Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"Decaf" перенаправляется сюда. Информацию о компьютерной программе см. DECAF .

Декафеинизация - это удаление кофеина из кофейных зерен , какао , чайных листьев и других материалов, содержащих кофеин. Напитки без кофеина обычно содержат 1-2% исходного содержания кофеина, а иногда и 20%. [1] Продукты без кофеина обычно называют продуктами без кофеина .

Удаление кофеина из кофе [ править ]

Фридлиб Фердинанд Рунге впервые выделил чистый кофеин из кофейных зерен в 1820 году, после того как поэт Гете услышал о его работе над экстрактом белладонны и попросил его провести анализ кофейных зерен. [2] Хотя Рунге удалось выделить соединение, он мало что знал о химии самого кофеина и не стремился использовать этот процесс в коммерческих целях для производства кофе без кофеина.

Процессы удаления кофеина [ править ]

Для удаления кофеина из кофе можно использовать различные методы. Эти методы применяются перед обжаркой и могут использовать органические растворители, такие как дихлорметан или этилацетат , сверхкритический CO 2 или воду, для извлечения кофеина из бобов, при этом предшественники ароматизатора остаются в максимально близком к исходному состоянии. [3]

Процессы с использованием органических растворителей [ править ]

Прямой метод [ править ]

Первый коммерчески успешный процесс удаления кофеина был изобретен немецким торговцем Людвигом Розелиусом и его сотрудниками в 1903 году, после того как Людвиг заметил, что груз кофейных зерен, случайно вымоченных в морской воде, потерял большую часть своего кофеина, но не потерял большую часть своего вкуса. [4] [5] Процесс был запатентован в 1906 году и включал пропаривание кофейных зерен с различными кислотами или основаниями , а затем использование бензола в качестве растворителя для удаления кофеина. [6] [7] Кофе без кофеина таким образом продавался как Kaffee HAG по названию компании Kaffee Handels-Aktien-Gesellschaft.(Coffee Trading Company) в большей части Европы, как Café Sanka во Франции, а затем как кофе марки Sanka в США . Café HAG и Sanka теперь являются всемирными брендами Kraft Foods .

1914 г. в американской газете реклама кофе без кофеина Kaffee HAG.

Методы, подобные тем, которые впервые были разработаны Розелиусом, продолжают доминировать и иногда известны как метод прямого использования органических растворителей . Тем не менее, из - за проблем со здоровьем в отношении бензола (который признан сегодня как канцероген ), [8] коммерческие процессы теперь вместо использовать альтернативные растворители , такие как дихлорметан или этилацетат . [9]Необжаренные (зеленые) бобы сначала обрабатываются паром, а затем промываются растворителем, который извлекает кофеин, при этом другие составляющие в значительной степени не затрагиваются. Процесс повторяется от 8 до 12 раз, пока содержание кофеина не будет соответствовать требуемому стандарту (97% кофеина удаляется согласно стандарту США или 99,9% без кофеина по массе согласно стандарту ЕС). [3]

Косвенный метод [ править ]

Другой вариант метода Розелиуса - метод косвенного использования органических растворителей . В этом методе вместо непосредственной обработки бобов их сначала замачивают в горячей воде на несколько часов - по сути, получается крепкий кофейник - затем удаляют, а оставшуюся воду обрабатывают растворителями (например, дихлорметаном или этилацетатом), чтобы извлеките из воды кофеин. Как и в других методах, кофеин можно затем отделить от органического растворителя простым выпариванием. Та же вода повторно используется в этом двухэтапном процессе с новыми партиями зерен. равновесиедостигается после нескольких циклов, когда вода и бобы имеют схожий состав, за исключением кофеина. После этого кофеин - единственный материал, удаляемый из зерен, поэтому крепость кофе или другие ароматизаторы не теряются. [10] Поскольку вода используется на начальном этапе этого процесса, косвенный метод удаления кофеина иногда называют «обработанным водой». Этот метод был впервые упомянут в 1941 году, и люди приложили огромные усилия, чтобы сделать процесс более «естественным» и основанным на воде, найдя способы перерабатывать кофеин из воды таким образом, чтобы избежать использования органических растворителей. [11]

Швейцарский водный процесс [ править ]

