3.25.3.1 Composti azotati I: Caffeina
La caffeina, 1,3,7-trimetil-xantina, un alcaloide purinico, è un metabolita secondario della pianta del caffè: la biosintesi parte dallo xantosinemonofosfato.84 Nella via metabolica, le fasi successive di metilazione si verificano con diverse N-metil transferasi, la metionina è il donatore di metile. Il catabolismo purinico della caffeina comprende la sua degradazione attraverso la successiva demetilazione fino all’anidride carbonica e all’ammoniaca.,85
Nella pianta del caffè, la caffeina è presente in tutte le parti sul terreno. Gli effetti ecologici della caffeina come difesa chimica intrinseca contro erbivori, molluschi, insetti, funghi o batteri86 sono stati spesso discussi, ma i risultati sperimentali per un supporto chiaro sono difficili da ottenere.87
la Caffeina biosintesi avviene nelle foglie e nel pericarpo, la parte esterna del frutto. Nelle foglie invecchiate il contenuto di caffeina è inferiore.,88 Nei tessuti del pericarpo, la luce stimola fortemente la fase di metilazione della sintesi della caffeina. Quando il seme all’interno del frutto inizia a crescere, la caffeina viene traslocata attraverso le membrane e si accumula nell’endosperma. Lì, il valore finale viene raggiunto 8 mesi dopo la fioritura.89
Il contenuto di caffeina dei chicchi di caffè dipende dalla specie e dalla varietà, dallo 0,6% in Laurina fino al 4% in alcune Robustas estreme; le medie sono riportate nella Tabella 3.90
Tabella 3., Caffeine content in green beans of different species and varieties
| Species | Variety | Leaf | bean |
|---|---|---|---|
| % DW | % DW | ||
| C. arabica | Mundo Novo | 0.98 | 1.11 |
| Typica | 0.88 | 1.05 | |
| Catuai | 0.93 | 1.34 | |
| Laurina | 0.72 | 0.,62 | |
| C. canephora | Robusta | 0.46 | >4 |
| Kouilou/Conillon | 0.95 | 2.36 | |
| Laurentii | 1.17 | 2.45 |
Not included here are coffees from the Mascaracoffea group of Madagascar, which do not belong to the ‘beverage’ coffees.,91 Hanno un contenuto di caffeina molto basso al limite della rilevazione analitica (senza caffeina)92 e possono servire come risorse genetiche per ulteriori lavori. Queste specie basse della caffeina inoltre mostrano la caffeina bassa nelle loro foglie.93
Il contenuto di caffeina nella base di sostanza secca non è influenzato dalla lavorazione post-raccolta, né dalla tostatura. Sebbene il processo di tostatura si verifichi ben al di sopra della temperatura di sublimazione, durante questo processo scompare solo una piccola percentuale di caffeina, che viene bilanciata dalla perdita di peso organica.,91
La caffeina è un composto fisiologicamente attivo e l’esposizione umana ad esso dopo una tazza di caffè è di interesse. Alcuni calcoli generali possono essere fatti: un’estrazione acquosa a condizioni di fermentazione regolari trasferisce la caffeina quasi completamente nella bevanda. Una tazza di 100 ml con un infuso di 55 g l−1 di caffè arrosto e macinato, con il rapporto del commercio mondiale del 60% di Arabica e un contenuto medio di caffeina della Tabella 2, fornisce circa 100 mg di caffeina.,
Guardando oltre le medie, la Tabella 4 dà approssimativamente la variabilità (forza di fermentazione 40 g/l)94,95 del valore, omettendo estremi ed esotici – un intervallo di più / meno 100%.
Tabella 4. Stimato intervalli di contenuto di caffeina per tazza, standard fabbricazione di diversi punti di forza
| Specie (caffeina gamma) | Arabica (0.9–1.6%) | Mix 60 Ar/40 Rob (1.7 %) | Robusta (1.4–2.,9%) |
|---|---|---|---|
| Brewing strength | Caffeine per cup mg/100 ml | Caffeine per cup mg/100 ml | Caffeine per cup mg/100 ml |
| 40 g l−1a | 36–64 | 67 | 56–116 |
| 55 g l−1b | 50–88 | 92 | 77–160 |
| 70 g l−1c | 63–112 | 118 | 98–203 |
Brewing strength according to
a NEVO, 1991, Dutch nutritional tables94: 40 g l−1., b Media tra a e c: 55 g l-1 (uso comune tedesco). c ISO 6668:2008,95: 70 g l−1.
