Кофейное зерно

Кофейное зерно - это семя растения Coffea и источник кофе. Это косточка внутри красного или пурпурного плода, который часто называют вишней. Как и обычная вишня, кофейный фрукт - это так называемый косточковый плод. Хотя кофейные зерна технически не являются зернами, их называют таковыми из-за их сходства с настоящими зернами. Фрукты; кофейные вишни или кофейные ягоды чаще всего содержат два камня, плоские стороны которых соединены вместе. Небольшой процент вишен содержит одно семя вместо обычных двух. Это называется «пиберри». Горошек встречается только в 10–15% случаев, и это довольно распространенное (но научно не доказанное) мнение, что у него больше вкуса, чем у обычных кофейных зерен. Как и бразильские орехи (семена) и белый рис, кофейные зерна состоят в основном из эндосперма.

Двумя наиболее экономически важными разновидностями кофейных растений являются арабика и робуста; ~ 60% кофе, производимого во всем мире, - это арабика и ~ 40% - робуста. В зернах арабики содержится 0,8–1,4% кофеина, а в зернах робусты - 1,7–4% кофеина. Поскольку кофе является одним из наиболее широко потребляемых напитков в мире, кофейные зерна являются основной товарной культурой и важным экспортным продуктом, на которые приходится более 50% валютной выручки некоторых развивающихся стран.

Содержание

• 1 История
  • 1.1 Знаменательные даты
  • 1.2 Распространение
• 2 Этимология
• 3 Кофейный завод
  • 3.1 Обработка
• 4 Состав
  • 4.1 Нелетучие алкалоиды
  • 4.2 Белки и аминокислоты
  • 4.3 Углеводы
  • 4.4 Липиды
  • 4.5 Нелетучие хлорогеновые кислоты
  • 4.6 Летучие соединения
• 5 ссылок
• 6 Внешние ссылки

• 1.1 Важные даты
• 1.2 Распространение

• 3.1 Обработка

• 4.1 нелетучие алкалоиды
• 4.2 Белки и аминокислоты
• 4.3 Углеводы
• 4.4 Липиды
• 4.5 Нелетучие хлорогеновые кислоты
• 4.6 Летучие соединения

История

Согласно легенде, кофейное растение было обнаружено в Эфиопии пастухом по имени Калди, который наблюдал повышенную физическую активность своих коз после того, как они съели кофейные зерна.

Важные даты

• Первое кофейное растение был найден в горах Йемена. Затем к 1500 году он был экспортирован в остальной мир через порт Мокко, Йемен.
• Первое выращивание в Индии (Чикмагалур) - 1600
• Первое выращивание в Европе (также первое выращивание за пределами Восточной Африки / Аравии) - 1616 г.
• Первое выращивание на Яве - 1699 г.
• Первое выращивание в Карибском бассейне (Куба, Эспаньола (Гаити и Доминиканская Республика), Ямайка, Пуэрто Rico) - 1715–1730 гг.
• Первое выращивание в Южной Америке - 1730 г.
• Первое выращивание в Голландской Ост-Индии - 1720 г.
• Впервые растения были завезены в Америку. около 1723 г.
• Жареные бобы впервые продаются на розничном рынке (Питтсбург) - 1865 г.
• Важные методы распылительной сушки, разработанные в 1950-х годах, которые наряду с сушкой вымораживанием являются методом создания растворимого кофе / li>

Распределение

Бразилия производит около 45% всего мирового экспорта кофе, большая часть из которых выращивается в Бразилии. Соединенные Штаты импортируют больше кофе, чем любая другая страна. По состоянию на 2015 год американцы потребляли около 400 миллионов чашек кофе в день, что сделало Соединенные Штаты ведущим потребителем кофе в мире.

Кофейные растения растут на определенной территории между тропиками Рака и Козерога, называется поясом из зерен или поясом для кофе.

