وبلاگ
قهوه
24
سپتامبر
سپتامبر
کشاورزی قهوه
coffee از کلمه Kaffa از اتیوپی امروزی جایی که برای اولین بار در قرن 15 تا 18 محصول کشت شده بود، مشتق شده است. دانه قهوه بر روی درخت با ریشه هایی که در محدوده 0 تا 60 سانتی متری خاک و تا عمق 3 متری گسترش یافته اند، رشد میکند.
درخت قهوه دارای برگ های پایدار است، اما ممکن است به دلیل خشکسالی، بیماری، استرس و … برگ ها دچار ریزش شوند. تعداد زمان گلدهی درخت در هر سال به الگوی بارش، عرض جغرافیایی بستگی دارد. به عنوان مثال در جنوب برزیل که دارای فصل خشک و بارانی است درخت دو تا سه بار در سال شکوفه می دهد، در حالی که در نواحی استوایی در کاستاریکا ممکن است بیش از 15 بار شکوفه می دهد.
در قهوه عربیکا، گیاه رسیده قرمز یا زرد می باشد و نوع نارنجی آن توسط گرده افشانی ایجاد می شود و در نوع روبوستا، شاهد تنوع رنگی بیشتری هستیم.
شکل میوه های قهوه گرد و کشیده می باشد. هر میوه دارای 2 دانه می باشد. دانه ها متشکل از پروتئین، کافئین، روغن، شکر، کلروژنیک اسید و ریز مغذی های دیگر است که وابسته به کشت، فرآیند تولید و رست دانه قهوه می باشد.
کشت قهوه:
تراکم کاشت درختان قهوه به عواملی چون واریته گیاه، توپوگرافی خاک، با روری خاک، اب و هوا و نیروی کار بستگی دارد.
در برزیل درختان در افتاب کشت می شوند و باروری گیاه در این مناطق در قیاس با مناطق سایه دار بیشتر می باشد. مناطق سایه دار مانند کشورهای امریکا مرکزی و کلمبیا است.
قهوه روبوستا به کمبود اب مقاوم تر می باشد اما به کنه ها حساس تر می باشد.
ارتفاع گیاه قهوه روبوستا کوتاه تر از عربیکا ست.
برداشت قهوه:
برداشت قهوه مهم ترین عملیات در کشاورزی این محصول می باشد. فصل برداشت قهوه با توجه به اب و هوا منطقه، میزان بارش و واریته قهوه متفاوت است. فقط میوه های رسیده باید برداشت گردند. اما در بسیاری از سیستم ها میوه های رسیده، نارسیده و بیش از حد رسیده با هم جمع اوری و چیده می شوند. برداشت قهوه به صورت دستی و مکانیکی انجام می گیرد.
پس از برداشت میوه ها، فرایند جداسازی دانه از سایر اجزا به روش خیس و خشک انجام می شود. در روش خیس برخی از میوهای آسیب دیده با غوطه وری حذف می گردد. لایه خارجی با روش مکانیکی حذف گردیده و باقی پاپ مانده با روش شستن از بین می رود سپس دانه ها خشک می گردند. و در روش خشک میوه ها در زیر نور خشک شده و پوست نهایی جدا می گردد.
حدود 60 کشور گرمسیری و نیمه گرمسیری حدود 1میلیون و 60کیلوگرم در سال تولید قهوه می کنند. 60% تولید قهوه مربوط به امریکا، 24% آسیا، 14.5% آفریقا و 1.5%اقیانوسیه می باشد.
Rena, A. B., Malavolta, E., Rocha, M., & Yamada, T. (1987). Cultura do cafeeiro fatores que afetam a produtividade..
Gindel, I. (1961). Ecological behavior of the coffee plant under semi-arid conditions. Qualitas Plantarum et Materiae Vegetabiles, 8, 329-362.
Vieira, H. D. (2008). Coffee: The plant and its cultivation. Plant-parasitic nematodes of coffee, 3-18.
گونه های قهوه
70% قهوه تولیدی در دنیا مربوط به دو گونه مهم عربیکا و روبوستا می باشد. قهوه عربیکا طعم مورد قبول تر و واضحتری دارد. گرانتر است و محصول نهایی بهتری دارد. دانه روبوستا به بیماری مقاوم تر می باشد ولی افراد کمتری از طعم آن استقبال می کنند.
قهوه عربیکا دارای طعمی ملایم، خوشایند و عطری قوی است، در حالیکه روبوستا دارای عطر و طعمی ضعیفتر و بویی گل آلود (muddy) است. مقادیر کافئین و کلروژنیک اسید در دانه سبز عربیکا به ترتیب 35/8 و 16/4 میلی گرم در لیتر است در حالیکه در دانه سبز روبوستا مقادیر کافئین و کلروژنیک اسید به ترتیب 103/3 و 25/1 میلی گرم در لیتر می باشد. میزان فعالیت آنتی اکسیدانی در دانه های قهوه روبوستا بیشتر از عربیکا است زیرا ترکیبات فنولی و در راس آنها کلروژنیک اسیدها می باشند بیشتر در واریته روبوستا وجود دارد. نتایج ارزیابی حسی نوشیدنی های حاصل از نمونه های قهوه برشته شده نشان داد که نوشیدنی حاصل از قهوه عربیکا حاوی رنگ ظاهری، عطر و طعم بهتری نسبت به قهوه روبوستا است.
