UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA KATEDRA ORGANICKÉ CHEMIE ANALÝZA MARKERŮ PRO CHARAKTERIZACI KÁVY

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA KATEDRA ORGANICKÉ CHEMIE

ANALÝZA MARKERŮ PRO CHARAKTERIZACI KÁVY

Bakalářská práce

Autor:

Aneta Rychlá

Studijní program:

Organická chemie

Studijní obor:

Bioorganická chemie

Typ studia:

Prezenční

Vedoucí práce:

doc. RNDr. Petr Barták, Ph. D.

Termín odevzdání práce:

7. května 2013

1

Poděkování: Na této straně bych chtěla ráda poděkovat svému vedoucímu bakalářské práce panu doc. RNDr. Petru Bartákovi, Ph. D. za odbornou pomoc a věnovaný čas při zpracovávání tohoto tématu.

2

Já, Aneta Rychlá, prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracovala samostatně pod odborným dohledem doc. RNDr. Petra Bartáka, Ph. D. Veškerou použitou literaturu jsem uvedla na konec své práce. Souhlasím s tím, aby má práce byla zpřístupněna v knihovně Katedry organické chemie, Přírodovědecké fakulty, Univerzity Palackého v Olomouci.

V Olomouci dne: 7.5.2013

……………………

3

Bibliografické identifikace: Jméno a příjmení autora: Aneta Rychlá Název práce: Analýza markerů pro charakterizaci kávy Typ práce: Bakalářská Pracoviště: Katedra analytické chemie, Přírodovědecká fakulta UP Vedoucí práce: doc. RNDr. Petr Barták, Ph. D. Rok obhajoby práce: 2013 Abstrak: Vzorky kávy byly analyzovány pomocí

mikroextrakce tuhou fází (SPME) a plynové

chromatografie s hmotnostní spektrometrií. Ve vzorcích zelené a pražené kávy byla identifikována řada těkavých organických látek, které mohou sloužit jako markery pro hodnocení kvality vstupní suroviny i technologického postupu při zpracování kávy. V zelených zrnech byly identifikovány přírodní terpenické složky, které se během pražení vytrácí a vzniká řada nových aromatických sloučenin. Jako možné markery pro charakterizaci kávy byly navrženy především: kyselina octová, pyrazin, pyridin, 2,6-dimethylpyrazin, furfural, 2-furanmethanol, methylpyrazin, maltol, 3-ethyl-2,5-dimethylpyrazin a 5-methyl-2furfurylaldehyd. Klíčová slova: SPME, analýza kávy, těkavé látky, aroma

Počet stran: 49 Jazyk: Čeština

4

Bibliographical identification: Author´s first name and surname: Aneta Rychlá Title: Analysis of markers for characterization of coffee Type of thesis: Bachelor Department: Department of analytical chemistry, Fakulty of science Palacky University, Czech Republic Supervisor: doc. RNDr. Petr Barták, Ph. D. The year of presentation: 2013

Abstract: Samples of cofee were analyzed

by solid phase microextration (SPME) and gas

chromatography with mass spektrometry. In Samples of green and roasted coffe was identified a number volatile organic substances, which can serve as markers for assessing quality coming-in materiál and technological proces to processing coffee. In green beans were identified natural terpenic substances, which during roasting disappeat and genesis new organic substances. As potencial markers were designed especially: acetic acid, pyrazine, pyridine, 2,6-dimethylpyrazine, furfural, 2-furanmethanol, methylpyrzine, maltol, 3-ethyl-2,5dimethylepyrazine and 5-methyl-2-furfuryaldehyde. Keywords: SPME, analysis of coffee, volatiles, aroma Number of pages: 49 Language: Czech

5

Obsah Úvod……………………………………………………………………………………………8 1. Zelená káva ............................................................................................................................ 9 1.1 Netěkavé složky- úvod ...................................................................................................... 9 1.2 Dusíkaté deriváty .............................................................................................................. 9 1.2.1 Alkaloidy .................................................................................................................... 9 1.2.2 Trigonelline ................................................................................................................ 9 1.2.3 Bílkoviny a volné aminokyseliny............................................................................. 10 1.3 Sacharidy......................................................................................................................... 10 1.3.1 Polysacharidy (glykany) .......................................................................................... 11 1.3.2 Nízkomolekulární cukry........................................................................................... 11 1.4 Lipidy .............................................................................................................................. 12 1.5 Chlorogenové kyseliny ................................................................................................... 12 1.6 Zelená káva- těkavé složky ............................................................................................. 12 1.7 Shrnutí ............................................................................................................................. 13 2. Pražená káva ........................................................................................................................ 14 2.1 Úvod ................................................................................................................................ 14 2.2 Identifikované skupiny látek ........................................................................................... 15 2.2.1 Uhlovodíky............................................................................................................... 15 2.2.2 Alkoholy................................................................................................................... 16 2.2.3 Aldehydy .................................................................................................................. 16 2.2.4 Ketony ...................................................................................................................... 17 2.2.5 Kyseliny a anhydridy ............................................................................................... 17 2.2.6 Estery ....................................................................................................................... 18 2.2.7 Laktony .................................................................................................................... 18 2.2.8 Fenoly....................................................................................................................... 19 2.2.9 Furany, pyrany ......................................................................................................... 20 6

2.2.10 Thiofeny ................................................................................................................. 20 2.2.11 Pyrroly .................................................................................................................... 21 2.2.12 Oxazoly .................................................................................................................. 22 2.2.13 Thiazoly.................................................................................................................. 22 2.2.14 Pyridiny .................................................................................................................. 23 2.2.15 Pyraziny ................................................................................................................. 24 2.2.16 Aminy a různé sloučeniny dusíku .......................................................................... 23 2.2.17 Různé sloučeniny síry ............................................................................................ 24 2.3 Pražení: Streckerova a Maillardova reakce ..................................................................... 24 3. Experimentální část .............................................................................................................. 26 3.1 Přístroje a podmínky analýzy.......................................................................................... 26 3.2 Použité vzorky ................................................................................................................ 26 3.3 Postup .............................................................................................................................. 26 3.4 Identifikace látek ............................................................................................................. 26 4. Výsledky a diskuze ............................................................................................................... 28 4.1 Analýza pražené kávy ..................................................................................................... 28 4.2 Analýza zelené kávy ....................................................................................................... 37 4.3 Výpočet retenčních indexů ............................................................................................. 39 Závěr………………………………………………………………………………………….40 Použité zdroje…………………………………………………………………………………41

7

Úvod Káva je jednou z nejžádanějších komodit na trhu. Zájem obchodovat s ní se datuje někdy od 15. století a trvá dodnes. Její cena je pak odvozena od její kvality. Lidé kávu potřebují ke každodennímu životu a za vynikající chuť kávy jsou schopni utrácet nemalé peníze. Tento lahodný mok v sobě skrývá velkou škálu aromatických látek, která vzniká převážně při pražení. Tyto aromatické látky pak v nás probouzejí všechny chuťové buňky, které nám umožní vychutnat si každý šálek. Káva je jedním z nejčastěji konzumovaných nápojů na světě. Vyniká nejen svou lahodnou chutí, ale také výrazným aroma. Káva má prospěšné povzbuzující účinky, díky kterým se nám aktivuje nervový systém a je potlačena naše únava. Konzumace kávy se dříve považovalo za zlozvyk, který se pomalu řadou výzkumů vyvrací. Káva je ochranný prostředkem například proti cukrovce (připisováno antioxidačním látkám obsažených v kávě). Je také prokázáno že „rozumná― konzumace kávy snižuje cirhózu a rakovinu jater téměř o 40 %. Zásluha je připisována pravděpodobně diterpenům a samotnému kofeinu. Dále káva slouží jako ochrana proti Parkinsonově chorobě. Avšak nadměrná konzumace kávy může vést k vysokému krevnímu tlaku. Je tedy na každém z nás, aby si svou vhodnou dávku kávy zvolil sám. V teoretické části se seznámíme se základními látkami a jejich vlastnostmi, které můžeme v kávě analyzovat. Nebude se jednat pouze o kávu praženou, ale i ještě o nezpracovaná zelená zrna. Podíváme se na některé způsoby vyhodnocení analýzy. A poté demonstruji výsledky své experimentální práci. Cílem této práce je hledání markerů, které by charkterizovaly chuť a kvalitu kávy či pomohly při hodnocení technologických způsobů zpracování.

8

1. ZELENÁ KÁVA 1.1 Netěkavé složky – úvod Poisson (1979) publikoval složení surové kávy, její chemické i biologické aspekty. Obsah zelené kávy je obtížně stanovitelný, jelikož čerstvá zrna jsou živý materiál, který podléhá určitým proměnlivostem. Z počátku byly látky s vysokou molekulovou hmotností jako proteiny, polypeptidy a oligopeptidy obtížně oddělitelné. 1.2 Dusíkaté deriváty 1.2.1. Alkaloidy Nejdůležitějším purinovým derivátem je kofein, známý také jako 1,3,7-trimethylxanthin. Menší zastoupení zde mají i kofeinové deriváty theofylin (1,3-dimethylxanthin) a theobromin (3,7-dimethylxanthin). Nacházejí se zde v malých množstvích i jiné metabolity, jako jsou paraxanthine, threacrine, liberin a methyl-liberin (Kappeler and Baumann 1986). Tyto látky se dají využít k identifikaci nezralých kávových zrn, u kterých byly zjištěny zvýšené hodnoty theofylinu, theobrominu, liberinu a threacrinu. Podle Macrae (1985) ke ztrátám kofeinu během pražení dochází velmi málo, zřídka více než několik procent při normálních podmínkách pražení. Kofein, který je bez zápachu, má nahořklou chuť (asi 10% z celkové vnímané hořkosti nápoje). Fyziologické účinky jsou obtížně hodnotitelné. Nejznámější je povzbuzující efekt, který má na každého individuální účinek. Do těla je rychle absorbován a metabolizován jako methyl-xanthin. Jiné toxické účinky doposud nebyly prokázány. 1.2.2. Trigonellin Trigonellin (1-methylpyridinium-3-carboxylate) byl izolován z kávy arabica Polstorffem (1909) a citován Gorterem (1910), který stejnou sloučeninu identifikoval v kávě Liberia. Jeho obsah v zelené kávě je kolem 0,6%-1%. Podle Macrae (1985) má přímý vliv na kvalitu připravené kávy, chuť je hořká, má přibližně čtvrtinovou sílu kofeinu. Jeho farmakologická aktivita je poměrně nízká a byla zjištěna i mutagenní aktivita (Wu et al.,1997). Každopádně při požití kávy je koncentrace trigonellinu příliš nízká, než aby vyvolala toxicitu. Nakabayashi a Masano (1986a) využili poměr trigonellinu a kofeinu jako označení stupně pražení. 9

1.2.3. Bílkoviny a volné aminokyseliny Obsah bílkovin je hodnocen z celkového obsahu dusíku s korekcí pro trigonellin a kofein a nachází se kolem 10% v arabica a robusta kávách. Určení složení aminokyselin vyžaduje hydrolýzu bílkovin k separaci a kvantifikaci výsledných aminokyselin. Celkové bílkoviny a albuminy byly studovány zejména Thalerem a Gaiglem (1962). Hlavními složkami jsou kyselina glutamová (19% ze všech proteinů), kyselina asparagová (10%) a leucin (9%). Hlavní rozdíl mezi složením albuminů a celkových proteinů je, že albumin je méně bohatý na histidin (1,9% oproti 2,5% aminokyseliny). Mazzafera (1999) také zjistil vyšší obsah bílkovin ve zralých zrnech než v nezralých, ale nižší obsah volných aminokyselin s asparaginem jako hlavní složkou. Arnold a Ludwig (1996) zkoumali změny aminokyselin s posklizňovým ošetřením zrn. Součet koncentrací aminokyselin neukazuje změny po sušení při 40 °C. Jednotlivé změny se prokázaly jen u některých kyselin, zejména u kyseliny glutamové, která ukazuje zvýšení i o 50% a kyseliny asparagové, která se naopak snižuje. Až u sušení při 80 °C se začne snižovat obsah aminokyselin, ale samotná fermentace a sušení při pouhých 40 °C nepřináší významné změny. Vzorky bez kofeinu jsou výrazně chudší na volné aminokyseliny, než jsou odpovídající vzorky s obsahem kofeinu a občas obsahují i méně atraktivních vonných složek po pražení. Clinton (1986) uvádí v sestupném kvantitativním pořadí aminokyseliny a peptidy, které se nachází v kávovém nápoji: kyselina glutamová, glycin, kyselina asparagová, alanin, leucin, valin, izoleucin, serin, fenylalanin, threonin, tyrosin, histidin a γ-kyselina máselná (4aminobutanová kyselina). 1.3 Sacharidy Sacharidy jsou zásadní třídou pro tvorbu aromatických látek, vznikajících především karamelizací nízkomolekulárních cukrů a Maillardovou reakcí s aminokyselinami. Celkové množství sacharidů představuje asi 50% sušiny zelené kávy. Jedná se o komplex řady různých poly-, oligo-, monosacharidů, které jsou dále rozděleny na redukující a neredukující cukry (Trugo, 1983).

