Регулярное употребление свежего кофе способствует снижению риска развития сахарного диабета, сердечно-сосудистых патологий и некоторых видов онкологии. Эти эффекты обусловлены полезным составом кофейного зерна, который включает множество биологически активных соединений.
.jpg "Кофейные зерна")
Что представляет собой молекула кофеина?
Основным веществом кофейного напитка является алкалоид кофеин – азотистое органическое соединение растительного происхождения. Оно относится к классу метилксантинов и выражается формулой C8H10N4O2.
Молекула кофеина представляет собой гетероциклическую систему, состоящую из 6-членного пиримидинового и 5-членного имидазольного колец. К структурному ядру прикрепляются 3 метильные группы -CH3, которые в ходе физиологического деметилирования изменяют функции тормозных G-белков, модулируя некоторые реакции живого организма.
Основной механизм действия кофеина основан на антагонизме аденозиновых рецепторов головного мозга – сигнальных белков, связывающихся с нейромодулятором аденозином и подавляющих таким образом активность нервной системы. Ксантиновый алкалоид является одновременно водо- и жирорастворимым низкомолекулярным соединением, поэтому легко проникает сквозь гематоэнцефалический барьер и блокирует активные центры всех типов рецепторов. В результате тонус нервной системы временно сохраняется или восстанавливается.
Сведения о химическом составе кофе
Насчитывается более 1000 химических веществ, содержащихся в кофе. Сегодня их молекулярные и физиологические эффекты являются областью активных исследований.
Белки, жиры и углеводы
Основными питательными веществами сырых кофейных зерен являются полисахариды клеточных стенок, на долю которых приходится 48-60% сухого веса продукта. Наиболее многочисленными из них признаны галактоманнаны и арабиногалактаны, которые представляют собой пищевые волокна. Также в составе семян присутствуют целлюлоза, сахароза, пентоза и пектиновые вещества.
Общее содержание протеинов в кофе достигает 11%. Около 45% белков продукта принадлежит семейству глобулинов 11S, которые используются в качестве депо питательных веществ, расходуемых при прорастании семян. Они стабильны и почти не разрушаются в пищеварительном тракте человека. Помимо запасных протеинов, в составе зерна присутствуют пептиды и около 18 типов свободных аминокислот, которые играют решающую роль в формировании цвета, аромата и вкусовых качеств посредством участия в реакции сахароаминной конденсации.
Сырые зерна обогащены липидами, концентрация которых варьируется в зависимости от вида растения. Например, в арабике обнаруживается до 18% жиров, в робусте – до 13%, в либерике – до 12%. Общие свойства липидов во многом зависят от входящих в их состав жирных кислот. В основном это ненасыщенные триглицериды, которые легко окисляются.
При этом количество свободных жирных кислот в зернах лучших сортов составляет 1-3%, а в сырье низкого качества может достигать 20%.
Витамины и микроэлементы
Продукт содержит небольшие концентрации витаминов. Самыми многочисленными признаны ниацин и фолиевая кислота, средняя концентрация которых составляет 0,7 мг и 4,7 мкг на 100 г сухого зерна соответственно. Ниацин способствует снижению холестерина в крови и улучшает азотистый и углеводный обмен. Фолиевая кислота принимает участие в образовании аминокислот и эритроцитов, обеспечивая нормальную работу сердца.
В кофе содержится немного микроэлементов, среди которых доминируют калий и магний.
Алкалоиды
В кофейных зернах обнаружены пуриновые и пиридиновые алкалоиды. К первому типу относятся кофеин и теобромин, средняя концентрация которых в высушенном продукте составляет 1,13% и 0,01% соответственно. Эти вещества имеют горький вкус и оказывают стимулирующее действие на центральную нервную систему. Кофеин углубляет дыхание и повышает тонус сосудов, а теобромин усиливает коронарный кровоток и потребность миокарда в кислороде.
Основным пиридиновым алкалоидом растения является тригонеллин, на долю которого приходится 1,2% массы сухих зерен.
Этот алкалоид производит несколько физиологических эффектов:
- нормализует липидный обмен, повышая активность ферментов;
- способствует снижению уровня сахара в плазме крови, стимулируя секрецию инсулина;
- предотвращает повреждение нервных клеток путем нейтрализации свободных радикалов;
- снижает патологическую возбудимость нервной системы;
- улучшает когнитивные способности.
Поступление алкалоидов кофе в организм взаимосвязано с повышением противовирусного иммунитета и снижением риска развития онкологических заболеваний.
Таурин
В семенах кофейного дерева таурин не обнаружен, однако его добавляют в состав молотого продукта в целях повышения энергоэффективности метаболизма.
Соединение принадлежит к классу сульфоновых кислот, небольшое количество которых синтезируется в клетках белой жировой ткани, печени и почек человека. Таурин обладает антиоксидантной активностью и усиливает нейромодулирующие эффекты кофеина. Однако механизмы его действия слабо изучены, поэтому есть опасения по поводу отрицательных последствий при длительном потреблении этого вещества.
Хлорогеновые кислоты
Основную часть фенольных соединений кофе составляют хлорогеновые кислоты – сложные эфиры, построенные на основе кофейной и хинной кислот. Эти соединения обладают сильным антиоксидантным действием и предотвращают повреждение нервных клеток головного мозга. Поэтому их используют в медицине в целях профилактики нейродегенеративных патологий и улучшения когнитивных способностей.
В каких случаях меняются состав и эффекты от кофе?
Состав, органолептические свойства и полезные эффекты кофе обусловлены степенью экстракции веществ зерен, которая зависит от множества параметров. На конечный химический профиль продукта влияют степень помола и обжарки семян, уровень температурного воздействия и состав воды.
В процессе обжарки происходит разрушение сахарозы и хлорогеновых соединений, однако увеличивается концентрация уксусной и муравьиной кислот. При обжиге повышается и количество фенольных соединений.
