تعیین مقدار کافئین در انواع قهوه و بررسی تأثیر روش کچرز بر میزان استخراج آن در مقایسه با روش متداول

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 13، دوره 17، شماره 1 - شماره پیاپی 67، فروردین و اردیبهشت 1400، صفحه 173-186   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.v17i2.86410

نویسندگان

مرضیه معین فرد^* ؛ پانیذ خالوکرمانی؛ شیما جلدانی؛ علی شریف

گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد.

چکیده

قهوه از یکی از مهم‌ترین و پرطرفدارترین نوشیدنی‌ها در دنیا به‌شمار می‌رود، به‌طوری‌که از لحاظ تنوع روش‌های تهیه بر سایر نوشیدنی‌های مشابه مانند چای برتری دارد. در میان ترکیبات مختلف موجود در دانه قهوه، کافئین از اهمیت ویژه‌ای‌ برخوردار است. کافئین یک آلکالوئید طبیعی است که می‌تواند بسته به میزان مصرف، خواص مثبت (بهبود حافظه، افزایش هوشیاری و تمرکز) یا منفی (سردرد، اضطراب و بی‌قراری) بر سلامت مصرف‌کننده داشته باشد. از طرف دیگر، مقدار زیاد کافئین موجود در دانه قهوه به‌عنوان یک عامل مزاحم در آنالیز آلاینده‌ها‌ عمل می‌کند و باید تا حد ممکن از عصاره حذف شود. ازاین‌رو پژوهش حاضر دو هدف کلی را دنبال کرد. در مرحله اول 18 نوع قهوه، اعم از انواع کلاسیک (جوشیده، فرانسوی، موکا و فیلترشده) و تجاری (انواع اسپرسو، قهوه فوری و قهوه سرد) از لحاظ میزان کافئین موردبررسی قرار گرفتند. در مرحله دوم، تأثیر دو روش (روش کچرز و متداول) بر میزان استخراج کافئین از پودر قهوه ربوستا، موردمطالعه قرار گرفت. نتایج این پژوهش مؤید تأثیر قابل‎ملاحظه واریته بر میزان کافئین بود به‌نحوی‎که قهوه‌های تهیه‌شده از دانه ربوستا کافئین بیشتری را نسبت به دانه‌های عربیکا دارا بودند. در میان انواع قهوه کلاسیک، بیشترین میزان کافئین (26±1044 میلی‌گرم بر لیتر) از قهوه موکا استخراج شد. در میان انواع تجاری، میزان قهوه به آب متفاوت بود لذا میزان کافئین برحسب مقدار دریافت از هر فنجان موردارزیابی قرار گرفت. در این میان، انواع اسپرسو، خصوصاً نوع پاد محتوی بیشترین میزان کافئین (16±1371 میلی‌گرم بر لیتر معادل 6/0±54 در هر فنجان 40 میلی‌لیتری) بودند. در مقابل کمترین میزان کافئین از قهوه سرد به‌دست آمد. بررسی روش استخراج قهوه نیز نشان داد که روش کچرز قادر است کافئین را به شکل قابل‌ملاحظه‌ای (حدود 20% کاهش در مقایسه با روش متداول) از عصاره‌ قهوه حذف کند که احتمالاً بر کاهش اثر مداخله‌کننده این ترکیب در آنالیز آلاینده‌ها که معمولاً در مقادیر بسیار کم در نمونه‌ها وجود دارند، تأثیر مثبت خواهد داشت. به‌طورکلی، استفاده از حلال استونیتریل و استفاده‌ هم‌زمان از جاذب‌های PSA و C18، کاهش معنادار استخراج کافئین را به‌دنبال داشت.

کلیدواژه‌ها

کافئین؛ قهوه؛ عربیکا؛ ربوستا؛ کچرز

مراجع

Al-Maaieh, Ahmad, and Douglas R Flanagan. 2002. "Salt effects on caffeine solubility, distribution, and self-association." Journal of pharmaceutical sciences 91(4):1000-08.

Albanese, D., M. Di Matteo, M. Poiana, and S. Spagnamusso. 2009. "Espresso coffee (EC) by POD: Study of thermal profile during extraction process and influence of water temperature on chemical–physical and sensorial properties." Food Research International 42(5-6):727-32.

Anastassiades, Michelangelo, Steven J Lehotay, Darinka Štajnbaher, and Frank J Schenck. 2003. "Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and “dispersive solid-phase extraction” for the determination of pesticide residues in produce." Journal of AOAC international 86(2):412-31.