10

1.3.1. Polysacharidy (glykany) Polysacharidy (glykany) jsou nejhojnější třídou sacharidů v kávě, která představuje velkou část sušiny v zelených zrnkách. Polysacharidy jsou identifikovány po hydrolýze jako příslušné monosacharidy. Wolfrom et al.,(1960) kvantifikoval jednotky jako D-manosu, Dgalaktosu, D-glukosu a L-arabinosu v poměru 6:2:2:1. O rok později izoloval mannan odpovídající 5% složení zelené kávy. Ve vodě rozpustné polysacharidy zelené kávy identifikovali

Courtois

et

al.,(1963)

a

Glomaud

et

al.,(1966)

heteroglykany,

glukogalaktomannan (extrakt ve studené vodě) a arabinogalaktan (extrakt v horké vodě). Bradburry a Halliday (1998,1999) zkoumali polysacharidové frakce v zelené kávě podle druhu propojení jednotek. Monosacharidy získané po hydrolýze jsou manosa (22,4%), galaktosa (12,4%), glukosa (8,7%) a arabinosa (4%) s menším obsahem rhamnosy (0,3%) a xylosy (0,2%). Obsah polysacharidů klesá s pražením (asi o 30%) několika různými mechanismy jako je dehydratace nebo vznik kondenzačních produktů, např. s bílkovinami či bílkovinnými fragmenty. (Trugo,1985). Na rozdíl od malého množství monosacharidů (viz.kapitola 1.3.2), polysacharidy (škroby, celulózy, pektiny) nepřispívají k formování aroma při pražení, ale jsou důležitým aromatickým pojivem v kávovém nápoji. 1.3.2. Nízkomolekulární cukry Dobrou analýzu monosacharidů provedl Kröplien (1973,1974) v zelené a pražené kávě. Našel glukózu (0,18%) a také fruktózu (0,28%). V pražené kávě byly zjištěny arabinózy a občas galaktózy, ale celkový obsah je poměrně nízký (0,04%-0,08%). V instantní kávě je glukóza a fruktóza zastoupena jen stopově, většinou převládá arabinóza (0,45%-2,5%), následuje galaktóza (0,20%-0,93%) a manóza (0,12%-1,05%), ribóza a xylóza jsou také přítomny. Po pražení glukóza, fruktóza a ribóza téměř vymizí, zatímco galaktózy a manózy jsou transformovány v rozsahu 40%-80%. Pokorný et.al,(1974) poznamenal, že enzymatickou hydrolýzou, během jednoho roku skladování, dochází ke zvýšení produkce redukujících cukrů (hlavně glukózy) na úroveň (0,5%). Tento obsah prudce klesl při následném skladování při vysoké teplotě (60°C), vysoké vlhkosti a Maillardovou reakcí s volnými aminokyselinami. Bucheli et. al.,(1998) ukazuje, že glukóza může být citlivý marker pro kvalitu zelené kávy.

11

1.4 Lipidy Lipidy se souhrnně se zabýval Clifford (1985b). V zelených zrnech je obsaženo 0,2-0,3% surových lipidů, jejichž hlavními složkami jsou C20-C22, amidy 5-hydroxytryptaminu [1Hindol-5-ol,3-(2-aminoethyl-), serotonine]. Tyto amidy mají svůj význam, jsou to možné antioxidanty. Clifford navrhl, že možné odparafínování vede k poklesu kvality zrn během skladování. Hlavní část surových lipidů je typický olej s triglyceridy mastných kyselin, estery a dalšími nezmýdelnitelnými složkami. Podle Carisona a Gariboldiho (1964) jsou hlavními látkami kyselina linolová (43%-46%) a kyselina palmitová (30%-35%). Kyseliny olejová, stearová, arachidová a linolenová jsou také přítomny, ale v menším zastoupení. Přítomnost volných mastných kyselin je zřejmě nejdůležitějším faktorem, který ovlivňuje tvorbu chuti kávy během jejího pražení. Seznam surových lipidů v zelených kávových zrnech zjištěných od různých autorů publikoval Clifford (1985b). Potvrzuje, že arabica má vyšší obsah tuku (13,5%-17,4%) než je tomu u robusty (9,8%-10,7%). Rozdíly jsou dané v závislosti na místech, kde jsou rostliny pěstovány a na druzích odrůd. Celkový obsah diterpenů obsažených v lipidech je kolem 20%. Cafestol je hlavní složkou nezmýdelnitelného podílu kávového oleje. Jejich obsah klesá s dobou skladování kávových zrn. Částečně jsou odstraněny při pražení (Clifford 1985b). Speer (1989) identifikoval 16-Omethylcafestol v zelených zrnkách robusty. 1.5 Chlorogenové kyseliny Kromě kofeinu izoloval Payen (1846b) i další krystalickou sloučeninu z kávy. Chlorogenová kyselina byla také izolována ze soli Gorterem (1908a), který připravil několik solí a zjistil, že při hydrolýze chlorogenové kyseliny dochází ke vzniku kyseliny kávové a chinové kyseliny. Chlorogenové kyseliny jsou všudypřítomné v rostlinné říši. Je to rodina esterů chinové kyseliny s několika hydroxyskořicovými kyselinami zejména kávová, ferulová, p-kumarová. 1.6 Zelená káva – těkavé složky Z publikovaných výsledků se počet těkavých látek v zelených kávových zrnech dá jen obtížně spočítat. Rhoades (1960) identifikoval a kvantifikoval relativně těkavé složky jako aldehydy, ketony, furany a sirné sloučeniny. Clements a Deatherage (1957) a Lentner a 12

Deatherage (1959) identifikoval octovou, propanovou, butanovou, valerovou, jablečnou, citronovou, chinovou kyselinu. Také izolovali kyselinu kávovou a několik chlorogenových kyselin. Zlatkis a Sivetz (1960) identifikovali pentanal, který přispívá k pronikavé vůni zelené kávy. Vitzthum et al.,(1976) uvedl základní složky zelené kávy: různé pyridiny, chinoliny, aromatické aminy a alkylpyraziny, neutrální frakce se skládá hlavně z furanů, aromatických aldehydů a alkoholů. Gutmann et al.,(1979) srovnával aroma různých vzorků arabica a robusta káv. Zjistil, že arabica je výrazně bohatší na aromatické sloučeniny (alkylbenzeny a naftaleny) a terpenické složky. Chudší je pak na furany a pyraziny. 1.7 Shrnutí Na obr. 1 je znázorněna identifikace 300 složek zelené kávy mezi roky 1958-2001. Z grafu lze vyčíst, že první významný příspěvek je od Merrita et al.,(1970), který rozpoznal 33 sloučenin včetně patnácti uhlovodíků a deseti esterů. Dalšími, kteří nalezli 49 a 47 nových složek, zejména těkavé uhlovodíky, alkoholy, ketony, pyraziny a furany, jsou Vitzthum (1976) a Gutmann (1979). Holscher a Steinhart (1995) přidali deset nových látek, zejména aldehydy, čímž se celková hodnota složek vyšplhala ke 111 látkám. Spadone et al.,(1990) mezitím identifikoval dalších 27 těkavých látek, zejména fenoly, aldehydy, ketony a estery. A velmi nedávno zjištěním 56 složek Cantergiani (2001) se celkový počet identifikovaných složek v zelených zrnech kávy opět zvýšil.

Obr. 1 Identifikace složek zelené kávy mezi roky 1958-2001

13

2. PRAŽENÁ KÁVA 2.1 Úvod Na obr. 2 můžeme pozorovat identifikaci téměř 850 těkavých složek objevených v pražených kávových zrnech. Reichstein a Staudinger (1926) výrazně přispěli 60 novými sloučeninami. Téměř sto vědeckých prací zmiňuje původní objevené struktury, které byly publikovány za posledních 40 let. Stoll et al., a Firmenich našli širokou škálu ketonů, fenolů, pyrazinů a thiofenů. Vitzhum et al., Hag-Kraft-Jacobs-Suchard nalezli řadu heterocyklických sloučenin, především pyraziny, thiazoly, oxazoly a furany. Tressl et al. identifikoval furany, pyrroly, sloučeniny obsahující síru. Gianturco et al. byl první, který identifikoval karamelové složky jako cyklické ketony a odhalil organoleptické vlastnosti pyrazinů, furanů a pyrrolů. Baltes přispěl k izolaci mnoha pyrazinů, fenolů a furanů.

Obr. 2 Identifikace těkavých složek pražené kávy za posledních 40 let

Na obr. 3 je přehled jednotlivých skupin identifikovaných složek pražené kávy. Převládají furanové sloučeniny, následují pyraziny, ketony, fenoly, pyrroly a uhlovodíky.

14

Obr. 3 Přehled jednotlivých skupin identifikovaných v pražené kávě.

2.2 Identifikované skupiny látek 2.2.1. Uhlovodíky

Nižší alkeny a alkany s přímým nebo rozvětveným řetězcem byly nalezeny v těkavých složkách kávy. Zlatkis a Sivetz (1960) upozornili na přítomnost nízkomolekulárních uhlovodíků v kávové esenci (C4-C7 parafíny a olefíny). Tyto malé molekuly vznikají při pražení kávových zrn. Tento proces probíhá při teplotách kolem 200°C, jedná se o relativně vyšší teplotu, než která se používá při zpracování kakaových bobů a čajových lístků, které jsou tedy chudší o tyto uhlovodíky.

Monoterpeny jako β-myrcen, limonen, p-cymen

přispívají k chuti červených kávových zrn. Mathieu et al.,(1966) identifikoval v některých druzích robusta řadu monoterpenů a seskviterpenů. Důležité látky jsou limonen, karyofylen (4,11,11-trimethyl-8-methylenbicyklo [7.2.0]undec-4-en), následuje humulen (2,6,6,9-tetramethylundeka-1,4,8-trien) a α-pinen (2,6,6-trimethylbicyklo[3.1.1]hept-2-en). U odrůd arabica byly identifikovány převážně karyofylen a humulen, ale nebyly nalezeny žádné monoterpeny. Množství terpenických uhlovodíků radikálně narůstá po sklizni kávových zrn z keře až po zpracování červených zrn (Mathieu et al., 1996) a limonen je doprovázen ve znatelném množství v robusta převážně p-cymenem, pineny a seskviterpeny. V arabica kávě byly některé zjištěny po delším zrání na stromě a nebyly zjištěny žádné seskviterpeny.

15

Vyšší kondenzované uhlovodíky nemůžeme považovat za část aromatu kávy. Jedná se o látky:

fluoranthen,

benzo[e]acephenantrylin benzo[e]pyren

pyren,

chrysen,

benzo[a]anthracen

(3,4-benzofluoranthen),

(1,2-benzopyren),

perylen,

(1,2-benzanthracen),

benzo[a]pyren

1,12-benzopyren

a

(3,4-benzopyren),

1,2,5,6-dibenzathracen.

