Декофеинизация
Декофеинизация — это удаление («де-») кофеина из кофейных зерен , какао , чайных листьев и других кофеинсодержащих материалов. Продукты без кофеина обычно обозначаются аббревиатурой без кофеина . Напитки без кофеина обычно содержат 1–2% исходного кофеина, но иногда и до 20%. [1]
Декофеинизация кофе
[ редактировать ]Фридлиб Фердинанд Рунге впервые выделил кофеин из кофейных зерен в 1820 году, после того как немецкий поэт Гете услышал о его работе над экстрактом красавки и попросил его провести анализ кофейных зерен. [2] Хотя Рунге смог выделить это соединение, он мало что знал о химии самого кофеина и не стремился использовать этот процесс в коммерческих целях для производства кофе без кофеина.
Процессы декофеинизации
[ редактировать ]Для декофеинизации кофе можно использовать различные методы. Эти методы применяются до обжарки и могут использовать органические растворители, такие как дихлорметан или этилацетат , сверхкритический CO 2 или воду для извлечения кофеина из зерен, оставляя при этом предшественники вкуса как можно ближе к их исходному состоянию. [3]
Процессы с органическими растворителями
[ редактировать ]Прямой метод
[ редактировать ]Первый коммерчески успешный процесс декофеинизации был изобретен немецким купцом Людвигом Розелиусом и его коллегами в 1903 году, после того как Розелиус заметил, что партия кофейных зерен, случайно замоченных в морской воде, потеряла большую часть содержания кофеина, но при этом мало потеряла свой вкус. [4] [5] Этот процесс был запатентован в 1906 году и включал обработку кофейных зерен паром с различными кислотами и основаниями , а затем использование бензола в качестве растворителя для удаления кофеина. [6] [7] Кофе без кофеина продавался под названием Kaffee HAG по названию компании Kaffee Handels-Aktien-Gesellschaft (Кофейная торговая компания) в большинстве стран Европы, как Café Sanka во Франции , а затем как кофе торговой марки Sanka в США . Café HAG и Sanka теперь являются мировыми брендами Kraft Foods .
Методы, подобные тем, которые впервые разработал Розелиус, продолжают доминировать и иногда известны как метод прямого органического растворителя . Однако из-за проблем со здоровьем, связанных с бензолом (который сегодня признан канцерогеном ) , [8] другие растворители, такие как дихлорметан или этилацетат . теперь используются [9] Необжаренные (зеленые) зерна сначала пропаривают, а затем промывают растворителем, который экстрагирует кофеин, оставляя при этом другие компоненты практически незатронутыми. Процесс повторяется от 8 до 12 раз, пока содержание кофеина не будет соответствовать требуемому стандарту (97% кофеина удалено в соответствии со стандартом США или 99,9% без кофеина по массе в соответствии со стандартом ЕС). [3]
Косвенный метод
[ редактировать ]Другой вариант метода Розелиуса — непрямой метод с использованием органических растворителей . В этом методе вместо непосредственной обработки бобов их сначала замачивают на несколько часов в горячей воде, а затем вынимают. Оставшуюся воду обрабатывают растворителями (например, дихлорметаном или этилацетатом) для извлечения кофеина из воды. Как и в других методах, кофеин затем можно отделить от органического растворителя простым выпариванием. Та же самая вода перерабатывается в ходе этого двухэтапного процесса с новыми партиями зерен. Равновесие достигается после нескольких циклов, при этом вода и зерна имеют одинаковый состав , за исключением кофеина. После этого из зерен удаляется только кофеин, поэтому крепость кофе или другие ароматизаторы не теряются. [10] Поскольку на начальном этапе этого процесса используется вода, непрямой метод декофеинизации иногда называют «обработанным водой». Этот метод был впервые упомянут в 1941 году, и люди приложили значительные усилия, чтобы сделать этот процесс более «естественным» и по-настоящему основанным на воде, находя способы переработки кофеина из воды способами, позволяющими обойти использование органических растворителей. [11]
Швейцарский водный процесс
[ редактировать ]
Альтернативным методом удаления кофеина из кофе является процесс «Швейцарская вода». В этом процессе не используются органические растворители, вместо этого для удаления кофеина из зерен используется только вода. Это метод, впервые разработанный в Швейцарии в 1933 году и коммерциализированный компанией Coffex SA в 1980 году. [5] Процесс Swiss Water был затем представлен компанией Swiss Water Decaffeinated Coffee Company из Бернаби , Британская Колумбия , в 1988 году. [12]
