1.2 Химический  состав, пищевая ценность кофе 

Кофе имеет  сложный химический состав. Он содержит примерно две тысячи химических веществ, которые в совокупности определяют его отличительный аромат и вкус.

Сырое кофейное зерно содержит жиры, белки, воду, минеральные  соли, микотоксины, различные водорастворимые  и нерастворимые вещества. Обжаренные кофейные зерна теряют большую часть  воды (ее содержание уменьшается с 11% до 3%), а их химический состав изменяется в зависимости от степени и продолжительности обжарки. Он представляет собой широкий диапазон компонентов. [27]

Содержание  влаги в сыром кофе играет важную роль при его экспорте и мипорте, т.к. все расчеты производятся на основе показателя влажности.  Сырые зерна кофе относятся к группе продуктов, обладающих каппилярно-пористой коллоидной структурой. Содержание воды в сырых зернах кофе по норме, принятой Международной организацией кофе должно составлять 12±1 %. Но в зависимости от условий хранения и транспортирования влажность сырого кофе колеблется в пределах 9-14%.

Сырые кофейные зерна, в расчете на сухое вещество, содержат 32-36% экстрактивных веществ, стабильно сохраняющихся в течение семи и более лет при нормальных условиях хранения. В состав сухого вещества сырого кофе входят следующие основные компоненты: такие алкалоиды, как кофеин – 0,7-2,5%. Это вещество без цвета и запаха, в водном растворе дает горький привкус. Количество кофеина в зернах в значительной степени изменяется в зависимости от сорта кофе. Кофеин содержится в тех или иных количествах более чем в ста растениях, однако лишь в плодах кофе, какао, гуараны и листьях чая его достаточно много. На содержание кофеина в напитке также влияет степень прожаривания зерен, причем более прожаренные зерна, как для кофе эспрессо, дают меньше кофеина. Содержание кофеина в зернах играет очень важную роль при оценке качества сырья и установлении технических требований на него. Следует помнить, что кофеин, обладая горьким вкусом, тем не менее почти не влияет на вкус кофе. Поэтому связывать горечь кофе с наличием в нем кофеина - большое заблуждение. Горький кофе - совсем не значит крепкий, и наоборот - крепкий, это значит горький. Помимо кофеина в кофейных зернах содержится еще один алкалоид - тригонеллин. Он хорошо растворяется в воде, но термически нестабилен. При обработке кофейных зерен легко превращается в никотиновую кислоту (витамин РР). В отличие от кофеина он не возбуждает и не обладает наркотическим эффектом, однако участвует в образовании вкуса и аромата обжаренного кофе. Также содержатся и такие алкалоиды как теобромин (1,5-2,5 мг%) и теофиллин (1-4 мг%). Следует упомянуть очень сложное по составу вещество - кафеоль. Включая в себя почти две с половиной сотни компонентов, оно является носителем характерного кофейного аромата.

Привкус горечи придают кофейному напитку сложные  органические вещества - танины. Для  их нейтрализации в кофе добавляют молоко или сливки. Они связывают танины, и напиток теряет горечь. В сырых зернах кофе содержание танина варьируется в пределах от 3,6 до 7,7%. В процессе обжаривания количество танина резко уменьшается и в готовом продукте его остается 0,5-1%. Снижение танина во время обжаривания не считается отрицательным фактором, т.к. способствует формированию вкуса и цвета кофе, однако при чрезмерном нагревании танин полностью разлагается. Пустой или «плоский» вкус обжаренного кофе иногда можно объяснить исчезновением танина. [26; 21]

Белковые  вещества содержатся в кофе в количестве от 9 до 19,2%; жир (липиды) – 9,4-18% (он практически  полностью остается в сухом остатке  и в готовый напиток не переходит); сахароза – 4,2-11,8% (растворимые углеводы - сахароза, фруктоза и галактоза в структуре жареного кофейного зерна занимает от 25% до 28% всех растворимых компонентов); моносахариды – 0,17-0,65%; клетчатка – 32,5-33,5%; пентозаны – 5-7%; дубильные вещества – 8,7-11,9%; минеральные вещества – 3,7-4,5%.

На долю углеводов приходится 50-60% общей  массы сырых кофейных зерен. В  процессе обжаривания происходят глубокие изменения в составе углеводного  комплекса кофе. Сахароза практически  полностью исчезает, ее остается 0,56%. В начале обжаривания резко падает содержание моносахаридов, но к концу процесса оно существенно возрастает. Колебания в составе и количестве моносахаров в кофе при его тепловой обработке объясняется расходом некоторой их части на процессы карамелизации и меланоидинообразования, а затем увеличением их концентрации за счет гидролиза клетчатки, пентознов и других полисахаридов.

В сырых  кофейных зернах присутствуют такие  минеральные вещества, как: калий, магний, кальций, натрий, железо, марганец, рубидий, цинк, медь, стронций, а также следы хрома, ванадия, бария, никеля, кобальта, свинца, молибдена, титана и кадмия. Содержание отдельных минеральных элементов зависит от сорта кофе, района произрастания, способа обработки, вида вносимых в почву минеральных удобрений, а также применяемых средств защиты растений. Во время обжаривания кофе содержание минеральных веществ повышается до 5-7%, что связано с большими потерями сухого вещества.

