چکیده
ترکیب شیمیایی به عوامل متعددی بستگی دارد: دانه‌ها، فرآوری پس از برداشت و در نهایت، روش استخراج. در دهه‌های اخیر، نوشیدنی‌های قهوه متعددی که با استفاده از تکنیک‌های مختلف استخراج به دست می‌آیند، وارد بازار شده‌اند. این مطالعه هشت روش استخراج قهوه را از نقطه نظر شیمیایی-فیزیکی، با شروع از همان ماده اولیه، توصیف و مقایسه می‌کند. به طور خاص، سه نوع اسپرسو ، موکا، فرنچ پرس و ۳ نوع قهوه فیلتری که برای اولین بار در ادبیات علمی گزارش شده‌اند، یعنی Cold Brew، V60 و Aeropress، با هم مقایسه می‌شوند.
اندازه‌گیری‌های فیزیکی شامل تعیین مقدار کل جامدات محلول، چگالی، pH، رسانایی و ویسکوزیته بود. تجزیه و تحلیل‌های شیمیایی ۱۵ اسید کلروژنیک (CGAs) را شناسایی کردند: شش اسید کافئوئیل‌کینیک، یک اسید p-کوماروئیل‌کینیک، یک اسید فرولوئیل‌کینیک، چهار لاکتون کافئوئیل‌کینیک و سه اسید دی‌کافئوئیل‌کینیک. حداکثر غلظت کافئین و CGA در قهوه‌های اسپرسو یافت شد ، در حالی که قهوه‌های موکا و فیلتر شده سه تا شش برابر کمتر غلیظ بودند. روش کلاسیک اسپرسو برای بازیابی کافئین و CGA کارآمدترین بود، با بازدهی تقریباً دو برابر سایر روش‌ها. کافئین و CGA در هر فنجان در قهوه‌های دم سرد بیشتر از قهوه‌های اسپرسو بود، که تابعی از حجم نوشیدنی بود که از ۳۰ میلی‌لیتر (برای اسپرسو) تا ۱۲۰ میلی‌لیتر (برای قهوه‌های فیلتر شده) متغیر بود. با توجه به این نتایج، نمی‌توان تعیین کرد که چند فنجان قهوه می‌توان در روز مصرف کرد بدون اینکه از دوزهای توصیه‌شده تجاوز شود، زیرا طبق روش دم کردن مورد استفاده، محتوای مواد زیست‌فعال به‌طور قابل‌توجهی متفاوت است.
مقدمه
قهوه یکی از پرمصرف‌ترین نوشیدنی‌ها در سراسر جهان است (ICO، ۲۰۱۶) و بسته به زمینه جغرافیایی، فرهنگی و اجتماعی، و همچنین ترجیحات شخصی، از روش‌های متعدد دم‌آوری و عصاره‌گیری استفاده می‌شود. معمولاً تهیه آن شامل سه مرحله اصلی است. ابتدا، دانه‌های سبز برشته می‌شوند. پس از آن، دانه‌های برشته شده آسیاب می‌شوند تا استخراج در مرحله نهایی، یعنی دم‌آوری، تسهیل شود. در شکل نوشیدنی، ویژگی‌های کیفی مانند بو، طعم، رنگ و غلظت، مرتبط و بسیار مورد توجه هستند (Nunes, Coimbra, Duarte, & Delgadillo, ۱۹۹۷). طعم یک فنجان قهوه تازه تهیه شده، بیان نهایی و نتیجه قابل درک یک زنجیره طولانی از تحولات است (Yeretzian, Jordan, Badoud, & Lindinger, ۲۰۰۲).
این نوشیدنی پیچیده حاوی بیش از 1000 ترکیب است که مسئول طعم و عطر دلپذیر آن هستند (Nijssen, Visscher, Maarse, Willemsense, & Boelens, 1996). از این میان، کافئین (1،3،7-تری متیل گزانتین) بیشترین مطالعه را داشته است. کافئین بیشتر اثرات بیولوژیکی خود را از طریق آنتاگونیسم گیرنده آدنوزین اعمال می‌کند و به طور کلی اثر تحریکی در سیستم عصبی مرکزی ایجاد می‌کند (Bae, Park, Im, & Song, 2014; Cano-Marquinaa, Tarínb, & Canoc, 2013). در واقع، اثرات مثبت آن به خوبی شناخته شده است؛ به ویژه، بهبودهای مربوط به توانایی‌های شناختی مانند ادراک بهتر، کاهش خستگی و مدت زمان کوتاه‌تر خواب (Borota et al., 2014). اخیراً نشان داده شده است که خطر ابتلا به بیماری آلزایمر در افرادی که به طور منظم قهوه حاوی کافئین مصرف می‌کنند، کمتر از افرادی است که آن را نمی‌نوشند. علاوه بر این، اثرات فیزیولوژیکی مصرف کافئین شامل افزایش حاد فشار خون، افزایش سرعت متابولیسم و دیورز است (Bae و همکاران، 2014).
