Ziarna kawy

Ziarna kawy to ziarno rośliny Coffea i źródło kawy. Jest to pestka wewnątrz czerwonego lub fioletowego owocu, często nazywanego wiśnią. Podobnie jak zwykłe wiśnie, owoc kawy jest również tzw. Owocem pestkowym. Chociaż ziarna kawy nie są technicznie ziarnami, określa się je jako takie ze względu na ich podobieństwo do prawdziwych ziaren. Owoce; Wiśnie kawy lub jagody kawowe najczęściej zawierają dwa pestki, których płaskie boki są połączone. Niewielki procent wiśni zawiera jedno ziarno, zamiast zwykłych dwóch. Nazywa się to „peaberry”. Peaberry występuje tylko w 10-15% przypadków i jest dość powszechnym (ale naukowo nieudowodnionym) przekonaniem, że mają one więcej smaku niż zwykłe ziarna kawy. Podobnie jak orzechy brazylijskie (ziarno) i biały ryż, ziarna kawy składają się głównie z bielma.

Dwie najważniejsze ekonomicznie odmiany kawowca to Arabica i Robusta; ~ 60% kawy produkowanej na świecie to Arabika, a ~ 40% Robusta. Ziarna Arabiki składają się z 0,8–1,4% kofeiny, a ziarna Robusty zawierają 1,7–4% kofeiny. Ponieważ kawa jest jednym z najpowszechniej spożywanych napojów na świecie, ziarna kawy są głównym źródłem gotówki i ważnym produktem eksportowym, stanowiąc ponad 50% dochodów z wymiany walut niektórych krajów rozwijających się.

Spis treści

• 1 Historia
  • 1.1 Istotne daty
  • 1.2 Dystrybucja
• 2 Etymologia
• 3 Kawiarnie
  • 3.1 Przetwarzanie
• 4 Skład
  • 4.1 Nielotne alkaloidy
  • 4.2 Białka i aminokwasy
  • 4.3 Węglowodany
  • 4.4 Lipidy
  • 4.5 Nielotne kwasy chlorogenowe
  • 4.6 Związki lotne
• 5 Odnośniki
• 6 Linki zewnętrzne

• 1.1 Ważniejsze daty
• 1.2 Rozpowszechnianie

• 3.1 Przetwarzanie

• 4.1 Nielotne alkaloidy
• 4.2 Białka i aminokwasy
• 4.3 Węglowodany
• 4.4 Lipidy
• 4.5 Nielotne kwasy chlorogenowe
• 4.6 Lotne związki

Historia

Według legendy kawowca odkrył w Etiopii pasterz kóz imieniem Kaldi, który zauważył zwiększoną aktywność fizyczną swoich kóz po spożyciu ziaren kawy.

Ważne daty

• Pierwsza roślina kawowa został znaleziony w górach Jemenu. Następnie do 1500 roku został wyeksportowany do reszty świata przez port Mocha w Jemenie.
• Pierwsza uprawa w Indiach (Chikmagalur) - 1600
• Pierwsza uprawa w Europie (również pierwsza uprawa poza wschodnią Afryką / Arabią) - 1616
• Pierwsza uprawa na Jawie - 1699
• Pierwsza uprawa na Karaibach (Kuba, Hispaniola (Haiti i Dominikana), Jamajka, Puerto Rico) - 1715–1730
• Pierwsza uprawa w Ameryce Południowej - 1730
• Pierwsza uprawa w Holenderskich Indiach Wschodnich - 1720
• Rośliny po raz pierwszy wprowadzono w obu Amerykach około 1723 roku.
• Pierwsza sprzedaż palonych ziaren na rynku detalicznym (Pittsburgh) - 1865 r.
• Ważne techniki suszenia rozpyłowego opracowane w latach pięćdziesiątych XX wieku, które wraz z liofilizacją są metodą tworzenia kawy rozpuszczalnej

Dystrybucja

Brazylia wytwarza około 45% całkowitego eksportu kawy na świecie, z czego większość pochodzi z Brazylii. Stany Zjednoczone importują więcej kawy niż jakikolwiek inny kraj. Od 2015 roku Amerykanie spożywali około 400 milionów filiżanek kawy dziennie, co czyniło Stany Zjednoczone czołowym konsumentem kawy na świecie.

Rośliny kawy rosną na określonym obszarze między Zwrotnikiem Raka a Koziorożcem, nazywany pasem fasoli lub pasem kawy.