В этом процессе используется экстракт зеленого кофе в качестве механизма экстракции кофеина (GCE). Экстракт зеленого кофе представляет собой раствор, содержащий водорастворимые компоненты зеленого кофе, за исключением кофеина, полученный путем замачивания зеленых кофейных зерен в горячей воде с последующей фильтрацией через фильтр с активированным углем для удаления молекул кофеина. [5] Свежие зерна, содержащие как кофеин, так и другие компоненты, добавляются в раствор GCE, при этом разница градиентного давления между GCE (обедненным кофеином) и зеленым кофе (богатым кофеином) заставляет молекулы кофеина мигрировать из зеленый кофе в GCE. [13] Поскольку GCE насыщен другими водорастворимыми компонентами зеленого кофе, в GCE мигрируют только молекулы кофеина; другие водорастворимые элементы кофе сохраняются в зеленом кофе. Затем новый раствор GCE, богатый кофеином, пропускают через фильтры с активированным углем, чтобы снова удалить кофеин, и процесс повторяется. Непрерывный периодический процесс занимает 8–10 часов, чтобы достичь конечного целевого показателя остаточного количества без кофеина. [14]
Пищевой инженер Торунн Аттераас Гарин также разработал процесс удаления кофеина из кофе. [15] [16]
Триглицеридный процесс
[ редактировать ]В этом процессе зеленые кофейные зерна замачивают в горячей воде и кофейном растворе, чтобы кофеин попал на поверхность зерен. Далее зерна перекладывают в другую емкость и погружают в кофейные масла, полученные из отработанной кофейной гущи, и оставляют замачиваться.
После нескольких часов воздействия высоких температур триглицериды масел удаляют из бобов кофеин, но не вкусовые элементы. Бобы отделяют от масла и сушат. Кофеин удаляется из масел, которые повторно используются для декофеинизации другой партии зерен. Это контактный метод декофеинизации.
Сверхкритический CO 2 процесс
[ редактировать ]Ученые-диетологи также обратились к сверхкритическому диоксиду углерода (sCO 2 ) как к средству декофеинизации. Разработанный Куртом Зоселем, ученым из Института Макса Планка, он использует CO 2 (углекислый газ), нагретый и находящийся под давлением выше критической точки , для извлечения кофеина. [5] Зеленые кофейные зерна пропаривают, а затем добавляют в сосуд высокого давления. Смесь воды и CO 2 циркулирует через сосуд при давлении 300 атм и температуре 65 °C (149 °F). При этом давлении и температуре CO 2 является сверхкритической жидкостью со свойствами, промежуточными между газом и жидкостью. Кофеин растворяется в CO 2 ; но соединения, придающие вкус заваренному кофе, в значительной степени нерастворимы в CO 2 и остаются в зернах. В отдельном сосуде кофеин очищают от CO 2 дополнительным количеством воды. CO 2 затем рециркулируется в сосуд высокого давления. [3] [17]
Содержание кофеина в кофе
[ редактировать ]![[икона]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/20px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( апрель 2022 г. ) |
Содержание кофеина в кофе без кофеина
[ редактировать ]Чтобы гарантировать качество продукции, производители обязаны тестировать новые кофейные зерна без кофеина, чтобы убедиться, что концентрация кофеина относительно низкая. Согласно стандартам США требуется снижение содержания кофеина как минимум на 97%. [18] В Канаде содержится менее 0,1% кофеина в кофе без кофеина и менее 0,3% в растворимом кофе без кофеина. [19] Многие кофейные компании используют высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ) для измерения количества кофеина, оставшегося в кофейных зернах. Однако, поскольку ВЭЖХ может быть довольно дорогостоящей, некоторые кофейные компании начинают использовать другие методы, такие как спектроскопия ближнего инфракрасного диапазона (БИК) . [20] Хотя ВЭЖХ отличается высокой точностью, БИК-спектроскопия намного быстрее, дешевле и в целом проще в использовании. Наконец, другой метод, обычно используемый для измерения оставшегося кофеина, включает спектроскопию ультрафиолетового и видимого диапазона : он полезен для процессов декофеинизации, включающих сверхкритический CO 2 , поскольку CO 2 не поглощает в УФ-видимом диапазоне. [21]
Контролируемое исследование, проведенное в 2006 году в Университете штата Флорида десяти образцов приготовленного кофе без кофеина из кофеен, показало, что некоторое количество кофеина осталось. [1] Четырнадцать-двадцать чашек такого кофе без кофеина будут содержать столько же кофеина, сколько одна чашка обычного кофе. [1] Чашки образцов кофе объемом 473 мл (16 унций) содержали кофеин в диапазоне от 8,6 до 13,9 мг. В другом исследовании популярных марок кофе без кофеина содержание кофеина варьировалось от 3 до 32 мг. [22] Напротив, чашка обычного кофе объемом 237 мл (8 унций) содержит 95–200 мг кофеина. [23] а порция кока-колы объемом 355 мл (12 унций) содержит 36 мг. [24]
