CC BY
113
УДК 663.933
Определение содержания антиоксидантов в кофе амперометрическим методом
А. Я. Яшин, канд. хим. наук;
Н. И. Черноусова, канд. хим. наук; П. А. Федина, асп. ОАО НПО «Химавтоматика» (Москва) Д. А. Лёвин, С. А. Миронов
Кофейная компания FRC (Москва)
По распространенности в мире кофе — второй напиток после чая. В последние годы растет число потребителей кофе. Кофе имеет сложный химический состав. Методами хроматографии в нем обнаружено более 2 тыс. соединений. Как напиток кофе привлекателен, во-первых, из-за своих уникальных аромата и вкуса, во-вторых, из-за его возбуждающего воздействия на организм человека (за счет присутствия кофеина), увеличивающего работоспособность и внимание. В последние годы растет интерес к кофе как к источнику антиоксидантов. Нами ранее было показано, что по суммарному содержанию антиоксидантов растворимые виды кофе находятся на уровне черного чая [1], уступая только лучшим сортам зеленого чая.
Основные антиоксиданты кофе — оксиароматические кислоты: хлороге-новая, кофейная, феруловая, я-кума-
Ключевые слова: антиоксиданты, амперометрический детектор, кофе, хроматография
ровая и др. (рис. 1). Особенно много в кофе хлорогеновой кислоты. При норме заварки 10 г кофе в чашке вместимостью 200 мл может содержаться 20-300 мг хлорогеновой кислоты [2].
Антиоксидантные свойства феру-ловой и кофейной кислот изучались как in vitro [3, 4], так и in vivo [5].
В мире в основном используют два сорта кофе: арабика и робуста.
В зеленых зернах кофе робуста общее содержание антиоксидантов в 2 раза выше, чем в зеленых зернах сорта арабика. Содержание кофеина в робу-сте также в 2 раза выше, чем в арабике. Однако после обжаривания содержание антиоксидантов выравнивается [2].
COOH
COOH
O
CH,
OH
Протокатеховая кислота
COOH
Феруловая кислота
о
а он
Hн H
Кофейная кислота
Рис. 1. Основные антиоксиданты кофе
OH H
Хлорогеновая кислота
OH
В разных странах используют кофе разной степени обжарки (малой, средней и сильной). При обжаривании активность кофе уменьшается, причем для кофе сорта робуста это уменьшение гораздо более значительное [2].
Обжаривание проводят при температуре в пределах 180.240 °С в течение 10-15 мин.
В работе [4] определена антиокси-дантная активность зеленых и обжаренных зерен кофе робуста из Заира и Эквадора, кофе арабика из Бразилии, Колумбии и Коста-Рики. Водные вытяжки зеленых зерен кофе слабокислые: pH в пределах 6,77-5,95. У обжаренных зерен рН несколько уменьшается — до 5,01 -5,4.
Антиоксидантная активность зеленых зерен была несколько выше, чем обжаренных для всех сортов. В этой же работе было исследовано положительное влияние кофе на ли-пидное окисление in vivo.
При обжаривании зеленых зерен кофе происходят карамелизация углеводов, термическое разложение и пиролиз высокомолекулярных соединений [6, 7].
В этих процессах синтезируются летучие соединения, придающие кофе специфические аромат и вкус. Аромат кофе обусловлен примерно 220 летучими соединениями. В работе [8] летучие компоненты обжаренных зерен кофе исследованы на самой совершенной в настоящее время аппаратуре — двухмерном газовом хроматографе с время-пролетным масс-спектрометром.
Недавние исследования показали, что за счет присутствия антиоксидан-тов кофе ингибирует окисление липи-дов [9, 10] и снижает риск развития рака [11].
В работах [12, 13] изучена биопроницаемость антиоксидантов кофе.
Измерения суммарного содержания антиоксидантов в кофе были выполнены на приборе «ЦветЯуза-01 -АА»,осно-ванном на использовании амперометри-ческого метода в режиме окисления, который позволяет селективно определять только антиоксиданты [14].
