Цей товар значиться другим у світі після чорного золота – нафти. Те, що кава дарує оптимістичний погляд на життя, бадьорить, веселить і взагалі є корисною – сумніватися кожному із нас не доводиться. Недарма ж цей напій давно любимий у народі.
Батьківщиною кави вважається Ефіопія (Північно-Східна Африка), де цю культуру почали обробляти приблизно тисячу років тому. Свою назву кавове дерево одержало від гірської провінції на південному-заході країни – Кафи. Про каву існує кілька захоплюючих легенд. Ось тільки одна із них. Пастух Калді помітив, що його кози не спали, як звичайно. Опівдні й навіть уночі грайливо стрибали. Поводження чотириногих його здивувало, і пастух став спостерігати за козами. Виявилося, що вони стають більш жвавими лише після того, як з‘їдять плодів і зеленого листя кавового дерева, яке росте на гірських схилах. Пастух і сам покуштував загадкових ягід і також відчув незвичайний приплив бадьорості. Настоятель із сусіднього монастиря, який проходив мимо, поцікавився причиною таких веселощів. Калді щиросердно у всьому зізнався. Тоді настоятель зірвав жменю ягід і темно-зелених листів, щоб напоїти кавовим відваром своїх ченців. Із тих пір, а легенди достеменно нас у цьому запевняють, вони перестали засипати під час нічних молитов…
Ми з вами подивимося на каву очами хіміка. Кавове дерево – то ж-бо дивна природна лабораторія хімічного синтезу речовин, адже його зерна містять таких речовин чималу кількість. Ці речовини та зміни, які вони мають у процесі приготування улюбленого напою, вивчаються десятками різних науково-дослідних лабораторій світу. Мета таких досліджень визначається не тільки у з'ясуванні хімічного складу речовин та їхньої трансформації на різних стадіях приготування кавового напою, але й у знаходженні оптимальних технологій, у пошуках методів, які б забезпечили найвищий гатунок кавового напою.
(1852 – 1919)
Природа щедро об'єднала в каві всілякі органічні сполуки. Новітні методи фізико-хімічного аналізу свідчать про наявність у складі кави декількох сотень компонентів. Це сполучення й створює водний коричневий чи темно коричневий розчин, який ми називаємо кавовим напоєм або ж просто – кавою.
До складу сирих кавових зерен входять три характерних компоненти: алкалоїди (кофеїн, тригонелін), органічні кислоти, вуглеводи. Цей набір речовин, назви яких мало що говорять читачеві далекому від хімії, становить біля 1/4 маси сирого зерняти. Інше належить тривіальним компонентам: клітковині, кавовій олії, білкам й, природно, воді. Тож ознайомимося із значенням цих сполук у складі кавового напою.
Кофеїн хіміки відносять до групи алкалоїдів. Термін «алкалоїд», тобто «схожий на луг», був запропонований ще в 1819 році німецьким фармацевтом В. Мейснером. Саме через наявність кофеїну кавовий напій зобов'язаний своїм збудливим та підбадьорливим діям. У 1820 році цю речовину булу виділено хіміками в чистому виді з кавового екстракту. Кофеїн має вигляд безбарвних кристаликів із дещо гіркуватим смаком. Вперше кофеїн поталанило синтезувати у хімічній лабораторії німецького хіміка (1897) Еміля Германа Фішера (1852–1919 рр). Ось його структурна формула:
Дія кофеїну на організм перевірялася в численних дослідах медиків і біохіміків. Було доведено, що в невеликих дозах кофеїн, як і інші наркотики, збуджує центральну нервову систему, у першу чергу кору головного мозку. Така реакція викликає поліпшення загального обміну, посилення подиху, кровообігу, підвищення життєдіяльності всіх тканин організму. Тому і входить кофеїн до складу багатьох лікарських препаратів. Процентний вміст кофеїну в кавових зернах залежить від їхнього сорту. Так, найбільша кількість кофеїну знаходиться в знайомих сортах: робуста
(1,7–2,3%), сантос (1,3–1,5%), ходейд (1,2%). Він абсолютно стійкий при обсмажуванні зерен. Його гіркуватий смак мало що додає до істинного смаку кавового напою. Часто помилково зв'язують гіркоту кави з наявністю в ній кофеїну й скаржаться, що кава не міцна. Додамо, що кофеїн утримується не тільки в кавових зернах, але й у чайному листкові, і в горіхах коли. Фахівці вважають, що дві 0,25-літрові пляшки тонізуючого напою «кока-кола», який готується із цих горіхів, за своєю дією на організм людини рівноцінні одній стандартній чашці кави.