Декафито
[ редактировать ]По состоянию на 2009 год прогресс в выращивании кофейных зерен, не содержащих кофеин, все еще продолжался. Термин «Decaffito» был придуман для описания этого типа кофе и зарегистрирован как торговая марка в Бразилии. [25]
Перспективы кофе типа Decaffito были показаны после открытия в 2004 году сорта Coffea charrieriana , который не содержит кофеина. Он имеет дефицитный ген кофеинсинтазы , что приводит к накоплению теобромина вместо превращения его в кофеин. [26] Либо этот признак можно передать другим кофейным растениям путем скрещивания их с C. charrieriana , либо эквивалентный эффект может быть достигнут путем выключения гена кофеинсинтазы в обычных кофейных растениях. [27]
Чай без кофеина
[ редактировать ]Чай также может быть лишен кофеина, обычно с использованием процессов, аналогичных прямому методу или процессу CO 2 , как описано выше. Окисление чайных листьев для создания черного чая («красного» в китайской чайной культуре) или чайных листьев улуна из зеленых листьев не влияет на количество кофеина в чае, хотя подвиды чайного растения (например, Camellia sinensis sinensis по сравнению с Camellia sinensis assamica ) могут отличаться по содержанию натурального кофеина. Молодые листья и почки содержат больше кофеина по весу, чем старые листья и стебли. [ нужна ссылка ] Хотя процесс CO 2 выгоден, поскольку он удобен, невзрывоопасен и нетоксичен, [28] Сравнение обычного зеленого чая и зеленого чая без кофеина с использованием сверхкритического диоксида углерода показало, что большинство летучих неполярных соединений (таких как линалоол и фенилацетальдегид ), соединений зеленого и цветочного вкуса (таких как гексаналь и ( E )-2- гексеналь ) и некоторых неизвестных соединения исчезли или уменьшились после декофеинизации. [29]
В дополнение к процессу экстракции CO 2 чай можно также очистить от кофеина с помощью обработки горячей водой. Оптимальные условия достигаются путем контроля температуры воды, времени экстракции и соотношения листьев и воды. Температура 100 °C или выше, умеренное время экстракции 3 минуты и соотношение листьев и воды на объем 1:20. [ нужны разъяснения ] соотношение удалило 83% содержания кофеина и сохранило 95% общего количества катехинов . [30] Катехины, разновидность флаванола , придают чаю вкус и, как было доказано, усиливают подавление мутагенов , которые могут привести к раку. [31]
И кофе, и чай содержат танины , которые отвечают за их вяжущий вкус, но в чае содержится около трети танинов, чем в кофе. [32] Таким образом, декофеинизация чая требует большей осторожности для сохранения содержания танинов, чем декофеинизация кофе, чтобы сохранить этот вкус. Сохранение танинов желательно не только из-за их вкуса, но и потому, что они обладают антиканцерогенными, антимутагенными, антиоксидантными и противомикробными свойствами. В частности, танины ускоряют свертывание крови, снижают кровяное давление, снижают уровень липидов в сыворотке и модулируют иммунные реакции. [33]
Определенные процессы во время нормального производства могут помочь напрямую уменьшить содержание кофеина или просто снизить скорость его высвобождения во время каждой инфузии. В Китае это проявляется во многих приготовленных чаях пуэр , а также в более сильно обожженных улунах горы Уи ; обычно называемый «чжунхо» (средний огонь) или «цзухуо» (сильный огонь). [ нужна ссылка ]
Общепринятая статистика гласит, что чашка обычного черного (или красного) чая содержит 40–50 мг кофеина, что примерно вдвое меньше, чем в чашке кофе. [34]
Несмотря на то, что обычная техника отбрасывания короткого (от 30 до 60 секунд) крутого [35] Считается, что содержание кофеина в последующей заварке значительно снижается за счет некоторой потери вкуса. Исследования показывают, что пятиминутная заварка дает до 70% кофеина, а вторая заварка содержит одну треть кофеина по сравнению с первой заваркой. (около 23% от общего количества кофеина в листьях). [ нужны разъяснения ] [36]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с «Исследование: кофе без кофеина не содержит кофеина» . 15 октября 2006 г. doi : 10.1093/jat/30.8.611 . Проверено 12 января 2008 г.
