1.3. Химический состав кофе

В зёрнах сырого кофе содержится: вода – 9-12%, белковые вещества – 9-18%, сахар – 8-12%, кофеин – 0,7-3%, минеральные вещества – 3-5%, экстрактивные вещества – 36%. В кофейных зёрнах обнаружены витамины: тиамин (В1), рибофлавин (В2), пантотеновая кислота, пиридоксин (В6), витамин В12 и токоферол (Е), никотиновая кислота (РР). В нём содержится три десятка необходимых нам органических кислот. Одна из них, чрезвычайно редкая в природе, хлорогеновая, придаёт кофе характерный  вяжущий привкус, доставляющий ценителям особое удовольствие. В кофе также содержатся микроэлементы, которые необходимы организму человека для полноценной работы. Среди них обнаружены калий, магний, кальций, натрий, железо, медь и стронций. А также следы хрома, ванадия, бария, никеля, кобальта, свинца, молибдена, титана и кадмия.

Сырой кофе не имеет аромата, обладает вяжущим вкусом, плохо разваривается, поэтому перед употреблением кофе обжаривают при t – 2000С. При полнейшей обжарке зерно приобретает темно-коричневый цвет, покрыто масляными пятнами. Напиток получается крепкий, горький, такое зерно употребляют для приготовления чёрного кофе. Итальянская – обжарка самая полная, тёмная. Поверхность зерна маслянистая, а цвет чёрный. Употребляется для приготовления «Экспрессо».

В процессе обжарки образуется сложное вещество кафеоль – это когда сахара карамелизируются, соединяются с аминокислотами и образуют меланоидины, которые придают кофе коричневую окраску. Кафеоль придают зёрнам тот самый специфический кофейный аромат, которым мы наслаждаемся ранним утром.

При обжаривании происходит сокращение массы кофе на 20% (т.к. уменьшается влажность), но объём увеличивается почти на 50% и образуются ароматический и вкусовые вещества.

Жареный кофе в зёрнах содержит 14,4% жира, 13,9% азотистых веществ, 13,9% минеральных веществ, 7% влаги, сахара, витамины, 1,4%  и биологически активные вещества - кофеин. Самые хорошие сорта кофе содержат в обжаренных зернах не более 1,5% кофеина, а средние – до 2%.Химический состав кофе свидетельствует о том, что он не только вкусный продукт, но благодаря содержанию жира, сахара и белковых веществ обладает и хорошими пищевыми достоинствами. Важное место в химическом составе кофе занимает алкалоид кофеин, который оказывает возбуждающее и стимулирующее действие на организм человека.

Химический состав кофе очень многообразен и богат. В процессе эволюции природа соединила в кофе сложнейший состав разных веществ. В основном эти вещества являются сложными органическими соединениями. Если брать в расчете на сухое вещество, то в сырых кофейных зернах содержится 32 – 37% экстрактивных веществ, хорошо сохраняющихся в течение многих лет при условии правильного хранения.

Интересно, что в процессе приготовления кофе существует необходимая операция, которая приводит к кардинальной перестройке его химического состава. Эта операция – обжарка кофейных зерен. Благодаря ей в кофейных зернах накапливаются новые ароматические вещества, не существовавшие ранее. Одним из важнейших веществ является кофеоль, который представляет собой сложную смесь летучих ароматических соединений.

Знаете ли вы, почему кофе необходимо обжаривать перед самой заваркой?

Именно потому, что летучие ароматические вещества, входящие в состав кофеоля, являются летучими и очень быстро исчезают, окисляясь кислородом воздуха. И именно по той же причине обжаренные кофейные зерна, которым предстоит хранение, должны помещаться в герметическую упаковку, защищающую их от взаимодействия с окружающим воздухом.
Во время обжарки сырого кофе углеводородный компонент сахароза под действием тепла превращается в карамелен, который при растворении в воде придает кофе привычную для всех нас коричневую окраску. Остальные сложные углеводородные вещества при обжарке распадаются на более простые и при заварке кофе вместе с органическими кислотами и минеральными солями также легко растворяются.