Мешок зеленых кофейных зерен без кофеина с помощью процесса Swiss Water

Альтернативный метод удаления кофеина из кофе - это процесс Swiss Water. В этом процессе не используются органические растворители, вместо этого для удаления кофеина из зерен используется только вода. Этот метод впервые был разработан в Швейцарии в 1933 году и коммерциализирован Coffex SA в 1980 году. [5] Процесс Swiss Water был затем внедрен компанией Swiss Water Decaffeinated Coffee. Компания Бернаби , Британская Колумбия , Канада, в 1988 году. [12]

В процессе экстракции кофеина используется экстракт зеленого кофе (GCE). Экстракт зеленого кофе - это раствор, содержащий водорастворимые компоненты зеленого кофе, за исключением кофеина, получаемый 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, где перепад давления градиента между GCE (который не содержит кофеина) и зеленым кофе (который богат кофеином) заставляет молекулы кофеина мигрируют из зеленого кофе в ГЦЭ. [13]Поскольку GCE насыщен другими водорастворимыми компонентами зеленого кофе, только молекула кофеина мигрирует в GCE; другие водорастворимые кофейные элементы остаются в зеленом кофе. Новый обогащенный кофеином раствор GCE затем пропускается через фильтры с активированным углем, чтобы снова удалить кофеин, и процесс повторяется. Непрерывный периодический процесс занимает 8–10 часов, чтобы достичь конечной цели по остаточному количеству без кофеина. [14] [15]

Известный пищевой инженер Торунн Аттераас Гарин также разработал процесс удаления кофеина из кофе. [16] [17]

Триглицеридный процесс [ править ]

Зеленые кофейные зерна замачивают в растворе горячей воды / кофе, чтобы кофеин попал на поверхность зерен. Затем зерна переносятся в другой контейнер и погружаются в кофейные масла, полученные из использованной кофейной гущи, и оставляются для замачивания.

После нескольких часов воздействия высоких температур триглицериды масел удаляют из бобов кофеин, но не вкусовые элементы. Бобы отделяются от масел и сушатся. Кофеин удаляется из масел, которые повторно используются для удаления кофеина из другой партии бобов. Это прямой контактный метод удаления кофеина.

Сверхкритический процесс CO 2 [ править ]

Пищевые ученые также обратились к сверхкритическому диоксиду углерода в качестве средства от кофеина. Разработанный Куртом Зозелем, ученым из Института Макса Планка, он использует CO 2 , нагретый и находящийся под давлением выше критической точки , для извлечения кофеина. [5] В этом процессе зеленые кофейные зерна обрабатываются паром, а затем добавляются в сосуд высокого давления. Смесь воды и диоксида углерода (CO 2 ) циркулирует через сосуд при 300 атм и 65 ° C (149 ° F). При такой температуре и давлении CO 2 представляет собой сверхкритическую жидкость со свойствами, находящимися на полпути между газом и жидкостью. Кофеин растворяется в CO 2.; соединения, влияющие на аромат сваренного кофе, в значительной степени нерастворимы в CO 2 и остаются в зернах. В отдельном сосуде кофеин очищается от CO 2 дополнительной водой. Затем CO 2 рециркулирует в сосуд высокого давления. [3] [18]

Содержание кофеина в кофе [ править ]

См. Также: Кофе § Содержание кофеина

Содержание кофеина в кофе без кофеина [ править ]

Чтобы гарантировать качество продукции, производители должны тестировать кофейные зерна без кофеина, чтобы убедиться, что концентрация кофеина относительно низкая. По стандартам США требуется снижение содержания кофеина не менее чем на 97%. [19] В Канаде содержится менее 0,1% кофеина в кофе без кофеина и менее 0,3% в растворимом кофе без кофеина. [20] Для этого многие кофейные компании предпочитают использовать высокоэффективную жидкостную хроматографию для количественного измерения количества кофеина, остающегося в кофейных зернах. Однако, поскольку ВЭЖХ может быть довольно дорогостоящим, некоторые кофейные компании начинают использовать другие методы, такие как спектроскопия в ближней инфракрасной области (БИК) . [21]Хотя ВЭЖХ очень точна, БИК-спектроскопия намного быстрее, дешевле и в целом проще в использовании. Наконец, другой метод, обычно используемый для количественного определения оставшегося кофеина, включает ультрафиолетовую и видимую спектроскопию , которая может быть очень полезной для процессов декофеинизации, которые включают сверхкритический CO 2, поскольку CO 2 не поглощает в УФ-видимом диапазоне. [22]