Этимология

Оксфордский словарь английского языка предполагает, что европейские языки, как правило, получили свое название от турецкого kahveh , около 1600, возможно, через итальянское caffè . Арабский qahwah , по-турецки произносится kahveh , название настоя или напитка; по словам арабских лексикографов, изначально означало «вино» или какой-то вид вина и было производным от корня глагола qahiya «не иметь аппетита». Другая распространенная теория состоит в том, что название происходит от провинции Каффа, Эфиопия, откуда, возможно, произошел этот вид.

Кофейное растение

В среднем кофейное дерево имеет высоту 5–10 м (16–33 футов) в высоту. По мере того, как дерево становится старше, оно разветвляется все меньше и меньше и приносит больше листьев и плодов.

Кофейные растения выращивают рядами на расстоянии нескольких футов друг от друга. Некоторые фермеры сажают вокруг себя фруктовые деревья или сажают кофе на склонах холмов, потому что для их процветания нужны особые условия. В идеале кофейные зерна арабики выращиваются при температуре от 15 до 24 ° C (59 и 75 ° F), а робуста - при 24–30 ° C (75–86 ° F) и получают от 150 до 300 см (59 и 118 дюймов). осадков в год. Сильный дождь необходим в начале сезона, когда плод развивается, и реже в конце сезона, когда он созревает.

Двумя менее известными видами, выращиваемыми для потребления, являются Coffea liberica и Coffea racemosa .

Обработка

Когда плод спелые, они почти всегда собираются вручную, используя либо «выборочный сбор», когда удаляются только спелые плоды, либо «сборку полос», когда все плоды удаляются с ветки сразу. Такой выборочный сбор дает производителям повод придавать своему кофе определенную спецификацию, называемую «операционный вишнево-красный» (OCR). В редких случаях азиатская пальмовая циветта ест кофейные ягоды и выделяет зерна. Эти зерна называются kopi luwak , и их можно переработать в редкий и дорогой кофе.

В основном для обработки кофейных ягод используются два метода. Первый, «мокрый» или «промытый» процесс исторически обычно проводился в Центральной Америке и в регионах Африки. Мякоть вишни отделяется от семян, а затем семена ферментируются - замачиваются в воде примерно на два дня. Это смягчит слизь, которая представляет собой липкие остатки мякоти, которые все еще остаются на семенах. Затем эту слизь смывают водой.

Метод «сухой обработки», более дешевый и простой, исторически использовался для бобов более низкого качества в Бразилии и на большей части Африки, но теперь дает преимущество, если все сделано правильно. Веточки и другие посторонние предметы отделяются от ягод, а затем фрукты раскладывают на солнце на бетоне, кирпичах или грядках на 2–3 недели, регулярно переворачивая для равномерного высыхания.

Состав

Термин «зеленые кофейные зерна» относится к необжаренным зрелым или незрелым кофейным зернам. Они обрабатывались влажным или сухим способом для удаления внешней пульпы и слизи, и на внешней поверхности остался неповрежденный восковой слой. В незрелом состоянии они зеленые. В зрелом состоянии они имеют цвет от коричневого до желтого или красноватого и обычно весят от 300 до 330 мг на сухое кофейное зерно. Нелетучие и летучие соединения в зеленых кофейных зернах, такие как кофеин, отпугивают многих насекомых и животных от их употребления. Кроме того, как нелетучие, так и летучие соединения вносят вклад в аромат кофейного зерна при его обжарке. Нелетучие азотистые соединения (включая алкалоиды, тригонеллин, белки и свободные аминокислоты) и углеводы имеют большое значение для создания полного аромата жареного кофе и его биологического действия. С середины 2000-х годов экстракт зеленого кофе продавался как пищевая добавка и был клинически изучен на предмет содержания хлорогеновой кислоты, а также липолитических свойств и свойств снижения веса.