- ^ Вайнберг, Беннетт Алан; Билер, Бонни К. (2001). Мир кофеина: наука и культура самого популярного в мире наркотика . Психология Пресс. ISBN 9780415927222 .
- ^ Jump up to: а б с Рамалакшми, К.; Рагхаван, Б. (1999). «Кофеин в кофе: его удаление. Почему и как?». Критические обзоры в области пищевой науки и питания . 39 (5): 441–56. дои : 10.1080/10408699991279231 . ПМИД 10516914 .
- ^ «Откуда мой кофе без кофеина?» . Просвещение . 7 февраля 2012 г. Архивировано из оригинала 8 февраля 2012 г.
- ^ Jump up to: а б с д Эмден, Лоренцо (6 июля 2012 г.). «Декофеинизация 101: четыре способа декофеинизировать кофе» . Конфиденциальная информация о кофе . Проверено 29 октября 2014 г.
- ^ Патент США 897840 , Иоганн Фридрих Мейер младший, Людвиг Розелиус, Карл Генрих Виммер, «Приготовление кофе», выдан 1 сентября 1908 г.
- ^ «Людвиг Розелиус (1874–1943)» . Архивировано из оригинала 29 июня 2012 г. Проверено 20 августа 2012 г.
- ^ Международное агентство по исследованию рака. «Химические агенты и родственные профессии, том 100F. Обзор канцерогенов для человека» (PDF) . Международное агентство по исследованию рака. Архивировано из оригинала (PDF) 21 августа 2014 г. Проверено 20 августа 2014 г.
- ^ Рональд Кларк и OO Vizthum Coffee: последние события . Блэквелл Сайенс 2001, с. 109.
- ^ патент США 4409253 , Моррисон, Лоуэн; Элдер, Мелисс и Джон, Филлипс, «Извлечение растворимых веществ, не содержащих кофеин, в процессе декофеинизации экстракта», опубликовано 11 октября 1983 г.
- ^ Рональд Кларк и OO Vizthum Coffee: последние события . Блэквелл Сайенс 2001, с. 111.
- ↑ История процесса декофеинизации SWISS WATER. Архивировано 30 декабря 2006 г. в Wayback Machine , 4 января 2007 г.
- ^ Даулинг, Стивен. «Как сделать кофе без кофеина?» . www.bbc.com . Проверено 7 августа 2020 г.
- ^ «Извлечение кофеина из чая: экологизация химии» (PDF) .
- ^ «Торунн А. Гарин, 54 года, известный инженер-пищевик» . Нью-Йорк Таймс . 1 мая 2002 г.
- ^ США 4113887A , Крамер, Франклин; Хениг, Яир Стив и Гарин, Торунн Аттераас и др., «Процесс адсорбции», выпущено 24 февраля 1977 г.
- ^ «Как они это делают?: S7 E15 — Кофе без кофеина; Копченый лосось; Водяные струи» . Как они это делают? . 1 декабря 2013 года. Архивировано из оригинала 1 апреля 2019 года . Проверено 1 апреля 2019 г.
- ^ «Кофе без кофеина» . www.espressocoffeeguide.com . Проверено 8 декабря 2015 г.
- ^ Филиал, Законодательная служба. «Сводные федеральные законы Канады, Положения о пищевых продуктах и лекарствах» . Laws.justice.gc.ca . Проверено 19 июля 2018 г.
- ^ «Определение кофеина в кофе без кофеина методом БИК-спектроскопии» (PDF) . Расшифровщик . Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 г. Проверено 8 декабря 2015 г.