این آلکالوئید در برابر حرارت مقاوم است و مقدار موجود در قهوه خام می‌تواند بسته به عوامل زیادی، از جمله مهمترین آنها، منشأ و رقم، به طور قابل توجهی متفاوت باشد. غلظت و فعالیت بیولوژیکی آن به ترکیبی از عوامل مانند مواد اولیه (عربیکا یا کانفورا) (Severini, Derossi, Ricci, Fiore, & Caporizzi, 2017)، شیوه‌های کشاورزی (سنتی یا ارگانیک)، تکنیک‌های پس از برداشت (مرطوب یا خشک)، مدت زمان و شرایط نگهداری، درجه برشته‌کاری (روشن، متوسط یا تیره)، فرآیند برشته‌کاری (استاندارد یا تورفاکتو)، نوع قهوه تجاری (برشته آسیاب شده یا فوری) و روش آسیاب کردن و دم کردن (جوشانده، فیلتر شده یا اسپرسو) بستگی دارد. در مجموع، این بدان معناست که ما هرگز دو فنجان قهوه با ترکیب شیمیایی یکسان نمی‌نوشیم، حتی اگر از یک محل تهیه شده باشند (De Mejia & Ramirez-Mares, 2014).
بسیاری از مطالعات نشان داده‌اند که قهوه یکی از مهمترین منابع پلی‌فنول‌ها و اسیدهای کافئویلیکینیک (CQAs) است (Kamiyama, Moon, Jang, & Shibamoto, 2015).
پلی‌فنول اصلی قهوه، اسید کلروژنیک است و یکی از ترکیبات آنتی‌اکسیدانی قوی در قهوه محسوب می‌شود (Bae و همکاران، ۲۰۱۴).
مشخص است که به طور متوسط، حدود یک سوم از مقدار مصرف شده اسیدهای کلروژنیک از طریق قهوه می‌تواند در دستگاه گوارش انسان جذب شود، در معده، روده، کبد و کلیه متابولیزه شود و احتمالاً می‌تواند مجموعه‌ای از خواص بیولوژیکی مفید را در بدن اعمال کند، که حداقل تا حدی توضیح می‌دهد که چرا مصرف قهوه با طول عمر بیشتر و کاهش بروز بیماری‌های دژنراتیو و غیر دژنراتیو مختلف در مطالعات اپیدمیولوژیک مرتبط بوده است (فرح و دوارته، ۲۰۱۵).
این اسیدهای محلول در آب در قهوه فراوان هستند و توسط گیاه قهوه از طریق استری شدن اسیدهای ترانس سینامیک (به ویژه کافئیک، فرولیک و p-کوماریک) با اسید کوینیک تشکیل می‌شوند (Higdon & Frei, 2006). CGAها و مشتقات آنها به عنوان عوامل مؤثر در اسیدیته، گسی و تلخی نوشیدنی قهوه نهایی شناخته شده‌اند (Scholz & Maier, 1990; Trugo & Macrae, 1984). CGAهای اصلی عبارتند از 5-O-کافئوئیل کوینیک اسید (5-CQA) و ایزومرهای آن 3-O-کافئوئیل کوینیک اسید (3-CQA) و 4-O-کافئوئیل کوینیک اسید (4-CQA) که در مجموع 80٪ از کل CGAها را تشکیل می‌دهند (Farah & Donangelo, 2006; Moeenfard, Rocha, & Alves, 2014).
آماده‌سازی قهوه یک فرآیند استخراج جامد-مایع است که شامل موارد زیر است: (1) جذب آب توسط قهوه آسیاب شده؛ (2) انتقال جرم مواد جامد محلول از قهوه آسیاب شده به آب داغ؛ و (3) جداسازی عصاره حاصل از مواد جامد مصرف شده. متغیرهای متعددی می‌توانند کیفیت قهوه درون فنجان را تغییر دهند، از جمله زمان تماس بین آب و قهوه آسیاب شده، زمان استخراج، نسبت قهوه آسیاب شده/آب، دما و فشار آب (برای قهوه اسپرسو)، نوع فیلتر و فرآیند جوشاندن. همه این عوامل نقش مهمی در تغییر محتوای کافئین و سایر ترکیبات دارند (Andueza et al., 2003; Andueza, Vila, De Peña, & Cid, 2007; Gloess et al., 2013; Niseteo, Komes, Belščak-Cvitanović, Horžić, & Budeč, 2012).
