Кофе: вред или польза, или кратко о кофейной химии

Кофе – это сложное вещество, смесь целого ряда компонентов, которую невозможно описать какой-то одной химической формулой. Влияние кофе на организм обусловлено как воздействием каждого из компонентов в отдельности, так и совокупностью их свойств. А свойства эти зависят и от конкретного вида кофе, и от условий хранения и подготовки кофейных зёрен, и от способа обжарки или приготовления. В общем, факторов множество, и два совершенно разных кофе могут влиять совершенно по-разному. Не говоря уже о вкусе: сравнивать дорогую арабику, приготовленную в джезве, с растворимым пойлом в придорожном забегаловке более чем странно. Что же входит в состав кофе?

Тут стоит отметить одну важную вещь. Ниже мы говорим только о составе напитка, то есть экстракта обжаренных кофейных зёрен. Химические процессы, происходящие в процессе ферментации, сушки, обжарки зёрен сильно изменяют их состав. Например, в сырых зёрнах вторым после кофеина веществом является тригонеллин C₇H₇NO₂. В процессе приготовления он оказывает существенное влияние на вкус и аромат зёрен, но в итоговом напитке полностью отсутствует, превратившись в другие вещества.

1. Кофеин. Это самый известный компонент кофе, составляющий от 0,6 до 2,7% по массе, и потому вокруг него существует множество заблуждений. От утверждения, что он является единственным составляющим (конечно, нет) до искренней веры в то, что в кофе его больше, чем в любой другом веществе (не совсем: в некоторых типах чая кофеина больше).

Кофеин – это вполне конкретное химическое соединение с формулой C₈H₁₀N₄O₂, в научной литературе он носит название 1,3,7-триметил-1H-пурин-2,6(3H,7H)-дион и в выделенном виде представляет собой россыпь твёрдых бесцветных кристалликов. Первым его выделил в 1819 году немецкий химик Фридлиб Фердинанд Рунге и назвал Kaffebase, то есть основным составляющим кофе. Впоследствии кофеин выделили из какао, чая и других растений, но производное от «кофе» название прижилось.

С медицинской точки зрения кофеин является нейростимулятором. Он блокирует фосфодиэстеразу – фермент, который разрушает имеющийся в человеческом организме циклический аденозинмонофосфат (цАМФ). Последний, в свою очередь, отвечает за внутриклеточное распространения сигналов, поступающих от ряда гормонов. Таким образом, когда фосфодиэстераза заблокирована, цАМФ накапливается, передача сигналов ускоряется. У человека усиливается сердечная деятельность, возрастает пульс, расширяются сосуды и так далее. Ещё при его приёме высвобождается дофамин, и человек временно приходит в хорошее настроение. Отрицательный эффект – усиливающееся мочеотделение, то есть после кофе быстро хочется в туалет. Соответственно, кофеин используется в медицине: его прописывают в качестве стимулятора дыхания и кровеносной системы, при усталости и апатии, и так далее.

Поскольку в кофе и чае кофеина довольно много, существует реальный риск передозировки. Трудно сказать, сколько именно чашек эспрессо нужно выпить, чтобы умереть (да, это крайняя форма передозировки), поскольку это сильно зависит от типа кофе и скорости его потребления. Но если количество кофеина в организме зашкаливает за 150 мг на килограмм массы тела, это уже опасно. В среднем в обычном кофе из капельной кофеварки содержится от 380 до 700 мг кофеина на литр напитка. Так что если вы весите, скажем, 70 кг, то ваша критическая доза находится в районе 25-30 литров. Много. Но во время дедлайнов и ночных бдений – вполне реально. Знайте меру.

2. Кафестол. Другим «заметным» веществом, содержащимся в кофе (около 0,4-0,7% по массе для «арабики») является кафестол. Формула этого вещества – C₂₀H₂₈O₃, официальное название – додекагидро-7-гидрокси-10b-метил-5a,8-метано-5aH-циклогепта[5,6]нафто[2,1-b]фуран-7-метанол. Больше всего кафестола в нефильтрованном кофе, например, по-турецки.

Основное воздействие кафестола на организм – это повышение холестерина. Воздействуя на белки-рецепторы NR1H4 и NR1I2, кафестол блокирует саморегуляцию выработки холестерина. Это негативное воздействия, поскольку повышенный холестерин – а кафестол может поднять его на 8-10% – ведёт к серьёзным сердечно-сосудистым заболеваниям. Поэтому и рекомендуется пить кофе, пропущенный через фильтр и, таким образом, максимально очищенный от кафестола.