Angeloni, Giulia, Lorenzo Guerrini, Piernicola Masella, Maria Bellumori, Selvaggia Daluiso, Alessandro Parenti, and Marzia Innocenti. 2019. "What kind of coffee do you drink? An investigation on effects of eight different extraction methods." Food Research International 116:1327-35.

Bell, Leonard N., Clinton R. Wetzel, and Alexandra N. Grand. 1996. "Caffeine content in coffee as influenced by grinding and brewing techniques." Food Research International 29(8):785-89.

Brice, Carolyn, and Andrew Smith. 2001. "The effects of caffeine on simulated driving, subjective alertness and sustained attention." Human Psychopharmacology: Clinical and Experimental 16(7):523-31.

Buerge, Ignaz J., Thomas Poiger, Markus D. Müller, and Hans-Rudolf Buser. 2003. "Caffeine, an Anthropogenic Marker for Wastewater Contamination of Surface Waters." Environmental Science & Technology 37(4):691-700.

Candeias, Sara X., Eugenia Gallardo, and Ana C. Matos. 2009. "Caffeine Content of Retail Market Coffee in Portugal." Food Analytical Methods 2(4):251-56.

Casal, S., M. B. Oliveira, M. R. Alves, and M. A. Ferreira. 2000. "Discriminate analysis of roasted coffee varieties for trigonelline, nicotinic acid, and caffeine content." Journal of Agricultural and Food Chemistry 48(8):3420-4.

Dafouz, Raquel, Neus Caceres, Jose Luis Rodriguez-Gil, Nicola Mastroianni, Miren Lopez de Alda, Damià Barcelo, Ángel Gil de Miguel, and Yolanda Valcarcel. 2018. "Does the presence of caffeine in the marine environment represent an environmental risk? A regional and global study." Science of the total environment 615:632-42.

Danish, Mohammed. 2020. "Application of date stone activated carbon for the removal of caffeine molecules from water." Materials Today: Proceedings.

Fujioka, K., and T. Shibamoto. 2008. "Chlorogenic acid and caffeine contents in various commercial brewed coffees." Food Chemistry 106(1):217-21.

Galani, Joseph H. Y., Michael Houbraken, Abukari Wumbei, Joseph F. Djeugap, Daniel Fotio, and Pieter Spanoghe. 2018. "Evaluation of 99 Pesticide Residues in Major Agricultural Products from the Western Highlands Zone of Cameroon Using QuEChERS Method Extraction and LC-MS/MS and GC-ECD Analyses." Foods 7(11):184.

Gloess, Alexia N., Barbara Schönbächler, Babette Klopprogge, Lucio D`Ambrosio, Karin Chatelain, Annette Bongartz, Andre Strittmatter, Markus Rast, and Chahan Yeretzian. 2013. "Comparison of nine common coffee extraction methods: instrumental and sensory analysis." European Food Research and Technology 236(4):607-27.

Hillebrand, Olav, Karsten Nödler, Tobias Licha, Martin Sauter, and Tobias Geyer. 2012. "Caffeine as an indicator for the quantification of untreated wastewater in karst systems." Water research 46(2):395-402.

Jeon, Jong-Sup, Han-Taek Kim, Il-Hyung Jeong, Se-Ra Hong, Moon-Seog Oh, Kwang-Hee Park, Jae-Han Shim, and A. M. Abd El-Aty. 2017. "Determination of chlorogenic acids and caffeine in homemade brewed coffee prepared under various conditions." Journal of Chromatography B 1064:115-23.

Jeon, Jong-Sup, Han-Taek Kim, Il-Hyung Jeong, Se-Ra Hong, Moon-Seog Oh, Mi-Hye Yoon, Jae-Han Shim, Ji Hoon Jeong, and A. M. Abd El-Aty. 2019. "Contents of chlorogenic acids and caffeine in various coffee-related products." Journal of Advanced Research 17:85-94.

Kim, Leesun, Danbi Lee, Hye-Kyung Cho, and Sung-Deuk Choi. 2019. "Review of the QuEChERS method for the analysis of organic pollutants: Persistent organic pollutants, polycyclic aromatic hydrocarbons, and pharmaceuticals." Trends in Environmental Analytical Chemistry 22:e00063.

Li, Shulan, Bingshu He, Jun Wang, Juan Liu, and Xianmin Hu. 2020. "Risks of caffeine residues in the environment: Necessity for a targeted ecopharmacovigilance program." Chemosphere 243:125343.

