Состав ароматических веществ кофейного напитка, полученного завариванием 60 г обжаренного кофе Арабика (Кения) или Робуста (Индонезия) в 1 л кипящей воды, изучали следующим образом. Осуществляли дисцилляцию с последующей непрерывной экстракцией ароматических веществ. Затем экстракт подсушивали Na2SO4 и концентрировали на колонке Vireux. После разделения ароматических веществ на колонке с силикагелем на 6 фракций различной полярности проводили анализ каждой методами ГХ или ГХ/МС. Всего обнаружено 400 веществ, из них 170 имели концентрации в интервале 1-150 и 70 - в интервале 1-500 мкг/кг. Из кофе Робуста в кофеный напиток извлекается 75% ароматических веществ обжаренного кофе, а из сорта Арабика - только 55%. В 1 л кофеного наптка содержится 25-50 мг ароматических веществ.
По результатм исследования 2-метилизоборнеола, обусловливающего типичный аромат кофе Робуста, методом ГХ/МС в изучаемых образцах зеленых зерен обнаружено 0,03-0,3 кмг/кг этого соединения. Однако оно совершенно исчезало после обработки зеленого кофе паром или обжаривания.
Формирование аромата кофе происходит при обжаривании. В частности, количество фурфурилмеркаптана возрастает с увеличением длительности этого процесса. Энергия активации для образования фурфурилмеркаптана составляет 50 ккал/моль при pH 4.
Изменение содержания летучих веществ при хранении горячего напитка кофе изучают методом газовой хроматорафии. Для проведения определений используют парофазное устройство LSC 2000 и газовый хроматограф с ДИП, пламенно-фотометрическим детектором и колонкой (длиной 25 м, диаметром 0,32 мм), заполненной SE-54. В результате анализа получают относительные величины концентраций метилдисульфида, характеризующих степень окисления напитка. Концентрация метилформиата является индикатором протекания гидролитических реакций.
Оптимизацию условий определения диметилсульфида, сероуглерода, тиофена, метилдисульфида и других серосодержащих соединений в аромате кофе проводят методом ГХ. Обжаренный, растовримый ароматизированный и растворимый неароматизированный кофе содержат диметилсульфида соответственно 3,83, 21,59 и 0,013 нг/мл, сероуглерода 2,81, 6,46 и 0,017, тиофена 0,73, 3,57 и 0,011, метилдисульфида 0,79, 2,74 и 0,038 нг/мл.
Для определения ароматических веществ с интенсивным запахом кофе разработана методика анализа содержания 2-фурфурилтиола, 2-этил-3,5-диметипиразина, 2,3-диэтил-5-метилпиразина и 2-метилизоборнеола в кофе Арабика и Робуста. Первые три вещества экстрагируют трижды из 40-120 г обжаренного кофе диэтиловым эфиром, затем объединенные экстракты концентрируют и извлекают летучие вещества дистилляцией. 2-Метилизоборнеол выделяют путем дистилляции с одновременной экстракцией из 500 г зеленого кофе аналогичным способом. Анализ проводят методом ГХ/МС с ионизацией пробы электронным ударом. Конценрация 2-фурфурилтиола в обжаренном кофе Робуста составляет 1,956 мг/кг, а сорта Арабика - 1,708 мг/г. Содержание 2,3-этил-5-метилпиразина в этих видах кофе отличается более значительно, чем 2-фурфурилтиола, - соответственно 824/492 и 233/112 мк/кг. При заварке в кофейный напиток извлекается 90% 2-фурфурилтиола и 60-64% 2-этил-3,5-диметилпиразина и 2,3-диэтил-5-метилпиразина. После 40 суток хранения при комнатной температуре концентрация 2-фурфурилтиола в кофе Арабика уменьшается до 0,32 мг/кг, а в кофе Робуста - до 0,79 мг/кг. Содержание 2-метилизоборнеола в зеленом кофе Робуста из Колумбии и Бразилии составляло соответственно 1,28 и 0,74 мкг/кг, а в кофе Арабика - 0,42 и 0,08 мкг/кг.
Для извлечения полезных ароматических веществ, таких как диацетил- и ацетальдегиды, из термогидролизаторов кофе, содержащих вещества с неприятным запахом, используют стеклянную колонку (длиной 2,1 м и диаметром 10,2 см), заполненную 4,5 кг неполярного микропористого сорбента на основе полистиролдивинилбензола, при 20°C и скорости прокачки термогидролизата кофе 40 см³/мин. Сбор элюата осуществляют до появления неприятного запаха, например, фурфурола. Полученный элюат, обладающий масляным, легким фруктово-винным запахом, может быть использован для аромата традиционного растворимого кофе.
Исследование содержания основных компонентов аромата обжаренного кофе проводят методом разбавления изотопов в сравнении с дейтерированными образцами (2-фурфурилтиол, 2-этил-3,5-диметилпиразин, ванилин, замещенные гваяколы и др.). В результате определяют также величины порога обоняния этих веществ; при этом отмечены различия аромата изученных сортов кофе в связи с разной концентрацией основных компонентов.
Методом ГХ/МС проводят определение содержания ароматических веществ в кофейных напитках, приготовленных из обжаренных зерен кофе Арабика и Робуста. Наиболее интенсивным запахом из 22 найденных ароматических веществ обладают 2-фурфурилтиол, 3-меркапто-3-метилбутилформиат, метантиол, β-дамасцеон, метилпропаналь и 3-метилбутаналь. Степень извлечения 17 ароматических веществ из зерен кофе в кофейных напитках различна: для полярных веществ (например, гваякол) - 75-100%, неполярных (например, β-дамасцеон) - только 10-25%.
