
Die Inhaltsstoffe des Kaffees
Kaffee hat aufgrund seiner belebenden Wirkung und seines außergewöhnlichen Geschmacks schon sehr früh die Neugierde und den Forscherdrang des Menschen geweckt. So wurde die wichtigste wertgebende Substanz, das Koffein, bereits im Jahr 1820 vom deutschen Chemiker Runge - übrigens auf Anregung von Goethe - isoliert. Doch trotz aller Anstrengungen ist es bis heute noch nicht gelungen, eine vollständige Bilanz aller Bestandteile des Kaffees aufzustellen, denn seine chemische Zusammensetzung ist äußerst komplex und hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Mit den in jüngster Zeit deutlich verbesserten Analysemethoden konnte jedoch eine Fülle neuer Erkenntnisse zu den Inhaltsstoffen gewonnen werden.Vorgestellt werden im folgenden nur die bemerkenswertesten Inhaltsstoffe des Kaffees. Zu berücksichtigen ist dabei, dass beträchtliche Unterschiede zwischen den einzelnen Coffea-Arten sowie den Varietäten innerhalb einer Art bestehen. Entscheidend sind weiterhin die Herkunft, also Faktoren wie Breitengrad, Höhe, Neigung des Hanges, Bodenqualität, Klima, Anbauform und Aufbereitung. Nicht zu vergessen ist der Einfluss des Röstgrades auf die Zusammensetzung der Substanzen. Offenkundig gibt es keine zwei Kaffeesorten, die identisch sind, besonders auch dann nicht, wenn sie aus zwei verschiedenen Röstereien kommen.
Zur Erinnerung: Durch den Röstprozess nimmt das Gewicht der Kaffeebohne um 12 bis 20% ab (Einbrandverlust), das Volumen aber um rund 50 bis 100% zu. Mit Temperaturen zwischen 200 und 260°C beim Rösten kommt es abgesehen vom optisch erkennbaren Bräunungsprozess zu tiefgreifenden Vorgängen innerhalb der Kaffeebohne. Substanzen nehmen ab oder zu, und neue Stoffe entstehen. Und das unvergleichliche Aroma und der einzigartige Geschmack des Kaffees ist erst das Ergebnis dieses Röstprozesses.
Aus welchen Bestandteilen setzt sich die Kaffeebohne zusammen?
Kohlenhydrate, Fettstoffe, Wasser, scheinbare Eiweißstoffe, pflanzliche Säuren, Alkaloide wie das Koffein, Mineral- und Aromastoffe bilden die wichtigsten Inhaltstoffe. Je nach dem, ob die Anteile in der Rohware, im Röstprodukt oder in der Tasse gemessen werden, kommt es zu unterschiedlichen Werten.
KohlenhydrateDer Anteil der Kohlenhydrate im Kaffee beträgt zwischen 30 und 40%. Sie sind damit die mengenmäßig bedeutendste Fraktion. Sie bestehen zumeist aus wasserunlöslichen und -löslichen Polysacchariden sowie zu einem kleineren Teil aus Zuckern wie Saccharose, Glucose etc. Mit zunehmendem Röstgrad werden die Kohlenhydrate stark verändert. Entweder werden sie zu anderen Verbindungen abgebaut oder aber sie verschwinden fast völlig wie die oben erwähnten Zuckerstoffe. Die wasserunlöslichen Polysaccharide, welche die Zellwandsubstanzen der Kaffeebohne bilden, bleiben beim Aufguss des Getränks als Kaffeesatz zurück.
Wassergehalt
Der Wassergehalt im Rohkaffee liegt zwischen 10 und 13%. Durch den Röstvorgang reduziert sich der Anteil durch Entweichen vorübergehend auf 1 bis 2,5%, um dann im Folgeprozess wieder leicht anzusteigen. Die gesetzliche Grenze von maximal 5% Wasseranteil im Röstprodukt wird dabei nicht überschritten.
FettstoffeDer Gesamtgehalt an Fettstoffen im Rohkaffee liegt zwischen 10 und 13%. Arabica-Kaffee enthält mehr Lipide oder Kaffeeöle, wie sie auch genannt werden, als Robusta. Die Substanzen nehmen beim Rösten kaum ab und damit steigt ihr prozentualer Anteil angesichts des Einbrandverlustes im Röstkaffee. Die Fettstoffe sind jedoch kaum wasserlöslich und gelangen nur zu einem geringen Teil in die Tasse.