А теперь давайте вспомним о другом, пожалуй, самом важном, компоненте кофе- кофеине. Этот алкалоид совершенно не претерпевает изменений при высокой температуре в процессе обжарки кофейных зерен. Кофеин был выделен из кофейного экстракта еще в 1819 году французским ученым Рунге, благодаря чему была расшифрована его химическая формула, послужившая основой в производстве искусственного кофеина.

Сам по себе кофеин мало, что даёт для вкуса кофе. Он хоть и горьковат на вкус, но очень хорошо экстрагируется и равномерно распределяется в водном растворе, поэтому связывать горечь и крепость кофе с наличием кофеина не правильно.

При обжарке сырого кофе также образуется большое количество никотиновой кислоты (витамина РР). Она хорошо растворяется в растворе и всего в одной чашке кофе может содержаться до 1/3 необходимого для человека количества этого витамина. Таким образом, кофе является профилактическим средством авитаминоза РР.

Основная часть органических кислот находится в кофе в виде солей, и только треть в свободном состоянии.

Главное действующее вещество кофе – кофеин (1, 3, 7 - Триметилексантин), синонимы: сaffeine, guaranin, theinum. Этот алкалоид содержится в листьях чая, семенах кофе, орехах кола. Получают его и синтетическим путем. По строению и фармакологическим свойствам кофеин близок к теобромину и теофиллину, но оказывает более сильное возбуждающее влияние на ЦНС и используется преимущественно как ее стимулятор. Физиологические особенности действия кофеина на ЦНС были изучены И.Павловым и его сотрудниками, показавшими, что кофеин усиливает и регулирует процессы возбуждения в коре большого мозга. В соответствующих дозах он усиливает положительные условные рефлексы, повышает двигательную активность, умственную и физическую работоспособность, ослабляет усталость, сонливость. Большие его дозы могут, однако, привести к истощению нервных клеток. Действие кофеина (как и других психостимулирующих средств) в значительной степени зависит от типа высшей нервной деятельности, поэтому при его дозировании следует учитывать индивидуальные особенности нервной системы. Кофеин ослабляет действие снотворных и наркотических средств, повышает рефлекторную возбудимость спинного мозга, возбуждает дыхательный и сосудодвигательный центры. Сердечная деятельность под влиянием кофеина усиливается, сокращения миокарда становятся более интенсивными, учащаются. При коллаптоидных и шоковых состояниях АД под влиянием кофеина повышается; при нормальном АД существенных изменений не наблюдается, так как одновременно с возбуждением сосудодвигательного центра и сердца под влиянием кофеина расширяются кровеносные сосуды скелетных мышц и других органов (головного мозга, сердца, почек), однако сосуды органов брюшной полости (кроме почек) суживаются. Диурез под влиянием кофеина несколько усиливается, главным образом – в связи с уменьшением реабсорбции электролитов в почечных канальцах. Кофеин снижает агрегацию тромбоцитов, стимулирует секреторную деятельность желудка. По современным данным, в механизме действия кофеина существенную роль играет его угнетающее влияние на фосфодиэстеразу, что ведет к внутриклеточному накоплению циклического аденозинмонофосфатная (АМФ). Полагают, что стимуляция кофеином желудочной секреции тоже связана с увеличением содержания циклического АМФ в слизистой оболочке желудка. В нейрохимическом механизме стимулирующего действия кофеина важную роль играет его способность связываться со специфическими (пуриновыми, или аденозиновыми) рецепторами мозга, эндогенным лигандом для которых является пуриновый нуклеозид – аденозин. Способствует этому структурное сходство молекулы кофеина и аденозина. Поскольку аденозин рассматривается как фактор, ослабляющий процессы возбуждения в мозге, замещение его кофеином приводит к стимулирующему эффекту. При длительном применении кофеина возможно образование в клетках мозга новых аденозиновых рецепторов, и действие кофеина постепенно ослабляется. Вместе с тем при внезапном прекращении введения кофеина аденозин занимает все доступные рецепторы, что может привести к усилению торможения с явлениями утомления, сонливости, депрессии и др. Применяют кофеин (и кофеин-бензола натрия) 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, устранения сонливости [1]. Кофейное зерно в среднем содержит (в г%): жиров – 13,9, усвояемых углеводов – 4,1, кофеина (триметилксантина) – 1,5, дубильных веществ – 5,5, эфиров кофейной и хинной кислот – 6,5, лимонной кислоты  –1, тригонеллина –  1, минеральных веществ и микроэлементов –5, пуриновых оснований –1,2, щавелевой кислоты– 0,4; входит в него примерно еще 200 веществ, определяемых не химическими анализами, а опытными дегустаторами.