Etymologia

Oxford English Dictionary sugeruje, że języki europejskie ogólnie wydają się mieć nazwę od tureckiego kahveh , około 1600, być może przez włoską caffè . Arabskie qahwah , w języku tureckim wymawiane jako kahveh , nazwa naparu lub napoju; powiedziane przez arabskich leksykografów jako pierwotnie oznaczało „wino” lub jakiś rodzaj wina i jest pochodną rdzenia czasownika qahiya „nie mieć apetytu”. Inna powszechna teoria głosi, że nazwa pochodzi od prowincji Kaffa w Etiopii, skąd ten gatunek mógł pochodzić.

Kawowiec

Średnio drzewo kawowe ma 5–10 m (16–33 ft) wysokości. W miarę jak drzewo się starzeje, rozgałęzia się coraz mniej i wydaje więcej liści i owoców.

Kawałki kawy rosną w rzędach kilka stóp od siebie. Niektórzy rolnicy sadzą wokół siebie drzewa owocowe lub sadzą kawę na zboczach wzgórz, ponieważ potrzebują określonych warunków do rozkwitu. Idealnie byłoby, gdyby ziarna kawy Arabica rosły w temperaturze od 15 do 24 ° C (59 do 75 ° F), a Robusta w 24–30 ° C (75–86 ° F) i otrzymywały od 150 do 300 cm (59 do 118 cali) opadów rocznie. Ulewny deszcz jest potrzebny na początku sezonu, kiedy owoc się rozwija, a rzadziej w późniejszym okresie, gdy dojrzewa.

Dwa mniej znane gatunki uprawiane do spożycia to Coffea liberica i Coffea racemosa .

Przetwarzanie

Kiedy owoc jest dojrzałe, prawie zawsze są zbierane ręcznie, przy użyciu „zbierania selektywnego”, w którym usuwany jest tylko dojrzały owoc, lub „zbierania na paski”, w którym wszystkie owoce są usuwane z gałęzi na raz. Ten selektywny zbiór daje plantatorom powód, by nadać swojej kawie określoną specyfikację zwaną „operową wiśnią czerwoną” (OCR). W rzadkich przypadkach cywet palmowy zjada jagody kawy i wydala ziarna. Ziarna te nazywane są kopi luwak i mogą być dalej przetwarzane na rzadką i drogą kawę.

Do przetwarzania owoców kawowych wykorzystywane są głównie dwie metody. Pierwszy proces, „mokry” lub „myte”, był historycznie zwykle przeprowadzany w Ameryce Środkowej i na obszarach Afryki. Miąższ wiśni oddziela się od nasion, a następnie nasiona poddaje się fermentacji - moczeniu w wodzie przez około dwa dni. To zmiękcza śluz, który jest lepką pozostałością miazgi, która nadal jest przyczepiona do nasion. Następnie ten śluz jest zmywany wodą.

Metoda „przetwarzania na sucho”, tańsza i prostsza, była historycznie stosowana do ziaren gorszej jakości w Brazylii i większości krajów Afryki, ale teraz przynosi korzyści, jeśli jest dobrze wykonana. Od jagód oddziela się gałązki i inne ciała obce, a następnie rozprowadza się je na słońcu na betonie, cegle lub grządkach przez 2-3 tygodnie, regularnie obracając w celu równomiernego wysuszenia.

Skład

Termin „ziarno zielonej kawy” odnosi się do nieprażonych dojrzałych lub niedojrzałych ziaren kawy. Zostały one przetworzone na mokro lub sucho w celu usunięcia zewnętrznej miazgi i śluzu, a na zewnętrznej powierzchni mają nienaruszoną warstwę wosku. Niedojrzałe są zielone. Dojrzałe mają kolor od brązowego do żółtego lub czerwonawego i zazwyczaj ważą 300 do 330 mg na wysuszone ziarno kawy. Nielotne i lotne związki zawarte w ziarnach zielonej kawy, takie jak kofeina, powstrzymują wiele owadów i zwierząt przed ich zjadaniem. Ponadto, zarówno nielotne, jak i lotne związki przyczyniają się do smaku ziaren kawy podczas ich palenia. Nielotne związki azotowe (w tym alkaloidy, trygonelina, białka i wolne aminokwasy) oraz węglowodany mają ogromne znaczenie dla uzyskania pełnego aromatu palonej kawy i dla jej biologicznego działania. Od połowy 2000 roku ekstrakt z zielonej kawy jest sprzedawany jako suplement diety i był badany klinicznie pod kątem zawartości kwasu chlorogenowego oraz właściwości lipolitycznych i odchudzających.