Van der Vossen, H., Bertrand, B., & Charrier, A. (2015). Next generation variety development for sustainable production of arabica coffee (Coffea arabica L.): a review. Euphytica, 204(2), 243-256.
Cristancho, M. A., Rozo, Y., Escobar, C., Rivillas, C. A., & Gaitán, A. L. (2012). Outbreak of coffee leaf rust (Hemileia vastatrix) in Colombia. New Disease Reports, 25(19), 2044-0588.
Macheiner, L., Schmidt, A., Schreiner, M., & Mayer, H. K. (2019). Green coffee infusion as a source of caffeine and chlorogenic acid. Journal of Food Composition and Analysis, 84, 103307.
Liu, C., Yang, Q., Linforth, R., Fisk, I. D., & Yang, N. (2019). Modifying Robusta coffee aroma by green bean chemical pre-treatment. Food chemistry, 272, 251-257.
Bobková, A., Hudáček, M., Jakabová, S., Belej, Ľ., Capcarová, M., Čurlej, J., … & Demianová, A. (2020). The effect of roasting on the total polyphenols and antioxidant activity of coffee. Journal of Environmental Science and Health, Part B, 55(5), 495-500.
Illy, A., & Viani, R. (2005). Espresso coffee: The science of quality. London: Academic Press.
Rubayiza, A. B., & Meurens, M. (2005). Chemical discrimination of arabica and robusta coffees by fourier transform raman spectroscopy. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53, 4654–4659.
پروسه قهوه
دو فرایند اصلی برای تولید قهوه وجود دارد: فرایند خشک و خیس
-فرایند خشک: ساده ترین روش تولید می باشد. این فرایند به دو روش طبیعی و ساختگی انجام می گیرد. در روش طبیعی دانه ها در معرض نور خورشید خشک می شوند. از مزایا این روش میتوان به عدم نیاز به تجهیزات اشاره کرد. برای این نوع فرایند نیاز به زمین های وسیع می باشد. خشک کردن بر سطح زمین خشک و تمیز یا بر سطوح سینی مانند و سخت صورت می گیرد. دانه ها با ضخامت 30 تا 40 میلی متر بر روی این سطوح پخش می گردد. محوطه خشک کردن باید دارای تهوبه مناسب باشد. زمان خشک شدن دانه های قهوه به شرایط اب و هوایی، اندازه دانه ها، درجه رسیدگی و میزان رطوبتشان بستگی دارد. مدت زمان لازم برای خشک شدن دانه ها به مدت 3 تا 4 هفته می باشد. در روش ساختگی، به دلیل هزینه های دستگاهی محدود گردیده است.
-فرایند خیس: این روش نیازمند آب تمیز و تجهیزات است. در این روش میوه قهوه توسط ماشین الات پالپ زدایی شده و پارچمنت باقی مانده در فرایند خشک کردن خشک و جدا می گردد.
Vincent, J. C. (1987). Green coffee processing. In Coffee: Volume 2: Technology (pp. 1-33). Dordrecht: Springer Netherlands.
Selmar, D., Kleinwächter, M. A. I. K., & Bytof, G. E. R. H. A. R. D. (2014). Metabolic responses of coffee beans during processing and their impact on coffee flavor. Cocoa and coffee fermentations, 431-476.
مواد تشکیل دهنده قهوه
قهوه شامل ترکیبات پیچیده ای است که وابسته به واریته، رست و فرایند قهوه است.
قهوه سبز حاوی 60 درصد (وزن خشک) کربوهیدرات شامل پلی ساکارید محلول و پلی ساکارید غیر محلول در آب ( سلولز…)، اولیگوساکارید ها، دی ساکارید ها (ساکارز) و مونو ساکارید ها (گلوکز و …) است. لیپید قهوه سبز در حدود 8-18درصد از وزن خشک دانه را تشکیل می دهد و در گونه عربیکا به میزان قابل توجهی بیش از روبوستا است. 75 درصد از لیپیدها را تری گلیسرید ها تشکیل می دهند. پروتئین، پپتید و آمینو اسیدهای آزاد 9 تا 16 درصد (وزن خشک) دانه قهوه سبز را تشکیل می دهد. قهوه سبز حاوی 6 تا 10 درصد پلی فنل است که میزان آن در روبوستا بیش از عربیکاست.