Нелетучие алкалоиды

Кофеин (1,3,7-триметилксантин) - алкалоид, который больше всего присутствует в зеленых и жареных кофейных зернах. Содержание кофеина составляет от 1,0% до 2,5% от веса сухих зеленых кофейных зерен. Содержание кофеина не изменяется при созревании зеленых кофейных зерен. Могут быть обнаружены более низкие концентрации теофиллина, теобромина, параксантина, либерина и метиллиберина. Концентрация теофиллина, алкалоида, известного своим присутствием в зеленом чае, снижается в процессе обжарки, обычно около 15 минут при 230 ° C (446 ° F), тогда как концентрации большинства других алкалоидов не меняются. Растворимость кофеина в воде увеличивается с повышением температуры и с добавлением хлорогеновых кислот, лимонной кислоты или винной кислоты, которые все присутствуют в зеленых кофейных зернах. Например, 1 г (0,035 унции) кофеина растворяется в 46 мл (1,6 жидких унций США) воды при комнатной температуре и 5,5 мл (0,19 жидких унций США) при 80 ° C (176 ° F). Ксантиновые алкалоиды не имеют запаха, но имеют горький вкус в воде, который маскируется органическими кислотами, присутствующими в зеленом кофе.

Тригонеллин ( N -метилникотинат) является производным витамина B6, который не такой горький, как кофеин. В зеленых кофейных зернах содержание составляет от 0,6% до 1,0%. При температуре обжарки 230 ° C (446 ° F) 85% тригонеллина разлагается до никотиновой кислоты, оставляя небольшие количества неизмененной молекулы в обжаренных бобах.

Белки и аминокислоты

Белки составляют от 8% до 12% сушеных зеленых кофейных зерен. Большинство белков относятся к запасному типу 11-S (альфа-компонент 32 кДа, бета-компонент 22 кДа), большая часть которых разлагается до свободных аминокислот во время созревания зеленых кофейных зерен. Кроме того, запасные белки 11-S разлагаются до своих индивидуальных аминокислот при температуре обжарки, поэтому они являются дополнительным источником горьких компонентов из-за образования продуктов реакции Майяра. Высокая температура, концентрация кислорода и низкий pH разлагают запасные белки 11-S зеленых кофейных зерен до низкомолекулярных пептидов и аминокислот. Разложение ускоряется в присутствии органических кислот, таких как хлорогеновые кислоты и их производные. Другие белки включают ферменты, такие как каталаза и полифенолоксидаза, которые важны для созревания зеленых кофейных зерен. Зрелый кофе содержит свободные аминокислоты (4,0 мг аминокислот / г кофе робуста и до 4,5 мг аминокислот / г кофе арабика). В Coffea arabica аланин является аминокислотой с наивысшей концентрацией, т.е. 1,2 мг / г, за ним следует аспарагин 0,66 мг / г, тогда как в C. robusta аланин присутствует в концентрации 0,8 мг / г и аспарагин в концентрации 0,36 мг / г. Свободные гидрофобные аминокислоты в свежих зеленых кофейных зернах способствуют неприятному вкусу, делая невозможным приготовление желаемого напитка с такими соединениями. В свежем зеленом кофе из Перу эти концентрации были определены как: изолейцин 81 мг / кг, лейцин 100 мг / кг, валин 93 мг / кг, тирозин 81 мг / кг, фенилаланин 133 мг / кг. Концентрация гамма-аминомасляной кислоты (нейромедиатора) в зеленых кофейных зернах из Танзании составляет от 143 до 703 мг / кг. Жареные кофейные зерна не содержат свободных аминокислот; аминокислоты в зеленых кофейных зернах разлагаются при температуре обжарки до продуктов Майяра (продуктов реакции между альдегидной группой сахара и альфа-аминогруппой аминокислот). Кроме того, дикетопиперазины, например цикло (пролин-пролин), цикло (пролин-лейцин) и цикло (пролин-изолейцин) образуются из соответствующих аминокислот и являются основным источником горького вкуса жареного кофе. Горький вкус дикетопиперазинов ощущается примерно при 20 мг / л воды. Содержание дикетопиперазинов в эспрессо составляет от 20 до 30 мг, что отвечает за его горечь.