Nielotne alkaloidy

Kofeina (1,3,7-trimetyloksantyna) jest alkaloidem najczęściej występującym w zielonych i palonych ziarnach kawy. Zawartość kofeiny w masie suchych ziaren zielonej kawy wynosi od 1,0% do 2,5%. Zawartość kofeiny nie zmienia się podczas dojrzewania ziaren zielonej kawy. Można znaleźć niższe stężenia teofiliny, teobrominy, paraksantyny, lizyny i metyloliberyny. Stężenie teofiliny, alkaloidu występującego w zielonej herbacie, zmniejsza się podczas procesu palenia, zwykle około 15 minut w 230 ° C (446 ° F), podczas gdy stężenie większości innych alkaloidów nie ulega zmianie. Rozpuszczalność kofeiny w wodzie wzrasta wraz z temperaturą i dodatkiem kwasów chlorogenowych, cytrynowego lub winowego, które są obecne w ziarnach zielonej kawy. Na przykład 1 g (0,035 uncji) kofeiny rozpuszcza się w 46 ml (1,6 uncji amerykańskiej) wody o temperaturze pokojowej i 5,5 ml (0,19 uncji amerykańskiej) w temperaturze 80 ° C (176 ° F). Alkaloidy ksantyny są bezwonne, ale w wodzie mają gorzki smak, który jest maskowany przez kwasy organiczne obecne w zielonej kawie.

Trygonelina ( N -metylonikotynian) jest pochodną witaminy B6, która nie jest tak gorzka jak kofeina. W ziarnach zielonej kawy zawartość wynosi od 0,6% do 1,0%. Przy temperaturze palenia 230 ° C (446 ° F) 85% trygoneliny rozkłada się do kwasu nikotynowego, pozostawiając niewielkie ilości niezmienionej cząsteczki w palonych ziarnach.

Białka i aminokwasy

Białka stanowią od 8% do 12% suszonych ziaren zielonej kawy. Większość białek to białka zapasowe 11-S (alfa - składnik 32 kDa, beta - składnik 22 kDa), z których większość ulega degradacji do wolnych aminokwasów podczas dojrzewania ziaren zielonej kawy. Ponadto białka zapasowe 11-S ulegają degradacji do swoich indywidualnych aminokwasów w temperaturze prażenia, są więc dodatkowym źródłem gorzkich składników z powodu wytwarzania produktów reakcji Maillarda. Wysoka temperatura i stężenie tlenu oraz niskie pH degradują białka zapasowe 11-S z ziaren zielonej kawy do niskocząsteczkowych peptydów i aminokwasów. Degradacja jest przyspieszona w obecności kwasów organicznych, takich jak kwasy chlorogenowe i ich pochodne. Inne białka obejmują enzymy, takie jak katalaza i oksydaza polifenolowa, które są ważne dla dojrzewania ziaren zielonej kawy. Kawa dojrzała zawiera wolne aminokwasy (4,0 mg aminokwasów / g kawy robusta i do 4,5 mg aminokwasów / g kawy arabica). W Coffea arabica aminokwasem o najwyższym stężeniu, tj. 1,2 mg / g jest alanina, a następnie asparagina 0,66 mg / g, natomiast w C. robusta , alanina występuje w stężeniu 0,8 mg / g, a asparagina w stężeniu 0,36 mg / g. Wolne aminokwasy hydrofobowe zawarte w świeżych ziarnach zielonej kawy wpływają na nieprzyjemny smak, uniemożliwiający przygotowanie pożądanego napoju z takich związków. W świeżej zielonej kawie z Peru stężenia te określono jako: izoleucyna 81 mg / kg, leucyna 100 mg / kg, walina 93 mg / kg, tyrozyna 81 mg / kg, fenyloalanina 133 mg / kg. Stężenie kwasu gamma-aminomasłowego (neuroprzekaźnika) wynosi od 143 mg / kg do 703 mg / kg w ziarnach zielonej kawy z Tanzanii. Kawa palona ziarnista nie zawiera wolnych aminokwasów; aminokwasy w ziarnach zielonej kawy są rozkładane w temperaturze palenia do produktów Maillarda (produkty reakcji między aldehydową grupą cukru a grupą alfa-aminową aminokwasów). Ponadto diketopiperazyny, np. cyklo (prolina-prolina), cyklo (prolina-leucyna) i cyklo (prolina-izoleucyna) są wytwarzane z odpowiednich aminokwasów i są głównym źródłem gorzkiego smaku palonej kawy. Gorzki smak diketopiperazyn jest wyczuwalny przy około 20 mg / litr wody. Zawartość diketopiperazyn w espresso to około 20-30 mg, co odpowiada za jego goryczkę.

