ترکیب شیمیایی قهوه

مطالعه ترکیب شیمیایی یک گروه 49 C. canephora کلون‌های انتخاب شده توسط برنامه اصلاح ژنتیکی انجام شده در Incaper، کافئین، محتوای تریگونلین، اسیدهای کلروژنیک و کل جامدات محلول را ارزیابی کردند. آنها تنوع قابل توجهی بین کلون‌های مختلف تجزیه و تحلیل پیدا کردند، با مقادیر شدید 1.51٪ تا 2.64٪ برای کافئین، از 0.64٪ تا 1.30٪ برای تریگونلین، از 3.61٪ تا 5.64٪ برای اسیدهای کلروژنیک و از 29.36٪ تا 36.36٪ برای جامدات محلول در قهوه Conilon. نتایج به دست آمده وجود تنوع ژنتیکی قابل توجهی را برای ویژگی‌های مورد مطالعه مشخص می‌کند و همچنین امکان انتخاب گیاهانی که دارای ویژگی‌های کیفی خاص‌تر و منافع تجاری بیشتری هستند را فراهم می‌آورد.

در طی فرآیند تفت دادن، ویژگی‌های حسی خاصی مانند طعم، عطر و رنگ توسعه یافته و برای کیفیت خوب نوشیدنی اساسی هستند. صدها ترکیب شیمیایی که در طی فرآیند برشته کردن تشکیل می‌شوند، با هم ارتباط دارند و ویژگی‌های حسی قهوه را که ممکن است مطلوب باشند یا نباشند، تحت تأثیر قرار می‌دهند. در میان پارامترهای مختلف، رنگ بیشترین کاربرد را برای توصیف سطوح برشته کردن قهوه دارد که با توجه به درخشندگی رنگ آن به روشن، متوسط و تیره تقسیم می‌شود. واکنش‌های Maillard، تخریب استرکر، کارامل شدن قندها و تجزیه اسیدهای کلروژنیک، پروتئین‌ها و پلی‌ساکاریدها از جمله چندین واکنشی هستند که در طی فرآیند برشته کردن رخ می‌دهند. پلی‌ساکاریدها بخشی از بیش از نیمی از تمام اجزای تشکیل‌دهنده دانه قهوه هستند، از 37% تا 47% در قهوه کانیلون و 44% تا 55% در قهوه آرابیکا. در حین بو دادن، پلی‌ساکاریدها تا حدی از بین می‌روند و با پلی‌ساکاریدهای دیگر کمپلکس تشکیل می‌دهند.

پروتئین‌ها، قطعات پروتئینی و اسیدهای کلروژنیک به نوبه خود مستقیماً به شکل‌گیری طعم قهوه در هنگام برشته کردن کمک نمی‌کنند، اما برای حفظ عطر نوشیدنی مهم هستند و علاوه بر این، در ویسکوزیته قهوه اسپرسو تداخل ایجاد می‌کنند. دیگر شناخته شده است که کربوهیدرات‌ها، به عنوان قندهای با جرم کمتر، برخلاف پلی‌ساکاریدها، تداخل بیشتری در شکل‌گیری طعم نوشیدنی دارند. به گفته همین نویسندگان، تجزیه قندهای غیرکاهنده، به ویژه ساکارز، در طول فرآیند برشته کردن می‌تواند سطوح قندهای کاهنده را که در مقادیر کوچک یافت می‌شود، افزایش دهد. مقادیر موجود در قهوه خام در طول بو دادن، قندهای احیا کننده با اسیدهای آمینه واکنش می‌دهند واکنش (Maillard)، که باعث ایجاد رنگ مشخصه دانه قهوه برشته شده و همچنین تشکیل ترکیبات مسئول عطر و طعم نوشیدنی می‌شود.

میانگین کل قندهای مشاهده شده در دانه قهوه C. arabica خام و C. canephora به طور کلی نزدیک است. در طول فرآیند برشته کردن، واکنش‌هایی برای تجزیه پروتئین‌های موجود در دانه‌ها رخ می‌دهد که به شکل‌گیری طعم قهوه کمک می‌کنند. گروه‌های آمینه با قندهای کاهنده واکنش نشان می‌دهند و علاوه بر این، ترکیباتی را ایجاد می‌کنند که مسئول رنگ قهوه‌ای قهوه برشته شده هستند و ترویج تشکیل چندین ترکیب فرار مهم برای عطر و طعم نوشیدنی می‌کنند.

