Káva obsahuje množství fenolových kyselin, které jsou z pohledu konzumenta důležité hlavně díky antioxidačním vlastnostem. Jsou tedy pro nás prospěšné. Víme, že množství fenolových kyselin v kávovém zrnu postupem pražení (vyšší teplotou a délkou pražení) klesá, ale jak se vyvíjí z hlediska času, který uplynul po skončení pražení? Jaké bude týden po pražení a jaké s odstupem dvou nebo více měsíců? Podepíše se stárnutí zrna na množství těchto fenolových kyselin? Rozhodl jsem se najít co nejpřesnější odpověď.
Jmenuji se Martin Štosel a na Slovenské technické univerzitě v Bratislavě, konkrétně na Fakultě chemické a potravinářské technologie, se věnuji extrakci látek z rostlin. Inspirovalo mě vystoupení Ladislava Királya v podcastu Lužifčák, kde mluvil doslova o laboratorní práci s kávou.
Úvod
Mnozí z nás denně pijeme kávu, abychom věděli lépe fungovat a možná i byli milejší na své okolí. Zpravidla je hlavním kritériem většiny lidí to, aby káva, kterou ráno pijí, byla „silná“, a tedy měla hodně kofeinu. Podíl kofeinu se však liší napříč všemi odrůdami kávy. Zelená káva Coffea arabica obecně obsahuje přibližně 0,7 až 1,6 hm% kofeinu, zatímco Coffea robusta obsahuje až 1,5 až 4,0 hm% kofeinu. Většina lidí si ho však nespojuje s chutí kávy, ačkoli přispívá k její hořkosti [1]. Avšak káva není jen kofein.
Kromě alkaloidů, jako je již zmiňovaný kofein, káva obsahuje i značné množství fenolových kyselin. Mezi nejzastoupenější patří chlorogenové kyseliny, které mají antioxidační, hepatoprotektivní, hypoglykemické a antivirotické účinky [1], [2].
Kromě této skupiny kyselin, které představují nejrozšířenější skupinu fenolových sloučenin přítomných v kávě, jsou v ní přítomny i kyseliny jako kyselina kumarová, galová, sinapová, kávová a kyselina syringová [3]. Kávové plody rovněž obsahují i polyfenoly, jako jsou isoflavony, ligniny, taniny (třísloviny) a antokyany. Podobně jako kyseliny chlorogenové mají i tyto ostatní fenolové kyseliny a polyfenoly příznivý vliv na lidské zdraví.
Obsah těchto zdraví prospěšných sloučenin je ovlivněn především regionem pěstování kávovníku. Je to tak proto, že fenolové sloučeniny slouží v rostlinách obecně jako jejich „imunitní systém“. Rostliny chrání před různými onemocněními, ať už jde o bakteriální, virové nebo houbové onemocnění, a tyto přírodní látky také slouží i na ochranu proti škodlivému hmyzu a dokonce i proti požírání rostliny býložravci. Rostlinu navíc chrání i před UV zářením ze slunce. A tak jako rostliny, které si fenolové sloučeniny vyrábějí pro svou ochranu, je umíme v náš prospěch využívat i my.
Dalo by se proto říci, že množství fenolových látek přímo souvisí s prostředím, ve kterém rostlina žije, ale i se stresem, který během svého života překoná. Z hlediska kvality kávových zrn a celkového obsahu bioaktivních látek má při výrobě kávy velký význam stupeň pražení. Tento krok zpracování zrn je nesmírně důležitý hlavně proto, že zmiňované látky jsou termolabilní, a tedy při vysokých teplotách a hlavně dlouhém čase pražení dochází k jejich degradaci a kvalita kávy klesá.
Dokazují to i různé studie, které se zaměřily na stupeň pražení kávy a výsledný podíl fenolových sloučenin, jakož i vliv na antioxidační aktivitu výsledného kávového produktu (Tabulka 1) [3]. Tato tabulka znázorňuje vliv pražení kávových zrn na celkový podíl fenolových sloučenin (Total Phenolic Content (TPC)) jakož i na antioxidační aktivitu (AA). V této tabulce lze pozorovat snižování TPC i AA v závislosti na stupni pražení. A tedy dokazuje tvrzení, že se zvýšenou teplotou a delším časem pražení se snižuje kvalita kávových zrn nejen v chuti a vůni, ale tedy snižuje se i podíl bioaktivních sloučenin v kávě.
Experiment
Pro potřeby uspokojení vědecké zvědavosti, jakož i ohodnocení kvality kávy jedné ze slovenských pražíren, která s námi na pokusu spolupracovala, jsme se rozhodli provést vlastní analýzy na stanovení celkového obsahu fenolových sloučenin.
Vzorky pro tuto analýzu poskytla pražírna READY AFTER, která ochotně podrobila analýze všechny své kávy vhodné pro přípravu filtrované kávy. Pro potřeby pokusu jsme dostali následující 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.
Všechny kávy byly připraveny podle receptu Filipa Lörince z článku Jamka, spirála či rovná plocha? Jaká technika je při filtrované kávě nejlepší? Pro laboratorní přípravu kávy jsme se rozhodli použít první variantu Filipovy přípravy filtrované kávy, a tedy s urovnanou plochou namleté kávy.
