Káva obsahuje množstvo fenolových kyselín, ktoré sú z pohľadu konzumenta dôležité hlavne vďaka antioxidačným vlastnostiam. Sú teda pre nás prospešné. Vieme, že množstvo fenolových kyselín v kávovom zrne postupom praženia (vyššou teplotou a dĺžkou praženia) klesá, ale ako sa vyvíja z hľadiska času, ktorý uplynul po skončení praženia? Aké bude týždeň po pražení a aké s odstupom dvoch alebo viacerých mesiacov? Podpíše sa starnutie zrna na množstve týchto fenolových kyselín? Rozhodol som sa nájsť čo najpresnejšiu odpoveď.
Volám sa Martin Štosel a na Slovenskej technickej univerzite v Bratislave, konkrétne na Fakulte chemickej a potravinárskej technológie, sa venujem extrakcii látok z rastlín. Inšpirovalo ma vystúpenie Ladislava Királya v podcaste Lužifčák, kde hovoril doslova o laboratórnej práci s kávou.
Úvod
Mnohí z nás denne pijeme kávu aby sme vedeli lepšie fungovať a možno aj boli milší na svoje okolie. Spravidla je hlavným kritériom väčšiny ľudí to, aby káva, ktorú ráno pijú, bola „silná“, a teda mala veľa kofeínu. Podiel kofeínu sa však líši naprieč všetkými odrodami kávy. Zelená káva Coffea arabica vo všeobecnosti obsahuje približne 0,7 až 1,6 hm% kofeínu, zatiaľ čo Coffea robusta obsahuje až 1,5 až 4,0 hm% kofeínu. Väčšina ľudí si ho však nespája s chuťou kávy, hoci prispieva k jej horkosti [1]. Avšak káva nie je len kofeín.
Okrem alkaloidov, ako je už spomínaný kofeín, káva obsahuje aj značné množstvo fenolových kyselín. Medzi najzastúpenejšie patria chlorogénové kyseliny, ktoré majú antioxidačné, hepatoprotektívne, hypoglykemické a antivirotické účinky [1], [2].
Okrem tejto skupiny kyselín, ktoré predstavujú najrozšírenejšiu skupinu fenolových zlúčenín prítomných v káve, sú v nej prítomné aj kyseliny ako kyselina kumarínová, galová, sinapová, kávová a kyselina syringová [3]. Kávové plody rovnako obsahujú aj polyfenoly, ako sú izoflavóny, ligníny, taníny (triesloviny) a antokyány. Podobne ako kyseliny chlorogénové majú aj tieto ostatné fenolové kyseliny a polyfenoly priaznivý vplyv na ľudské zdravie.
Obsah týchto zdraviu prospešných zlúčenín je ovplyvnený predovšetkým regiónom pestovania kávovníka. Je to tak preto, lebo fenolové zlúčeniny slúžia v rastlinách všeobecne ako ich “imunitný systém“. Rastliny chránia pred rôznymi ochoreniami, či už ide o bakteriálne, vírusové alebo hubové ochorenia, a tieto prírodné látky taktiež slúžia aj na ochranu proti škodlivému hmyzu a dokonca aj proti požieraniu rastliny bylinožravcami. Rastlinu navyše chránia aj pred UV žiarením zo slnka. A tak ako rastliny, ktoré si fenolové zlúčeníny vyrábajú pre svoju ochranu, ich vieme vo svoj prospech využívať aj my.
Dalo by sa preto povedať, že množstvo fenolových látok priamo súvisí s prostredím, v ktorom rastlina žije, ale aj so stresom, ktorý počas svojho života prekoná. Z hľadiska kvality kávových zŕn a celkového obsahu bioaktívnych látok má pri výrobe kávy veľký význam stupeň praženia. Tento krok spracovania zŕn je nesmierne dôležitý hlavne preto, že spomínané látky sú termolabilné, a teda pri vysokých teplotách a hlavne dlhom čase praženia dochádza k ich degradácii a kvalita kávy klesá.
Dokazujú to aj rôzne štúdie, ktoré sa zamerali na stupeň praženia kávy a výsledný podiel fenolových zlúčenín, ako aj vplyv na antioxidačnú aktivitu výsledného kávového produktu (Tabuľka 1) [3]. Táto tabuľka znázorňuje vplyv praženia kávových zŕn na celkový podiel fenolových zlúčenín (Total Phenolic Content (TPC)) ako aj na antioxidačnú aktivitu (AA). V tejto tabuľke možno pozorovať znižovanie TPC ako aj AA v závislosti od stupňa praženia. A teda dokazuje tvrdenie, že so zvýšenou teplotou a dlhším časom praženia sa znižuje kvalita kávových zŕn nie len v chuti a vôni, ale teda znižuje sa aj podiel bioaktívnych zlúčenín v káve.