مورا و همکاران (2007) مشاهده کردند که با افزایش درصد قهوه کانیلون در مخلوط‌ها ترکیب با قهوه عربیکا، کاهش متناسبی از قندهای غیر احیا کننده وجود دارد. مقدار موجود در محصول نهایی، بدون توجه به مقادیر کل قندها، بدون تغییر باقی می‌ماند. کافئین یکی از شناخته‌شده‌ترین اجزای قهوه است. در میان گسترده‌ترین ویژگی‌های این ماده، اثر محرک آن بر روی اعصاب مرکزی و ماهیچه قلب و کاهش خواب است. طعم تلخی دارد، بدون بو و مقاوم در برابر برشته شدن است و با این فرآیند کاهش نمی‌یابد. حتی اگر بیشتر باشد، در قهوه‌های تجاری بو داده و آسیاب شده، محتویات مختلف کافئین یافت شده است که توسط نویسندگان مختلف به استفاده از درصد بیشتر یا کمتر از قهوه کانیلون نسبت داده شده است.

علاوه بر بسیاری دیگر، با مقایسه نمونه‌های هر دو گونه، به این نتیجه می‌رسیم که این آلکالوئید در C.  canephora به طور قابل ملاحظه‌ای بیشتر است و به دلیل پایداری حرارتی بالا، حتی قهوه‌های برشته یا آسیاب شده، محتوای اصلی این جزء را در دانه‌ها منعکس می‌کنند.

در طول نگهداری، قهوه در معرض تعدادی تغییر در کیفیت خود قرار می‌گیرد که به منظور اجتناب از آنها، نیاز به مراقبت زیادی دارد. بدتر شدن کیفیت نوشیدنی قهوه تحت تأثیر قرار می‌گیرد توسط چندین واکنش شیمیایی، از جمله اکسیداسیون لیپیدها که به طور معمول در طول فرآیند ذخیره‌سازی انجام می‌شود و ممکن است به نفع تغییرات مهم در کیفیت محصول، به ویژه با توجه به طعم و عطر آن باشد. از طرفی، لیپیدها می‌توانند نقش مهمی در بهبود کیفیت قهوه ایفا کنند.

از آنجایی که اجسام لیپیدی می‌توانند در حین برشته کردن در بیرونی‌ترین قسمت‌های دانه قهوه جمع شوند و به عنوان محافظ در برابر از دست دادن مواد مهمی که در تشکیل عطر نقش دارند عمل کنند، تقریباً همیشه در قهوه‌های با کیفیت بهتر خود را به خوبی نشان می‌دهند. توزیع لیپیدها در بافت‌های دانه قهوه برشته به صورت پراکنده و نامنظم در داخل سلول‌ها و فضاهای بین سلولی تقریباً همیشه با قهوه‌های با کیفیت پایین همراه است.

نتایج مشابهی توسط Ribeiro و همکاران (2014) یافت شد که به این نتیجه رسیدند که تغییرات قابل توجهی در صفات حسی در مورد ترکیب C.arabica و C.canephora در ترکیب‌های مختلف وجود دارد. به گفته این نویسندگان، با افزایش نسبت canephora در مخلوط‌ها، کاهش امتیاز برای ویژگی‌های عطر، عطر و اسیدیته، عصاره اتری و قند کل و غیرکاهنده مشاهده می‌شود و در عوض افزایش در صفات تلخی و بدن، در حالی که محتویات بیشتری از کافئین، مواد جامد محلول و پلی‌فنول‌ها وجود دارد.

تریگونلین، یک N-متیل بتائین است که برای طعم و عطر قهوه مهم است و به عطر از طریق تشکیل محصولات تخریب در طول بو دادن کمک می‌کند. از جمله این محصولات، پیریدین‌ها و N-متیل پیرول هستند. قهوه یکی از تنها محصولاتی است که از طریق فرآیند برشته کردن به شدت، ویتامین مهمی برای متابولیسم انسان، نیاسین، تولید می‌کند. در طول برشته کردن، تریگونلین تحت دمتیلاسیون قرار می‌گیرد تا نیاسین را در مقادیر نزدیک به 20 میلی‌گرم در 100 گرم قهوه بو داده تشکیل دهد. بسیاری از نویسندگان گزارش می‌دهند که تنوع محتوای تریگونلین مربوط به دانه قهوه است، به طوری که عربیکا بالاترین ارزش‌ها را نشان می‌دهد. فرآیند برشته کردن نیز بر روی محتوای تریگونلین موجود در دانه قهوه تأثیر می‌گذارد. با این حال، کسانی که به یک فرآیند برشته کردن شدیدتر مراجعه می‌کنند، محتوای کمتری از این ترکیب را ارائه خواهند داد. فرح و همکاران (2005) به این نتیجه رسیدند که نوشیدنی‌های با کیفیت بالاتر سطوح بالاتری از تریگونلین نسبت به قهوه‌های با کیفیت پایین‌تر دارند و قهوه عربیکا دارای سطوح بالاتری از تریگونلین نسبت به قهوه روبوستا است، چه برای قهوه خام و چه برای قهوه بو داده.