Nicméně některé z nich, zejména benzo[a]pyren, jsou známé pro své karcinogenní vlastnosti, které byly analyzovány v potravinářských surovinách při pražení či uzení. Mezi látky, se kterými se můžeme setkat během analýzy, patří alkany s nasycenými přímými řetězci, 2-methyl substituenty a cyklohexany. Dále jsou zde alkeny (nenasycené uhlovodíky alicyklické). Další skupinou látek jsou aromatické uhlovodíky. 2.2.2.

Alkoholy

Při porovnání různých analýz zelených a pražených káv byly pozorovány rozdíly při detekci těkavých alkoholů díky odlišným metodám extrakce při rozdílných stupních pražení kávových zrn. Například Merritt et al.(1970) v headspace analýze nenalezl žádné alkoholy. Ačkoli Merrit a Robertson (1966) identifikovali několik alkoholů s nízkou molární hmotností v analýze při použití metody GC. Cros et al., (1993) zachytil pomocí Tenax GC s tepelnou desorpcí pouze 3-methyl-2-buten-1-ol a 1-okten-3-ol. Třebaže v plynech nad praženou kávou Reymond et al., (1963) identifikoval látky jako methanol a ethanol. Ho et al.(1993) nenalezl žádné alkoholy s přímým řetězcem, ale identifikoval 2-methyl-3-buten-2-ol, 3-methyl-1butanol, dále i

linalol, α-terpineol a 2-furanmethanol kombinací adsorpčního záchytu s

krátkou termální desorpcí. Žádné alkoholy nebyly zjištěny ve zkoumání pomocí headspace GC Murota (1993). Na druhé straně lehké alkoholy byly občas zjištěny v extrakci pražených kávových zrn (Gianturco et al.,1967, Stoll et al.,1967) nebo destilací s vodní parou a frakcionací (například Stoffelsma et al.,1968). Merritt a Robertson identifikovali tři nové složky: isobutylalkohol, terc-butyl alkohol, 2-methyl-2-butanol. Obecný přehled látek identifikovaných v pražené kávě: nasycené alkoholy, nenasycené alifatické alkoholy, dioly a ethery, alicyklické, cyklické a aromatické alkoholy. 2.2.3.

Aldehydy

Těkavé aldehydy, které hrají důležitou roli ve vůni černého čaje, ve fermentovaných či pražených kávových zrnech a v neposlední řadě v aroma kávy, jsou částečně tvořeny Streckerovou degradací

aminokyselin. Aldehydy jsou tvořeny oxidační degradací

aminokyselin v průběhu jejich interakce s cukry, při vysokých teplotách a při interakci 16

aminokyselin s polyfenoly v přítomnosti polyfenol oxidázy při normální teplotě (Motoda 1979). Tvorba různých aldehydů a ketonů autooxidací nenasycených mastných kyselin a pomocí rozkladu meziproduktů peroxidem vodíku jsou také uvedeny v literatuře. V těkavých látkách tvořených autooxidací linolové kyseliny a methyl linoleátu, Ullrich a Grosch (1987,1988a) identifikovali převážně aldehydy počínaje nasyceným pentanalem a hexanalem po mononenasycené aldehydy a dinenasycené dekadienaly. Aldehydy se podílejí na zvětrávání pražené kávy, v přítomnosti atmosferického kyslíku. Merritt et al.(1963) odhaduje, že aldehydy tvoří asi 50 % aroma kávy, z čehož polovina připadá na acetaldehyd. Hlavní zastoupení v pražené kávě představují: nasycené aldehydy, nenasycené aldehydy, bifunkční aldehydy (aromatické aldehydy, acetal). 2.2.4.

Ketony

Ketony představují důležitou část těkavých látek. Představují asi 21,5% aroma kávy (Merritt et al.(1963)), z čehož polovinu představuje 2-butanon. Mnohé cyklické ketony jsou spojeny s vůni potravin a v kávě mohou být vytvořeny ze sacharidů. Mezi těkavé látky Heyns et al.(1966a) identifikoval dvanáct alifatických ketonů a diketonů, které byly taky zjištěny v kávě a také cyklopentanon a 2-cyklopenten-1-on. Ze stejné reakce Walter a Fagerson (1968) našli také 2-hydroxy-3-methyl-2-cyklopenten-1-on. V zásaditě katalyzované degradaci fruktózy Shaw et al.(1966) identifikoval pět cyklických α-diketonů spolu s alifatickými hydroxyketony a 2,5-hexandion. Hollnagel a Kroh (1998) studoval tvorbu α-dikarbonylových fragmentů z mono- a disacharidů po karamelizaci a Maillardově reakci. Souhrn látek vyskytujících se v kávě: nasycené alifatické ketony, nenasycené alifatické ketony, alicyklické a nenasycené ketony, alifatické hydroketony, alifatické diketony, cyklopentanony a cyklopentenony a aromatické ketony. 2.2.5.

Kyseliny a anhydridy

Kyseliny obsažené v kávě lze rozdělit do dvou skupin. První skupinou jsou těkavé složky. Kyseliny jsou převážně alifatické, omezené délkou řetězce C-16. Jsou zde zahrnuty i nižší aromatické kyseliny (kyselina benzoová a fenyloctová). Druhou skupinou jsou méně těkavé a netěkavé složky. Nejsou považovány za aromatické složky, přispívají více svou chutí než vůní v celkovém aroma kávy.

17

Clements a Deatherage (1957) identifikovali kyselinu octovou, propanovou a butanovou, valerovou. Feldman et al.(1969) zkoumal složení zelené a pražené kávy. Platí obecný trend, kdy obsah všech kyselin se snižoval s rostoucím časem pražení. Rozdíly v koncentraci těkavých kyselin jsou relativně nízké a rozdíly mezi jednotlivými odrůdami byly nepatrné. Nižší kyseliny nejsou hlavními přispěvateli v kyselosti vařené kávy. Maier et al.(1984) a Engelhardt a Maier (1985b) studovali podíl jednotlivých kyselin na kyselosti kávových nápojů (hlavními podíly kyselina octová a citronová). Kyseliny s vysokou molekulovou hmotností a kyselina jablečná se také znatelně účastní na celkové kyselé chuti kávy. Podle Clintona (1986) kyseliny, které jsou obsaženy v kávových nápojích, je možno rozdělit do následujícího klesajícího kvantitativního pořadí: chinová, kyselina octová, citronová, jablečná, fosforečná, mravenčí, mléčná, glykolová a šťavelová. Zpravidla jsou kávy arabika bohaté na kyseliny více než kávy robusta. Výskyt složek v kávě souhrnně: mastné kyseliny s dlouhým řetězcem, nasycené mastné kyseliny, nenasycené alifatické kyseliny, alifatické hydroxy kyseliny, mastné keto kyseliny, alifatické dikyseliny, nenasycené alifatické dikyseliny, hydroxy a keto dikyseliny , alicyklické a aromatické kyseliny, anhydridy. 2.2.6.

Estery

Na rozdíl od zásadního přínosu v potravinách s ovocnou příchutí jsou estery méně zastoupeny v těkavých látkách pražené kávy. Podle Merritta et al.(1963) představují asi 10,3 % z celkového aroma kávy. Hlavní zastoupení složek: mravenčany, acetáty, estery kyselin s alifatickým nasyceným řetězcem, estery nasycených a nenasycených rozvětvených řetězců a alifatických kyselin, estery aromatických kyselin (hydroxy a ketokyseliny). 2.2.7.

Laktony

Laktony jsou široce rozšířené v potravinách i nápojích, kde udělují širokou škálu vůní a ovlivňují vlastnosti potravin. Dufossé et al.(1994) ukázal frekvenci výskytu nasycených γ- a δ-laktonů pro stovku potravin. Nasycené γ-laktony, které mají silný máslový a ovocný charakter, se vyskytují převážně v zelených zrnech kávy. α-,β-,γ- nenasycené laktony, které mají silnější pražený a kořeněný charakter se vyskytují v pražených kávových zrnech. 18

Celkový obsah látek: nasycené γ-laktony, nenasycené alkyl- a hydroxy- substituované laktony a bicyklické laktony. 2.2.8.

Fenoly

Fenoly se široce vyskytují v přírodě ať už ve volné či vázané (konjugované) formě, avšak zájem o vázanou formu je v analytickém výzkumu malý. Téměř 140 jednoduchých fenolů bylo zjištěno v mnoha potravinách, včetně alkoholických i nealkoholických nápojů, mase, mléku, sýru, ořeších, zelenině, ovoci a obilovinách (Maga,1978a). Fenoly jsou základní přispěvatelé typické kvalitní chuti a vůni kávy a to díky zhruba 80 zástupcům fenolů. Hughes a Smith (1949) při studiu složek pražené kávy a jejím chování při zvětrávání zjistili, že celkový obsah těkavých fenolů se proporcionálně zvyšuje s rozsahem pražení. Tressl et al. (1978a,b 1979a) popsal identifikaci mono-, di- a trifenolů a jejich deriváty v pražené kávě typu arabica i robusta. Množství a typ fenolů závisí na tom, které odrůdy byly detekovány, stejně jako na podmínkách pražení. Zvláště dimethyl- a trimethylfenoly byly převážně detekovány v pražené kávě. Káva, stejně jako čaj a kakao obsahuje polyhydroxyfenoly s antioxidačními účinky, které mají vliv na snižování účinku volných radikálů na organismus. Katechol je jedním z nejúčinnějších, následují deriváty kyseliny skořicové, ferulové a kávové. Kyseliny benzoové jsou už pak méně účinné (Bungert a Eichner,2000). Je nutné si uvědomit, že některé fenoly nemusí nutně existovat ve volném stavu v mleté kávě či nápojích. Jsou přítomny v tzv. kondenzačních produktech či komplexech, které jsou kovalentně spojeny s proteiny nebo proteinovými fragmenty. Fenolové složky přítomné v kouři a částečně i v pražené kávě jsou odvozeny od ligninu. Přítomnost ferulové kyseliny, primárního rozkladu ligninu a jejího rozkladu je zdrojem dalších fenolických sloučenin. Rahn a König (1978) připomněli dřívější získané poznatky o tom, že fenoly a jiné mírně kyselé organické složky mohou být zodpovědné za často pozorované symptomy nevolnosti u citlivých konzumentů kávy. Nebylo známo, zda existuje speciální složka, která je zodpovědná za nevolnost. To vedlo k analýze etherového extraktu kávy, což vedlo k identifikaci dalších tří nových složek kávy: 3-methyl-, 4-ethyl-,1,2-benzenediol a 1,2,4-benzenetriol.Ve stejném roce

19

tyto složky identifikoval i Tressl et al. (1978a) Avšak autoři se nevyjádřili o fyziologických vlastnostech těchto nově analyzovaných fenolických sloučenin. Obecné zastoupení fenolických sloučenin v pražené kávě: monofenoly a étery, difenoly, étery difenolů, dietery difenolů, trifenoly a étery, fenoly a fenoletery s aldehydickou funkcí, fenoly a fenoletery s ketonickou funkcí, fenoly a fenoletery s karboxylovou funkcí, hydroxybenzoáty a hydroxy (alkoxy) skořicové kyseliny. 2.2.9.