Die Lipide befinden sich hauptsächlich in den Zellen der Kaffeebohne. Ein kleiner Teil überzieht als sog. „Kaffeewachs" in feinster Schicht die Oberfläche der Bohne. Überwiegend sind es Triglyceride und Diterpenester, die die Kaffeeöle bilden. Die wichtigsten in den Fettstoffen vorkommenden Fettsäuren sind die Linolsäure und die Palmitinsäure. Säuren wie Ameisensäure, Essigsäure und Milchsäure liegen in erheblich kleineren Anteilen vor. Kahweol und Cafestol, Verbindungen, die früher eine große Rolle bei der Beurteilung des Kaffees spielten, gehören ebenfalls in diesen Bereich.
SäurenWichtigste Vertreter unter den Säuren sind die Chlorogensäuren. Diese für den Kaffee charakteristischen Säuren werden im Röstprozess je nach Röstgrad zwischen 30 und 70% abgebaut. Der Anteil aller Säuren im Rohkaffee liegt zwischen 4 und 5% wobei die Chlorogensäuren den Löwenanteil beitragen. Außer Mate (Paraguay-Tee) enthält Kaffee von allen Lebensmitteln die höchsten Konzentrationen an Chlorogensäuren.
EiweißstoffeDie im Rohkaffee zu etwa 11% vorhandenen natürlichen Eiweißstoffe (Proteine) kommen im Röstkaffee praktisch nicht mehr vor. Durch die Hitzeeinwirkung werden sie zum Teil abgebaut oder setzen sich mit Kohlenhydraten und den Chlorogensäuren zu Bräunungsprodukten um.
Alkaloide
Alkaloide sind stickstoffhaltige Natursubstanzen, die in bestimmten Pflanzengattungen vorkommen. Beim Kaffee ist an erster Stelle das Koffein zu nennen, das je nach Sorte zwischen 0,8 und 2,5% Anteil ausmachen kann. Durch den Röstvorgang ändert sich der Koffeingehalt so gut wie nicht. In diese Stoffgruppe gehören ebenfalls das Trigonellin und die Nicotinsäure. Trigonellin wird beim Rösten bis zu 75% abgebaut. Unter den dabei entstehenden Substanzen ist speziell die Nicotinsäure (Niacin) erwähnenswert. Sie wirkt als Vitamin im menschlichen Organismus. So enthält eine Tasse Kaffee in etwa ein Zehntel des Tagesbedarfs eines Erwachsenen an Niacin. In Spuren sind übrigens auch noch Theobromin und Theophyllin im Kaffee vorhanden.
Mineralstoffe
Der Gehalt an Mineralstoffen unterliegt bei einem Naturprodukt starken Schwankungen. Kaffeeart, Anbaugebiet, Bodenbeschaffenheit sowie Düngung beeinflussen ihren Anteil. Gemeinhin rechnet man mit rund 4% Mineralstoffen im Rohkaffee. 90% davon gehen in das Getränk über. Den größten Prozentsatz nimmt Kalium ein, gefolgt von Kalzium, Magnesium und Phosphor als Phosphat. Als Spurenelemente können praktisch alle anderen Mineralstoffe nachgewiesen werden. Erfreulich ist, dass im Kaffee äußerst niedrige Gehalte an Schwermetallen oder sonstigen Rückständen festgestellt werden. Wenn überhaupt, liegen sie zudem an der Nachweisgrenze.
AromastoffeMit einem Gehalt von bis zu 0,1% flüchtigen Aromastoffen ist der Röstkaffee eines der aromareichsten Lebensmittel. Sie bilden sich erst durch den Röstprozess und sind im Rohkaffee nicht vorhanden. Diese Geruchs- und Geschmacksstoffe, die in der Summe das Aroma bilden, machen erst die Einzigartigkeit des Kaffees aus, denn alle anderen Inhaltsstoffe des Kaffees tauchen mehr oder weniger in vielen pflanzlichen Produkten auf, vom Koffein einmal abgesehen. Erste Untersuchungen der Aromasubstanzen begannen vor rund 70 Jahren. Mehr als 700 flüchtige Verbindungen des Röstkaffees sind seitdem entdeckt worden. Besonders seit den 60er Jahren hat mit den verbesserten Analysetechniken die Anzahl der identifizierten Verbindungen sprunghaft zugenommen. Nach wie vor harren aber noch einige 100 Stoffe ihrer Enträtselung.