Амперометрический метод основан на измерении электрического тока в ячейке, возникающего при окислении анализируемого вещества. Электрические токи очень малы — в пределах 10-6—10-10 А. Эти аналоговые сигналы усиливаются, а затем с помощью аналого-цифрового преобразователя переводятся в цифровой сигнал, который отображается на дисплее преобразовате-
2 • 2009
47
Таблица 1
Кофейные зерна (страна-производитель) ССА, мг/ г ССА, мг/г (порция на чашку)
Гватемала («Марагоджип») 32,1 224,7
Бразилия 30,8 215,6
Колумбия 30,5 213,5
Эфиопия («Йергачефф») 28,6 200,2
Пуэрто-Рико 28,6 200,2
Кофе без кофеина 27,3 191,1
Кения 27,0 189,0
Куба 26,7 186,9
Ямайка 26,1 182,7
Суматра 24,5 171,5
Мексика 24,1 168,7
Никарагуа 24,1 168,7
Гватемала 24,0 168,0
Гондурас 23,9 167,3
Никарагуа («Марагоджип») 23,2 162,4
Мексика («Марагоджип») 23,1 161,7
Танзания 23,1 161,7
Йемен 22,9 160,3
Коста-Рика 22,5 157,5
Австралия(«Скайбери») 22,3 156,1
Ява 21,1 147,7
Таблица 2
Сорт растворимого кофе | Производитель | ССА, мг/г
Vipcafe Gold ЗАО «Сантэк» 85,8
Arabica Davidoff Швейцария 64,5
Moccona Continental Gold (без кофеина) 43,7
Le Café Gold (растворимый) Польша 40,0
Нескафе Голд (растворимый) Nestle Deutschland A. G., Германия 39,8
Jacobs Monarch (растворимый сублимированный) Чибо Фриш-Рест- Кафе Гмбх, Германия 37,8
Davidoff Café (растворимый) Tchibo Group of Companies, Germany 32,5
Tchibo Exclusive (натуральный молотый) Kraft Foods Deutschland GmbH, Germany 14,0
Значение потенциала, В
Рис. 2. Вольтамперограмма кофе
ля. В случае необходимости выходные результаты можно распечатать в виде протокола на принтере. Измерения прямые, экспрессные, не требуют дополнительных реактивов кроме стандартов.
Этот метод успешно применен для определения антиоксидантов во многих пищевых продуктах, напитках, БАДах и экстрактах лекарственных трав [15].
Обжаренные зерна кофе размалывали, заваривали кипятком и настаивали 5-10 мин. Отобранные пробы шприцем дозировали в прибор.
В табл. 1 приведены значения суммарного содержания антиоксидантов (ССА) в обжаренных зернах кофе
(предоставленных кофейной компанией FRC, сорта кофе торговой марки MADEO) из 21 страны — основных производителей кофе (стандарт — кверцетин).
Как видно из табл. 1, максимальное различие по содержанию антиоксидан-тов в разных сортах кофе составляет 1,5 раза и связано со страной происхождения, степенью обжарки, способом приготовления кофе, высотой произрастания, почвой, средней температурой и числом солнечных дней.
Прием двух-трех чашек кофе на основе обжаренных зерен обеспечивает дневную норму потребления анти-оксидантов.
К сожалению, натуральный обжаренный кофе применяется только 20 % потребителей в нашей стране, а в США более 90 %. В последние десятилетия получили широкое распространение растворимые сорта кофе. Истинные любители кофе предпочитают натуральный обжаренный кофе из-за неповторимого аромата и вкусовых качеств.
В табл.2 приведены значения содержания антиоксидантов (ССА) в некоторых сортах растворимого кофе, приобретенного в продовольственных магазинах. За счет некоторого концентрирования при экстракции содержание антиоксидантов в отдельных сортах растворимого кофе выше, чем в нату-
Рис. 3. Хроматограммы кофе «Голубая гора» (разбавл. в 200 раз) (а) и зеленого вьетнамского чая (разбавл. в 200 раз) (б)
2 • 2009
48
ральном кофе на основе обжаренных зерен (стандарт — кверцетин).
Высокое содержание антиоксидантов имеют экстракты ягод кофе, в частности экстракты Cofeberry Forte (США) — до 206,2 мг/г (стандарт — кверцетин).
На рис.2 приведена вольтамперо-грамма — зависимость сигнала одной и той же пробы от приложенного потенциала. Вольтамперограмма характеризует природу измеренных веществ, т. е. является характеристикой кофе. Для идентификации кофе можно использовать профильные хромато-граммы антиоксидантов кофе (рис. 3). Для сравнения на этом рисунке приведена хроматограмма зеленого чая. Видно сильное различие, так как в кофе основные антиоксиданты — оксиарома-тические кислоты, а в чае — катехины.
ЛИТЕРАТУРА
1. Яшин А. Я., Черноусова Н. И. Определение содержания антиоксидантов в пищевых продукта и БАДах//Пищевая промышленность.
2007. № 5. С. 28-30.
2. Richelle M, Tovazzi I., Offord E//J Agric. Food Chem. 2001. V. 49, Р. 3438-3442.
3. Nardini M, D'Aquino M, Tomassi G. et al//Free Radical Biol. Med. 1995. V. 19. Р. 541-552.
4. Daglia M., Papetti A., Grejotti C. et al//J Agric. Food Chem. 2000. V. 48. Р. 1449-1454.
5. NardiniM, NatellaF, Gentilli V. etal//Arch. Bi-ochem. Biophys. 1997. V. 342. Р. 157-160.
6. Guillot F. L, Malnoe A., StadlerR. H.//J Agric. Food Chem. 1996. V. 44. Р. 2503-2510.
7. BelitzH.D, Grosh W. In: Food Chemistry, Springer-Verlag. — Berlin, 1999, p. 874-883.
8. Ryan D, Shellie R., Tranchida P. et al.//J. Chro-matog. 2004. V. 1054. Р. 57-65.
9. StrsndlerR H, Turesky R.J., MullerO. etal.//Mu-tat. Res. 1994. V. 308. Р. 177-190.
10. Gomez B, Kroh L. W. Antioxidant activity of coffee brews. Eur. Foods Res. Technol. 2006. V. 223. Р. 469-474.
11. Rosenberg L.//Cancr Lett. 1990. V 52. Р. 163-171.
12. Dattilo C. andSeaccini C. Coffee drinking increases plasma antioxidant capacity in humans//J Agric. Food Chem. 2002. V. 50. Р. 6211-6216.