کافئین شناخته شده ترین ترکیب موجود در قهوه می باشد. کافئین دسته ای از الکالوئید ها می باشد و میزان آن در فنجان قهوه به نحوه آماده سازی و دم آوری قهوه بستگی دارد. میزان این الکالویید طبیعی در قهوه بسته به نوع اماده سازی بین 65 تا 120 میلی گرم در یک فنحان قهوه می باشد. میزان کافئین گونه عربیکا کمتر از روبوستا است. کافئین به طور کامل در معده و روده کوچک در 45 دقیقه جذب می گردد. اثر عمده کافئین بر بدن انسان شامل تاثیر بر سیستم قلبی عروقی و سیستم عصبی مرکزی همراه با تغییر در متابولیسم کربوهیدارت یا مکانیسم های التهابی است. اثر دیگر کافئین بر متابولیسم و ادرار است.
قهوه غنی از مواد پلی فنلی است. این گروه شامل دو طبقه فلاونوئید ها، فنولیک اسید، لیگنان و استیلبن هاست که خاصیت آنتی اکسیدانی دارند. معمول ترین پلی فنل موجود در قهوه فنولیک اسید ها و عمدتا کافئیک اسید است که از کلروژنیک اسیدها مشتق شده اند. کلروژنیک اسید ها دسته ای از خانواده استر ها وتشکیل شده از سینامیک اسید ها، مخصوصا کافئیک اسید ها، فرولیک اسیدها و کوئینیک اسید ها است. اشکال منتج شده از کلروژنیک اسید شامل کافئول کوئینیک اسید، فرلویل کوئینیک اسید می باشد.
در حین رست شدن درصد و میزان مواد تشکیل دهنده دانه تغییر میکند به عنوان مثال کربوهیدرات، پروتئین، آمینو اسید آزاد، مواد معدنی و لیپید دانه کاهش می‌یابد.
قهوه دم شده حاوی 0.14 تا 0.65 گرم فیبر رژیمی در هر 100 میلی لیتر است که میزان آن به نوع قهوه، میزان رست شدن، آسیاب و مراحل دم آوری بستگی دارد. همچنین شامل مواد مغذی هایی مانند منیزیم، پتاسیم، ویتامین B3 و E است و بسته به نحوه دم آوری یک فنجان شامل 7 تا 24 میلی گرم و 34 تا 116 میلی گرم پتاسیم می باشد.
Alonso‐Salces, R. M., Guillou, C., & Berrueta, L. A. (2009). Liquid chromatography coupled with ultraviolet absorbance detection, electrospray ionization, collision‐induced dissociation and tandem mass spectrometry on a triple quadrupole for the on‐line characterization of polyphenols and methylxanthines in green coffee beans. Rapid Communications in Mass Spectrometry: An International Journal Devoted to the Rapid Dissemination of Up‐to‐the‐Minute Research in Mass Spectrometry, 23(3), 363-383.
Clifford, M. N. (1999). Chlorogenic acids and other cinnamates–nature, occurrence and dietary burden. Journal of the Science of Food and Agriculture, 79(3), 362-372.
Fredholm, B. B., Beaudoin, M. S., & Graham, T. E. (2011). Methylxanthines and human health: epidemiological and experimental evidence. Methylxanthines, 509-548.
Gilbert, R. M., Marshman, J. A., Schwieder, M., & Berg, R. (1976). Caffeine content of beverages as consumed. Canadian Medical Association Journal, 114(3), 205.
Gniechwitz, D., Brueckel, B., Reichardt, N., Blaut, M., Steinhart, H., & Bunzel, M. (2007). Coffee dietary fiber contents and structural characteristics as influenced by coffee type and technological and brewing procedures. Journal of agricultural and food chemistry, 55(26), 11027-11034.
Hu, Q., Zhou, T., Zhang, L., & Fang, Y. (2001). Study of the separation and determination of monosaccharides in soluble coffee by capillary zone electrophoresis with electrochemical detection. Analyst, 126(3), 298-301.
Illy, A., & Viani, R. (Eds.). (2005). Espresso coffee: the science of quality. Academic Press.
Jaiswal, R., & Kuhnert, N. (2010). Hierarchical scheme for liquid chromatography/multi‐stage spectrometric identification of 3, 4, 5‐triacyl chlorogenic acids in green Robusta coffee beans. Rapid Communications in Mass Spectrometry, 24(15), 2283-2294.
Kurzrock, T., & Speer, K. (2001). Diterpenes and diterpene esters in coffee. Food Reviews International, 17(4), 433-450.
Mazzafera, P. (1999). Chemical composition of defective coffee beans. Food chemistry, 64(4), 547-554.
Stadler, R. H., Varga, N., Hau, J., Vera, F. A., & Welti, D. H. (2002). Alkylpyridiniums. 1. Formation in model systems via thermal degradation of trigonelline. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50(5), 1192-1199.
Stalmach, A., Mullen, W., Nagai, C., & Crozier, A. (2006). On-line HPLC analysis of the antioxidant activity of phenolic compounds in brewed, paper-filtered coffee. Brazilian Journal of Plant Physiology, 18, 253-262.
Viani, R., & Horman, I. (1974). Thermal behavior of trigonelline. Journal of Food Science, 39(6), 1216-1217.
Wang, Y., & Ho, C. T. (2009). Polyphenolic chemistry of tea and coffee: a century of progress. Journal of agricultural and food chemistry, 57(18), 8109-8114.