ترکیبات فنلی به دلیل ویژگی‌های آنتی‌اکسیدانی خود در شرایط آزمایشگاهی و درون‌تنی شناخته شده‌اند. از جمله آنها می‌توان به اسیدهای کلروژنیک (CGA) اشاره کرد که از مهم‌ترین آنها محسوب می‌شوند و بیشترین غلظت را در قهوه دارند. اسیدهای کلروژنیک از پنج گروه اصلی ترکیبات فنلی تشکیل شده‌اند و ایزومرهایی که عمدتاً از استریفیکاسیون اسید کوئینیک با یکی از اسیدهای مشتق شده از اسید سینامیک، مانند کافئیک، فرولیک یا اسید p-کوماریک، تشکیل شده‌اند. این گروه‌ها شامل کافئینلینولئیک اسیدها با سه ایزومر اصلی هستند و همچنین اسیدهای دی‌کافئویل کوینیک که ایزومرهای اصلی آنها 3,4؛ 3,5؛ 4,5؛ اسیدهای feruloylquinic و اسیدهای p-coumaroylquinic و caffeo feruloylquinic acids هستند. زیرا پیش‌سازهای مهم فنول آزاد هستند و در نتیجه ترکیبات فنلی فرار که در تشکیل عطر مشارکت دارند، از قهوه بو داده، اسیدهای کلروژنیک برای ارزیابی حسی نوشیدنی قهوه مهم هستند.

در یک مطالعه بر روی ترکیبات زیست فعال در قهوه کامل و بدون کافئین و نوشیدنی کیفیت حسی، دریافتند که فرآیند برشته کردن تأثیر قابل توجهی بر کاهش غلظت کافئوئیلکینیک -5 اسید دارد و در اثری مشابه، نتیجه گرفتند که بدون کافئین، فعالیت آنتی‌اکسیدانی قهوه را در شرایط آزمایشگاهی کاهش می‌دهد. در حالی که فرآیند برشته کردن، فعالیت مهار رادیکال‌های آزاد را تقویت می‌کند. این کاهش قدرت، اما صرف نظر از فرآیند برشته کردن یا بدون کافئین، نوشیدنی‌ها در نتیجه فعالیت آنتی‌اکسیدانی وجود دارد و ممکن است به پیشگیری از توسعه کمک کند.

کاهش پاتولوژی‌های مرتبط با استرس اکسیداتیو و کاهش محتوای ACQ-5 در نمونه‌ها در مطالعه‌ای در مورد تأیید ترکیبات فعال زیستی و فعالیت آنتی‌اکسیدانی قهوه کونیلون به درجات مختلف برشته شدن ارائه می‌شود. محتویات ACQ-5 موجود در قهوه Conilon بالاتر از قهوه عربیکا در رست‌های روشن و متوسط، اما کمتر در رست‌های تیره بود. نویسندگان نتیجه می‌گیرند که ترکیب شیمیایی نوشیدنی قهوه کانیلون وابسته به فرآیند برشته کردن است و اینکه عملکرد اسانس در برشته کردن متوسط بیشتر از در برشته کردن‌های دیگر است، آن را معطرتر می‌کند.

کار با نمونه‌های قهوه آرابیکا طبقه‌بندی شده به عنوان “نرم”، “سخت” و “ریو”، در قهوه خام و Rodarte و همکاران با برشته کردن روشن، متوسط و تیره نشان داد که برشته کردن بارزتر باعث تخریب بیشتر تریگونلین و اسید کافئوئیل – 5 کوینیک دانه قهوه می‌شود، در حالی که برشته کردن سبک فقط باعث تخریب اسید کلروژنیک می‌شود و نه تداخل در غلظت تریگونلین، و محتوای کافئین در هیچ تغییری ایجاد نشد.