Tento postup jsme zvolili z více důvodů: jednak kvůli jednoduchosti přípravy, vždyť kávu stačí jen nasypat a urovnat – jelikož jsme byli v laboratoři, kde jsou i jiné povinnosti než si půl dne vařit kávu. A stejně tak kvůli předpokladu, že většina lidí používá stejný postup přípravy filtrované kávy.
Kávu jsme podle postupu namleli na mlýnku Comandante na střední až středně jemné mletí (17 kliků), teplota vody byla nastavena na 90 °C a stejně jsme se snažili dodržovat i časy a celkové objemy přilévané vody. Pro potřeby analýzy byly připraveny vždy dva vzorky pro porovnání opakovatelnosti a robustnosti postupu přípravy kávy. Takto jsme připravili dvě série káv v časovém rozptylu jednoho týdne pro každý vzorek kávy.
Tento časový úsek jsme zvolili proto, abychom porovnali, zda dochází k výraznějším změnám v kvalitě kávy za poměrně krátký čas skladování. Následně se malý vzorek kávy odebral na analýzu celkového obsahu fenolů. Zároveň jsme provedli i výpočet celkové výtěžnosti extrakce, abychom porovnali Filipovy výsledky z daného článku s naším konvenčním normovaným postupem stanovení účinnosti extrakce.
Celkový obsah fenolových sloučenin (TPC) byl stanoven Folin-Ciocalteu metodou. Tato metoda stanovení TPC spočívá v tom, že po přidání Folin-Ciocalteu-ova činidla do analyzovaného vzorku dochází k reakci mezi činidlem a fenolovými látkami ve vzorku a výsledkem této reakce je změna barvy roztoku na modrou. Intenzita modrého zabarvení je přímo úměrná obsahu fenolových látek v analyzovaném vzorku. Pro stanovení a vypočítání TPC je nutné použít kalibrační křivku.
Kalibrační křivka vznikne změřením takzvaných kalibračních roztoků, jejichž koncentraci fenolové sloučeniny známe. Pro přípravu těchto roztoků se používá kyselina galová, a výsledek této analýzy se uvádí jako mg GAE (Gallic Acid Equivalent)/g vzorku (Tabulka 1). Stanovení TPC bylo uskutečněno prostřednictvím spektrofotometru, který je schopen měřit intenzitu absorbovaného záření vzorkem.
Diskuse
Výsledky této analýzy lze porovnat v Tabulce 2 a Tabulce 3, kde najdete údaje týkající se vlhkosti kávy, celkového procentuálního výtěžku po extrakci a TPC vztažené na 1 g kávy, jakož i na 15 g kávy, které byly použity na přípravu kávového nápoje. Všechny uvedené hodnoty TPC v Tabulce 2 a Tabulce 3 jsou počítány na stejný objem přidané vody, a tedy na 210 ml. Bohužel ne vždy se podařilo tento objem dodržet (± 5 ml) a právě toto může být zdrojem větších chyb při výpočtu.
Obecně však lze říci, že při týdenním rozptylu přípravy daných vzorků nedochází k výrazným změnám týkajících se podílu fenolových sloučenin. A že tyto rozdíly mohou být způsobeny právě tím, že ne vždy bylo možné dodržet přesný objem vody. Pro naše potřeby porovnání kvality v rozsahu jednoho týdne jsou však tyto výsledky analýzy dostačující
Při bližším prozkoumání námi získaných výsledků s Tabulkou 1, která pochází z odborné literatury, je zřejmé, že káva od slovenské pražírny READY AFTER zapadá hodnotami TPC do středního stupně pražení.
V uvedených tabulkách lze také vidět výsledky celkového výtěžku extrakce, které velmi blízce korespondují s výsledky získanými Filipem, který na výpočet výtěžku extrakce použil refraktometr. Námi naměřené výsledky se pohybovaly v rozsahu 17,632 – 19,680 %, zatímco pro Filipovy výpočty byl rozsah celkového výtěžku extrakce v rozsahu 18,77 – 20,59 %.
Při porovnávání těchto výsledků je však stejně nutné brát v úvahu i vliv vody, která byla použita na extrakci kávy. Při našich experimentech byla používána deionizovaná voda z reverzní osmózy, která nebyla dále nijak upravována.
Závěr
Cílem tohoto laboratorního experimentu, analýzy káv, bylo poukázat na potřebu zamyšlení se nad tím, co vlastně pijeme. Že není káva jako káva a dlouhým pražením při vysokých teplotách dochází k poměrně výraznému snížení kvality kávy, ať už se jedná o chuť nebo vůni, ale dokonce i ke snížení množství bioaktivních molekul přítomných v kávových zrnkách.
Z dosud získaných výsledků můžeme konstatovat, že z káv od READY AFTER je z hlediska množství fenolových sloučenin nejlepší Etiopie Yirgacheffe Idido Tefanesh G1 Natural. Na druhém místě skončila barrel aged káva BENTIANNA, jejíž zrna také pocházejí z Etiopie.
Více se nakonec dozvíme až v dalším kroku, kterým bude příprava kávy ze stejných vzorků přibližně po dvou až třech měsících. Díky tomu zjistíme, zda delší skladování kávy v domácnostech nebo kancelářích významně snižuje kvalitu kávy – a zda je lepší kupovat si kávu častěji a v menším množství – nebo je to jen marketing.
Předpokládáme, že celkový obsah fenolových sloučenin ve zkoumaných kávách by měl postupem času klesat.
Bibliografie
[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.
