1.3.2 Химический состав обжаренных зерен

Нельзя приготовить кофейный напиток из сырых зерен кофе, поэтому его предварительно обжаривают при определенных условиях.

Присущие кофе цвет, вкус и аромат кофейные зерна приобретают при обжарке в результате пиролитических (крекинговых) превращений веществ, главным образом углеводов, дубильных веществ и органических кислот. Обжарка кофе сопровождается незначительным (на 30-40%) увеличением объема зерен. При обжарке в результате пиролитических процессов в кофейных зернах накапливается углекислый газ, в результате чего давление в них повышается до 1,6-2,5 МПа, и даже при охлаждении зерен оно снижается лишь до 0,8-1,2 МПа. Чем меньше размеры и объем сырых зерен, тем больше они увеличиваются в объеме. Поэтому в кофейных зернах, больших по размеру, формируется и большее давление.

В зависимости от размера зерна, при одной и той же температуре, крекинговые процессы протекают при различных давлениях. Поэтому пиролиз разных соединений протекает до различной стадии разрушений. Это и позволяет получать жареный кофе различными вкусоароматическими показателями.

Изменение основных компонентов состава кофейных зерен в процессе обжарки показаны в Таблице 1.3.2.1.

Таблица 1.3.2.1 - Изменение основных компонентов кофейных зерен в процессе обжаривания

Компоненты	Содержание в кофе, в %
	сыром	обжаренном
Вода	11,3	2,7
Растворимые вещества	29,5	21,6
Азотистые вещества	12,6	11,7
Жир	11,7	12,2
Сахара	7,8	0,4
Декстрин	0,4	1,0
Клетчатка	23,9	20,3
Гемицеллюлоза	5,0	2,4
Зольные элементы	3,8	3,3
Кофеин	1,18	1,05
Кофедубильная кислота	8,4	4,7
Хлорогеновая кислота (сумма свободной и связанной)	9,6	3,8

Примечание. Для получения сопоставимых величин данные химического состава жареного кофе пересчитаны на исходную массу сырых.

Как видно из Таблицы 1.3.2.1, в процессе обжарки количество содержащихся в кофе растворимых веществ заметно снижается в основном за счет сахаров, карамелизующихся при высокой температуре и вступающих в соединение с аминокислотами при образовании меланоидинов, которые совместно с карамеленом и обуславливают коричневую окраску жареных зерен. Снижается и содержание нерастворимых полисахаридов, в том числе гемицеллюлоз.

Из клетчатки в результате пиролитичесикх процессов образуются кислоты, ацетон и другие соединения. Гемицеллюлозы разлагаются на простые сахара, и в дальнейшем происходит образование фурфурола и фурфуролового спирта, которые участвуют наряду с другими летучими соединениями в создании аромата готового кофе. Новообразование декстринов происходит в результате гидролиза полисахаридов.

Суммарное количество азотистых веществ изменяется незначительно, но при этом некоторая часть белковых веществ разлагается до аммиака, аминов, пиррола, а аминокислоты используются в реакциях меланоидинообразования.

Жиры частично разлагаются с образованием свободных жирных кислот и акролеина, но общее содержание липидов при этом даже возрастает.

При высокотемпературной обжарке происходит незначительная сублимация кофеина, однако его процентное содержание в жареных зернах становится даже несколько выше, чем в сырых, из-за снижения влажности и увеличения доли сухих веществ.

Как свободная, так и входящая в состав кофедубильной кислоты хлорогеновая кислота распадается на хинную и кофейные кислоты. Кроме того, из хлорогеновой кислоты образуются фенолы (гваякол, η - винилгваякол, η - винилкатехол), неохлорогеновая и изохлорогеновая кислоты.

В формировании аромата жареного кофе большую роль играет пиридин и его производные, которые образуются в результате пиролиза алкалоида тригонеллина, находящегося в сырых зернах. Тригонеллин, кроме того, при обжарке кофе частично превращается в никотиновую кислоту (витамин РР), повышая тем самым физиологическую ценность зерен и напитка из них. Установлено, что содержащиеся в сыром кофе витамины группы В (В₁, В₂, В₆, В₁₂ и пантотеновая кислота) в процессе обжарки зерен сравнительно устойчиво сохраняются и переходят в напиток.

Для формирования вкуса кофе из компонентов его состава наибольшее значение имеют дубильные вещества, кислоты, особенно хлорогеновая и продукты её расщепления, а также продукты карамелизации.

Многие компоненты химического состава кофе, содержащиеся в исходном сырье и вновь образующиеся при термической обработке, реагируя между собой, дают сложный комплекс соединений (в основном летучих), обуславливающих неповторимый аромат жареного кофе. В составе ароматических веществ жареного кофе в настоящее время идентифицировано более 700 соединений, из которых наиболее важны следующие (перечень составлен от большего к меньшему): уксусная кислота, фурфурол, анетол (оксиацетон), пиридин, летучие кислоты, пиразиновые основания, ацетон, фенолы, 5-метилфурфурол, фурфурол, ацетальдегид, метилэтилацетальдегид, метилмеркаптан, фурфурилмеркаптан, метанол, мальтол, ацетилфуран и др.

Общее содержание ароматических веществ в жареном кофе колеблется от 0,055 до 1,5% и зависит от вида сырья, режимов обжарки и охлаждения, времени, прошедшего с момента термической обработки, способа упаковки и условий хранения. Жареный кофе со временем теряет свой аромат. Некоторые объясняют это следующим. При обжарке в кофейных зернах накапливается углекислый газ, в результате чего давление в них повышается до 1,6-2,5 МПа, и даже при охлаждении зерен оно снижается лишь до 0,8-1,2 МПа. После помола кофе углекислый газ быстро выделяется из частиц вместе с ароматическими веществами. Масса зерен при этом уменьшается (даёт угар) на 13-21%, что обусловлено испарением воды и пиролизом органических соединений с образованием легколетучих веществ.

Выделенный путём дистилляции в виде маслянистой жидкости, или сконденсированный в жидком азоте, комплекс ароматических веществ является очень нестабильным, и даже во время хранения без доступа воздуха при низкой температуре он изменяется. Поэтому кофе, из-за нестойкости его ароматических веществ, обжаривают непосредственно перед реализацией или употреблением [3].