از طریق تجزیه و تحلیل چندین نتیجه منتشر شده توسط نویسندگان دیگر، به این نتیجه رسیدند که C.canephora با سطوح بالاتری از اسیدهای کلروژنیک مرتبط است. این جزء بخش فنلی دانه‌های قهوه خام است. با این حال، اسیدهای کلروژنیک به اسیدیته نهایی و تلخی قهوه کمک می‌کنند. به گفته چندین نویسنده، تلخی قهوه به دلیل تخریب ترکیبات فنولیک با آزاد شدن اسید کافئیک و تشکیل لاکتون‌ها و انواع مختلف مشتقات فنلی که مسئول عطر و طعم هستند، افزایش می‌یابد. بنابراین، هنگامی که به C. canephora اختصاص داده می‌شود، با وجود محتویات بالاتر این اسیدها، غالب‌ترین ویژگی‌ها را توجیه می‌کند، مانند تلخی تند و قابض بودن مشخصه.

از سوی دیگر، نویسندگان خواص مفید برای سلامتی را به دلیل وجود ویژگی‌های آنتی‌اکسیدانی و همچنین به عنوان عوامل محافظت‌کننده کبد، کاهش قند خون و ضد ویروسی فهرست می‌کنند. فرح و دوننجلو (2006) نیز در مطالعه خود اضافه کردند که گروه‌های اصلی کلروژنیک اسیدهای موجود در دانه‌های قهوه سبز عبارتند از: کافئویلکوئینیک، دیکافئویلکوئینیک، فرولویلکوئینیک،p-coumaroylquinic  واسترهای مخلوط اسیدهای کافئیک و فرولیک با اسید کوئینیک، با حداقل سه ایزومر در هر گروه آنها اثراتی را که ممکن است در طول قهوه تجربه کنند، اضافه می‌کنند.

کیفیت و طبقه‌بندی قهوه Conilon 719 پردازش، به عنوان مثال، ایزومریزاسیون جزئی، هیدرولیز یا تجزیه به مولکول‌های پایین ترکیبات وزنی موضوع مهم دیگری است که بحث در مورد اسیدهای کلروژنیک و تداخل آنها در کیفیت نوشیدنی است، زیرا افزایش بیانی در محتویات آنها در دانه قهوه که دارای عیوب است وجود دارد، مانند نابالغ، سیاه، سبز و سوخته. قهوه یک غذای منحصر به فرد در نظر گرفته می‌شود، زیرا علیرغم تجزیه جزئی ترکیبات فنلی در هنگام برشته کردن، دارای فعالیت آنتی‌اکسیدانی است به دلیل ظرفیت بالای رادیکال‌های آزاد، یعنی مهار اکسیداتیو تخریب و همچنین با توسعه سایر ترکیبات زیست فعال.

مطالعه جداسازی اجزای با وزن مولکولی بالا و سهم قهوه در فعالیت محافظتی در برابر پراکسیداسیون لیپیدی در سیستم میکروزوم‌های کبد موش صحرایی مشاهده شد که ترکیبات با وزن مولکولی بالا (> 3500dA) قادر به مهار فعالیت آنتی‌اکسیدانی به طور کامل (100٪) هستند، در حالی که ترکیبات با وزن مولکولی کم (<3500dA) مهار فعالیت آنتی‌اکسیدانی 52 درصد را نشان می‌دهند.

برای بسیاری از ما، قهوه جزء اصلی رژیم غذایی روزانه ماست. ما از آن برای کمک به خودمان، اجتماعی شدن و بستن یک وعده غذایی رضایت‌بخش استفاده می‌کنیم. حتی ممکن است در حین حرکت آن را با خود ببریم. همان‌قدر که علم ممکن است به ما بگوید که برای ما «خوب» یا «بد» است، اما واقعیت‌ها معمولاً تغییر چندانی در عادت‌های روزانه ما ندارند. با این حال، مواقعی وجود دارد که این عادت ممکن است باعث نگرانی ما شود و دقیقاً نقطه‌ای که فواید قهوه مضر می‌شود کجاست؟ تشخیص سالم بودن یا نبودن قهوه تا حد زیادی به نحوه تفسیر کلمه “سالم” بستگی دارد. اگر هدف شما لذت بردن از یک نوشیدنی رضایت‌بخش کم کالری، کربوهیدرات و چربی است، مطمئناً یک فنجان قهوه مشکی ساده برای شما مناسب است. به عنوان یک جایگزین، یک میان وعده با طعم قهوه ممکن است گزینه سالم‌تری باشد و انرژی شما را تأمین کند.