Контролируемое исследование десяти образцов приготовленного кофе без кофеина из кафе показало, что некоторое количество кофеина осталось. [1] От четырнадцати до двадцати чашек такого кофе без кофеина будет столько же кофеина, сколько в одной чашке обычного кофе. [1] Чашки 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. [23] Чашка обычного кофе на 237 мл (8 унций) содержит 95–200 мг кофеина [24], а порция кока-колы в 355 мл (12 унций) содержит 36 мг. [25]

Оба этих исследования проверяли содержание кофеина в кофе, сваренном в магазине, и предполагали, что кофеин может быть остатком обычного кофе, а не кофе с низким содержанием кофеина. [ оригинальное исследование? ]

Decaffito [ править ]

По состоянию на 2009 год рост кофейных зерен, не содержащих кофеин, продолжался. Термин «Decaffito» был придуман для описания этого типа кофе без кофеина и зарегистрирован в Бразилии. [26]

Перспективы кофе типа Decaffito были продемонстрированы открытием кофе Coffea charrieriana , не содержащего в природе кофеина , о котором было сообщено в 2004 году. Он имеет недостаточный ген синтазы кофеина , что приводит к накоплению теобромина, а не к преобразованию его в кофеин. [27] Либо этот признак может быть передан другим кофейным растениям путем скрещивания их с C. charrieriana , либо эквивалентный эффект может быть достигнут путем отключения гена кофеинсинтазы в нормальных кофейных растениях. [28]

Чай без кофеина [ править ]

Дополнительная информация: Влияние чая на здоровье

Чай также может быть без кофеина, обычно с использованием процессов, аналогичных прямому методу или процессу CO 2 , как описано выше. Процесс окисления чайных листьев для создания черного чая («красный» в китайской чайной культуре) или чайных листьев улун из зеленых листьев не влияет на количество кофеина в чае, хотя подвиды чайных растений (например, Camellia sinensis sinensis vs. Camellia sinensis assamica ) может отличаться натуральным содержанием кофеина. Молодые листья и почки содержат больше кофеина на вес, чем более старые листья и стебли. [ необходима цитата ] Хотя CO 2процесс является благоприятным, потому что он удобен, невзрывоопасен и нетоксичен [29]. Сравнение между обычным зеленым чаем и зеленым чаем без кофеина с использованием сверхкритического углекислого газа показало, что большинство летучих, неполярных соединений (таких как линалоол и фенилацетальдегид ), зеленых и цветочных ароматизаторов (таких как как гексаналь и ( E ) -2-гексеналь), а некоторые неизвестные соединения исчезли или уменьшились после удаления кофеина. [30]

Помимо экстракции с помощью процесса CO 2 , чай может быть очищен от кофеина с помощью обработки горячей водой. Оптимальные условия достигаются за счет контроля температуры воды, времени экстракции и соотношения листьев к воде, при более высоких температурах, равных или превышающих 100 ° C, умеренном времени экстракции 3 минуты и соотношении массы листа к воде на объем удаленных 1:20 83 % содержания кофеина и сохранено 95% общих катехинов . [31] Катехины , разновидность флаванолов , вносят свой вклад в аромат чая и, как было показано, усиливают подавление мутагенов, которые могут привести к раку. [32]

И кофе, и чай содержат танины , которые отвечают за их терпкий вкус, но чай содержит почти в три раза меньше танинов, чем кофе. [33] Таким образом, удаление кофеина из чая требует большей осторожности для поддержания содержания танинов, чем удаление кофеина из кофе, чтобы сохранить этот аромат. Сохранение танинов желательно не только из-за их вкуса, но и потому, что они обладают антиканцерогенными, антимутагенными, антиоксидантными и антимикробными свойствами. В частности, дубильные вещества ускоряют свертывание крови, снижают кровяное давление, снижают уровень липидов в сыворотке и модулируют иммунные реакции. [34]