Самый надёжный способ фильтрации кофе и максимального его очищения от кафестола, – это использование кофемашины. Мы заказывали Bosch VeroCup 100 TIS30129RW с Tmall в России, причём тогда ещё не зная о том, что фильтрация молотого кофе может иметь такое значение для здоровья. Помимо того, в подобные кофемашины устанавливаются высококачественные керамические мельницы, позволяющие добиться сверхтонкого помола. А ещё кофемашины отлично очищаются от накипи и образующихся в процессе приготовления масел (в частности, в Bosch VeroCup 100 TIS30129RW есть соответствующая функция Calc’nClean).

Есть у кафестола и положительные свойства, благодаря которым его, кстати, и начали подробно изучать. Статистические исследования показали, что несколько чашек кофе в день серьёзно снижают риск возникновения диабета второго типа. Более подробные исследования причин позволили выяснить, что «виной» тому как раз кафестол, который стимулирует выработку инсулина, а заодно придаёт кофе его знаменитую горечь. Кроме того, он работает в качестве антиканцерогена (по данным предварительных исследований на животных) и, возможно, найдёт применение в борьбе с болезнью Паркинсона. Но это дело будущего – на данный момент кафестол недостаточно изучен.

К той же группе химических соединений, что и кафестол, – к дитерпенам – относится ещё одна составляющая – кахвеол. Воздействие его на организм аналогично воздействию кафестола, но кахвеола в кофе значительно меньше, так что в какой-то мере им можно пренебречь. Единственное его явное влияние – ещё большее усугубление горечи.

3. Пиридин. Этот ароматический алкалоид с формулой C₅H₅N – одно из веществ, на которые разлагается тригонеллин при тепловом воздействии, то есть при обжарке зёрен (также результатом его нагревания является никотиновая кислота, она же витамин РР). Пиридин не оказывает на организм никакого существенного влияния, но в немалой степени отвечает за яркий, терпкий кофейный аромат, который до сих пор не сумели сымитировать искусственными методами. В отличии от специфических кафестола и кахвеона пиридин присутствует в множестве различных веществ; промышленным способом его добывают из каменноугольной смолы, а впервые его выделили в середине XIX века из костяного масла. Сам по себе пиридин токсичен и в больших дозах может воздействовать на нервную систему, но в кофе его концентрация слишком мала, чтобы как-то повлиять на организм.

4. Танины. Как в чае содержится кофеин, более известный по содержанию в кофе, так и в кофе содержатся различные танины, более известные по наличию в чае. Если конкретизировать, то в основном это так называемый L-танин. Изначально танина в кофе достаточно много (до 7,5%), но он, как и тригонеллин, окисляется и разрушается при обжарке. Здесь, собственно, возникает вопрос правильной, качественной обжарки. Если зёрна обжарены умело, то уничтожается не весь танин; порядка 0,5-1% его остаётся в готовых к помолу зёрнах.

Танины – это фенольные соединения, содержащие большое количество групп OH; они серьёзно воздействуют на вкус и цвет кофе. Полное окисление танинов при неправильной обжарке ведёт к ухудшению напитка.

5. Кафеоль. Этого необычного вещества в кофе содержится немного – от 0,5 до 1,5%, но оно очень важно. В «содружестве» с пиридином кафеоль отвечает за аромат кофе. Но если пиридин – это моновещество, которое образуется в процессе обжарки при разложении тригонеллина, то кафеоль – это сложнейшая совокупность различных компонентов, которых на данный момент насчитано аж 220 штук! Надо сказать, что первооткрыватель кафеоля, немецкий химик Бернхаймер, описавший его в 1880 году, предполагал, что это моновещество; сложный состав кафеоля продемонстрировал в 1902 году его коллега Эрнст Эрдманн, но и он нашёл в кафеоле не более полутора десятка компонентов. Сегодня мы знаем, что в состав этого вещества одних только органических кислот насчитывается более 15 штук! В составе кафеоля есть даже метиловый спирт.

Если кафеоль отвечает за запах кофе, то есть «собрат» карамелен, яркий коричневый продукт дегидратации сахарозы, – за цвет.