Углеводы

Углеводы составляют около 50% от сухой массы зеленых кофейных зерен. В углеводной фракции зеленого кофе преобладают полисахариды, такие как арабиногалактан, галактоманнан и целлюлоза, которые придают зеленый кофе безвкусный вкус. Арабиногалактан составляет до 17% от сухой массы зеленых кофейных зерен с молекулярной массой от 90 до 200 кДа. Он состоит из основных цепей бета-1-3-связанного галактана с частыми членами остатков арабинозы (пентозы) и галактозы (гексозы) в боковых цепях, обладающих иммуномодулирующими свойствами за счет стимуляции системы клеточной защиты (ответ Th-1) тело. Зрелые кофейные зерна от коричневого до желтого содержат меньше остатков галактозы и арабинозы в боковой цепи полисахаридов, что делает зеленые кофейные зерна более устойчивыми к физическому разрушению и менее растворимыми в воде. Молекулярный вес арабиногалактана в кофе выше, чем у большинства других растений, что улучшает систему защиты клеток пищеварительного тракта по сравнению с арабиногалактаном с более низким молекулярным весом. Свободные моносахариды присутствуют в зрелых коричневых или желто-зеленых кофейных зернах. Свободная часть моносахаридов содержит сахарозу (глюкофруктозу) до 9000 мг / 100 г зеленого кофе в зернах арабика, меньшее количество в робустах, то есть 4500 мг / 100 г. В зеленых кофейных зернах арабика содержание свободной глюкозы составляло от 30 до 38 мг / 100 г, свободной фруктозы от 23 до 30 мг / 100 г; свободная галактоза 35 мг / 100 г и маннитол 50 мг / 100 г сушеных кофейных зерен, соответственно. Маннитол - мощный поглотитель гидроксильных радикалов, которые образуются при перекисном окислении липидов в биологических мембранах.

Липиды

К липидам зеленого кофе относятся: линолевая кислота, пальмитиновая кислота, олеиновая кислота, стеариновая кислота, арахиновая кислота, дитерпены, триглицериды, ненасыщенные длинноцепочечные жирные кислоты, сложные эфиры и амиды. Общее содержание липидов в сушеном зеленом кофе составляет от 11,7 до 14 г / 100 г. Липиды присутствуют на поверхности и во внутренней матрице зеленых кофейных зерен. На первый взгляд, они включают производные 5-гидрокситриптамидов карбоновой кислоты с амидной связью с жирными кислотами (ненасыщенные от C6 до C24), составляющие до 3% от общего содержания липидов или от 1200 до 1400 мкг / г высушенного зеленого кофейного зерна. Такие соединения образуют восковое покрытие на поверхности кофейных зерен (от 200 до 300 мг липидов / 100 г высушенных зеленых кофейных зерен), защищая внутреннюю матрицу от окисления и насекомых. Кроме того, такие молекулы обладают антиоксидантной активностью из-за их химической структуры. Липиды внутренней ткани - это триглицериды, линолевая кислота (46% от общего количества свободных липидов), пальмитиновая кислота (от 30% до 35% от общего количества свободных липидов) и сложные эфиры. Зерна арабики имеют более высокое содержание липидов (от 13,5 до 17,4 г липидов / 100 г сушеных зеленых кофейных зерен), чем робустас (от 9,8 до 10,7 г липидов / 100 г сушеных зеленых кофейных зерен). Содержание дитерпенов составляет около 20% от липидной фракции. Дитерпены, содержащиеся в зеленом кофе, включают кафестол, кахвеол и 16-О-метилкафестол. В экспериментах in vitro было показано, что некоторые из этих дитерпенов защищают ткань печени от химического окисления. В кофейном масле из зеленых кофейных зерен дитерпены этерифицированы насыщенными длинноцепочечными жирными кислотами.