- ^ «Измерение концентрации кофеина» (PDF) . Примечание по применению прикладной аналитики № AN-019 .
- ^ «Вы действительно получаете кофе без кофеина?» Архивировано 27 мая 2008 г. в независимом исследовании Wayback Machine о 10 популярных сортах кофе без кофеина. Просмотрено 5 августа 2008 г.
- ^ «Содержание кофеина в кофе, чае, газированных напитках и т. д.» Список содержания кофеина в напитках, которые, как известно, содержат кофеин. Просмотрено 28 августа 2012 г.
- ^ «Количество кофеина в газированных напитках: все виды колы, о которых вы только можете подумать» Список содержания кофеина в популярных безалкогольных напитках. Просмотрено 28 августа 2012 г.
- ^ Пауло Маццафера; Томас В. Бауманн; Милтон Массао Симидзу; Мария Бернадете Сильваролла (июнь 2009 г.). «Без кофеина и бег с препятствиями к Декафито - кофе из растений арабики без кофеина». Биология тропических растений . 2 (2): 63–76. дои : 10.1007/s12042-009-9032-7 . S2CID 36008460 .
- ^ Сильваролла М.Б., Маццафера П., Фазуоли Л.К. (июнь 2004 г.). «Биохимия растений: натуральный кофе арабика без кофеина» . Природа . 429 (6994): 826. Бибкод : 2004Natur.429..826S . дои : 10.1038/429826a . ПМИД 15215853 . S2CID 4428420 .
- ^ Коглан, Энди (23 июня 2004 г.). «Обнаружено растение кофе без кофеина» . Новый учёный .
- ^ Мойлер, Д. (1993). «Экстракция ароматизаторов и ароматизаторов сжатым CO2». В Кинге, М; Ботт, Теодор (ред.). Экстракция натуральных продуктов с использованием околокритических растворителей (Первое изд.). Глазго: Спрингер Нидерланды. стр. 140–183 . ISBN 978-94-010-4947-4 .
- ^ Ли, С.; Парк, МК; Ким, К.Х.; Ким, Ю.-С. (сентябрь 2007 г.). «Влияние сверхкритического декофеинирования диоксида углерода на летучие компоненты зеленого чая». Журнал пищевой науки . 72 (7): С497–С502. дои : 10.1111/j.1750-3841.2007.00446.x . ПМИД 17995663 .
- ^ Лян, Хуэйлин; Лян, Юэрун; Донг, Джунджи; Лу, Цзяньлян; Сюй, Хайронг; Ван, Хуэй (2007). «Декофеинизация листьев свежего зеленого чая (Camellia sinensis) путем обработки горячей водой». Пищевая химия . 101 (4): 1451–1456. doi : 10.1016/j.foodchem.2006.03.054 .
- ^ Бу-Аббас, А; Нуньес, X; Клиффорд, М; Уокер, Р; Иоаннидес, К. (1996). «Сравнение антимутагенного потенциала зеленого, черного чая и чая без кофеина: вклад флаванолов в антимутагенный эффект» . Мутагенез . 11 (6): 597–603. дои : 10.1093/mutage/11.6.597 . ПМИД 8962430 .
- ^ Саволайнен, Х (1992). «Содержание танинов в чае и кофе». J Appl Токсикол . 12 (3): 191–192. дои : 10.1002/jat.2550120307 . ПМИД 1629514 . S2CID 42678826 .
- ^ Чунг, Кинг-Том; Вонг, Тит Йи; Вэй, Ченг-И; Хуан, Яо-Вэнь; Линь, Юань (1998). «Танины и здоровье человека: обзор». Критические обзоры в области пищевой науки и питания . 38 (6): 421–464. дои : 10.1080/10408699891274273 . ПМИД 9759559 .
- ^ Импорт чая Аптон (2003). «Чай и кофеин» . Информационный бюллетень об импорте чая Upton . 16 (1) . Проверено 26 января 2007 г.
- ^ «Часто задаваемые вопросы об императорском чайном дворе» , www.imperialtea.com, 2002 г.
- ^ Моник Б. Хикс; Ю.-Х. Пегги Се и Леонард Н. Белл (1996). «Приготовление чая и его влияние на концентрацию метилксантина». Международное исследование пищевых продуктов . 29 (3–4): 325–330. дои : 10.1016/0963-9969(96)00038-5 .
Чай ( Камелия китайская ) |
|---|
