количество кофеина — 0,05 до 0,36%).
Примечательно, что самые дорогие сорта какао не всегда имеют высокое содержание теобромина. Считается, что вкус какао зависит не столько от наличия этого алкалоида, сколько от соотношения всех составных частей бобов.
Алкалоиды
В кофе содержится обильное количество алкалоидов, но только некоторые из них способны оказывать физиологический эффект. Кофейное зерно по мере своего созревания аккумулирует два главных алкалоида:
- кофеин
- теобромин
Первый запасается в оболочке продукта, второй — во внутренней части. Если напиток готовится из необработанных цельных зерен, то в нем присутствуют оба азотистых вещества. Алкалоиды кофе обуславливают тонизирующее действие напитка на организм.
Кофеин
Этот алкалоид —важный компонент кофе. Именно он обуславливает все физиологические эффекты, вызываемые тонизирующим напитком. В чистом виде это вещество не имеет выраженного запаха или цвета, но идентифицировать его можно по довольно горькому вкусу. Это вещество обладает высокой растворимостью в полярных жидкостях и нейтральную реакцию среды. В кофе алкалоид встречается в моноварианте или связанным с кисловатым калием в соединения солевого типа.
Концентрация главного азотистого соединения определяет качество кофе. Каждый вид этого напитка отличается своей концентрацией алкалоида. На это влияют природные условия, в которых выращивалось сырье.
Кофеин обуславливает основной эффект напитка. Это в первую очередь стимуляция нервной системы. Но при частом применении может вызвать медлительность в проведении нервных импульсов. А в изобилии может спровоцировать истощение организма.
Теобромин
Это азотистое соединение, как и кофеин , обладает выраженным горьким вкусом. От кофеина отличается насыщенностью метильными группами. Теобромин плохо растворим в водной среде и встречается в виде кристаллогидрата. Этот алкалоид чаще всего имеет прозрачный или белый цвет.
Это вещество действует почти как кофеин, но эффект не такой выраженный. Теобромин обладает высокой тропностью к сердечно-сосудистой системе. Он влияет положительно на работу сердечной мышцы, увеличивая ее сократительную способность и улучшая работу коронарных артерий. Наиболее выраженный эффект заметен на мускулатуре мышц, участвующих в дыхании. Теобромин также способствует снижению давления и ухудшению почечного кровотока. По этой причине , после приема тонизирующего напитка необходимо восполнить водный баланс.
Применение
Теобромин выпускается промышленностью в двух видах — порошок и капсулы. Порошок мелкой структуры, горький на вкус, его принимают отдельно в качестве пищевой добавки или смешивают с продуктами питания, напитками.
Применение теобромина в медицине обусловлено его мочегонным и бронхорасширяющим действием. Он назначается при лечении бронхолёгочных заболеваний, в том числе астматического характера. В качестве мочегонного средства используют соль теобромина и салициловокислый натрий — «Диуретин» (Diuretinum).
Теобромин повышает прочность зубной эмали. Однако это свойство проявляется только в чистых растворах, а не в составе какао. Существует специальная зубная паста с теобромином — Theodent, способствующая реминерализации эмали.
Таким образом, употреблять теобромин можно как отдельную пищевую добавку или в виде какао и продуктов с ним. Либо использовать в составе зубной пасты.
Таурин
Таурин-это вещество, по структуре напоминающее аминокислоту. Антиоксиданты в кофе представлены этим веществом. Обычно это соединение синтезируется в организме человека. Таурин в кофе способен благоприятно влиять на организм.
Положительные действия этого вещества:
- выраженное антиоксидантное действие, что препятствует канцерогенезу;
- снижение уровня сахара в крови;
- регенерационное действие на оптические структуры глаза;
- гипотензивное действие;
- участие в обмене кальция, натрия и калия;
- положительное действие на нервную систему.
Хлорогеновые кислоты
Фенольные соединения кофейного зерна представлены хлорогеновыми кислотами. Наибольшей концентрации достигают эфиры коричной хинной кислот. Встречаются так же эфиры кофейной и феруловой кислот. Эти соединения обуславливают кислотность кофе.
Содержание этих соединений достигает в зерне 10%. Их содержание снижается во время обжарки, так как они разрушаются под действием температуры. Хлорогеновые кислоты придают темный цвет зернам после обжарки. Чем больше их концентрация, тем темнее цвет.
Витамины и микроэлементы
Кофе, приготовленный из зерен натурального происхождения, содержит большое количество витамином и микроэлементов. Витамины в кофе представлены обширно. Они играют важную роль в физиологии человека. Какие витамины присутствуют в напитке:
- Ниацин— вещество, регулирующее процессы окисления в клетках. Способствует нормализации уровня холестерина в крови, участвует в процессах синтеза энергетических запасов. оказывает существенное влияние на обмен аминокислот в организме.
- Тиамин- витамин, влияющий на обмен углеводов и белков. Он влияет на работу почти всех органов.
- Витамин В2- вещество, способствующее ускорению течения обменных процессов. Способствует связыванию кислорода клетками.
- Остальные витамины представлены в меньшем количестве и не способны влиять на физиологию организма.
Помимо витаминов, в состав напитка входит достаточное количество микроэлементов. Это следующие вещества:
- кальций— влияет на клетки соединительной ткани, обеспечивая ее здоровье и нормальное протекание физиологических процессов;
- магний —нормализует работу кардиомицитов, восстанавливает сердечный ритм. Также необходим при формировании костного скелета и нормализации уровня сахара в крови;
- натрий —обеспечивает правильную работу межклеточных структур, нормализует скорость проведения импульсов. Этот элемент благоприятно влияет на работу сердца и на сокращение мышц;
- фосфор— необходимый элемент, восстанавливающий правильный обмен веществ. Способствует регенерации повреждений в организме;
- железо— важный микроэлемент, который напрямую связан с количеством гемоглобина в крови. Он влияет на нормальное течение всех процессов в организме.
Натуральный кофе, выращенный в экологически чистых условиях, не способен оказать на организм пагубного влияния. Он не содержит вредных веществ и продуктов окисления. Но необходимо всегда придерживаться нормы при употреблении этого напитка.
Эксперименты с кофе
Когда кофе только появился в Европе, у многих были опасения по поводу безопасности этого экзотического напитка. Особенно боязливо отнесся к нему шведский король Густав III — он был уверен, что рано или поздно этот напиток убьет человека. Проверить свою гипотезу он поручил с помощью эксперимента. Два заключенных близнеца, приговоренных к казни, должны были выпивать разные напитки: один — чай, другой — кофе, причем по три кофейника в день. Предполагалось, что смерть наступит в течение пары лет, поэтому смертный приговор был отменен. В итоге близнецы жили долго и счастливо. Первым умер тот, который пил чай, — в возрасте 83 лет. Одни ученые полагают, что это было первое в истории клиническое исследование о кофе. Другие — что это выдумка и мистификация. Как бы то ни было, сам король о результатах ничего так и не узнал: он умер в 46 лет от выстрела в спину.
Современные исследования о кофе, имеющие целью проследить нанесенный им вред или пользу здоровью человека, проходят примерно по принципу, установленному шведским королем. Обычно это долгосрочные наблюдения за участниками, часть их которых — кофеманы и ежедневно пьют по несколько чашек в день, а другая часть — минимально или вообще не употребляют кофе.