Определенные процессы во время нормального производства могут помочь напрямую уменьшить содержание кофеина или просто снизить скорость его высвобождения во время каждого вливания. Несколько примеров в Китае, где это очевидно, есть во многих приготовленных чаях пуэр , а также в более сильно обожженных улунах горы Уи ; обычно называемый «чжунхуо» (средний огонь) или «цзухуо» (высокий огонь). [ необходима цитата ]

Общепринятая статистика гласит, что чашка обычного черного (или красного) чая содержит 40–50 мг кофеина, что составляет примерно половину содержания чашки кофе. [35]

Хотя общепринятая техника отказа от короткого (30-60 секунд) заваривания [36], как полагают, значительно снижает содержание кофеина в последующем пиве за счет некоторой потери вкуса, исследования показывают, что пятиминутное заваривание дает до 70 % кофеина, а вторая заварка содержит на одну треть кофеина первой (около 23% от общего количества кофеина в листьях). [37]

См. Также [ править ]

  • Влияние кофеина на здоровье
  • Влияние кофе на здоровье
  • Влияние чая на здоровье
  • Заменитель кофе

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c «Исследование: кофе без кофеина не без кофеина» . 15 октября 2006 . Проверено 12 января 2008 .
  2. ^ Вайнберг, Беннетт Алан; Билер, Бонни К. (2001). Мир кофеина: наука и культура самого популярного в мире наркотика . Психология Press. ISBN 9780415927222.
  3. ^ a b c 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. DOI : 10.1080 / 10408699991279231 . PMID 10516914 . 
  4. ^ "Откуда мой кофе без кофеина?" . Иллюминат . 7 февраля 2012 года в архив с оригинала на 2012-02-08.
  5. ^ a b c d Эмден, Лоренцо. «Decaffeine 101: Four Ways to Decaffeinate Coffee» . Конфиденциальный кофе . Проверено 29 октября 2014 года .
  6. ^ Патент США 897840 , Иоганн Фридрих Мейер - младший, Людвиг Roselius, Карл Генрих Wimmer, «Приготовление кофе», выданный 1908-09-01 
  7. ^ «Людвиг Розелиус (1874–1943)» . Проверено 20 августа 2012 .
  8. ^ Международное агентство по изучению рака. «Химические вещества и родственные профессии, Том 100F. Обзор канцерогенов человека» (PDF) . Международное агентство по изучению рака. Архивировано из оригинального (PDF) 21 августа 2014 года . Проверено 20 августа 2014 .
  9. ^ Рональд Кларк и OO Vizthum Coffee: последние разработки . Blackwell Science 2001, стр. 109.
  10. ^ Патент США 4,409,253 , Моррисон, Лоуэн; Melisse Elder & Phillips John, "Восстановление не растворимых в кофеине растворимых веществ в процессе удаления кофеина", опубликовано 11 октября 1983 г. 
  11. ^ Рональд Кларк и OO Vizthum Coffee: последние разработки . Blackwell Science 2001, стр. 111.
  12. ↑ История процесса удаления кофеина из SWISS WATER. Архивировано 30 декабря 2006 г.в Wayback Machine , 4 января 2007 г.
  13. ^ Даулинг, Стивен. "Как вы избавляетесь от кофеина?" . www.bbc.com . Проверено 7 августа 2020 .
  14. ^ «Извлечение кофеина из чая: озеленение химии» (PDF) .
  15. ^ «Метиленхлорид (дихлорметан)» .
  16. ^ "Торунн А. Гарин, 54 года, известный инженер по питанию" . Нью-Йорк Таймс . 1 мая 2002 г.
  17. ^ US 4113887A , Kramer, Franklin; Яир, Стив Хениг и Торунн Аттераас Гарин и др., «Процесс адсорбции», опубликовано 24 февраля 1977 г. 
  18. ^ «Как они это делают ?: S7 E15 - кофе без кофеина; копченый лосось; струи воды» . Как они это делают? . 1 декабря 2013 года Архивировано из оригинала на 1 апреля 2019 года . Дата обращения 1 апреля 2019 .