Furany a pyrany

Furany jsou cyklické ethery, které se převážně nacházejí v kondenzačních produktech sacharidů vystavených podmínkám Maillardovy reakce. Vzhledem k tomu, že zelená káva obsahuje velké množství sacharózy a dalších cukrů, předpokládá se, že furany byly vytvořeny během procesu pražení (Gianturco et al.,1964b). Toto tvrzení bylo brzy potvrzeno identifikací karamelizovaných produktů. Při tepelném rozkladu D-glukózy a cukerných polymerů byly furany hlavními produkty rozkladu (Heyns et al.,1966a). Zpravidla jsou furanové deriváty považovány za důležité aromatické látky z hlediska senzorického. Merritt et al.(1963) uvádí furan a 2-methylfuran jako jedny z hlavních složek zodpovědných za hlavní aroma kávy. Podle Ohloffa a Flamenta (1978) jsou furany, které obsahují síru spojeny především se sladkou ovocnou, ořechovou nebo karamelovou vůní. Přehled furanových sloučenin v kávě: alkylfurany, alkenové furany, bifurany a methylenebisfurany, furany s alkoholovou funkcí, furanové étery, furany s aldehydovou funkcí, furany s ketonovou funkcí na řetězci, furanové kyseliny a estery, furfuryl estery, dusitany a acetaly, furanové sloučeniny obsahující síru, pyrany a pyranony. 2.2.10.

Thiofeny

V přehledu role thiofenů v potravinářké chuti (Maga,1975b) je uvedeno, že struktura thiofenu nebyla vyřešena až do roku 1882, ačkoli thiofen a jeho deriváty byly známy organickým chemikům od poloviny roku 1800. Zájem o tuto sloučeninu skutečně nastal, když farmaceutický průmysl zjistil, že thiofen a jeho deriváty jsou užitečné meziprodukty při výrobě léků antihistaminik. V šedesátých letech se ukázalo, že heterocykly obsahující síru přispěly k senzorickým vlastnostem potravin a následné chuti, o které se začali chemici zajímat. Vitzthum a Werkhoff (1976b) nalezli 14 thiofenonů v pražených kávových frakcích.

20

Thiofenony se nacházejí především v potravinách, které prošly určitým stupněm tepelného zpracování. Obzvláště významná je jejich přítomnost v různých mastných výrobcích, které byly zahřívány a v pražené kávě. Thiofeny byly nalezeny v mnoha reakcích (Maillardova reakce) zahrnující především cystein a cystin nebo proteinové hydrolázy. Alkylthiofeny se mohou tvořit samy z cysteinu bez přídavku cukru oxidační degradací (Sheldon a Shibamoto(1987) citovaní Umanoem et al.(1995)) identifikovali těkavé látky vytvořené zahříváním samotného cysteinu nebo s přídavkem glukózy, kde pouze jedna třetina látek byla nalezena v pražené kávě. 2.2.11.

Pyrroly

Do této skupiny látek můžeme v dnešní době zahrnout téměř 70 látek, které jsou obsaženy v aroma a chuti kávy, z čehož některé z nich významně ovlivňují celkovou vůni kávy. Poprvé byly identifikovány v kávě v polovině roku 1960. Za největší badatele těchto sloučenin v kávě jsou považovány Gianturco et al.(1964b), Stoll et al.(1967), Vitzthum a Werkhoff (1974b,1976b) a Tressl et al.(1981a). Pyrroly jsou primárně tvořeny tepelným zpracováním. Může se zdát, že pyrroly nemůžeme nalézt v syrových potravinách, avšak 1-methylpyrrol, indol a 2-acetylpyrrol byly identifikovány v zelených kávových zrnech. Pyrroly jsou tvořeny reakcí aldos (xylos) s alkylaminy (Kato 1966, 1967, 1968), v reakcích zahrnujících redukující cukry a aminokyseliny, například kondenzaci glukózy a alaninu (Shigematsu et al.1972). Baltes a Bochmann (1987b) provedli rozsáhlou studii reakce serinu a threoninu se sacharózou za podmínek, při kterých dochází k pražení kávy. Ukázalo se, že většina z 35 identifikovaných alkylpyrrolů byla vytvořena v nepřítomnosti sacharózy. Cukr byl za potřebí při tvorbě pyrrolů obsahujících acylové skupiny nebo furanové zbytky. Tressl et al.(1981c) uvádí, že arabica káva obsahuje menší množství alkylpyrrolů, ale větší množství N-furfurylpyrrolů než káva robusta a že množství N-substituovaných pyrrolů se zvyšuje se skladováním pražené kávy. Obecné zastoupení pyrrolitických látek v kávě: pyrroly a alkylpyrroly (monocyklické a bicyklické), pyrroly s alkoholovou a aldehydovou funkcí, pyrroly s ketonovou funkcí, pyrrolony a pyrroldiony.

21

2.2.12.

Oxazoly

Vyčerpávající přehled o chemickém složení oxazolů zveřejnil Wiley (1945). Autor popsal metody přípravy, fyzikální i chemické vlastnosti a struktury třídy oxazolů, které geneticky souvisejí s přírodními látkami, jelikož mohou být připraveny z α-aminokyselin a proteinů. Karrer a Gränacher (1924) a Karrer et al.(1925) spekulovali, že oxazolové jednotky mohou být součástí dehydratačních segmentů polypeptidového řetězce. První člen této skupiny zjištěný v chuti a aromatu kávy, ale i v jiných potravinách, byl 5acetyl-2-methyloxazol nalezený Stoffelsmanem a Pypkerem (1968). Intenzivní studium na přítomnost oxazolů v kávě provedli až o něco později Vitzthum a Werkhoff (1974). Již v roce 1945, kdy Wiley popsal vůně oxazolů, které se liší pořadím substituentů na kruhu. Ho et al.(1983) popsal vůni alkyloxazolů, která je spojena se zeleninovou, sladkou a zemitou vůní, kterou můžeme vnímat. Typy oxazolů vyskytující se v kávě: alkyloxazoly, fenyloxazoly a benzooxazoly, acetyloxazoly. 2.2.13.

Thiazoly

Organoleptický význam alkylthiazolů byl znám již v roce 1966 (Arnold et al.), kdy byly poprvé izolovány v potravinářském aroma. Hrají důležitou roli například v chuti pražených kakaových bobů, pražených arašídech (Ho et al.,1983b) a v chuti vařeného hovězího masa (Chang et al., 1977). Thiazoly byly poprvé nalezeny v kávě Stollem (1967), který identifikoval 2-acetyl-4-methylthiazol a 2-propionyl-4-methylthiazol. Velkou studii dusíkatých heterocyklů v kávě provedli Vitzthum a Werkhoff (1974a,b), kteří identifikovali 23 nových thiazolů. Četné publikace se věnují vzniku alkylthiazolů. Sakaguchi a Shibamoto (1978a) zjistili mnoho thiazolů a thiazolidinů v reakcích merkaptaminu s D-glukozou, glyoxalem a v menší míře i acetaldehydem. Tuto reakci pak Hayashi et al., (1986) a Shibamoto (1988) využili pro stanovení formaldehydu v kávě. Pittet a Hruza (1974) syntetizovali řadu thiazolů s cílem učinit srovnání organoleptických vlastností thiazolů se strukturně příbuznými pyraziny a pyridiny a jejich deriváty. Všechny tyto heterocyklické sloučeniny mají planární, heteroaromatický kruh a obsahují dusík. 2alkylthiazoly byly popsány stejně jako monoalkylpyridiny, které se vyznačují zeleninovou

22

chutí. S nárustem substituentů u alkylthiazolů je chuť spíše ořechovitá, masitá a pražená, což zase spíše odpovídá di- a trialkylpyrazinům. Přehled thiazolů v kávě: alkylthiazoly a benzothiazoly, acylthiazoly. 2.2.14.

Pyridiny

První zmínky o přítomnosti pyridinů v pražené kávě pochází od Monariho a Scocciantiho (1895). Po příchodu plynové chromatografie se počet identifikovaných látek navýšil. Hlavními přispěvateli byli Vitzthum a Werkhoff (1974b) a Baltes a Bochmann (1987d,e). Pyridiny byly identifikovány mezi produkty tepelného rozkladu reakcí zahrnující aminokyseliny a cukry (Ledl a Severin (1973), Mussinan a Katz (1973), Baltes a Bochmann (1987d)). Identifikováno bylo 15 pyridinů, které můžeme nalézt v aroma a chuti kávy a 13 z nich je přítomno v reakcích serinu nebo threoninu se sacharózou či bez ní za podmínek, které nastávají při pražení kávy. Syntézy a organoleptické vlastnosti pyridinových sloučenin byly popsány Winterem et al. (1975d,1977a,c,d). Maga (1981c) uvádí, že pyridiny mají obecně hořkou, svíravou, praženou stopu. Pyridiny, se kterými se můžeme setkat při analýze kávy: alkyl- a alkenylpyridiny a chinoliny, pyridiny a chinoliny s kyslíkatou funkcí. 2.2.15.

Pyraziny

Dvě nesouvisející práce, jedna věnovaná syntéze a druhá analýze, které byly publikovány v roce 1879, charakterizují objev této třídy heterocyklických sloučenin. Gutknecht (1879) poprvé připravil pyrazin a to tetramethylpyrazin, zatímco Schrötter izoloval z oleje řepy dvě základní sloučeniny sumárního vzorce C8H12N2 a C10H16O2. V současné době je známo asi 180 pyrazinů, které byly zjištěny v potravinách a více než 90 z nich je součástí těkavé frakce kávy. Významný krokem v oblasti chemie chuti kávy byl roku 1926, kdy Reichstein a Staudinger uvedli poprvé pyraziny: pyrazin, methylpyrazin, 2,5-dimethyl-1-pyrazin a 2,6dimethylpyrazin. Souhrnný

obsah

pyrazinů

v pražené

kávě:

dihydropyraziny,

alkylpyraziny,

alkenylpyraziny, dihydrocyklopentapyraziny, chinoxaliny, methoxypyraziny, acetylpyraziny. 23

2.2.16.

Aminy a různé sloučeniny dusíku

Aminy jsou charakteristické složky rybích produktů, sýrů, které jsou považovány za nechtěné a v kávě jako nežádoucí znehodnocení výrobků (Maga, 1978b). Nicméně hrají důležitou roli v chuti některých potravin, jako jsou vína, ovoce, zelenina nebo obiloviny. Fujimaki et al., (1969) identifikoval amoniak a různé alkyl- a alkenylaminy po pyrolýze produktů sirných aminokyselin. V roce 1977 Vitzthum poprvé identifikoval aromatické aminy (anilin a jeho homology) v zelených kávových zrnech. Nitrily byly poprvé zjištěny Merrittem roku 1963. Látky, které charakterizují tuto skupinu: amoniak, alifatické aminy a polyaminy, aminy s aromatickým kruhem. 2.2.17.