Mussatto, Solange I., Ercilia M. S. Machado, Silvia Martins, and Jose A. Teixeira. 2011. "Production, Composition, and Application of Coffee and Its Industrial Residues." Food and Bioprocess Technology 4(5):661-72.

Nawrot, P., S. Jordan, J. Eastwood, J. Rotstein, A. Hugenholtz, and M. Feeley. 2003. "Effects of caffeine on human health." Food Additives & Contaminants 20(1):1-30.

Petracco, M. 2001. "Technology IV: Beverage Preparation: Brewing Trends for the New Millennium." Pp. 140-64 in Coffee: Recent developments, edited by R. J. Clarke and O. G. Vitzthum. UK: Blackwell Sience.

Reichert, B., A. de Kok, I. R. Pizzutti, J. Scholten, C. D. Cardoso, and M. Spanjer. 2018. "Simultaneous determination of 117 pesticides and 30 mycotoxins in raw coffee, without clean-up, by LC-ESI-MS/MS analysis." Anal Chim Acta 1004:40-50.

Rivelli, Diogo Pineda, Vanessa Vitoriano da Silva, Cristina Dislich Ropke, Denise Varella Miranda, Rebeca Leite Almeida, Tania Cristina Higashi Sawada, and Silvia Berlanga de Moraes Barros. 2007. "Simultaneous determination of chlorogenic acid, caffeic acid and caffeine in hydroalcoholic and aqueous extracts of Ilex paraguariensis by HPLC and correlation with antioxidant capacity of the extracts by DPPH· reduction." Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas 43:215-22.

Sadowska-Rociek, Anna, Magdalena Surma, and Ewa Cieślik. 2014. "Comparison of different modifications on QuEChERS sample preparation method for PAHs determination in black, green, red and white tea." Environ Sci Pollut Res Int 21(2):1326-38.

Sereshti, Hassan, and Soheila Samadi. 2014. "A rapid and simple determination of caffeine in teas, coffees and eight beverages." Food Chemistry 158:8-13.

Shalmashi, A, and F Golmohammad. 2010. "Solubility of caffeine in water, ethyl acetate, ethanol, carbon tetrachloride, methanol, chloroform, dichloromethane, and acetone between 298 and 323 K." Latin American applied research 40(3):283.

Stamatis, Nikolaos K., and Ioannis K. Konstantinou. 2013. "Occurrence and removal of emerging pharmaceutical, personal care compounds and caffeine tracer in municipal sewage treatment plant in Western Greece." Journal of Environmental Science and Health, Part B 48(9):800-13.

Surma, Magdalena, Anna Sadowska-Rociek, Ewa Cieślik, and Katarzyna Sznajder-Katarzyńska. 2017. "Optimization of QuEChERS sample preparation method for acrylamide level determination in coffee and coffee substitutes." Microchemical Journal 131:98-102.

Tfouni, Silvia A. V., Larissa B. Carreiro, Camila R. A. Teles, Regina P. Z. Furlani, Katia M. V. A. B. Cipolli, and Mônica C. R. Camargo. 2014. "Caffeine and chlorogenic acids intake from coffee brew: influence of roasting degree and brewing procedure." International Journal of Food Science & Technology 49(3):747-52.

Tfouni, Silvia A. V., Camila S. Serrate, Larissa B. Carreiro, Monica C. R. Camargo, Camila R. A. Teles, Katia M. V. A. B. Cipolli, and Regina P. Z. Furlani. 2012. "Effect of roasting on chlorogenic acids, caffeine and polycyclic aromatic hydrocarbons levels in two Coffea cultivars: Coffea arabica cv. Catuai Amarelo IAC-62 and Coffea canephora cv. Apoatã IAC-2258." International Journal of Food Science & Technology 47(2):406-15.

Varela-Martinez, Diana A., Javier Gonzalez-Salamo, Miguel Ángel Gonzalez-Curbelo, and Javier Hernandez-Borges. 2020. "Chapter 14 - Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, and Safe (QuEChERS) Extraction." Pp. 399-437 in Liquid-Phase Extraction, edited by Colin F. Poole: Elsevier.

Vuon, Quan V. , and Paul D. Roach. 2014. "Caffeine in Green Tea: Its Removal and Isolation." Separation & Purification Reviews 43:155–74.

Yu, Zai Qun, Pui Shan Chow, and Reginald BH Tan. 2010. "Operating regions in cooling cocrystallization of caffeine and glutaric acid in acetonitrile." Crystal growth & design 10(5):2382-87.