روش‌های زیادی برای تهیه قهوه وجود دارد و ترجیحات مصرف‌کننده برای یک حالت خاص تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند سبک زندگی، فرهنگ و ترجیحات طعمی قرار می‌گیرد (ایلی و ویانی، ۲۰۰۵). از بین روش‌های مختلف دم‌آوری که از فشار استفاده می‌کنند، معروف‌ترین آنها دستگاه اسپرسو است. قهوه اسپرسو (EC) یکی از محبوب‌ترین دم‌نوش‌ها است. اصطلاح اسپرسو از کلمه ایتالیایی "اکسپرس" گرفته شده است، زیرا اسپرسو برای مشتری تهیه و بلافاصله برای او سرو می‌شود. EC بنا به درخواست از دانه‌های قهوه بو داده و آسیاب شده تهیه می‌شود. مقدار محدودی از آب داغ تحت فشار به سرعت از طریق کیک قهوه آسیاب شده عبور می‌کند تا یک فنجان کوچک نوشیدنی کف‌آلود غلیظ به دست آید (پتراکو، ۲۰۰۱). فرمول اولیه EC از ۷ گرم پودر قهوه برای به دست آوردن حدود ۳۰ گرم نوشیدنی اسپرسو استفاده می‌کرد. امروزه دستور العمل‌های مختلف زیادی وجود دارد که محبوب‌ترین آنها قهوه مخصوص است. این روش تهیه از ۷ گرم پودر قهوه برای تولید ۱۴ گرم نوشیدنی اسپرسو استفاده می‌کند. از آنجایی که هر گرم قهوه آسیاب شده به 2 گرم مایع تبدیل می‌شود، نوشیدنی نهایی یک اسپرسوی قوی با فرمول استخراج 50٪ است (SCAA 2016). اخیراً، یک روش جدید دم کردن اسپرسو، به نام Caffè Firenze (ثبت اختراع اتحادیه اروپا 06023798.9؛ ایالات متحده 2010/0034942 A1) توسعه داده شده است که از یک محفظه بسته و هوای تحت فشار استفاده می‌کند (Masella و همکاران، 2015). یکی دیگر از روش‌های تحت فشار، موکا پات است. به طور سنتی، این روش محبوب‌ترین روش در خانه‌های ایتالیایی است زیرا دستگاه ارزان است و دم کردن آن سریع است. با این حال، کیفیت اغلب به خطر می‌افتد زیرا خطر استخراج بیش از حد یا کمتر از حد (بسته به درجه آسیاب) زیاد است.
لونگو جایگزینی برای قهوه فوری (EC) است. این نوشیدنی با غلظت کمتر، بسته به عادات فرهنگی، با نسبت آب به قهوه آسیاب شده متفاوت و اندازه فنجان بزرگتر (100 تا 250 میلی لیتر) مشخص می‌شود. روش‌های دم کردن متعددی برای تهیه قهوه لونگو وجود دارد: دم کردن با استفاده از فرنچ پرس، فیلتراسیون یا چکاندن در دستگاه V60، آئروپرس و روش چکاندن سرد و جوشاندن.
روش‌های استاندارد آماده‌سازی برای انواع مختلف عصاره‌گیری توسعه داده شده‌اند. این روش‌ها از نظر فرآیند، گرم قهوه، مقدار آب و اندازه دانه قهوه آسیاب شده متفاوت هستند. مطالعات متعددی این تکنیک‌های مختلف را مقایسه کرده و ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و مشخصات حسی قهوه‌های تولید شده را شرح داده‌اند (Andueza et al., 2003; Caporaso, Genovese, Canela, Civitella, & Sacchi, 2014; Gloess et al., 2013; Masella et al., 2015; Parenti et al., 2014). این مطالعات نشان می‌دهد که هیچ روش عصاره‌گیری «بهترین» وجود ندارد، اما هر تکنیک ویژگی‌های خاص خود را دارد. این مطالعه، ادبیات را گسترش می‌دهد و چندین تکنیک جدید دم‌آوری را بررسی می‌کند که از قبل توسط باریستاها و مصرف‌کنندگان شناخته شده هستند، اما هنوز هیچ داده‌ای برای آنها وجود ندارد.
هدف، توصیف و مقایسه هشت روش استخراج بود: سه سیستم اسپرسو، کلاسیک (EC)، اسپرسوی مخصوص (ECS) و کافه فلورانس (ECF)؛ یک سیستم دم سرد (دم سرد)؛ و چهار روش فیلتر (V60، Aeropress، French Press و Moka) که از فشارها و تکنیک‌های فیلتر مختلف استفاده می‌کنند. این روش‌ها با تجزیه و تحلیل پارامترهای فیزیکوشیمیایی مشخص شدند. این امر با بررسی عمیق محتوای کافئین و CGA بر اساس آنالیزهای کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا با آشکارساز آرایه دیودی (HPLC-DAD) تکمیل شد. داده‌های کمی مربوط به مواد زیست فعال به صورت غلظت (میلی‌گرم بر میلی‌لیتر نوشیدنی)، ظرفیت استخراج (میلی‌گرم بر گرم قهوه آسیاب شده) و دوز در هر فنجان (میلی‌گرم بر فنجان) بیان شدند.
این مطالعه، مروری جامع و علمی بر رایج‌ترین روش‌های عصاره‌گیری قهوه که در حال حاضر در سراسر جهان استفاده می‌شوند، ارائه می‌دهد. این مطالعه، هشت روش مختلف عصاره‌گیری را از نظر غلظت (میلی‌گرم بر میلی‌لیتر)، ظرفیت استخراج (میلی‌گرم بر گرم) و میزان کافئین و CGA در هر فنجان مقایسه می‌کند. تا آنجا که ما می‌دانیم، این اولین باری است که داده‌های مربوط به تکنیک‌های Cold Brew، V60 و Aeropress در مقالات گزارش می‌شود. تمامی مطالب با ذکر منبع هستند .