So ist es nicht verwunderlich, dass es bis heute noch nicht gelungen ist, das Kaffeearoma künstlich zu erzeugen, also zum Beispiel durch Mischen der bis jetzt identifizierten Bestandteile. Erstaunlich ist auch, dass kein einzelner Aromastoff den typischen Kaffeegeruch auch nur annähernd erzeugt.
Bleibt die Natur des flüchtigen Kaffeearomas somit noch ein Geheimnis, so sind die Kenntnisse über die Chemie der spezifischen nichtflüchtigen Kaffeegeschmacksstoffe noch viel lückenhafter. Der Bittergeschmack des Kaffees ist nach heutigem Wissensstand nicht nur auf das Koffein, sondern auch auf Substanzen, die durch die Maillard-Reaktionen entstehen, zurückzuführen. Unter dieser Reaktion versteht man die Umsetzung von Kohlenhydraten mit den Eiweißen unter Hitze. Welche Zusammenhänge für die "feine Säure" des hochwertigen Kaffees verantwortlich sind, ist selbst nach der Entdeckung von 83 Säuren im Kaffee noch nicht vollständig geklärt.
Kaffee und das Koffein
Hauptwirkstoff ist dabei das Koffein, das weltweit die am häufigsten genossene Droge mit Wirkung auf Hirn und Nervensystem ist.
Koffein entsteht beim Stoffwechsel vieler Pflanzen und wirkt in höheren Dosen als Nervengift. Daher hat es in der Pflanze eine Funktion als Schutz vor Fressfeinden und Parasiten. Dies gilt für eine ganze Gruppe von Pflanzenstoffen, die so genannten Alkaloide. Koffein ist ein Purin-Alkaloid, weitere Purin-Alkaloide sind die nahe verwandten (und auch parallel vorkommenden) Stoffe Theophyllin (im Tee) und Theobromin (im Kakao). In höheren Dosen sind viele Alkaloide giftig, sie liefern aber auch Genuss- und Rauschmittel für den Menschen, außer Koffein zum Beispiel auch Nikotin und Morphium.
Koffein findet sich in über 100
Pflanzenarten auf allen Kontinenten. Allerdings enthalten die meisten dieser
Pflanzen nicht viel Koffein, nur wenige Pflanzenarten haben in einigen
Organen bis zu 5 Prozent. Die wichtigsten koffeinhaltigen Genussmittellieferanten
sind der Teestrauch (Camellia sinensis/Thea assamis), der Kaffeestrauch
(Coffea), eine südamerikanische Schlingpflanze namens Paullinia sorbilis,
die auch hierzulande unter ihrem indianischen Namen Guarana bekannt ist,
die Kola-Nuss sowie der Mate-Strauch. Auch die Samen des Kakao-Baums enthalten
etwas Koffein sowie Theobromin, das schwächer wirkt als Koffein. Also
ist auch in Schokolade Koffein enthalten, wenn auch in geringen Mengen.
Gehalt an Koffein in Milligramm (mg)
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Durchschnitt (mg) | Streubereich |
| Kaffee (je Tasse á 150ml) | 100 | 50 - 150 |
| Tee (je Tasse á 150ml) | 50 | 25 - 90 |
| Kakao (je Tasse á 150ml) | 5 | 2 - 20 |
| Halbbitterschokolade (100g) | 90 | 50 - 110 |
| Vollmilchschokolade (100g) | 15 | 3 - 35 |
| Cola (333ml) | 40 | 35 - 55 |
| energy drinks (z.B. Flying Horse®, Red Bull®, 250ml) | 80 |
übrigens enthalten die Blätter des schwarzen Tees ca. 4 - 5% Koffein, während eine Kaffeebohne nur ca. 1 - 2% enthält. Doch wird mehr Kaffeepulver für eine Tasse Kaffee genommen als Teeblätter für eine Tasse Tee, daher kehrt sich das Verhältnis bei den fertigen Getränken wieder um (ca. 50g Kaffeemehl gegenüber 12g Tee pro Liter).