Různé sloučeniny síry

Síru obsahují těkavé sloučeniny, které přispívají jak k příjemným, tak i k nepříjemným chutím v mnoha potravinách. Jsou nezbytné pro charakter pražené kávy a rozvoji kávové chuti. Mohou být tvořeny přírodními metabolickými dráhami nebo častěji vzniknou během procesu pražení kávy nebo při skladování kávy. Četné poznatky zabývající se vznikem, vlastnostmi a významem sirným sloučenin můžeme nalézt v publikacích od Schwimmera a Friedmana (1972), Schutte (1974), Maga (1976) a Shankaranarayana et al.(1974, 1982). Jedná se o sloučeniny typu: sirovodíky a thioly, alkylsulfidy a polysulfidy, thioestery, aromatické sulfidy. 2.3 Pražení: Streckerova a Maillardova reakce V

roce

1862,

Strecker

poznamenal,

že

alloxan

(5-oxobarbiturová

kyselina,

2,4,5,6(1H,3H)pyrimidintetron) reaguje s alaninem, poskytuje oxid uhličitý a acetaldehyd a řada jiných sloučenin reaguje stejným principem. Schönberg et al. (1948) navrhl pojmenování Streckerova degradace pro všechny degradace α-aminokyselin a karbonylových sloučenin, které poskytují aldehydy a ketony mající o jeden uhlík méně. Camille Maillard (1878-1936) považován za prvního chemika, který pozoroval, že volné aminokyseliny (nejčastěji z proteinů a peptidů), interagují s redukujícími cukry za vzniku dusíkatých heterocyklů s hnědými melanoidy (1912). Biografie tohoto chemika byla publikována Adrianem (1991) a řadou vědeckých publikací, článků a setkání věnované reakci 24

nesoucí jeho jméno. Je nutné zmínit, že Erdmann (1902b) pozoroval také neenzymatické reakce probíhající při zahřívání cukrů s aminokyselinami, peptidy a jinými dusíkatými složkami. Požadovaná chuť kávy vzniká při pražení, zelená zrna nemají nijak výraznou chuť sama o sobě. Kaufman (1951) uvádí, že tlak tvořený v zrnech při pražení je nezbytný pro správný vývoj kávové chuti. Taktéž se zabýval změnou pH během pražení. Počáteční pH 5,8 v zelené kávě poklesne přibližně na 4,8 a poté opět narůstá, optimální pražení je krátce po dosažení minimální hodnoty pH. Navrhovaná vysvětlení jsou tvorba a odpařování kyseliny octové z cukerného rozkladu dekarboxylací kyselin. Závěrem bylo, že kyselina chlorogenová přispívá svou trpkostí, sacharóza přispívá k barvě, vůni, hořkosti a kyselosti. Proteiny zůstávají stabilní, ale menší bílkovinné komponenty, jako jsou volné aminokyseliny, jsou velice reaktivní. Trigonellin reaguje s pyridinem a to může mít za následek nežádoucí chuť. Kofein svou funkcí přispívá k hořkosti. Thaler a Gaigl (1963) porovnávali obsah aminokyselin po hydrolýze v pražené kávě s jejich obsahem v zelené kávě. Koncentrace serinu, cystinu a lysinu se výrazně snížila a arginin vymizel. Obsah kyseliny glutamové, nejhojnější kyseliny, se úměrně zvyšuje. Působení méně těkavých látek na chuť bylo zkoumáno Feldmanem et al., (1969). Ve svém přehledu uvádí změny v chemickém složení mezi zelenou a praženou kávou. Shrnuje údaje o chování bílkovin, sacharidů a kyselin (těkavé, netěkavé a fenolické) během pražení. Zjistil, že obsah kyseliny chlorogenové lze využít pro měření stupně pražení. Složení karamelové barvy polymerů přítomných v pražené kávě bylo studováno Casterem et al. (1978) a Tresslem et al.(1978a). Heyns (1979) poukázal, že podstatné změny produkované tepelným zpracováním zelených zrn na 180°C - 220°C jsou výsledkem dvou reakcí. První reakcí je míněna karamelizace, která se v podstatě skládá z pyrolýzy mono-, di-, oligo- a polysacharidů, které tvoří reaktivní meziprodukty, které kondenzují na složitější molekuly. Druhá reakce je Maillardova reakce, která zahrnuje interakci mezi redukujícími cukry a aminokyselinami nebo nízkomolekulárními peptidy, což vede k tvorbě zejména heterocyklických sloučenin, jako jsou pyrroly, thiofeny, oxazoly a thiazoly. Tressl et al. (1983) popsal tvorbu aromatických látek v pražené kávě ve vztahu s hladinou volných aminokyselin a redukujících cukrů. Zjistil, že více jak 99% sacharózy, glukózy a fruktózy je degradováno během pražení. 25

3. EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST 3.1 Přístroje a podmínky analýzy Blokový termostat (Stuart SBH 130) SPME vlákno (50/30µm – Divynilbenzen/Carboxen/Polydimethylsiloxan) (DVB/CAR/PDMS)Stable/Flex, (SUPELCO, Bellefonte, USA) o délce 2 cm. Pro analýzu byl využit plynový chromatograf Agilent7890A s hmotnostním detektorem Agilent 5975 C a kolona typu HP-5MS (30 m x 0,25 mm i.d. x 0,25 µm) (Agilent Technologies, Palo Alto, USA) Teplotní program: 40ºC-2min-5°C/min-300°C-10min (64min) Jako nosný plyn bylo použité helium (0,9ml/min; SIAD, Bergamo, Itálie). Pro zpracování dat byl využit software ChemStation E.01.00.237 (Agilent Technologies, Palo Alto, USA) 3.2 Použité vzorky V analýze byly využity tři vzorky pražené kávy druhu arabica. První vzorek pražené kávy arabica je Colombia Tolima Excelso. Druhý vzorek je pražená káva arabica Tchibo Exclusive. Jako třetí vzorek byla použita pražená káva arabica Lavazza Espresso. Všechny kávy, ze kterých byly odebírány vzorky, jsem zakoupila v maloobchodní síti. Vzorek číslo čtyři je zelená káva, kterou mi věnoval majitel malé pražírny pro akademické účely, jedná se o směs odrůd arabica i robusta. 3.3 Postup Hmotnost navážky vzorku činila 5g. Vzorek byl navážen do vialky a uzavřen víčkem. Poté byl vzorek umístěn do blokového termostatu, který byl vytemperován na 60°C. Do vialky bylo zavedeno SPME vlákno, na které jsem nechala těkavé látky sorbovat hodinu. Následně byl vzorek vložen do nástřikové komory (injektoru) plynového chromatografu. Jako výsledek analýzy jsem získala chromatogram, což je výsledný grafický záznam závislosti signálu detektoru na čase. 3.4 Identifikace látek Eluované látky byly identifikovány na základě pořízených hmotnostních spekter a jejich srovnání s knihovnou NIST08. 26

Pro potvrzení identifikace a pro identifikaci ve sporných případech (např. izomery) bylo využito retenčních indexů. Retenční index, který je uznáván jako nejpřesnější způsob vyjádření retence v GC (vysoké reprodukovatelnosti je dosaženo vztažením retenčních dat k retenčním časům vhodně zvolených standardům – obvykle n-alkanům), byl vypočítán podle vztahu: Vzorec pro výpočet retenčního indexu: +100.n tak, aby platilo t´Rn< t´Rx< t´Rn+1 kde t´Rx………..je korigovaný retenční čas píku vzorku, analytu t´Rn………..je korigovaný retenční čas nejbližšího nižšího n-alkanu t´Rn+1……...je korigovaný retenční čas nejbližšího vyššího n-alkanu n…………..je počet atomů uhlíku v nejbližším nižším n-alkan

27

4.

VÝSLEDKY A DISKUZE

4.1 Analýza pražené kávy Při identifikaci látek obsažených v kávě jsme použili metodu GC. Využito bylo mikroextrakce s tuhou fází (SPME), jejímž principem je sorpce složky vzorku na stacionární fázi (Divynilbenzen/Carboxen/Polydimethylsiloxan). Výběr vlákna vycházel z vlastností těchto třech obsažených sorbentů. Proto můžeme předpokládat široké spektrum záchytu analyzovaných látek. Další výhodou tohoto vlákna je jeho délka o velikosti 2 cm. Máme tedy i větší plochu, kam se látky mohou sorbovat. Za optimální dobu sorpce látek na SPME vlákno jsem zvolila čas jednu hodinu. U kratší absorpce se všechny látky neabsorbovaly a jejich píky byly velmi nízké, obtížně analyzovatelné. U delší absorpce docházelo sice ke zvýraznění některých píků látek, avšak docházelo zde ke ztrátám některých těkavých látek. Jako další faktor, který jsem musela brát v potaz, byla teplota. Zahřívání vzorku obecně zkracuje čas potřebný k dosažení rovnováhy, čímž se zkracuje i doba sorpce. Analýzou vzorku číslo jedna, pražené kávy arabica Colombia Tolima Excelso, jsme získaly chromatogram zobrazený na obr. 4. Na první pohled je vidět velké množství píků. Nejvýraznější píky představují látky, jejichž vzorce jsou vyobrazené na obr. 5 a jsou uvedené v tab. 1.

Obr.4 Chromatogram pražené kávy prvního vzorku kávy arabica Colombia Tolima Excelso 28

Přehled látek identifikovaných ve vzorku číslo jedna (arabica Colombia Tolima Excelso) je ukázán v tab.1 Uhlovodíky Ketony

Alkoholy a fenoly

tridekan; cyklopenten; isobutan 2´,6´-dihydroxyacetofenon; 1-hydroxy-2-propanon; 3-methyl-1,2cyklopentandion; 3-ethyl-2-hydroxy-2-cyklopentan-1-on; 2-methoxy-4-vinylfenol; 4-ethyl-2-methoxyfenol; 2-methoxyfenol; 3methyl-2-pentanol; ethylenglykol; 2-methylfenol

Pyraziny

pyrazin; methyl pyrazin; 2,6-dimethylpyrazin

Pyridiny

pyridin; 2-acetylpyridin; 3-pyridinol 2-(2-furanylmethyl)-5-methyl-furan; 2,2-methylenbisfuran; 2-methyl-

Pyrany a furany

3-tetrahydrofuran; 3,4-dimethyl-2,5-furandion; maltol; 2furanmethanol; furfural; 5-methyl-2-furfuralaldehyd

Aldehydy

1-methyl-2-pyrrolaldehyd

Estery

2-furanmethanol acetát

Kyseliny

kyselina octová 1H-pyrazol[3,4d]pyrimidin-4,6(5h,7h)-dion; 1-(2-hydroxyethyl)-2-

Dusíkaté heterocykly

pyrrolidon; 1-(1H-pyrrol-2-yl)ethanon; 1-(1-methyl-1H-pyrrol-2yl)ethanon

Tab. 1 Přehled látek vzorku číslo jedna (arabica Colombia Tolima Excelso)

29

2-furanmethanol acetát

5-methyl-2-furfuralaldehyd

2,6-dimethylpyrazin

N

2-furanmethanol

3-methyl-2-pentanol

furfural

pyridin

Obr. 5 Obrázek se zobrazenými vzorci látek, které mají nejvýraznější píky ve vzorku kávy číslo jedna (arabica Colombia Tolima Excelso).

Podařilo se mi identifikovat hojnou skupinu ketonů, aldehydů a alkoholů, pyranů a furanů a také dusíkatých heterocyklů. Tyto skupiny látek jsou důležitými markry pro celkové aroma a chuť pražené kávy. Chromatogram analýzy druhého vzorku pražené kávy arabica Tchibo Exclusive je zobrazen na obr. 6.

30

Obr. 6 Chromatogram druhého vzorku pražené kávy arabica Tchibo Exclusive

Přehled látek identifikovaných ve vzorku pražené kávy číslo dvě (arabica Tchibo Exclusive) je zobrazen v tab. 2. Uhlovodíky

5-methyl-1,2-hexadien, 2,2,4,6-pentamethylheptan, 2-methyl-1,3butadien 1-hydroxy-2-propanon, 1-hydroxy-2-butanon, 2,3-hexanedion, 2,2-

Ketony

dimethyl-3-pentanon, 3-hydroxy-2-butanon

Alkoholy a fenoly

2-furanmethanol, 4-ethyl-2-methoxyfenol

Pyraziny

pyrazin, methylpyrazin, 2,6-dimethylpyrazin, ethylpyrazin, 2,3dimethylpyrazin, 3-ethyl-2,5-dimethylpyrazin

Pyridiny

pyridin ´

Pyrany a furany Aldehydy

2,2 -bifuran, 3-methylfuran, maltol, furfural, 5-methyl-2furankarboxaldehyd 3-methylbutanal, 2-methylpropanal

31

Estery

1-hydroxy-2-propanon acetát

Kyseliny

kyselina octová

Pyrroly

2-furfurylpyrrol

Dusíkaté heterocykly

1-(1H-pyrrol-2-yl)ethanon; 1-(1H-pyrrol-2-yl)ethanon; 1-(1-methyl1H-pyrrol-2-yl)ethanon

Tab. 2 Tabulka uvádějící přehled identifikovaných látek ve druhém vzorku pražené kávy (arabica Tchibo Exclusive). V analýze druhého vzorku pražené kávy arabica Tchibo Exclusive můžeme pozorovat, že některé píky narostly a můžeme proto snadněji identifikovat některé látky. Za největší píky jsou zde látky furfural, 2-furanmethanol a 2,5-dimethylpyrazin, jejichž strukturu můžeme vidět na obr. 5. Tyto látky byly identifikovány i ve vzorku kávy číslo jedna. Mezi další identifikované látky s vysokými píky jsou látky, jejichž struktury nalezneme na obr 7 a v tab. 2.