Experiment
Pre potreby uspokojenia vedeckej zvedavosti, ako aj ohodnotenia kvality kávy jednej zo slovenských pražiarní, ktorá s nami na pokuse spolupracovala, sme sa rozhodli vykonať vlastné analýzy na stanovenie celkového obsahu fenolových zlúčenín.
Vzorky pre túto analýzu poskytla pražiareň READY AFTER, ktorá ochotne podrobila analýze všetky svoje kávy vhodné na prípravu filtrovanej kávy. Pre potreby pokusu sme dostali nasledovné vzorky káv: Barrel Aged Coffee BENTIANNA (Ethiopia), Ethiopia Yirgacheffe Idido Tefanesh G1 natural, Vietnam Lang Biang Anaerobic, Peru Amazonas Monte Verde Washed, Colombia Monteblanco Marakuja Extented Fermentation a Colombia Monteblanco Mango Extented Fermentation.
Všetky kávy boli pripravené podľa receptu Filipa Lörinca z článku Jamka, špirála či rovná plocha? Aká technika je pri filtrovanej káve najlepšia? Pre laboratórnu prípravu kávy sme sa rozhodli použiť prvý variant Filipovej prípravy filtrovanej kávy, a teda s urovnanou plochou namletej kávy.
Tento postup sme zvolili z viacerých dôvodov: jednak kvôli jednoduchosti prípravy, veď kávu stačí len nasypať a urovnať – keďže sme boli v laboratóriu, kde sú aj iné povinnosti ako si pol dňa variť kávu. A rovnako tak kvôli predpokladu, že väčšina ľudí používa rovnaký postup prípravy filtrovanej kávy.
Kávu sme podľa postupu zomleli na mlynčeku Comandante na stredné až stredne jemné mletie (17 klikov), teplota vody bola nastavená na 90 °C a rovnako sme sa snažili dodržiavať aj časy a celkové objemy prilievanej vody. Pre potreby analýzy boli pripravené vždy dve vzorky pre porovnanie opakovateľnosti a robustnosti postupu prípravy kávy. Takto sme pripravili dve série káv v časovom rozptyle jedného týždňa pre každú vzorku kávy.
Tento časový úsek sme zvolili preto, aby sme porovnali, či dochádza k výraznejším zmenám v kvalite kávy za pomerne krátky čas skladovania. Následne sa malá vzorka kávy odobrala na analýzu celkového obsahu fenolov. Zároveň sme vykonali aj výpočet celkovej výťažnosti extrakcie, aby sme porovnali Filipove výsledky z daného článku s naším konvenčným normovaným postupom stanovenia účinnosti extrakcie.
Celkový obsah fenolových zlúčenín (TPC) bol stanovený Folin-Ciocalteu metódou. Táto metóda stanovenia TPC spočíva v tom, že po pridaní Folin-Ciocalteu-ovho činidla do analyzovanej vzorky dochádza k reakcii medzi činidlom a fenolovými látkami vo vzorke a výsledkom tejto reakcie je zmena farby roztoku na modrú. Intenzita modrého zafarbenia je priamo-úmerná obsahu fenolových látok v analyzovanej vzorke. Pre stanovenie a vypočítanie TPC je nutné použiť kalibračnú krivku.
Kalibračná krivka vznikne zmeraním takzvaných kalibračných roztokov, ktorých koncentráciu fenolovej zlúčeniny poznáme. Pre prípravu týchto roztokov sa používa kyselina galová, a výsledok tejto analýzy sa uvádza ako mg GAE (Gallic Acid Equivalent)/g vzorky (Tabuľka 1). Stanovenie TPC bolo uskutočnené prostredníctvom spektrofotometra, ktorý je schopný merať intenzitu absorbovaného žiarenia vzorkou.
Diskusia
Výsledky tejto analýzy možno porovnať v Tabuľka 2 a Tabuľka 3, kde nájdete údaje týkajúce sa vlhkosti kávy, celkového percentuálneho výťažku po extrakcii a TPC vztiahnuté na 1 g kávy, ako aj na 15 g kávy, ktoré boli použité na prípravu kávového nápoja. Všetky uvedené hodnoty TPC v Tabuľka 2 a Tabuľka 3 sú počítané na rovnaký objem pridanej vody, a teda na 210 ml. Bohužiaľ nie vždy sa podarilo tento objem dodržať (± 5 ml) a práve toto môže byť zdrojom väčších chýb pri výpočte.