Węglowodany

Węglowodany stanowią około 50% suchej masy ziaren zielonej kawy. Frakcja węglowodanowa zielonej kawy jest zdominowana przez polisacharydy, takie jak arabinogalaktan, galaktomannan i celuloza, przyczyniając się do bezsmakowego smaku zielonej kawy. Arabinogalaktan stanowi do 17% suchej masy ziaren zielonej kawy, o masie cząsteczkowej od 90 kDa do 200 kDa. Składa się z głównych łańcuchów galaktanowych połączonych wiązaniami beta-1-3, z częstymi członkami reszt arabinozy (pentozy) i galaktozy (heksozy) w łańcuchach bocznych, posiadających właściwości immunomodulujące poprzez stymulację komórkowego układu obronnego (odpowiedź Th-1) ciało. Dojrzałe ziarna kawy o barwie brązowej do żółtej zawierają mniej pozostałości galaktozy i arabinozy w łańcuchu bocznym polisacharydów, dzięki czemu ziarna zielonej kawy są bardziej odporne na rozkład fizyczny i mniej rozpuszczalne w wodzie. Masa cząsteczkowa arabinogalaktanu w kawie jest wyższa niż w większości innych roślin, co poprawia system obronny komórek przewodu pokarmowego w porównaniu z arabinogalaktanem o niższej masie cząsteczkowej. Wolne cukry proste są obecne w dojrzałych ziarnach kawy w kolorze brązowym do żółtozielonego. Wolna część monosacharydów zawiera sacharozę (gluko-fruktozę) do 9000 mg / 100g ziaren zielonej kawy Arabica, mniejszą ilość w Robustas, czyli 4500 mg / 100g. W ziarnach zielonej kawy Arabica zawartość wolnej glukozy wynosiła od 30 do 38 mg / 100 g, wolnej fruktozy 23 do 30 mg / 100 g; wolna galaktoza 35 mg / 100 gi mannitol 50 mg / 100 g suszonych ziaren kawy. Mannitol jest silnym zmiataczem rodników hydroksylowych, które powstają podczas peroksydacji lipidów w błonach biologicznych.

Lipidy

Do lipidów występujących w zielonej kawie należą: kwas linolowy, kwas palmitynowy, kwas oleinowy, kwas stearynowy, kwas arachidowy, diterpeny, triglicerydy, nienasycone długołańcuchowe kwasy tłuszczowe, estry i amidy. Całkowita zawartość lipidów w suszonej zielonej kawie wynosi od 11,7 do 14 g / 100 g. Lipidy są obecne na powierzchni iw wewnętrznej matrycy ziaren zielonej kawy. Na powierzchni zawierają pochodne 5-hydroksytryptamidów kwasu karboksylowego z wiązaniem amidowym z kwasami tłuszczowymi (nienasycone C6 do C24), stanowiące do 3% całkowitej zawartości lipidów lub 1200 do 1400 mikrogramów / g suszonych zielonych ziaren kawy. Takie związki tworzą podobną do wosku powłokę na powierzchni ziaren kawy (200 do 300 mg lipidów / 100 g wysuszonych ziaren zielonej kawy), chroniąc wewnętrzną matrycę przed utlenianiem i owadami. Ponadto takie cząsteczki mają działanie przeciwutleniające ze względu na ich strukturę chemiczną. Lipidy tkanki wewnętrznej to trójglicerydy, kwas linolowy (46% wszystkich wolnych lipidów), kwas palmitynowy (30% do 35% wszystkich wolnych lipidów) i estry. Ziarna arabiki mają wyższą zawartość lipidów (13,5 do 17,4 g lipidów / 100 g suszonych ziaren zielonej kawy) niż robactwo (9,8 do 10,7 g lipidów / 100 g suszonych ziaren zielonej kawy). Zawartość diterpenów stanowi około 20% frakcji lipidowej. Diterpeny występujące w zielonej kawie obejmują kafestol, kahweol i 16-O-metylokafestol. W doświadczeniach in vitro wykazano, że niektóre z tych diterpenów chronią tkankę wątroby przed utlenianiem chemicznym. W oleju kawowym z ziaren zielonej kawy diterpeny są estryfikowane nasyconymi długołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi.