Положительные свойства кофеина: устраняет вялость и сонливость, повышает выносливость, отдаляет наступление усталости. Облегчает дыхание при астме и удушье. В небольших дозах кофе можно использовать при внезапном понижении давления или гипотонии.

Отрицательные свойства кофеина: усиливает сердцебиение. Это свойство следует учитывать людям, имеющим нарушения ритма сердца (тахикардия, аритмия). Повышает кровяное давление при стрессах и шоке. Вызывает привыкание. Если при регулярном употреблении кофе отказаться от него, примерно через 18 часов появляются симптомы так называемой «кофеиновой абсистенции»: головная боль, слабость, могут заныть мышцы. Они исчезают в течение суток практически без последствий.

1.4. Влияние кофе на организм человека

По мнению одних, кофе может нанести здоровью человека непоправимый вред, по мнению других — это «магический напиток», обладающий целебными свойствами.

Кофе на организм человека действует двояко. К положительным сторонам относят тонизирующий и стабилизирующий эффект, уменьшение головной боли при сужении сосудов мозга. Также, в кофе содержится немало антиоксидантов. Влияние кофе на сон неоднозначно, с одной стороны напиток тонизирует (за счет кофеина), с другой стороны: расслабляет и стабилизирует (витамин РР, теофиллин, теобромин). Бывает, кофе вызывает хроническую бессонницу. Т.е. на разных людей и в разное время он может оказывать как возбуждающее, так и снотворное воздействие.

Кофе бодрит, способствует развитию памяти, дарит оптимистический взгляд на жизнь — такое заключение сделали австрийские ученые на основании проведенного ими исследования.

За последние несколько десятилетий вопросу употребления кофе было посвящено более 18 000 исследований. Все больше и больше результатов исследований признают реальную пользу для здоровья этого напитка. Однако его употребление все же стоит ограничивать.

До сих пор идеальная доза кофе в день остается трудноопределимой, так как «восприятие» кофе у каждого человека разное.

Польза для здоровья

Улучшение работы мозга
Умеренное употребление кофе (от 1 до 5 чашек в день) может помочь снизить риск развития деменции и болезни Альцгеймера, а также болезни Паркинсона. Как? Кофе содержит антиоксиданты, которые предотвращают повреждения клеток мозга и повышают эффект медиаторов, участвующих в когнитивных функциях, говорят эксперты.
Предварительные исследования показывают, что если потребление кофе (или чая) растет, то частота развития глиомы, формы рака мозга, как правило, падает.

Борьба с диабетом

Исследователи связывают частое употребление кофе (4 или больше чашек в день) с пониженным риском развития сахарного диабета второго типа. Ученые подозревают, что наличие антиоксидантов в кофе, может повысить чувствительность клеток к инсулину, который регулирует уровень сахара в крови.

В то же время другие исследователи утверждают, что такой эффект оказывает только кофе, не содержащий кофеин, поскольку кофеин, как правило, притупляет чувствительность к инсулину.

