Хімія кави

Подивимося на каву очима хіміка. Кавове дерево - це дивовижна природна лабораторія.


Кавові зерна містять велику кількість складних органічних речовин. Ці речовини і зміни, які вони зазнають в процесі приготування напою, вивчаються десятками різних науково-дослідних лабораторій світу. Мета вивчення полягає не тільки в по-знанні хімічного складу речовин і їх трансформації на різних стадіях приготування кавового напою, а й у виробленні технології, пошуках методів, які забезпечили б вища якість кавового напою. Питання, що виникають при цьому, складні і в ряді випадків ще чекають свого вирішення.


Природа об'єднала в кави найрізноманітніші органічні речовини. Новітні методи хімічного аналізу свідчать про наявність у каві кількох сотень компонентів. Це поєднання і створює те, що ми називаємо кавовим напоєм. Кожному сорту кави властива своя особлива комбінація речовин.
Смак і аромат кави залежать від способу обсмажуючи зерен і технології приготування, в процесі яких органічні речовини відчувають складні хімічні перетворення.


До складу сирих кавових зерен входять кофеїн, трігонеллін, хлорогенова кислота, білок і мінеральні солі. Цей набір речовин, назви яких, правда, мало що говорять людині, далекій від хімії, становить близько чверті маси сирого зерна. Решта припадає на клітковину, кавове масло і воду.


Тепер в найзагальніших рисах опишемо значення окремих органічних сполук, що входять до складу кави. Кофеїн хіміки відносять до групи алкалоїдів. Наявності кофеїну кави зобов'язаний своїм збудливим, що бадьорить дією. Ще в 20-х роках минулого століття ця речовина було виділено в чистому вигляді з кавового екстракту. Кофеїн має вигляд безбарвних кристалів з гіркуватим смаком.


Дія кофеїну на організм перевірялося в численних дослідах медиків і фізіологів. Було встановлено, що в невеликих дозах кофеїн збуджує центральну нервову систему, в першу чергу кору головного мозку. Така реакція викликає поліпшення загального обміну, посилення дихання, кровообігу, підвищення життєдіяльності всіх тканин організму. Кофеїн входить до складу багатьох лікарських препаратів, що випускаються фармацевтичною промисловістю.
Процентний вміст кофеїну в кавових зернах залежить від сорту. Найбільша кількість виявляється в робусті з Гвінеї (1,7-2,3%), Сантос (1,3-1,5%), Ходейда (1,2%).


Кофеїн має гіркуватий смак, але практично мало що дає для смаку кавового напою. Часто помилково пов'язують гіркоту кави з наявністю в ньому кофеїну і скаржаться, що кава неміцний.


Кофеїн є не тільки в кавових зернах, а й в чайному листі, і горіхах кола. Не всі знають, що при однаковій масі чай містить кофеїну вдвічі більше, ніж кава. І все-таки в чашці чаю ви виявите приблизно вдвічі менше кофеїну, ніж в точно такій же, чашці кави. Тут немає протиріччя. Справа в тому, що для приготування чаю беруть зовсім невелику кількість чайного листа порівняно з масою використовуваної кави. Є й інші тонкощі, про які ми поговоримо, зіставляючи кава і чай.


Другий алкалоїд, що міститься в кавових зернах, - трігонеллін. Він не володіє збудливими властивостями, але йому належить важлива роль в утворенні смаку і запаху обсмаженої кави.


Може виникнути питання про роль кофеїну та інших алкалоїдів в рослинах. У природі немає нічого зайвого і непотрібного. Як стверджують фахівці, кофеїн з'явився в кавових деревах в процесі еволюції для захисту рослин від шкідливих комах, оскільки ця речовина є природним інсектицидом. Експерименти показали, що порошкоподібні чай і каву в сильному ступені впливають на поведінку і розвиток багатьох комах і їх личинок. Концентровані дози призводять до їх загибелі.


При обсмажуванні зелених кавових зерен з них в першу чергу видаляється вода, вміст якої зменшується з 11 до 3%. Відбувається карамелизация цукру. Сахароза, що міститься в зернах, перетворюється під дією тепла в карамелін, що надає коричневе забарвлення кавового настою. Нерозчинні полісахариди частково розпадаються на більш прості, розчинні вуглеводи. В процесі обсмажування утворюється дуже складна речовина - кафеоль, з яким пов'язаний специфічний кавовий аромат. У обжаренном кави його зміст досягає 1,5%.
Численні спроби створити штучним шляхом речовина з ароматом кави поки до істотного успіху не привели.

А адже всі погодяться з тим, що аромат - душа кавового напою. Висока температура обсмажування не впливає на вміст кофеїну. Він повністю зберігається, а оскільки маса кавового зерна при обсмажуванні зменшується, то процентний вміст кофеїну навіть зростає. Трігонеллін при обсмажуванні руйнується, а в процесі його розкладу утворюється значна кількість нікотинової кислоти. Це складне органічна речовина являє собою один з вітамінів групи В. Вітаміни цієї групи відіграють важливу роль в біохімічних процесах, що протікають в живому організмі, і попереджають ряд важких захворювань типу пелагри.


Кава містить понад тридцять різноманітних органічних кислот (в тому числі яблучну, лимонну, оцтову і кавову). Одна з них - хлорогенова - в значній кількості зустрічається тільки в кавових зернах. Її зміст в них коливається від 4 до 8% в залежності від сорту. У плодах і листках інших рослин зміст її мізерно. При обсмажуванні хлорогенова кислота розкладається, утворюючи інші органічні продукти, що надають каві характерний, трохи терпкий присмак. Наявність в кави різних кислот позитивно впливає на діяльність шлунка і покращує травлення.


Характерно для кави та наявність складних органічних речовин - танінів. Вони надають кавового напою присмак гіркоти. Молоко і вершки, які часто додають в каву, взаємодіють з танинами і пов'язують їх, тоді кава частково втрачає гіркоту. Відзначимо також, що при приготуванні кави кофеїн практично повністю переходить в напій.


Закінчуючи наш невеликий екскурс в область хімії, підкреслимо, що складні хімічні процеси, що відбуваються в кавовому зерні, вивчені далеко не повністю. Ще не розкрита роль окремих складових, а тим більше всього комплексу речовин.