kyselina octová

methylpyrazin

2-methoxy-4-vinylfenol

ethylpyrazin

Obr. 7 Obrázek se zobrazenými vzorci, které mají vysoké píky ve vzorku kávy číslo dvě arabica Tchibo Exclusive. V tomto vzorku kávy číslo dvě se opět nacházely látky, které spadají do látek ketonů, aldehydů a alkoholů, pyranů a furanů a také dusíkatých heterocyklů, které se podílejí na aroma a chuti pražené kávy. Výrazné zastoupení zde měla kyselina octová, která bývá hlavní složkou udávající kyselou chuť kávy. Na analýzu vzorku pražené kávy číslo tři se použila káva arabica Lavazza Espresso. Záznam chromatogramu je uveden na obr. 8. 32

Obr. 8 Chromatogram analýzy kávy vzorku číslo tři Lavazza Espresso Přehled látek identifikovaných ve vzorku pražené kávy číslo dvě arabica Lavazza Espresso najdeme v tab. 3. Uhlovodíky Ketony

cyklopenten 1-hydroxy-2-propanon; 3-hexanon; 1-hydroxy-2-butanon; 2,5hexandion; 3-hydroxy-2-butanon 2-furanmethanol; 4-ethyl-2-methoxyfenol; 1-methyl-3-pentanol; 2-

Alkoholy a fenoly

methyl-3-pentanol; 2-methoxy-4-vinylphenol; 5-methoxy-1,3benzendiol; 1-(2,4-dihydroxyfenyl)ethanone; furfural; 5-methyl-2furankarboxaldehyd pyrazin; methylpyrazin; 2,6-dimethylpyrazin; ethylpyrazin; 2,3dimethylpyrazin, 3-ethyl-2,5-dimethylpyrazin; 1-

Pyraziny

methylethenylpyrazin; 2-ethyl-5-methylpyrazin; 3,5-diethyl-2methylpyrazin; 1-(6-methyl-2-pyrazinyl)-1-ethanon; 1-(3,5dimethylpyrazinyl)ethanon

33

Pyridiny

pyridin

Aldehydy

3-methylbutanal, butanal

Estery

methylester kyseliny octové, 1,2-ethanediol diacetát, 2-furanmethanol acetát, fenylester kyseliny octové

Kyseliny

kyselina octová

Pyroly

2-furfurylpyrrol

Pyrany a furany

dihydro-2-methyl-3-furanon, maltol

Tab. 3 Tabulka uvádějící přehled identifikovaných látek ve vzorku pražené kávy číslo tři arabica Lavazza Espresso.

Třetí vzorek kávy byl Lavazza Espresso. I když se chromatogramy vzorku kávy číslo dvě a tři podobají, můžeme pozorovat například pokles koncentrace kyseliny octové. Opět se mezi nejvýraznější píky řadily látky jako furfural, 2-furanmethanol acetát, 2-furanmethanol, jejichž strukturu můžeme vidět na obr. 5 a v tab. 3. A další látky jako methylpyrazin, 2,6dimethylpyrazin a 2-methoxy-4-vinylfenol, jejichž struktura je uvedena na obr. 7 a v tab. 3. Další

identifikovanou

látkou,

která

měla

výrazné

zastoupení

je

5-methyl-2-

furankarboxaldehyd, jehož struktura je vyobrazena na obr. 9

5-methyl-2-furankarboxaldehyd

Obr. 9 Obrázek struktury 5-methyl-2-furankarboxaldehydu V tomto vzorku kávy byly identifikovány látky ze skupiny pyrazinů, alkoholů a fenolů a ketonů. Je zde patrný nárůst i látek ze skupiny esterů.

34

Analýza vzorku číslo jedna arabica (Colombia Tolima Excelso) byla poněkud odlišnější od analýzy dvou zbylých vzorků kávy. Identifikace jednotlivých píků byla komplikovanější, jelikož se zde tvořily shluky píků o nízkých koncentracích. U vzorku číslo dvě kávy arabica Tchibo Exclusive a vzorku číslo tři kávy arabica Lavazza Espresso se analýzy navzájem podobaly. Docházelo jen ke změnám koncentrací jednotlivých látek. Na obr. 10 je uveden příklad srovnání spektra analyzovaných látek s knihovnou NIST08. Konkrétně se jedná o látku pyridin.

A

b u n d a n c

e

A

v

e ra g e 7 9

o f

4 . 0 9 3

t o

4 . 1 1 0

m

in . :

Z

0 7 . D

\

d a t a . m

s

9 0 0 0 8 0 0 0 7 0 0 0 5 2

6 0 0 0 5 0 0 0 4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 0

2 9

1 0 0 1 2 1 7 5 1 0 7 13 9 4 2 2 20 4 2 1 6 5 3 0 3 2 2 7 5 0

m / z --> A b u n d a n c

1 0 0

1 5 0

2 0 0

2 5 0

3 0 0

3 5 0

4 0 6

4 7 55 0 7

4 0 0

4 5 0

5 0 0

4 0 0

4 5 0

5 0 0

e

#

1 0 2 9 :

P

y r id in e

7 9 9 0 0 0 8 0 0 0 7 0 0 0 6 0 0 0

5 2

5 0 0 0 4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0

2 6

0 5 0 m

/

1 0 0

1 5 0

2 0 0

2 5 0

3 0 0

3 5 0

z -->

Obr. 10 Příklad srovnání spektra analyzované látky s knihovnou NIST08 - látka pyridin.

Vzhledem k velkému množství látek, podílejících se na aroma, je obtížné dosáhnout úplného rozdělení všech složek a často byly detekovány shluky neúplně rozdělených píků (obr.10). V některých případech bylo možné odlišit jednotlivé látky pomocí detekce selektivních iontů a „rozpočítání― shluku píků na jednotlivé složky. Příkladem může být 2methoxyfenol, 2-furanmethanol propylester, methylenbisfuran a N-2-hydroxyethylpyrolidin, které jsou eluovány v čase 13,90 – 14,10 min a mohou být selektivně detekovány s využitím iontů 84, 91, 124 a 154 m/z (obr. 12).

35

Obr. 11 Zobrazení shluku neúplně rozdělených píků v čase 13,90 - 14,10 min (vzorek č. 1,TIC)

Obr. 12 Obrázek rekonstruovaných iontových chromatogramů pro ionty 84, 91, 124 a 154 m/z,

dovolující

rozlišení

látek

2-methoxyfenol,

2-furanmethanol

propylester,

methylenbisfuran a N-2-hydroxyethylpyrolidin.

36

Mezi látky, které se nacházely opakovaně ve vzorcích kávy, patří kyselina octová, pyrazin, pyridin, 2,6-dimethylpyrazin, furfural, 2-furanmethanol, methylpyrazin, maltol, 3-ethyl-2,5dimethylpyrazin a 5-methyl-2-furfuralaldehyd. Kyselina octová byla identifikována Königem a Rahnem (1980) v pražené kávě arabica. Její koncentrace se zvyšuje na začátku pražení, jak uvádí Scholze (1983) a Maier (1984). Pyridin byl v kávě identifikován již v roce 1895 (Monari a Scoccianti). Hughes a Smith (1946) zjistili, že pyridin vniká při pražení rozkladem trigonellinu a že jeho vysoký obsah je charakteristickým rysem velmi pražených káv. Pyrazin je přítomen v pyrolýzních produktech serinu (Merritt et al., 1970) a v produktech po zahřívání cysteinu a glukózy (Sheldon et al.,1986) a také serinu s threoninem bez sacharózy (Baltes a Bochman, 1987c). Má pronikavý, sladký pach. Methylpyrazin je tvořen v různých systémech, například v reakci asparaginu s cukry, jako je glukóza, fruktóza, sacharóza a arabinóza (Odell, 1974). Může být také vytvořen kondenzací (zahrnující Streckerovu degradaci na aminokyseliny) pyruvaldehydu s glyoxalem (Wang et al., 1969). Tato společná látka byla nalezena v mnoha potravinářských příchutí (TNO, 1997). Chuť je charakterizována jako pražená, ořechová (Pittet a Hruza, 1974). Maltol jeho tvorba z maltózy působením fosfátů byla popsána Hodgem et al. 1963. Vůně je ovocná, sladká, karamelová (Arctander, 1967). Hughes a Smith (1949), ukázaly, že obsah furfuralu (2-furankarboxaldehydu) v kávě byl vysoký v počátečních fázích pražení a poté rychle klesá. Je tvořen oxidací furfurylalkoholu a také rozkladem pentóz, jako je například dehydratace furanosy (Smith,1963a) a je znakem lehce pražené kávy. Furfural je popisován jako ostrá, ale sladká, karamelová, skořicová vůně (Arctander, 1967). 4.2 Analýza zelené kávy Vzorek číslo čtyři je zelená káva, která nebyla ještě tepelně zpracována. Už na první pohled se liší svou barvou, vůní i voskovým vzhledem. Tuto extrakci jsme prováděli 24 hodin, jelikož zelená káva neobsahuje tolik těkavých látek, jako káva pražená. Na obr. 13 je zobrazen chromatogram analýzy vzoreku č. 4 zelené kávy.

37

Obr. 13 Chromatogram vzorku číslo čtyři – zelené kávy Přehled látek obsažených ve vz.č.4 zelené kávě v tab. 4 Uhlovodíky Ketony Alkoholy a fenoly

dekan; undekan; dodekan; tridekan; tetradekan; pentadekan; hexadekan; oktadekan dihydro-5-methyl-2(3H)furanon 2-methylbutanol; 3-methylbutanol; 2,3-butandiol; 2-furanmethanol; fenylethylalkohol; furfural

Pyraziny

2-methoxy-3-isobutylpyrazin

Pyridiny

2,6-dimethylpyridin; 2,3-dimethylpyridin

Aldehydy Estery

Kyseliny Terpeny

3-methylbutanal; 2-methylbutanal, hexanal, heptanal; benzaldehyd; oktanal; nonanal; dekanal; 2,4,6-trimethylbenzaldehyd diisobutylftalát; dibutylftalát kyselina octová; 3-methylbutanová kyselina; 2-methylbutanová kyselina; hexanová kyselina; 2-ethylhexanová kyselina pinen, limonen, 3-caren

Tab. 4 Tabulka s přehledem látek analyzovaných ve vzorku číslo čtyři zelené kávě

38

Z pohledu na obr. 13 vidíme, že největší píky zaujímají uhlovodíky undekan, dodekan a tridekan (uvedené v tab.4). V zelených kávových zrnech můžeme pozorovat pinen, limonen a 3-caren (obr.12 a tab.4), což jsou rostlinné terpeny, které se během pražení vytrácí. 4.3 Výpočet retenčních indexů +100.n Pro výpočet jsem využila daného vzorečku a hodnoty jsem zanesla do tab. 5. Použila jsem mrtvý čas 1,4534. Vypočítaný retenční

Tabulková hodnota

Název

Retenční čas (min)

kyselina octová

2,346

631

628

2,751

667

666

pyrazin

3,857

736

734

pyridin

4,083

748

747

methylpyrazin

5,907

822

823

furfural

6,240

835

835

2-furanmethanol

6,934

860

864

2,6-dimethylpyrazin

8,478

908

906

ethylpyrazin

8,578

912

914

3-ethyl-2,5dimethylpyrazin

13,682

1075

1078

1-hydroxy-2propanon

index

Tab. 5 Tabulka s přehledem retenčních indexů

39

Závěr Obsahem mé práce byla analýza čtyř vzorků káv, z nichž tři byly pražené kávy a čtvrtým vzorkem byla zelená káva a hledání vhodných markrů pro hodnocení kvality vstupních surovin a i technologického postupu při zpracování kávy. Během pražení dochází k tvorbě nových látek a ke ztrátám přírodních látek, jak bylo ukázáno v analýze vzorku číslo čtyři – zelené kávě. Přírodní látky, terpeny, byly identifikovány jen v zelené, tepelně nezpracované kávě. Zelená zrna kávy neobsahují tolik těkavých látek, proto i jejich aroma není výrazné a nevyznačují se výraznou chutí. Při analýze tří vzorků pražených káv jsem identifikovala několik látek, které se vyskytovaly ve všech třech vzorcích káv. Jsou to především kyselina octová, pyrazin, pyridin, 2,6dimethylpyrazin,

furfural,

2-furanmethanol,

methylpyrazin,

maltol,

3-ethyl-2,5-

dimethylpyrazin a 5-methyl-2-furfuralaldehyd. Kyselina octová se nachází v zelených zrnech a její obsah se zvyšuje pražením. Je důležitým měřítkem kyselosti kávy. Pyrazin přispívá svou pronikavou, sladkou vůní a tvoří se při pražení kávy. Dalším významným markrem je pyridin, který svým vysokým obsahem je charakteristický pro velmi pražené kávy. Na rozdíl od toho furfural je charakteristický marker pro málo pražené kávy. Maltol přispívá svou sladkou, karamelovou chutí a methylpyrzain praženou, ořechovou chutí. Při vzniku nových látek během pražení je rozhodující Streckerova a Maillardova reakce.