Польза для сердца

Некоторые исследования показывают, что люди, умеренно пьющие кофе (от 1 до 3 чашек в день), менее подвержены инсульту, чем не пьющие кофе. Содержащиеся в кофе антиоксиданты могут укрепить капилляры и предотвратить их разрушение.
Другие исследователи полагают, что эти соединения могут повысить активность окиси азота, вещества, которое расширяет кровеносные сосуды и снижает артериальное давление. Причем увеличение количества выпитого кофе до 6 чашек и более связано с повышенным риском сердечных заболеваний.

Польза для печени

Анализ девяти исследований показал, что увеличение ежедневного потребления кофе на 2 чашки было связано с 43-процентным снижением риска возникновения рака печени. Возможное объяснение: кофеин, хлорогеновая и
кофейная кислоты могут предотвратить воспаление печени и подавляют развитие раковых клеток.
Вред для здоровья  

Зависимость от кофеина

Если вы чувствительны к кофеину, употребление кофе в больших дозах может повысить раздражительность или беспокойство (причем понятие «большая доза» варьируется в зависимости от особенностей организма).
Конечно, если вы употребляете кофе ежедневно, скорее всего, вы привыкнете к его эффектам, и нервное возбуждение спадет. Но это также означает, что в конечном итоге вы будете нуждаться в регулярном получении кофеина для достижения вашего нормального уровня концентрации. Так что если вы не получите свою чашку кофе, то велика вероятность того, что будете чувствовать крайнюю усталость и даже головные боли, вызванные сужением кровеносных сосудов.

Бессонница

Если у вас возникли проблемы со сном, возможно, стоит пить кофе только в начале дня или перейти на кофе без кофеина. Обычно организм избавляется от действия кофеина только по прошествии 6 часов. Но этот показатель варьируется в зависимости от особенностей конкретного организма. С возрастом продолжительность воздействия кофеина на наш организм только возрастает.

«Плохой» холестерин

Вареный или нефильтрованный кофе может увеличить в крови уровень «плохого» холестерина. Чтобы этого избежать выбирайте экспрессо.

Период беременности и кормления грудью

Американский колледж акушерства и гинекологии заявляет, что безопасная доза кофе для беременных женщин – не более 2 чашек в день. Увеличение употребления кофе с кофеином повышает риск выкидыша.

Кормящим мамам медики рекомендуют сократить употребление кофе, чтобы дети не были беспокойными и раздражительными.
С кофе все просто, его пьют только в трех случаях: утром (чтобы проснуться), днем (чтобы взбодриться) и вечером (чтобы не заснуть). К нашей великой радости с кофе это возможно. Наличие в нем кофеина, позволяет нашему организму быть всегда «на коне».

Помимо общего состояние бодрости, кофе пьют еще и потому что он вкусный. У него красивый цвет – темно-коричневый. Цвет его зависит от степени обжарки. Чем она сильнее, тем цвет темнее. С крепостью в точности до наоборот, чем сильнее обжарка, тем она слабее. Кофеин при термической обработке разрушается, а крепость напрямую зависит от количества кофеина. Однако этот факт никого не останавливает. Некоторые предпочитают кофе и вовсе без кофеина. Главное, чтобы вкусно было. В чае кофеин не такой резкий как в кофе. Кофеин в чае действует медленнее, в кофе быстрее.

Аромат, аромат тоже важен. Он может быть ярким, насыщенным или слабым, еле улавливаемым. Сила его напрямую зависит от сорта кофе. Считается, что Арабика очень ароматна. Особенно если делать смесь из Арабики, собранной с разных плантаций разных стран. Робуста – менее ароматна, зато какая крепкая. Вот и смешивают два сорта, чтобы получился крепкий кофе с крепким ароматом. А иногда не смешивают. Но это вовсе не значит, что Арабика без Робусты не будет бодрить. Эти два сорта спокойно существуют в месте и порознь. Другое дело наши вкусовые предпочтения. Арабика характеризуется наличием кислинки. Кислинка у нее не такая как у лимона – весь сморщишься, пока будешь его есть. С кофейной все иначе: она приятная, от нее ничто во рту не сворачивается. В Робусте – вообще нет кислинки, но из-за этого она  не менее приятна.