  19. ^ "Кофе без кофеина" . www.espressocoffeeguide.com . Проверено 8 декабря 2015 .
  20. ^ Филиал, Законодательные службы. «Сводные федеральные законы Канады, Положения о пищевых продуктах и ​​лекарствах» . law.justice.gc.ca . Проверено 19 июля 2018 .
  21. ^ «Определение кофеина в кофе без кофеина с помощью NIR-спектроскопии» (PDF) . Расшифровщик . Архивировано из оригинального (PDF) 03 марта 2016 года . Проверено 8 декабря 2015 .
  22. ^ «Измерение концентрации кофеина» (PDF) . Указания по применению прикладной аналитики № AN-019 .
  23. ^ "Вы действительно получаете кофе без кофеина без кофеина?" Архивировано 27 мая 2008 годав Wayback Machine. Независимое исследование 10 популярных сортов кофе без кофеина. Просмотрен 5 августа 2008 г.
  24. ^ «Содержание кофеина в кофе, чае, газированных напитках и многом другом». Список содержания кофеина в напитках, содержащих кофеин. Просмотрен 28 августа 2012 г.
  25. ^ «Количество кофеина в газированных напитках : все виды колы, о которых вы можете подумать». Список содержания кофеина в популярных безалкогольных напитках. Просмотрен 28 августа 2012 г.
  26. ^ Пауло Мацзафера; Томас В. Бауманн; Милтон Массао Симидзу; Мария Бернадете Сильваролла (июнь 2009 г.). «Без кофеина и бег с препятствиями к декаффито - кофе из растений арабики без кофеина». Биология тропических растений . 2 (2): 63–76. DOI : 10.1007 / s12042-009-9032-7 . S2CID 36008460 . 
  27. ^ Silvarolla MB, Mazzafera P, Fazuoli LC (июнь 2004). «Биохимия растений: кофе арабика без кофеина». Природа . 429 (6994): 826. DOI : 10.1038 / 429826a . PMID 15215853 . S2CID 4428420 .  
  28. ^ Колен, Энди (23 июня 2004). «Открытие кофейного растения без кофеина» . Новый ученый .
  29. ^ Moyler D (1993). «Экстракция вкусов и ароматов сжатым CO2». В King, M; Ботт, Теодор (ред.). Экстракция натуральных продуктов с использованием растворителей, близких к критическим (Первое изд.). Глазго: Springer, Нидерланды. стр.  140 -183. ISBN 978-94-010-4947-4.
  30. ^ Ли, S .; Парк, МК; Kim, KH; Ким, Ю.-С. (Сентябрь 2007 г.). «Влияние декафеинирования диоксида углерода в сверхкритическом состоянии на летучие компоненты зеленого чая». Журнал пищевой науки . 72 (7): S497 – S502. DOI : 10.1111 / j.1750-3841.2007.00446.x . PMID 17995663 . 
  31. ^ Лян, Хьюлинг; Лян, Юэронг; Донг, Цзюньцзе; Лу, Цзяньлян; Сюй, Хирсонг; Ван, Хуэй (2007). «Удаление кофеина из свежего зеленого чайного листа (Camellia sinensis) обработкой горячей водой». Пищевая химия . 101 (4): 1451–1456. DOI : 10.1016 / j.foodchem.2006.03.054 .
  32. ^ 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. DOI : 10.1093 / mutage / 11.6.597 . PMID 8962430 . 
  33. ^ Саволайнен, Н (1992). «Таниновое содержание чая и кофе». J Appl Toxicol . 12 (3): 191–192. DOI : 10.1002 / jat.2550120307 . PMID 1629514 . S2CID 42678826 .  
  34. ^ Чанг, Кинг-Том; Вонг, Тит Йи; Вэй, Чэн-И; Хуанг, Яо-Вэнь; Линь, Юань (1998). «Танины и здоровье человека: обзор». Критические обзоры в области пищевой науки и питания . 38 (6): 421–464. DOI : 10.1080 / 10408699891274273 . PMID 9759559 . 
  35. ^ Импорт чая Аптон (2003). «Чай и кофеин» . Информационный бюллетень по импорту чая Аптон . 16 (1) . Проверено 26 января 2007 .
  36. ^ "Часто задаваемые вопросы в императорском чайном дворе" , www.imperialtea.com, 2002
  37. ^ Моник Б. Хикс; Ю.-Х. Пегги Хси и Леонард Н. Белл (1996). «Приготовление чая и его влияние на концентрацию метилксантина». Food Research International . 29 (3–4): 325–330. DOI : 10.1016 / 0963-9969 (96) 00038-5 .