Другий алкалоїд, який міститься в кавових зернах, – тригонелін:
не має збудливих властивостей. Йому то і належить основна функція в утворенні смаку та привабливого запаху обсмаженої кави.
У вас може виникнути питання: «А навіщо кофеїн і інші алкалоїди у рослинах»? Відповідь тут проста: у природі немає нічого зайвого й непотрібного. Як стверджують фахівці, кофеїн та тригонелін з'явився в кавових деревах у процесі багатовікової еволюції. Їхнє призначення – захист рослин від шкідливих комах. Оскільки ці речовини є природними інсектицидами (ось так, для комах – отрута, а для нас з вами – приємний напій).
Кава містить також більше тридцяти різних органічних кислот (у тому числі яблучну, лимонну, кавову):
Яблучна, лимонна і кавова кислоти
Наявність у каві широкого кола органічних кислот позитивно впливає на діяльність шлунку й поліпшує травлення. Але, сама складна й найбільш важлива із цих кислот – хлорогенова – у значній кількості (4-8%) зустрічається виключно в складі кавових зерен:
У плодах і листах інших рослин вміст її зовсім мізерний. При обсмажуванні зерен хлорогенова кислота розкладається, утворюючи органічні сполуки ще невідомої будови. Ці сполуки надають каві характерний, дещо в'язкий присмак.
Кожному сорту зерен кави властива своя особлива комбінація хімічних речовин. Смак і аромат кави залежать від способу обсмажування кавових зерен. При цьому із них, у першу чергу, віддаляється вода, вміст якої зменшується з 11% до 3%. Далі відбувається карамелізація вуглеводів, наприклад, найпростішого вуглеводу D-глюкози:
Тобто, вуглеводи під дією тепла розпадаються до органічних сполук, які й надають характерне коричневе забарвлення кавового розчину.
У процесі обсмажування зерен утворюється також речовина кофеоль – сукупність органічних сполук, ще не розшифрованого хімічного складу. Сучасними фізико-хімічними методами аналізу у складі кофеолю виявлено, не багато і не мало, близько 220 хімічних сполук. З ними зв'язують омріяний кавовий аромат. Усі погодяться з тим, що аромат – душа кавового напою! Розпочаті численні комерційні намагання створити штучним шляхом напій з ароматом кави, поки що до істотного успіху не привели.
Молекули тригонеліну за умов обсмажування також руйнуються з утворенням нікотинової (бета-піридин карбонової) кислоти:
Ця органічна речовина являє собою один із численних представників вітамінів групи В (у літературі нікотинова кислота ще відома, як фітогормон ніацин). Вітаміни цієї групи відіграють неоціниму роль у біохімічних процесах, які протікають у живому організмі, і попереджають ряд важких захворювань виду пелагри. Уже давно було замічено, що в деяких районах Південної Америки, де населення страждає від постійного недоїдання, пелагра практично не зустрічається. Секрет цієї дивної обставини «ховається» у кавовому напої, який містить нікотинову кислоту. Адже кава – національний напій народів Південної Америки і споживається там у великій кількості.
Для хімічних сполук кави характерна також наявність дубильних органічних речовин – танінів. Найпростіші таніни, які виявлено в зернах кави – органічні похідні галлової кислоти:
Вони й захищають органічні молекули в зернах кави від окиснення (іншими словами, похідні галлової кислоти є антиоксидантами), а також надають кавовому напою приємний присмак гіркоти. Молоко й вершки, які ми часто додаємо до кави, взаємодіють із танінами й зв'язують їх, тоді кава, як ви помітили, частково втрачає гіркоту.
Закінчуючи наш невеликий екскурс у дивну і цікаву область хімії кави, підкреслимо, що складні хімічні і біохімічні процеси, які відбуваються в кавовому зерні, вивчені далеко не повністю. Ще не розкрито роль окремих його складових, а тим більше всього комплексу хімічних сполук. Ото ж, хімікам, біохімікам... залишається ще довге творче поле на благо здоров′я та й бадьорого духу гурманів кави.
Григорій Ковтун, член-кореспондент НАН України
![Математика: проблеми теорії чисел [2]](/images/202404ua/numbers-theory.jpg)
Засновник та видавець