Естественно, это далеко не все составляющие кофе. Суммарно этот экстракт содержит несколько сотен различных веществ. Среди них хлорогеновые кислоты, влияющие на цвет напитка, многочисленные неупомянутые выше алкалоиды и полиамины, всевозможные витамины и органические примеси, в конце концов, просто вода. В какой-то мере именно сложность состава кофе и является причиной многолетних споров относительно пользы этого напитка для здоровья.

Самое серьёзное исследование влияние кофе на человеческий организм было проведено относительно недавно: его результаты опубликовали в июле 2017 года. В исследовании было задействовано 521 330 человек из 10 стран Европы. Участники эксперимента на протяжении в среднем 16,4 лет отвечали на вопросы анкетирования и сдавали тесты; за период исследования 41693 исследуемых скончались по различным причинам. Позже схожие исследования были проведены в США при участии 185 855 американцев различного этнического происхождения в возрасте от 45 до 70 лет.

И что же показали исследования? Смертность среди употребляющих кофе в среднем была на 12% ниже, чем у неупотребляющих! Причём была обнаружена зависимость в том числе от количества кофе – чем больше чашек в день употребляли испытуемые, тем ниже была смертность (для пьющих две-три чашки в день разница составляла уже 18%).

Самый кофеиносодержащий тип кофе – это эспрессо. Количество кофеина в нём может доходить до 2250 мг/л. Поэтому эспрессо – это самый «бодрящий» тип кофе, идеальный по утрам, но неподходящий для нелимитированного употребления полулитровыми канистрами. Эспрессо лучше всего готовить в специально предназначенных для этого кофемашинах, скажем, Bosch VeroAroma 300 TES60321RW. Впрочем, помимо эспрессо такие машины могут сделать крема, капучино, латте, латте макиато и другие разновидности – вопрос только в классе аппарата. Чтобы не злоупотреблять кофе, можно пользоваться автоматическим регулированием размеров порции IndividualCupVolume. Кофемашину мы нашли на Tmall в России.

Позитивное воздействие кофе определяется в основном кофеином. Помимо его «быстрых» положительных свойств (улучшение работы нервной системы, бодрящее воздействие и так далее) он имеет целый ряд положительных свойств «длительного» характера. Например, он снижает вероятность болезни Альцгеймера, предотвращая её основные симптомы, в частности – амилоидные бляшки. В этом плане интересны итальянские исследования этого вопроса: они показали, что если человек начинает активно пить кофе в пожилом возрасте, это наоборот, повышает вероятность Альцгеймера. Так что или пейте всю жизнь, или уж не начинайте.

С другой стороны, активное употребления кофеина негативно сказывается на костях, способствуя потерям костной массы и вымыванию кальция – именно поэтому кофе не стоит пить пожилым людям, а также детям и беременным женщинам. Про повышение холестерина и сердечно-сосудистые заболевания, вызываемые дитерпенами, мы уже писали выше.

На деле, кофе в большей степени полезен, нежели вреден. Он снижает риск ряда онкологических заболеваний, астмы, мигреней, диабета, подагры, увеличивает подвижность сперматозоидов, повышая репродуктивную функцию, активизирует обмен веществ.

Но, радуясь всему этому, важно понимать: в случае с кофе главное – умеренность. И мы говорим даже не о передозировке (чтобы её достигнуть, нужно приложить недюжинные усилия). Приведём простой пример. Исследования показали, что кофе снижает вероятность рака органов пищеварительной системы и в частности, пищевода. Но если постоянно потреблять очень горячий, в виде кипятка, кофе, это может привести к серьёзным повреждениям пищевода – сперва к язве, а затем и к пищеводу Барретта, который рассматривается как предраковое состояние. И никакой кофе тут не спасёт.

Поэтому самое главное правило – пейте кофе умеренно, с удовольствием, и он принесёт вам только пользу.

Партнёр материала, онлайн-магазин Tmall, — один из крупнейших в мире, заработал в России в прошлом году. Tmall в России продает оригинальные товары Apple, Samsung, Philips, Adidas и так далее. Интересна программа сравнения цен Tmall в России: если вы купили товар и в другом интернет-магазине цена оказалась ниже, то Tmall в России возместит 200% разницы в цене. Это говорит о том, что магазин действительно уверен в том, что у него самые низкие цены в рунете. Программа распространяется на более чем 300 товаров в самых популярных категориях: электроника, одежда, детские товары, а в список магазинов, с которыми сравниваются цены, входят более 20 популярных в России онлайн-магазинов.