Зерна кофе содержат более трех десятков различных  органических кислот, в том числе  такие органические кислоты, как: лимонная – 0,3%, яблочная – 0,3%, винная – 0,4%, щавелевая – 0,05%, кофейная – 0,2%, хлорогеновая – 4-10,9% - заслуживает особого внимания. Хлоргеновые кислоты включают в себя около 10 соединений, содержащихся в кофе, а подобные им соединения обнаружены и в других растениях. Несмотря на то, что во время обжарки кофейное зерно теряет ее на 60%, все же оставшейся части достаточно, чтобы придавать кофе немного вяжущий привкус. По содержанию хлорогеновой кислоты кофейное зерно представляет собой уникальный продукт, т. к. ни в каких других растениях она в таком количестве не встречается. Она стимулирует обмен азота, помогает строить молекулу белка. Важна роль хлорогеновых кислот в формировании цвета кофе во время обжаривания. При нагреве хлорогеновые кислоты разрушаются и вступают в реакции с аминокислотами и белками с образованием темноокрашенных продуктов. Также в кофейных зернах содержится уксусная, оксаловая, пировиноградная кислоты. В обжаренном кофе идентифицировано более 350 ароматических веществ. Специальный аромат жареному кофе придают эфирные масла. Содержащиеся в них продукты фенола обладают определенным антисептическим действием. Влажность сырого кофе – 9-12%. Также в кофе обнаружены такие витамины и ферменты, как: тиамин (витамин В₁), рибофлавин (В₂), пантотеноая кислота, никотиновая кислота (РР), пиридоксин (В₆), витамин В₁₂ и токоферол (Е). [26; 21]

Что касается кофе, как напитка, то его пищевая  ценность следующая: в 100 г  напитка без сахара содержится: белков – 0,2 г, жиров – 0,6 г, углеводов – 0,1 г, кальция – 5 мг, витамина РР – 0,6 мг, калия – до 9 мг, фосфора – 7 мг, железа – 2 мг.

Пищевой ценности кофе практически не имеет, хоть и  содержит белок. Стограммовая чашка  напитка дает всего 9 килокалорий. Однако как источник минеральных веществ, в основном калия, кофе играет немаловажную роль. Также важно значение кофе, как носителя витаминов Р, необходимых для укрепления кровеносных сосудов. Чашка кофе содержит 20% суточной потребности организма в этом витамине. 

1.3 Факторы, формирующие качество кофе 

1.3.1 Сырье, используемое для производства  кофе

Ботаники  различают около 80 разновидностей кофейного  дерева. Из них две имеют особое значение:

Арабика. Примерно три четверти мирового производства кофе основывается на разновидности  дерева "Арабика" ("Coffee arabica"). Большей частью арабика произрастает на высоте от 600 до 2000 метров над уровнем моря. Красивые по форме зерна имеют скорее продолговатую форму, гладкую поверхность и, будучи промыты, имеют синевато-зеленоватый цвет. В целом, вкусовые качества сорта арабика очень высоки.

Робуста. Сорт "Робуста" ("Coffee robusta") является более быстрорастущим, более доходным и более устойчивым от вредителей, чем арабика. Сорт "Робуста" произрастает примерно от 0 до 600м над уровнем  моря, прежде всего - в тропических районах Африки, Индии и Индонезии. Зерна имеют кругловатую форму, цвет - от светло-коричневых до серовато-зеленых. Данный сорт, на который приходится четверть мирового производства кофе, имеет несколько землянистый и скорее жестковатый вкус. 70 % мирового производства кофе приходится на Арабику, 30% - на кофе Робуста. [29]

Кофейное  дерево - это вечнозеленое растение, относящееся к роду растений семейства  мареновых, виду "Rubiaceae", с продолговатыми лавроподобными листьями темно-зеленого цвета, попарно противостоящими друг другу. Оно приходится благородным родственником экзотическому сорту дерева под названием "хина". Если бы на плантациях кофейные деревья не подстригались, то их высота вполне могла бы достигать 15 метров. Кофейное дерево благодаря высоте произрастания над уровнем моря и климату может цвести в любое время года. Основное время цветения продолжается многие месяцы, но отдельные цветки умирают уже через несколько часов после начала цветения. Цветы кустарника - белого цвета, запах схож с запахом цветков жасмина. Цветение кофе начинается в сухой период и продолжается до первых дождей. Плоды созревают через 5-8 месяцев (Арабика) или 9-11 месяцев (Робуста). Кофейное дерево выглядит несколько необычно. На плантациях на одном и том же дереве и в одно и то же время можно увидеть как цветы, так и зрелые или незрелые плоды. Диапазон цвета плодов меняется от незрелого зеленого через желтый и светло-красный к пурпурному во время созревания. [22] (Приложение В)

Кофейные  плоды обычно состоят из двух вытянутых (овальной формы), обладающих запасом питательных веществ семян, плоских с одной стороны и с маленькой бороздочкой по центру. Семена окружены серебристой пленочкой и заключены в оболочку, напоминающую пергамент. В процессе созревания в мякоти кофейных плодов собирается фруктоза, большая часть которой впоследствии идет на формирование округлой формы зерна. В результате образуются круглые зерна кофейных плодов, которые еще называют "жемчужинами" (Приложение Г).