Rein-Koffein wurde 1819 erstmals durch den Chemiker Ferdinand Runge aus Kaffeebohnen isoliert (angeregt durch J.W. v. Goethe). 1895 gelang die erste Koffein-Synthese durch Emil Fischer.
Die Wirkungen des Koffeins erstrecken sich zunächst auf das Zentrale Nervensystem, von dort aus werden dann viele Funktionen des Körpers betroffen. So regt Koffein die Herztätigkeit an, steigert Blutdruck und Körpertemperatur, stimuliert die Muskeltätigkeit, erweitert Bronchien und Blutgefäße, regt die Verdauung an und führt zu vermehrtem Wasserlassen (diuretische Wirkung).
Bei der Einnahme höherer Dosen kommt es zu Zittrigkeit, Herzrasen, Bluthochdruck, unter Umständen auch zu Angstanfällen. Die dafür benötige Koffeinmenge wird aber instinktiv selbst von begeisterten Kaffeetrinkern gemieden, sie entspricht 500 bis 1000mg, das wären mindestens 8 Tassen starken Kaffees schnell hintereinander. Normalerweise wird Kaffee über den Tag verteilt getrunken. Nach 30 bis 45 Minuten beginnt das Koffein im Körper zu wirken, nach anderthalb Stunden ist die maximale Konzentration im Blut erreicht. Die Halbwertszeit schwankt beträchtlich, sie kann zwischen 1,5 und fünf Stunden betragen.
Allerdings ist die Stärke der Wirkungen ausgesprochen abhängig von individuellen Faktoren, so hängen sie zum Beispiel stark vom Stoffwechseltyp des Konsumenten ab. Wer von Natur aus einen schnellen Stoffwechsel hat, baut auch das Koffein schneller ab. Man spürt also die Wirkungen weniger lange als jemand, dessen Stoffwechsel langsamer funktioniert.
Es gibt Menschen, die ausgesprochen empfindlich auf die Wirkungen des Koffeins reagieren und trotz regelmäßigen Konsums mit Schlafstörungen, Zittern und anderen Symptomen reagieren. Andere Menschen wiederum vertragen auch große Mengen Koffein ohne Probleme.
Schwere Menschen verarbeiten Koffein meist etwas langsamer als leichtgewichtige, ältere Menschen sind empfindlicher als junge; Frauen, die die Pille nehmen und Schwangere bauen Koffein etwas langsamer ab, Raucher schneller.
Und es gibt sogar so genannte paradoxe Wirkungen des Koffeins: In Studien wurde beobachtet, dass einige Menschen müde und schläfrig werden, wenn sie Koffein zu sich nehmen. Hyperaktive Kinder können einer Untersuchung aus den USA zufolge durch Koffeingaben beruhigt werden.
In der Medizin findet Koffein Anwendung
bei Herzschwächen, Neuralgien, Kopfschmerz/Schmerz (Kombinationspräparate),
Migräne, asthmatischen Anfällen, Heufieber, Nikotin- , Morphin-
und Alkohol-Vergiftungen. ähnlich ist der Anwendungsbereich von Theophyllin
und Theobromin.
Ist Kaffee gesund?
Ein duftender, anregender Kaffee gehört heute für viele Menschen zu den kleinen Alltagsfreuden, auf die man nicht verzichten möchte. Kaffee zählt zu den "Genussmitteln". Kann ein Genussmittel gesund sein? Was den Zusammenhang zwischen Kaffee und Gesundheit betrifft, lässt sich heute sagen: Kaffee ist ein Genuss ohne Reue!