Методами ГХ/МС с применением колонки (длиной 60 м и диаметром 0,25 мм) с Supelcowax 10 при программировании температуры от 40 до 200 °C со скоростью 3°C/мин, также ольфактометрии проводят определение ароматических веществ, выделенных из обжаренного цикория дисцилляцией с паром при одновременной экстракции и динамическом отделении паровой фазы. При первом способе выделения ароатических веществ идентифицировано 92 соединения, при втором - 64. Обнаружены также некоторые пиразины и N-фурфурилпироллы. Аромат обжаренного цикория обусловлен в основном присутствием 2-этил-3,5-диметилпиразина, 2,3-бутандиона, 1-октен-3-она, 3-метилбутаналя и одним неидентифицированным соединением, обладающим запахами цикория и жженого сахара.
Для исследования ароматическихвеществ, обусловливающих аромат обжаренного кофе Арабика, из основных летучих соединений составляют модельные смеси, аромат которых сравнивают с натуральным образцом, используя метод исключения из модельной смеси одного или нескольких соединений. Обнаружено, что 2-фурфурилтиол, 4-винилгваякол, ряд алкилпирозинов, фуранонов, ацетальдегид, пропаналь, метилпропаналь, 2- и 3-метилбутаналь обусловливают типичный аромат кофе Арабика.
При выборе оптимальных условий анализа летучих компонентов в измельченном обжаренном кофе Арабика при статическом методе отбора проб исследуют два фактора - равновесные время и температуру. При этом выбирают три значения температуры: 60, 80 и 90°C. Наибольшее количество летучих соединений экстрагируется при 90°C, а затем при 80 и 60°C, хотя их набор при всех значениях температуры идентичен.
Экстракцию летучих компонентов изучают при семи значениях времени: 30, 45, 60, 80, 100, 120 и 150 мин. Оптимальное значение времени выбирают в зависимости от химического состава летучих компонентов. В результате идентифицировано 122 компонента, включая 26 фуранов, 20 кетонов, 20 пиразинов, 9 спиртов, 9 альдегидов, 8 эфиров, 6 пироллов, 6 тиофенов, 4 серосодержащих компонента, 3 бензольных компонента, 2 фенольных компонента, 2 пиридина, 1 оксазол, 1 лактон, 1 алкан, 1 алкен и 1 кислоту.
Изменение состава эфирного масла при обработке кофе. Состав летучих соединений в свежих зернах Робуста и Арабика неодинаков на различных стадиях созревания. Методами ГХ/МС в зеленых зернах кофе обнаружено лишь 14 соединений, а в спелых зернах обоих видов - свыше 40 летучих веществ. При этом отмечен высокий уровень терпенов и сесквитерпенов - лимонена, карофиллена, гумулена, α-пинена, 2-пентилацетата, изопентанола, 2-гептанола и др. При высушивании зерен концентрация этих соединений снижается и появляется значительное количество продуктов их окисления.
Потенциальными ароматическими веществами необжаренного кофе Арабика могут быть 3-изобутил-2-метоксипиразин, 2-метокси-3,5-диметилпиразин, этил-2-, этил-3-метилбуритат и 3-изопропил-2-метоксипиразин. Наиболее сильным запахом обладает 3-изобутил-2-метоксипиразин, определяющий наличие горохового оттенка в запахе необжаренного кофе. В процессе обжаривания концентрация в кофе 3-изобутил-2-метоксипиразина не изменяется, а таких ароматических веществ, как метиональ, 3-гидрокси-4,5-диметил-2(5Н)-фуранон, ванилин, (Е)-β-дамасценол, 4-винил- и 4-этилгваякол, - увеличивается.
Б. В. Артемьев исследовал газовую фазу жареного молотого кофе Колумбийский с помощью метода анализа пищевых запахов.
Состав газовой фазы жареного молотого кофе Колумбийский Вещество Содержание, % по массе в пересчете на пропанол
Пентан 0,5
Этанол 23,6
Метилформиат 2,9
Фуран 2,0
Пропаналь 3,4
Пропанол
+ диметилсульфид
+ метилацетат 13,4
2-Метилпропаналь4,9
2-Метилфуран 2,9
Бутаналь 0,2
Бутанол 2,6
2,3-Бутадион 1,5
2-Метилбутаналь 2,2
3-Метилбутаналь 4,2
2,5-Диметилфуран0,3
Тиофен менее 0,1
Бутилформиат 0,1
2,4-Пентадион 0,2
Пиридин 0,4
2-Метилпиридин
+ 3-метилпиридин
+ 4-метилпиридин
+ 2-гептанол 11
2-Пентанон 0,1
Пентанал 0,2
Амилацетат 0,1
Пиразин 3,9
Фурфурол 4,6
Фурфуриловый спирт0,1
Метоксибензол 0,2
Бензальдегид 0,5
2,6-Диметил-2,7-октадиен-6-ол 0,1
При использовании этого метода для идентификации веществ добавляли вещества-метчики в конденсат газовой фазы перед его дозировкой в колонку, учитывая совпадение на хроматограмме пика X газовой фазы продукта с пиком Y вещества-метчика (проявление их совместного пика X + Y. Пики X и X + Y сравнивали по площади и величине ГЖХ-удерживания. Путем анализов на трех колонках идентифицировано 34 вещества газовой фазы жареного молотого кофе Колумбийский, составляющие 86% суммы душистых веществ этой фазы.
Химия субтропических и пищевкусовых продуктов. | 2003