Зерна кофе Робуста более круглые, имеют прямой надрез и гораздо меньше размером, чем Арабика. Цвет - желтовато-серый. В плоде кофе Робуста может быть только один круглый боб, чаще всего это происходит на концах ветвей кофейного дерева. Эти бобы (или зерна) в процессе подготовки отсортировывают в отдельную группу. [30]

Начинают  сбор созревших плодов спустя 6-7 месяцев  после цветения, когда окраска  их становится темно-малиновой. Различают  два способа сбора кофе:

Натуральный способ. Под кофейными деревьями  настилают мешковину, и по мере созревания ягоды опадают вниз. Данный способ обычно применяется для зерен, которые впоследствии обрабатывают сухим способом. Ручной способ. Применяется на небольших высокогорных плантациях, владельцы которых заботятся о качестве своей продукции. Крестьяне собирают кофе вручную, возвращаясь к каждому дереву несколько раз за сезон. В корзину попадают только зрелые здоровые ягоды, которые затем обрабатывают мокрым способом.

Механизированный  способ. Машина собирает все ягоды  независимо от степени созревания, а также завязь, листья и цветки, находящиеся на ветках. Способ применяется для дешевых сортов кофе и требует многоступенчатой сортировки сырья. [30]

1.3.2 Новые методы производства  кофе

В значительной степени от первичной обработки  кофейных плодов зависит качество готового продукта. Обработка состоит из двух основных операций: отделения семян от плодовой мякоти и оболочек и сушки.

Сорванный кофе перевозится на фермы, где плоды  прежде всего либо просеиваются, либо промываются водой, чтобы удалить  листья, незрелые плоды, камни, песок и другие примеси. Но это только предварительная очистка. Дальнейшая обработка кофейных плодов производится двумя методами: 
влажная и сухая обработка кофе. Влажная обработка содержит следующие этапы: чистка; разбухание; удаление мякоти плодов; ферментация; промывание; сушка; снятие шелухи. Сухая обработка кофе: сортировка и просеивание; сушка; удаление мякоти; чистка.

При сухой  обработке кофе, которая используется прежде всего в Бразилии и Западной Африке, кофейные зерна высыпаются на специальные площадки для сушки. Зерна там сушатся на солнце от двух до трех недель. При этом кофе с помощью разнообразных приспособлений постоянно перемешивается. Чтобы защитить кофейные зерна от жары и утренней росы, площадки с кофе на ночь покрываются тентами. В некоторых климатических зонах часть урожая сушится с помощью специальных машин горячим воздухом. При этом время такой обработки сокращается до двух-четырех дней. Как только мякоть совершенно высыхает, можно услышать как "звенят" зерна внутри плодов, если их потрясти. В барабанных установках, кофейные плоды разламываются и зерна очищаются от высохшей мякоти, покрывающей оболочки и серебристой пленочки. После этого кофе очищается  и сортируется по размеру. Затем лучшие зерна отбираются вручную или на современных предприятиях электронным способом.

Большая часть  высококачественных сортов кофе обрабатывается методом промывания. Это касается большинства центральноамериканских сортов кофе, колумбийских и мексиканских сортов, а также кофе Кении и  Танзании. Такой кофе еще называют "промытым". Кофейные плоды сначала высыпаются в большие емкости, где их оставляют на ночь для разбухания. В специальных машинах удаляется тогда большая часть мякоти плодов. Кофейные плоды, у которых после этого мякоть еще не отделилась от зерен, для прохождения дальнейшей обработки ферментацией попадают в специальные барабанные установки. После ферментации в плодах происходит отделение мякоти от зерен и освобождение от покрывающей оболочки. В то же время процессы, происходящие в кофейных зернах во время ферментации, значительно улучшают вкусовые качества кофе. Данный процесс занимает около суток. Далее зерна окончательно промывают, высушивают, как правило, на солнце, при этом происходит окончательное отделение покрывающей оболочки от зерна. Затем в специальной установке происходит очистка зерен от оболочки и серебристой пленочки. Очищенные зерна сортируются [22]

Если основных видов промышленных кофейных деревьев всего два, то откуда же берется такое  разнообразие сортов? Кофе, сваренный из Робусты, отличается значительной крепостью и грубоватым кофейным ароматом. Кофе из Арабики имеет интенсивный сложный аромат, напоминающий цветы, фрукты, мед, шоколад. Как правило, потребителю предлагают не один сорт кофе в чистом виде, а смесь нескольких сортов. Смешивание сортов преследует очень важную цель — создать желаемый и вполне определенный вкус и аромат кофе. Смешивание — это искусство, которое основано не только на знаниях и опыте, но и на интуиции. Таким образом, Арабика и Робуста, смешанные в различных пропорциях, дают широкий спектр вкусов и ароматов кофейных напитков. [27]