Medizin und Ernährungswissenschaft stellen fest:
Koffein, der wichtigste Wirkstoff im Kaffee, ist in normalen Mengen für den gesunden Menschen völlig unbedenklich. Kaffee macht müde Menschen munter. Nach einer Tasse Kaffee sind wir wieder aufmerksamer, konzentrierter und vitaler als zuvor. Kaffee hebt die Stimmung und fördert die gute Laune. Kaffee ist ein "Wachmacher" - was allerdings nicht unbedingt bedeutet, dass er uns den Schlaf raubt. So wird mancher von zwei Tassen am späteren Nachmittag munter, während andere nur eine Tasse schläfrig macht. Eine Abhängigkeit von Kaffee im Sinne einer Sucht gibt es nicht. Dass Kaffee Herz und Kreislauf schadet, ist ein Vorurteil, das man getrost vergessen kann. Studien mit Tausenden von Versuchspersonen belegen: Kaffee und Koffein steigern nicht das Risiko für die koronare Herzkrankheit, Herzrhythmusstörungen und Herzinfarkt. Wer gerne Kaffee trinkt, braucht sich um seinen Cholesterinspiegel keine Sorgen zu machen. Der Genuss von gefiltertem Kaffee bleibt ohne Einfluss auf die Blutfettwerte (Aber wie gesagt: Gefilter muss er sein!!!). Offensichtlich können bestimmte Inhaltsstoffe des Kaffees vor Krebs schützen. So scheint die Chlorogensäure im Kaffee ein Schutzfaktor vor Dickdarm- und Leberkrebs zu sein. Andere Kaffeebestandteile haben einen antimutagenen Effekt und bewahren gesunde Zellen vor der Umwandlung in Krebszellen. Frauen, die gut mit Kalzium versorgt sind und immer auf eine ausreichende Kalziumversorgung achten, haben durch Kaffeegenuss im üblichen Rahmen kein erhöhtes Risiko, an Osteoporose zu erkranken. Kaffeekonsum erhöht weder das Risiko von Spontan- und Frühgeburten oder unterdurchschnittlichem Geburtsgewicht, noch wirkt er sich negativ auf die Fruchtbarkeit aus. Bei Kaffeetrinkerinnen erhöht sich der Koffeingehalt der Muttermilch geringfügig. Bleibt die Kaffeemenge im üblichen Rahmen, zeigt der Säugling keinerlei Reaktion. Gegen einen normalen Kaffeekonsum während der Schwangerschaft und in der Zeit danach lässt sich also nichts einwenden. Kaffee kann eine regelrechte Verdauungshilfe sein. Bei vielen Menschen wirkt die morgendliche Tasse Kaffee durch die stimulierende Wirkung des Koffeins und einiger Röststoffe als regelrechter "Anschieber" für den Darm. Kaffee oder Espresso nach einem üppigen Essen regen die Magensäureproduktion und Gallensekretion an und bringen dadurch Magen und Darm auf Trab. Ein paar Tassen Kaffee täglich steigern den Kalorienverbrauch unseres Körpers, ohne selbst Kalorien zu liefern. Diese Eigenschaften des Koffeins bzw. des Kaffees können sich übergewichtige Menschen während einer Diät zunutze machen. Sie hilft auch, ein niedrigeres Gewicht nach einer erfolgreichen Diät zu halten. Aber bitte fragen sie mich nun nicht, wieviele Liter Kaffee getrunken werden müssen um ein Normalgewicht zu erreichen :-) Kaffee kann die sportliche Leistungsfähigkeit verbessern. Koffein aktiviert die Fettverbrennung im Körper und kann auf diesem Weg zur Bereitstellung von Energie während sportlicher Leistung beitragen. Darüber hinaus erhöht das Koffein den Blutspiegel bestimmter Hormone - der Katecholamine, zu denen z.B. das Adrenalin gehört - und steigert die Muskelspannung bzw. das Kontraktionsvermögen der Muskeln. Die Vermutung, Koffein sei eine der Ursachen für Hyperaktivität bei Kindern, gilt als widerlegt. Grundsätzlich scheinen die Wirkungen des Koffeins den Jugendlichen eher förderlich zu sein. In wissenschaftlichen Tests förderte das Koffein Leistungsfähigkeit und Konzentration von Jugendlichen, sie redeten flüssiger und machten bei Aufgaben weniger Fehler. Last but not least: Kaffee kann einen wichtigen Beitrag zur Nährstoffversorgung darstellen. Er enthält eine ganze Reihe lebenswichtiger Bestandteile und kann erheblich zur Deckung unseres Bedarfs an Mineralstoffen und Spurenelementen wie Eisen, Kalium, Magnesium und Mangan beitragen. Gesundheitliche Risiken für den Verbraucher durch Rückstände und Schadstoffe im Kaffee sind auszuschließen. Ja und zum Schluss: Wer in Ruhe eine Tasse Kaffee trinkt, der sammelt Kraft für den Alltag, schaltet etwas ab und läßt die sorgenden GEdanken in den Hintergrund tretten. Somit ist Kaffee ein guter Ausgleich, wenn er bewusst getrunken wird. Also: Nicht einfach einen Kaffee reinkippen sondern schmecken.