Ma anche il termine ‘tazza’ o ‘servire’ è in movimento: la tazza si è diffusa, con un volume di circa 250 ml, e ‘jumbo’ sono sul mercato, di circa 500 ml.
Una tazza di tè per confronto, ha un contenuto di caffeina leggermente inferiore: Preparato da una bustina da 1,75 g con un contenuto medio di caffeina per il tè del 3%, una tazza da 100 ml contiene 50 mg, con una variabilità naturale simile al caso del caffè.,
Il limite per l’obbligo di caffeina etichettatura non caffè e non bevande del tè è fissato a 150 mg l−1(stabilisce l’obbligo per la caffeina etichettatura in quantità superiore a 150 mg/l e una frase inteso come un avvertimento, “contiene elevate quantità di caffeina”, a meno che (Art. 2 2) la bevanda è a base di caffè o tè);96 questa etichettatura dovrebbe aiutare i consumatori a evitare imprevisti, l’assunzione di caffeina.
I dati qui riportati riflettono una preparazione standard di bevande – ne esistono altre. In una percolazione stile espresso, per una tazza di 30 ml, 6.,vengono presi 5 g di arrosto e macinato; con lo stesso caffè ci si può aspettare circa 87 mg di caffeina. Il brevissimo tempo a disposizione per estrarre la caffeina dalla struttura cellulare porta solo al 75-85% della resa di estrazione.97
Mentre si gusta il caffè, il consumatore può beneficiare dell’effetto stimolante della caffeina.
Gli effetti di allarme sono ben noti e i meccanismi studiati.98,99
Dopo il suo consumo, la caffeina viene prontamente e completamente assorbita dal tratto gastrointestinale. Entro 1 h è distribuito uniformemente all’interno del corpo, superando facilmente la barriera emato–encefalica., I livelli plasmatici di picco si verificano 30-60 min dopo l’ingestione.
Provocato da una tazza di caffè normale della concentrazione precedentemente calcolata, viene raggiunto un livello di caffeina di 2 mg di liquido corporeo l-1 (fluido corporeo totale preso come 60% di un uomo di 70 kg), solo nell’intervallo del livello stimolatorio di circa 1-4 mg di liquido corporeo l−1.100 A concentrazioni ematiche come queste, il principale meccanismo d’azione nel sistema nervoso centrale è l’antagonismo dei recettori dell’adenosina, che aumenta l’attività del sistema nervoso centrale, con effetti sulla vigilanza e sul controllo cognitivo.,
Durante la circolazione, la caffeina viene metabolizzata nel fegato tramite successiva demetilazione e degradazione ossidativa ad acido urico. I prodotti di degradazione vengono escreti attraverso i reni. Circa il 5% della caffeina viene escreto invariato. L’emivita varia da 2,5 a 4,5 h negli adulti maschi sani. Per i bambini, le donne, le donne incinte e le persone sotto stress, sono stati segnalati tempi più lunghi.
Il contenuto di caffeina del caffè può essere ridotto mediante decaffeinizzazione. Il processo inizia con un trattamento a vapore del caffè verde per ammorbidire i tessuti, seguito dall’estrazione con solvente., Il primo brevetto risale al 1905.101 Oggi, processi eseguiti con diclorometano, acetato di etile, anidride carbonica supercritica o fluido, o acqua – ogni processo con la propria tecnologia speciale.102 Negli Stati Uniti, il caffè non caffeina è chiamato caffè ‘normale’.
I requisiti legali sul contenuto di caffeina si applicano al caffè decaffeinato per il prodotto finale destinato al consumo, cioè caffè arrosto e solubile. Negli Stati Uniti, la decaffeinizzazione viene misurata attraverso il grado di decaffeinizzazione; comuni sono il 97%.,103 La normativa europea stabilisce un tenore massimo di caffeina residua pari allo 0,3% per il caffè solubile;104 Il caffè torrefatto è disciplinato dalle legislazioni nazionali, in generale lo 0,1% per la sostanza secca.
I metodi analitici standard per la determinazione della caffeina impiegano la separazione cromatografica e il rilevamento spettrometrico.105
Sebbene la caffeina come sostanza chimica pura abbia un sapore chiaramente amaro (può essere utilizzata come standard “amaro” nei test sensoriali di base), svolge solo un ruolo minore nel dare una sfumatura amara alla bevanda del caffè.