Нелетучие хлорогеновые кислоты

Хлорогеновые кислоты относятся к группе соединений, известных как фенольные кислоты, которые являются антиоксиданты. Содержание хлорогеновых кислот в сушеных зеленых кофейных зернах арабики составляет 65 мг / г, а робусты - 140 мг / г, в зависимости от сроков сбора урожая. При температуре обжарки более 70% хлорогеновых кислот разрушаются, в результате чего в обжаренных кофейных зернах остается остаток менее 30 мг / г. В отличие от зеленого кофе, зеленый чай содержит в среднем 85 мг / г полифенолов. Эти хлорогеновые кислоты могут быть ценным недорогим источником антиоксидантов. Хлорогеновые кислоты - это гомологичные соединения, содержащие кофейную кислоту, феруловую кислоту и 3,4-диметоксикоричную кислоту, которые связаны сложноэфирной связью с гидроксильными группами хинной кислоты. Хлорогеновая кислота обладает большей антиоксидантной способностью, чем аскорбиновая кислота (витамин С) или маннит, который является селективным акцептором гидроксирадикалов. Хлорогеновые кислоты имеют горький вкус при низких концентрациях, таких как 50 мг / л воды. При более высоких концентрациях 1 г / л воды они имеют кислый вкус. Хлорогеновые кислоты увеличивают растворимость кофеина и являются важными модуляторами вкуса.

Летучие соединения

Летучие соединения зеленых кофейных зерен включают короткоцепочечные жирные кислоты, альдегиды и азотсодержащие ароматические вещества. молекулы, например производные пиразинов (зелено-травянисто-землистый запах). Вкратце, такие летучие соединения ответственны за менее приятный запах и вкус зеленого кофе по сравнению с жареным кофе. Компания Starbucks добилась коммерческого успеха в создании освежающих напитков для зеленых бобов с использованием процесса, который в первую очередь выделяет кофеин из зеленых бобов, но на самом деле не использует замоченную жидкость из бобов. Многие потребители экспериментируют с получением «экстракта» зеленых бобов путем замачивания зеленых кофейных зерен в горячей воде. Часто рекомендуемое время замачивания (от 20 минут до 1 часа) позволяет извлечь слишком много кофеина, чтобы обеспечить приятный вкус. Время замачивания 12 минут или меньше обеспечивает более вкусную жидкость, которую можно использовать в качестве основы для напитка, содержащего больше питательных веществ и меньше кофеина, чем при использовании только изолированного экстракта кофеина. Полученная щелочная основа может сочетаться с кислыми или фруктовыми экстрактами, с подсластителем или без него, чтобы замаскировать овощной вкус экстракта.

При обжаривании зеленых кофейных зерен образуются другие молекулы с типичным приятным ароматом кофе, которых нет в свежем зеленом кофе. Во время обжарки большая часть неприятных на вкус летучих соединений нейтрализуется. К сожалению, другие важные молекулы, такие как антиоксиданты и витамины, присутствующие в зеленом кофе, разрушаются. Были идентифицированы летучие соединения с тошнотворным запахом для людей, включая уксусную кислоту (резкий, неприятный запах), пропионовую кислоту (запах кислого молока или масла), бутановую кислоту (запах прогорклого масла, присутствующий в зеленом кофе в концентрации 2 мг / 100%). г кофейных зерен), пентановая кислота (неприятный фруктовый привкус, присутствует в зеленом кофе в количестве 40 мг / 100 г в кофейных зернах), гексановая кислота (жирно-прогорклый запах), гептановая кислота (жирный запах), октановая кислота (отталкивающий маслянистый прогорклый запах ); нонановая кислота (легкий ореховый жирный запах); декановая кислота (кислый отталкивающий запах) и производные таких жирных кислот - 3-метилвалериановая кислота (кислая, зелено-травянистая, с неприятным запахом), ацетальдегид (резкий-тошнотворный запах, даже в сильно разбавленном виде, присутствующий в сушеных зеленых кофейных зернах в концентрациях около 5 мг / кг), пропанал (удушающий эффект на дыхательную систему, проникающая тошнота), бутанал (тошнотворный эффект, присутствует в сушеных зеленых кофейных зернах в дозах от 2 до 7 мг / кг) или пентанал (очень отталкивающий тошнотворный эффект ).