Vo všeobecnosti však možno povedať, že pri týždňovom rozptyle prípravy daných vzoriek nedochádza k výrazným zmenám týkajúcich sa podielu fenolových zlúčenín. A že tieto rozdiely môžu byť spôsobené práve tým, že nie vždy bolo možné dodržať presný objem vody. Pre naše potreby porovnania kvality v rozsahu jedného týždňa sú však tieto výsledky analýzy dostačujúce
Pri bližšom preskúmaní nami získaných výsledkov s Tabuľkou 1, ktorá pochádza z odbornej literatúry, je zjavné, že káva od slovenskej pražiarne READY AFTER zapadá hodnotami TPC do stredného stupňa praženia.
V uvedených tabuľkách možno taktiež vidieť výsledky celkového výťažku extrakcie, ktoré veľmi blízko korešpondujú s výsledkami získanými Filipom, ktorý na výpočet výťažku extrakcie použil refraktometer. Nami nameraný výsledky sa pohybovali v rozsahu 17,632 – 19,680 %, zatiaľ čo pre Filipove výpočty bol rozsah celkového výťažku extrakcie v rozsahu 18,77 – 20,59 %.
Pri porovnávaní týchto výsledkov je však rovnako nutné brať do úvahy aj vplyv vody, ktorá bola použitá na extrakciu kávy. Pri našich experimentoch bola používaná deionizovaná voda z reverznej osmózy, ktorá nebola ďalej nijako upravovaná.
Záver
Cieľom tohto laboratórneho experimentu, analýzy káv, bolo poukázať na potrebu zamyslenia sa nad tým, čo vlastne pijeme. Že nie je káva ako káva a dlhým pražením pri vysokých teplotách dochádza k pomerne výraznému zníženiu kvality kávy, či už sa jedná o chuť alebo vôňu ale dokonca aj k zníženiu množstva bioaktívnych molekúl prítomných v kávových zrnkách.
Z doteraz získaných výsledkov môžeme skonštatovať, že z káv od READY AFTER je z hľadiska množstva fenolových zlúčenín najlepšia Etiópia Yirgacheffe Idido Tefanesh G1 Natural. Na druhom mieste skončila barrel aged káva BENTIANNA, ktorej zrná takisto pochádzajú z Etiópie.
Viac sa napokon dozvieme až v ďalšom kroku, ktorým bude príprava kávy z rovnakých vzoriek približne po dvoch až troch mesiacoch. Vďaka tomu zistíme, či dlhšie skladovanie kávy v domácnostiach alebo kanceláriách významne znižuje kvalitu kávy – a či je lepšie kupovať si kávu častejšie a v menšom množstve – alebo je to len marketing.
Predpokladáme, že celkový obsah fenolových zlúčenín v skúmaných kávach by mal postupom času klesať.
Bibliografia
[1] M. Jeszka-Skowron, A. Zgoła-Grześkowiak, and T. Grześkowiak, “Analytical methods applied for the characterization and the determination of bioactive compounds in coffee,” European Food Research and Technology 2014 240:1, vol. 240, no. 1, pp. 19–31, Oct. 2014, doi: 10.1007/S00217-014-2356-Z.
[2] B. Weldegebreal, M. Redi-Abshiro, and B. S. Chandravanshi, “Development of new analytical methods for the determination of caffeine content in aqueous solution of green coffee beans,” Chemistry Central Journal 2017 11:1, vol. 11, no. 1, pp. 126-, Dec. 2017, doi: 10.1186/S13065-017-0356-3.
[3] M. Jeszka-Skowron, A. Zgoła-Grześkowiak, T. Grześkowiak, M. Jeszka-Skowron, · A Zgoła-Grześkowiak, and · T Grześkowiak, “Phenolic Compounds in Coffee and Tea Beverages,” pp. 31–81, 2021, doi: 10.1007/978-3-030-61879-7_3.
[4] Y. C. Liao, T. Kim, J. L. Silva, W. Y. Hu, and B. Y. Chen, “Effects of roasting degrees on phenolic compounds and antioxidant activity in coffee beans from different geographic origins,” LWT, vol. 168, p. 113965, Oct. 2022, doi: 10.1016/J.LWT.2022.113965.
[5] I. Hečimović, A. Belščak-Cvitanović, D. Horžić, and D. Komes, “Comparative study of polyphenols and caffeine in different coffee varieties affected by the degree of roasting,” Food Chem, vol. 129, no. 3, pp. 991–1000, Dec. 2011, doi: 10.1016/J.FOODCHEM.2011.05.059.