13. Nardini M., Cirillo E., Natella F. and Seaccini C. Absorption of phenolic acids in humans after coffee consumption//J Agric. Food Chem. 2002. V. 50. Р. 5735-5741.
14. Яшин А. Я. Инжекционно-проточная система с амперометрическим детектором для селективного определения антиоксидантов в пищевых продуктах и напитках//Рос. хим. ж.
2008. Т. 52. № 2. С. 130-135.
15. Яшин Я. И., Рыжнев В. Ю, Яшин А. Я., Черноусова Н. И. Природные антиоксиданты — надежная защита человека от опасных болезней и старения человека. — М.: НПО «Химавто-матика», 2008. — С. 180. &
Новая книга
Новые нанобиотехнологии и натуральные биокорректоры (экология, питание и здоровье человечества)
М.: Пищепромиздат, 2007.
Автор — известный ученый с мировым именем Александра Андреевна Кудряшева, действительный член Российской академии естественных наук, Международной академии информатизации генерального консультативного статуса социального и экономического Совета Организации Объединенных Наций (ООН), Международной академии бионатуропатии, Нью-Йоркской академии наук и др., д-р техн., биол. и мед. наук, профессор. Имеет большой опыт производственной, научно-исследовательской и учебно-методической работы. Руководила лабораторией радиационной микробиологии, энтомологии и биотехнологии филиала ВНИ-ИКОП, предназначенного для использования атомной энергии в мирных целях по линии СЭВ, МАГАТЭ и СССР. Много лет работала зав. кафедрой, деканом факультета Российской экономической академии им. Г. В. Плеханова. Затем стала президентом Международного центра питания и восстановления здоровья (Нью-Джерси, США), научным консультантом и руководителем проекта по линии ООН (Нью-Йорк). В настоящее время — президент Академии продовольственной безопасности.
А. А. Кудряшева — автор более 500 научных статей, 20 монографий и учебников для вузов, 50 изобретений и 10 открытий, а также новейших уникальных теоретических, прикладных и учебно-методических разработок международной значимости.
За разработку пищи XXI в. с заданными полезными полифункциональными свойствами награждена шестью серебряными медалями ВДНХ СССР, за вклад в развитие медицины и здравоохранения — серебряной медалью имени акад. И. П. Павлова, за разработку новой группы натуральных биокорректоров — золотой медалью МАИ, за развитие теоретических основ и прикладных методов биорегуляции живых организмов — Кавалерским знаком ордена «Наука. Образование. Культура». Ее некоторые научно-практические разработки отмечены отечественными и зарубежными дипломами I степени, почетными грамотами и персональными премиями.
В 1999 г. А. А. Кудряшева удостоена международного звания «Выдающийся ученый XX в. в области биологических наук (Outstanding People of the 20th Century, IBC, Англия, Кембридж, июль 1999 г.). В США она отмечена как личность биографического рекорда за научные достижения мировой значимости и большой вклад в развитие мирового сообщества (The Marguis Who is Who in America, 2002-2006 гг.).
Она впервые организовала и провела три Международных симпозиума «Натуральные биокорректоры: питание, здоровье, экология» (1996, 1997, 2000гг.) по новым научно-практическим направлениям высокой экологической, биологической, продовольственной и социально-экономической значимости для человечества.
В уникальной книге с учетом актуальных проблем в области экологии, питания и здоровья мирового сообщества рассмотрены новейшие открытия, научно-практические достижения с использованием безвредных нанобиотехнологий и многофункциональных натуральных биокорректоров. Подробно представлены более совершенные и безопасные этапы научно-технического прогресса и новые направления устойчивого развития человечества. Особое внимание уделено эффективным методам и средствам, способствующим оздоровлению продовольственных ресурсов, среды обитания и здоровья населения разных стран мира.
Книга предназначена для учебных, научных и промышленных организаций, специалистов в области экспертизы качества и безопасности жизненных ресурсов, а также аспирантов, студентов и для широкого круга читателей, интересующихся адекватным питанием, пищевой балансотерапией и наукой о пище и питании.
Заявки на приобретение книги присылайте по факсу: 8 (495) 607-20-87.
2 • 2009
ПИ]
НАПИТКИ
49