Nielotne kwasy chlorogenowe

Kwasy chlorogenowe należą do grupy związków zwanych kwasami fenolowymi, które są przeciwutleniacze. Zawartość kwasów chlorogenowych w suszonych ziarnach zielonej kawy arabiki wynosi 65 mg / g, a robusty 140 mg / g, w zależności od terminu zbioru. W temperaturze palenia ponad 70% kwasów chlorogenowych ulega zniszczeniu, pozostawiając mniej niż 30 mg / g pozostałości w palonych ziarnach kawy. W przeciwieństwie do zielonej kawy, zielona herbata zawiera średnio 85 mg / g polifenoli. Te kwasy chlorogenowe mogą być cennym, niedrogim źródłem przeciwutleniaczy. Kwasy chlorogenowe to homologiczne związki zawierające kwas kawowy, kwas ferulowy i kwas 3,4-dimetoksycynamonowy, które są połączone wiązaniem estrowym z grupami hydroksylowymi kwasu chinowego. Działanie przeciwutleniające kwasu chlorogenowego jest silniejsze niż kwasu askorbinowego (witaminy C) lub mannitolu, który jest selektywnym zmiataczem rodników hydroksylowych. Kwasy chlorogenowe mają gorzki smak w niskich stężeniach, takich jak 50 mg / l wody. Przy wyższych stężeniach 1 g / l wody mają kwaśny smak. Kwasy chlorogenowe zwiększają rozpuszczalność kofeiny i są ważnymi modulatorami smaku.

Lotne związki

Lotne związki z ziaren zielonej kawy obejmują krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, aldehydy i związki aromatyczne zawierające azot cząsteczki, takie jak pochodne pirazyn (zapach zielono-zielno-ziemny). Krótko mówiąc, takie lotne związki są odpowiedzialne za mniej przyjemny zapach i smak kawy zielonej w porównaniu z kawą paloną. Sukces komercyjny został osiągnięty przez Starbucks, tworząc odświeżacze do zielonej fasoli przy użyciu procesu, który przede wszystkim izoluje kofeinę z zielonej fasoli, ale w rzeczywistości nie wykorzystuje namoczonego płynu z fasoli. Wielu konsumentów eksperymentuje z wytwarzaniem „ekstraktu” z zielonej fasoli przez moczenie ziaren zielonej kawy w gorącej wodzie. Często zalecane czasy moczenia (od 20 minut do 1 godziny) powodują wydzielanie zbyt dużej ilości kofeiny, aby zapewnić przyjemny smak. Czas moczenia 12 minut lub mniej zapewnia bardziej smaczny płyn, który może być użyty jako baza do napoju zawierającego więcej składników odżywczych i mniej kofeiny niż przy użyciu samego ekstraktu z kofeiny. Powstała alkaliczna baza bulionowa może być połączona z kwaśnymi lub owocowymi ekstraktami, ze słodzikiem lub bez, w celu zamaskowania warzywnego smaku ekstraktu.

Podczas palenia ziaren zielonej kawy powstają inne cząsteczki o typowym przyjemnym zapachu kawy, których nie ma w świeżej zielonej kawie. Podczas palenia większość lotnych związków o nieprzyjemnym smaku zostaje zneutralizowana. Niestety inne ważne cząsteczki, takie jak przeciwutleniacze i witaminy obecne w zielonej kawie, ulegają zniszczeniu. Zidentyfikowano lotne związki o mdłym zapachu dla ludzi, w tym kwas octowy (ostry, nieprzyjemny zapach), kwas propionowy (zapach kwaśnego mleka lub masła), kwas masłowy (zapach zjełczałego masła, obecny w zielonej kawie o stężeniu 2 mg / 100 g ziaren kawy), kwas pentanowy (nieprzyjemny owocowy zapach, obecny w zielonej kawie w ilości 40 mg / 100 gw ziarnach kawy), kwas heksanowy (zapach tłusto-zjełczały), kwas heptanowy (zapach tłuszczu), kwas oktanowy (odpychający oleisty, zjełczały zapach ); kwas nonanowy (łagodny, orzechowy zapach tłuszczu); kwas dekanowy (kwaśny, odpychający zapach) i pochodne takich kwasów tłuszczowych - kwas 3-metylo-walerianowy (kwaśny, zielono-zielny, nieprzyjemny zapach), aldehyd octowy (ostry, mdły zapach, nawet mocno rozcieńczony, obecny w suszonych ziarnach zielonej kawy w stężeniach około 5 mg / kg), propanal (dławiący na drogi oddechowe, penetrujący), butanal (mdłości, obecny w suszonych zielonych ziarnach kawy w ilości od 2 do 7 mg / kg) lub pentanal (bardzo odpychający efekt mdłości ).