40

Použité zdroje [1] Sánchez-Gonzáles, I., Jiménez-eserig, A., Saura-Calixto. In vitro antioxidant activity of coffees brewed using different procedures (Italian, espresso and filter). Food Chemistry [online]. 2005, vol. 90 [cit. 2009-04-14], s. 133-139. Dostupný z <www.isiknowledge.com>. [2] Gómez-Ruiz, José Ángel, AMES, Jennifer M., LEAKE, David S. Antioxidant activity and protective effects of green and dark coffee components against human low density lipoprotein oxidation. Eur Food Res Technol [online]. 2008, vol. 227 [cit. 2009-04-20], s. 1017-1024. Dostupný z <www.isiknowledge.com>. [3] Wiley and Sons, Ltd. Coffee flavor chemistry by Ivon Flament (2002) [4] Ray Marsili, Flavor, Fragrance and Odor analysis a zde uvedené citace (2002) [5] Adrian J. (1991) La vie et l’oeuvre de Camille Maillard (1878-1936) Ind. Altre. A gric., 579-81 [6] Arnold U. and Ludwig E. (1996) Analysis of free amino acids in green coffee beans. Part 2. Changes of the amino acid content in arabica coffees in connection with post-karvest model treatment. Z. Lebensm. Unters. Forsch. 203, 379-84 [7] Baltes W. and Bochmann G. (1987b) III. MS identification of pyrroles from the reaction of serine and threonine with sucrose under the conditions of coffee roasting. Z Lebensm. Unters. Forsch. 184, 478-84 [8] Baltes W. and Bochmann G. ( 1 9 8 7 d ) V. MS identification of pyridines, oxazoles, and carbocyclic compounds from the reaction

of serine and threonine

with sucrose under the

conditions of coffee roasting. Z. Lebensni. Untcrs. Forsch. 185, 5-9 [9] Baltes W. and Bochmann G. (1987e) Reaction of serine and threonine with sucrose under the conditions of coffee roasting and identification of new coffee aroma compounds. J. A gric. Food Chem. 35, 340-6 [10] Buchelli, P., Meyer I., Pittet A., Vuataz G. and Viani R. (1998) Industrial storage of green robusta coffee under tropical conditions and its impact on raw materiál quality and ochratoxin A content. J. Agric. Food. Chem. 46, 4507-11 [11] Bungert K. and Eichner K. (2000) Radical scavenging and antioxidative properties of phenolic compounds in relation to their chemical structure Am. Chem. Soc. Symp. Ser. (Caffeinated Beverages) (Chem. Abstr. 13, 88522/754, 119-134

41

[12] Cantergiani E., Brevard H., Krebs Y., Feria- Morales A., Amado R. and Yerantzian C. (2001) Charakterisation of mouldy/earthy defect in green Mexican coffee. Eur Food Sc. Technol. 212 (6), 648-57 [13] Carisono A. and Gariboldi L. (1964) Gas chromatographic examination of the fatty acids of coffee. J. Sci. Food Agric. 15, 619-22 [14] Caster J.P.J., Zeno us A.A. and de Paepe G.M.J. (1978) The chemistry of the black-caramel colour substances of several human foods. In Flu vor of Foocls and Be verugcs, Chemistsy ancl Technology (Athens, 27.-29.6.78) Char- alambous G. and Inglett Eds, Academic Press, New York, pp. 169-97 [15] Chang S. S., Vallese F. M., Hwang L. S., Hsieh, O.A.L. and Mih D.B.S (1977) Apparatus for the isolation of trace volatile constituents from foods. J. Agric. Food CHem. 25, 450-5 [16] Clements R. L. and Deatherage F. E. (1957) A chromatographic study of some of the compounds in roasted coffee. Food Res. 22, 222-32 [17] Clifford M. N. (1985b) Chemical and physical aspects of green coffee and coffee products. In Coffee, Botany, biochemistry and production of beans and beverage. Clifford M. N. and Willson K. C. Eds, Croom Helm AVI, London, 305-74 [18] Clinton W. P. (1986) The chemistry of coffee. 11th Int. Colloq. Chem. Coffee (Lomé, 11.-15.2. 1985) (ASIC,1986), 87-92 [19] Courois J. E., Glomaud J.C., Percheron F (1963). Recherches préliminaires sur les oligosaccharides et les polysaccharides de la graine du café vert (coffes canephora, var robusta). 1st Int. Coll. Chem. Coffee (Paris,20.-22.5. 1963) publ. in Café, Cacao, Thé,7, 231-6 [20] Dufossé L., Latrasse A., and Spinnler H.E. (1994) Importance des lactones dans les arômes alimentaires:structure, distribution, proprietés sensorilles et biosynthése. Sci. Aliments 14(1),17-50 [21] Engelhardt U.H. and Maier H.G. (1985b) Säuren deskaffees.XII.Anteil einzelner Säuren am sauren Geschmack. Z. Lebensm. Unters. Forsch. 181, 206-9 [22] Erdmann E. (l902b) Zur Charakteristik des Furfuralkohols. Ber. Dtsch. Chem. Ges. 35, 1855—62. [23] Feldman J. R., Ryder W. S. and Kung J. T. (1969) Importance of nonvolatile compounds in the flavor of coffee. J. Agric. Food. Chem. 19, 245-9 [24] Firmenich a Co (1965), Fr. patent 13912 12

42

[25] Fujimaki M., Kato H. and Kurata T. (1969) Pyrolysis of sulfur-containing amino acids. A gric. Biol. Chem. 33, 1144-51 [26] Gianturco M. A., Giammarino A. S., Friedel P. and Flanagan V. (1964b) The volatile constituents of coffee. IV. Furanic and pyrrolic compopunds. Tetra hedron 20, 2951-61 [27] Gianturco M. A. (1967) Coffee flavor. In The Chemistry and Psysiology of Flavors, 4th Symp. Oregon State University, AVI, Westport, Conn. pp. 431-49 [28] Gortek K. (1908a) Beiträge zur Kenntniss des Kaffees I., Liebigs Ann. Chem.358,327-48 [29] Gortek K. (1910) Beiträge zur Kenntniss des Kaffees, III. Liebigs Ann. Chem. 372, 239-42 [30] Gutknecht H. (1879) Ueber Nitrosotthy1methylketon. Ber. Dtsch. Chem. Ges. 12, 2290— 2292. [31] Gutmann W., Werkhoff P., Barthels M. and Vitzthum O. G. (1979) Comparison of the aroma profiles of Arabusta coffee with those of Arabica and Robusta varieties 8th. Int. Colloq. Chem. Coffee (Abidjans, 28.11.-3.12. 1977) (ASIC,1979), 153-61 [32] Hayashi T., Reece C. A. and Shibamoto T. (1986) GC determination of formaldehyde in coffee via thiazolidine derivative. J. Ass. Off. Anal. Chem. 69, 101-5 [33] Heyns K., Stude R., and Paulsen H. (1966a) Bräunungsreaktionen und Fragmenticrungen von Kohlenhydraten. Die flüchtigen Abbauprodukte der Pyrolyse von D-glucose. Carbohydrate Res., 2, 132-49 [34] Heyns K. (1979) Aspect scientifiques de la recherce sur le café. 8th Int. Colloq. Chem. Coffee (Abidjan, 28.11.-3.12. 1977) (ASIC, 1979), 13-20 [35] Ho C. T., Jin Q. Z., Lee M. H. and Hang S. S. (1983b) Positive identifikation of new alkylthiazoles, alkyloxazoles, and piperidine in roasted peanut flavor. J. Agric. Food Chem. 31, 1384-6 [36] Ho C. T., Hwang H. I., Yu T. H. and Zhang J. (1993) An overview of the Maillard reactions related to aroma generation in coffee. 15th Int. Colloq. Chem. Coffee (Mentpellier, 6.-11.6. 1993) (ASIC,1993), 2, 519-27 [37] Hollnagel A. and Kroh L. W. (1998) Formation of α-dicarbonyl fragments from mono- and disaccharides under caramelization and Maillard reaction conditions. Z. Lebenson. Unters. Forsch. A 207, 50-4

43

[38] Holscher W. and Steinhart H. (1995) Aroma compounds in green coffee. In Food Flavors. Generation, Analysis and Process Influence, Charambous G., Ed., Elsevier Science, Amsterdam 371, 785-803 [39] Hughes E.B. and Smith R.F. (1949) The volatile constituents of roasted coffee. J. Soc. Chem. Ind. 68, 322-7 [40] Kato Hiromichi (1966) Formation N-alkylpyrrole-2-carboxaldehydes in the browning reaction of D-xylose with alkylamines. Agric. Biol. Chem. 30, 822-3 [41] Kato Hiromichi (1967) Chemical Studies on amino carbonyl reactions III. Formation of substituted pyrrole 2-aldehydes by reaction of aldoles with alkylamines. Agric. Biol. Chem. 31, 108690 [42] Kato Hiromichi and Fujimaki M. (1968) Formation of N-substituted pyrrole-2-aldehydes in the browning reaction between D-xylose and amino compounds. J. Food Sci. 33,445-9 [43]

Karrer

P.

and

Gränacher

C.

(1924)

Über

Anhydride

von

Aminosäuren

und

Aminosäurenderivaten. Helv. Chim. Acta. 7, 763-80 [44] Karrer P., Miyamichi E., Storm H. C., and Widmer R. (1925) Zur Kenntnis der Anhydride acylierter Aminosäuren. Helr. Chim. Acta 8, 205-11 [45] Kaufman C.W. (1951) Recent advances in coffee technology. Food Technol.