Кофе сам по себе имеет такой вкус, что много его не выпьешь. При наличии кислинки вкус у него горьковатый. И смягчить его могут сахар и молоко. Впрочем, любители кофе эту горчинку ни на молоко, ни на сахар не променяют.

Много кофе еще не выпьешь и потому, что с кофеином шутки плохи. Переизбыток этого вещества в организме вызывает упадок сил и страшную усталость. И с этим ничего не поделаешь – придется отправляться на отдых. А отдохнувши – чашка кофе и в добрый путь.
Ни для кого не секрет, почему люди пьют кофе. Быть энергичным, деятельным, подвижным – вот главным мотив. Кофе способствует этому, а вот, сколько его пить это уже ваше личное дело.

Зависимость от кофе.

Многие люди регулярно употребляют чай и кофе для того, чтобы взбодриться или уже по привычке за завтраком.
В ряде научных исследований выяснилось, что кофеин повышает потребность мозга, миокарда и скелетных мышц в кислороде и глюкозе. При этом, несмотря на то что временно повышается работоспособность мозга и сократимость миокарда и скелетных мышц, это происходит за счет снижения КПД – на единицу произведенной работы клетка затрачивает с каждым разом все больше энергии. Результат  – истощение энергетических резервов центральной нервной системы, миокарда и скелетных мышц, и после окончания действия слабость, сонливость, вялость, депрессия, причем в гораздо большей степени, чем была до кофеина. Для преодоления этого состояния требуются все более и более высокие дозы кофеина, т.к. параллельно истощению энергетических резервов снижается чувствительность специфических аденозиновых (пуринергических) рецепторов к кофеину. Результат – развитие настоящей кофеиновой зависимости, по аналогии с наркотической зависимостью с абстинентным синдромом. Хотя такой вид кофеиновой «наркомании» менее опасен и протекает менее тяжело, чем наркомании к более мощным стимуляторам типа амфетамина, но тем не менее, это и есть самая настоящая зависимость. Научные исследования кофеина, содержащегося в кофе и чае, привели к результатам, которые иначе, как шоковыми, не назовешь. Кофеин, как, оказалось, провоцирует мастопатию образование в ткани молочной железы кистозно-фиброзных уплотнений, грозящих перерасти в раковую опухоль. Вдобавок, кофеин расстраивает сердечный ритм, и если вы пьете кофе часто и помногу, у вас может развиться тяжелая форма аритмии. Врачи-гастроэнтерологи убеждены, что кофеин провоцирует рак желудка у тех, кто наследственно предрасположен к этому заболеванию. Кофеин давно применяется в спорте, хотя положительное действие кофеина на спортивные качества окончательно не подтверждено. Есть исследования, которые доказывают, что кофеин способен замедлить расход гликогена в период тяжелого тренинга за счет особого механизма ‘пережигания’ подкожного жира. Теоретическое обоснование звучит так: кофеин стимулирует секрецию эпинефрина – гормона, который ‘извлекает’ жиры из жировых клеток, где они хранятся, и дальше эти жиры становятся топливом энергообмена. Однако этот эффект, по-видимому, зависит от формы, в которой кофеин поступает внутрь организма. По крайней мере, у тех, кто регулярно пьет кофе, ничего подобного обнаружено не было. Может быть, все дело в том, что кофе обычно пьют с бутербродами или со сладостями, а углеводы ‘убивают’ действие кофеина. В бодибилдинге кофеин результативен, поскольку он усиливает поступление кальция внутрь мышечных клеток, а это реально повышает мышечную силу. Помимо этого, для культуристов, страдающих от монотонности тренинга, важен бодрящий эффект кофеина. Он вызывает состояние психо-эмоционального подъема. При этом лучше всего применять кофеин в чистом виде. Такой кофеин входит в состав многих ‘сжигателей’ жира, наравне с эфедрином.