Chicago) 5,

154-9 [46] Kröplien U. (1973) Monosaccharides in coffees and coffee substitutes. 5th. Int. Colloq. Chem. Coffee (Lisbon, 14-19.6. 1971) (ASIC, 1973),217-23 [47] Kröplien U. (1974) Monosaccharides in roasted and instant coffees. J. Agric. Food Chem. 22, 110-16 [48] Ledl F. and Severin T. (1973) Thermische Zersetzung von Cystein und Xylose in Tributyrin.. Chem. Mikrobiol.Technol. Lebensm. 2, 1 5 5 - 6 0 [49] Ledl F. and Severin T. (1982) Bildung farbiger Produkte aus Hexosen. XVI. Untersuchungen zur Maillard-Reaktion.Z. Lebensm. Unters. Forsch. 175, 262-5 [50] Lentner C. and Deatherage F. E. (1959) Organic acids in coffee in relation to the degree of roast. Food Res.24, 483-92 [51] Macrae R. (1985) Nitrogenous components. In Coffee, Chemistry and Macrae R. Eds, Elsevier Applied Science Publisher, 1, 115-52 44

[52] Maga J.A. (1976) The role of sulfur compounds in food flavor. III. Thiols. CRC Crit. Rev. Food Technol. 7(2), 147-92 [53] Maga J.A. (1978a) Simple phenol and phenolic compounds in food flavor. CRC Crit. Rev. Food Technol. 10, 323-72 [54] Maga J.A. ( l978b) Amines in foods. CDC Crit. Rev. Food Technol. 10, 373—403. [56] Maga J.A. (1981a) The chemistry of oxazoles and oxazolines in foods. CRC Crit. Rev. Food Technol. 14, 295-307 [57] Maga J.A. (1981c) Pyridines in foods. J. A gric. Food Chem. 29, 895-8 [58] Maier H. G. (1984) Chemische Aspekte des Kaffees. Chem. Unserer Zeit 18, 17-23 [59] Mathieu F., Mallose C, Cain A-Hand Frébort B. (1996) Comparative headspace analysis of fresch red coffee berries from different cultivated varieties of coffee trees. J. High Res. Chromatogr. Chromatogr. Commun. 19, 298-300 [60] Mazzafera P. (1999) Chemical composition of detective coffee beans. Food Chem.64, 547-54 [61] Merrit C. JR., Bazinet M. L., Sullivan J. H. and Robertson D. H. (1963) Mass spectrometric determination of the volatile components from ground coffee. J. Agric. Food Chem. 11, 152-5 [62] Merrit C. JR. and Robertson D.H. (1966) The identification of the volatile compounds in ground roasted coffee by GC and MS. 2nd Int. Coll. Chem. Coffee (Paris, 3.-7.5.1965), Inst. Fr. Café Cacao (IFCC, 1966), 183-90 [63] Merrit C. JR., Roberston D.H. and Mc Adoo D.J. (1970) The relationship of volatile compounds in roasted coffee beans to their precursors. 4th. Inte. Colloq. Chem. Coffe (Amsterdam, 2.-6.6. 1969) (ASIC,1970),144-8 [64] Monari A. and Scoccianti L. (1895) La piridina dei prodotti della torrefazione del cafft. Gazz. Chim. flat. 25, 115-17 [65] Motoda S. (1979) Formation of aldehydes from amino acids by polyphenol oxidase. J. Ferment, Technolog 57, 395-9 [66] Murota A. (1993) Canonical dicriminant analysis applied to the headspace GC profiles of coffee cultivars. Biosci. Biotech. Biochem. 57, 1043-8 [67] Mussinan C.J., Wilson R.A. and Katz 1. (1973) Isolation and identification of pyrazines present in pressure cookecl beef. J. Agric. Food Chem. 21, 871-2 45

[68] Nakabayshi T. and Masano M. (1986a) Changes of the trigonelline and caffeine contents in coffe beans during roasting. Nippon Shokuhin Kogys Gakkaishi (J. Jph. Soc. Food Sci. Technol) 33(10), 725-8 (Chem. Abstr. 106,66103) [69] Pittet A.O. and Hruza D.E. (1974) Comparative study of flavor properties of thiazole derivates. J. Agric. Food Chem. 22, 264-9 [70] Poisson J. (1979), Aspect chimiques et biologiques de la composition du café ver. Int. Colloq. 1986 Chem.Coffee (Abidjan, 28.11.-3.12.1977) (ASIC,1979), 33-57 [71] Pokorný J., Guyen-Huy Con J., Bulantova H. and Janicek G. (1974). Veränderung von Aminonosaüren ung rezierenden Zuckern während des Röstens von Kaffe, Nahrung 18, 799-805 [72] Rahn W. and König (1978) GC/MS investigations of the constituents in a diethyl ether extract of an acidified roast coffee infusion. J. High Res. Chromatogr. Chromatogr. Commun. 1, 69-71 [73] Reichstein T. (1926) Beitrag zur qualitativen organisch-chemischen Analyse.I. 3,5-dinitrobenzoylchlorid als Reagens auf Alkohole etc. Helv. Chem. Acta 9, 799-803 [74] Reymond D., Chavan F. and Egli R. H. (1963) GC analysis of the highly volatile constituents of roasted coffee. Rec. Adv. Food Sci. 3, 151-7 [75] Rhoades J. W. (1960) Analysis of the volatile constituence of coffee. J. Agric. Food. Chem. 8, 136-141 [76] Sakaguchi M. and Shibamoto T. (1978a) Formation of heterocyclic compounds from the reaction of cysteamine and D-glucose, acetaldehyde, or glyoxal. J. Agric. Food Chem. 26, 1179-83 [77] Schönberg A, Mubacher R. and Monafa A (1948) Degradation of α-amino acids to aldehydes and ketones by interaction with carbonyl compounds. J. Chem. Soc. 176-82 [78] Schutte L. (1974) Precursors of sulfur-containing flavor compounds. CRC Crit. Rev. Food Technol. 4., 457-505 [79] Schwimmer S. and Friedman M. (1972) Genesis of volatile sulfur-containing food flavors. F l a v o u r I n d . 3, 137 -4 5 [80] Shankaranarayana M. L., Raghavan B., Abraham K.O. and Natarajan C.P. (1974) Volatile sulfur compounds in food flavors. CRC Crit. Rev. Food Technol. 4, 395 -435 [81] Shankaranarayana M.L., Raghavan B., Abraham K.O. and Natarajan C.P. (1982) Sulphur compounds in flavours.In Food Flavor Part A. Introduction Morton

I.D. and McLeod A.J.,

Elsevier Science Publishers, Amsterdam,169—281. 46

[82] Shaw P. E., Tatum J. H. and Berry R. E. (1968) Basic-catalyzed fructose degradation and its relation to non-enzymic browning. J. Agric. Food Chem. 16, 979-82 [83] Sheldon S.A. and T. Shibamoto T. (1987) Isolation and identification of volatile chemicals formed in aqueres L-cysteine solution with a UV light. Agril. Biol. Chem. 51, 2473 [84] Shibamoto T. (1988) Formaldehyde in coffee. In Analysis of Nonalcoholic Bverages Linkens H. F. and Jakson J. F. Eds, Springer Verlag Berlin, Heidelberg pp. 175-83 [85] Shigematsu H., Kurata T., Kato H. and Fujimaki M. (1972) Volatile compounds formed on roasting D,L-alanine with D-glukose. Agric. Biol. Chem. 36, 1631-7 [86] Spadone J. C. and Liardon R. (1990) Analytical study of the evolution of coffee aroma compounds during storage. 13th Int. Colloq. Chem. Coffee (Paipa, 21.-25.8. 1989) (ASIC, 1990) 14557 [87] Speer K (1989) 16-O-methylcafestol –ein neues Diterpen in Kaffee. Z. Lebensm. Unters. Forsch. 189, 326-30 [88] Stoffelsma J., and Pycker J. (1968) Some new constituents of roasted coffee. Rec. Trav. Chim. Pays-Bas 87, 241-2 [89] Stoll M., Winter M., Gautschi F., Flament I. and Willhalm B. (1967) Recherches sur les arômes (13e). Sur é arôme de café. I. Helv. Chim. Acta 50, 628-94 [90] Strecker A. (1862) Notiz über eine eigenthiimliche Oxydation durch Alloxan. Liebigs. Ann. 123, 363-5 [91] Thaler H. AND Gaigl R. (1962) Untersuchungen an Kaffe und Kaffee – ersatz. VII. Die Zusammensetzung des Eiwesses des Roh Kaffees. Z. Lebensm. Unters.Forsh.119 (1), 10-25 [92] Thaler H. and Gaigl R. (1963) Untersuchungen an Kaffee und Kaffee-ersatz. VIII. Mitt. Das Verhalten der Stickstoffsubstanzen beim Rösten von Kaffee. Z. Lebcnsm. Unter.s. Forsch. 120, 357-63 [93] Tressl R., Bahri D., Köppler H. and Jensen A. (1978a) Diphenole und Caramelkomponenten in Röstkaffees verschiedener Sorten. II.Z. Lebensm. Unters. Forsch. 167, 111-14 [94] Tressl R., Grünewald K.G., Köppler H. and Silward R. (1978b) Flüchtige Phenole in Rötkaffees verschiedener Sorten. I. Z. Lebensm. Unters. Forsch. 167, 108-10 [95] Tressl R (1979a) GC-MS Untersuchung von Phenolen und Diphenolen in Röstkaffeess. 8th Int. Colloq. Chem. Coffee (Abdijan, 28.11.-3.12.1977) (ASIC, 1979, 115-20 47

[96] Tressl R., Grünewald K.G. and Silvar (1981a) GC – MS Untersuchung von N-alkyl- and Nfurfurylpyrrolen in Röstkaffee Chem. Mikrobil. Technol. Lebenson. 7, 28-32 [97] Tressl R., Grünewald K.G., Kamperschroer H. and Silwar R. (1981c) Formation of pyrroles and aroma- contributing sulphur compounds in malt and roasted coffee. Prog. Food Nutr. Sci. 5, 71-9 [98] Trugo L. C. and Macrae R. (1983) The determination of carbohydrates in coffee products using high performance liquid chromatography. 10th Int. Colloq. Chem. Coffee (Salvador, Bahia 11.14.10.82) (ASIC,1983), 187-92 [99] Umano K., Hagi Y., Nakahara K., Shyoji A. and Shibamoto T. (1995) Volatile chemicals formed in the headspace of a heated D-glukose/L-cysteine Maiilard model system. J. Agric. Food Chem. 43, 2212-18 [100] Ulrich C. JR, Bazinet M. L., Sullivan J. H. and Robertson D. H. (1963) Mass spectrometric determination of the volatile components from ground coffee. J. Agric. Food Chem. 11, 152-5 [101] Vitzthum O.G. and Werkhoff P. (1974a) Oxazoles and thiazoles in coffee aroma. J. Food Sci. 39, 1210-15 [102] Werkhoff P. (l974b) Neu entdeckte Stickstoffheterocyclen inn Kaffee-Aroma. Z. when.vis. Unters. Forsch. 156, 300-7 [103] Vitzthum O. G., Werkhoff P. and Ablanques E. (1976) Flüchtige Inhaltsstoffe des Roh Kaffees. 7th Int. Colloq. Chem. Coffee (Hamburg, 9-14.6. 1975) (ASIC,1976), 115-23 [104] Vitzthum O. G., Werkhoff P. (1976b) Steam-volatile aroma constituents of roasted coffee:neutral fraktion. Z. Lebensm. Unters. Forsch. 160, 277-91 [105] Walter R. H. and Fagerson I. S. (1968) Volatile compounds from heated glucose. J. Food. Sci. 33, 294-7 [106] Wiley R. H. (1945) The chemistry of oxazoles. Chem. Rev. 37, 401-42 [107] Winter M., Gautschi F., Flament I., Stoll M. and Goldman I.M. (Firmenich & Cie) { 1975d) Use of heterocyclic compounds as flavoring ingredients: pyridines and pyrazines. Swiss Patent 563725. [108] Winter M., Gautschi F., Flament I. and Stoll M. (Firmenich & Cie) (1977a) Flavoring agents: acylpyridines. USPatent 4018910.

48

[109] Winter M., Gautschi F., Flament I. and Stoll M. (Firmenich & Cie) (1977c) Flavoring agents: pyridines. US Patent 4005227. [110] Winter M., Gautschi F., Flament I., Stoll M. and Goldman I.M. (Firmenich & Cie) (l977d) Flavoring agents: pyridine sulfur compounds. US Paten 1 4038435. [111] Wofrom M. L., Plunkett R.A., and Laver M. L. (1960) Carbohydrates of the coffee bean. J. Agric. Food Chem. 8, 58-65) [112] Wu X. Skog K and Jägerstad M. (1997) Trigonelline a naturally occurring constituent of green coffee beans behind the mutagenic aktivity of roasted coffe. Mutation Research 391, 171-1 [113] Zlatkis A. and Sivetz M. (1960) Analysis of coffee volatiles by gas chromatography, Food Rs. 25, 395-8 [114] Webová stránka <www.webbook.nist.gov>

49

50