top of page

ARABİCA VE ROBUSTA'NIN ANTİOKSİDAN AKTİVİTELERİNİN VE BİYOAKTİF BİLEŞENLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI


Bu çalışmaların genel amacı, arabica ve robusta kahvelerinin hem birbirleri arasındaki hem de farklı sıcaklık derecelerinde kavrulmasıyla içerdikleri antioksidan ve biyoaktif bileşenlerinin nasıl değişkenlik gösterdiğini belirlemektir. Kahvenin tadı, kokusu, dayanılmaz cazibesi ve en önemlisi kimyasının müptelası olan bizler için kahveyi diğer içeceklerin üstüne koymak tabii çok kolay, fakat kahve içerdiği kompleks yapılar, biyoaktif bileşenler ve yüksek antioksidan seviyesi dolayısıyla gerçekten de diğer içeceklerin epey bir üzerinde. Hatta tüm içecekler derken, fermentasyonun bir mucizesi olan resveratrol deposu şarap dahi kahvenin antioksidan seviyesine yetişememekte. İşin kimyasına ve çalışmalara dönecek olursak, kahve, zengin bir fenolik bileşiktir ve özellikle klorojenik asitler ve bunların bozunma ürünleri olan kafeik, ferulik ve kumarik asitlerin kaynağıdır. 2012’de yapılan bir çalışmada, klorojenik asit izomerlerinden biri olan 5-kafeoilkinik asit (5-CQA), etkili bir in vitro ve ex vivo antioksidan olarak belirtilmiştir. Bununla birlikte, kahvenin antioksidan kapasitesinin sadece bir kısmı sinnamik asitlere atfedilir. 2004, 2011 ve 2012 yıllarında yapılan çalışmalarda ise kafein ve trigonellin gibi antioksidan içeren diğer bileşenler de incelenmiştir. Kavurma işlemi, kahvenin kimyasal bileşiminde ve biyolojik aktivitesinde değişikliklere neden olur: doğal fenolik bileşikler kaybolabilirken, Maillard reaksiyon ürünleri gibi diğer antioksidan bileşikler oluşur. Literatürde genellikle kavurma derecesi arttıkça kahve çekirdeklerinin antioksidan seviyesinde bir azalma tarif edilir, bu da esas olarak klorojenik asitlerin bozunmasıyla ilişkilendirilir. Bununla birlikte, kavurma işleminin, kavrulmuş kahveden izole edilen yüksek moleküler ağırlıklı fraksiyonlarda antioksidanlardan sorumlu bileşik olarak bildirilen melanoidinleri ürettiği 2011 yılında yapılan bir çalışmada kanıtlanmıştır. Ayrıca kavurma sırasında üretilen bazı uçucu heterosiklik bileşikler de potansiyel antioksidanlar olarak tanımlanmıştır. Maillard reaksiyonundaki ara bileşik olan hidroksimetilfurfural, 2,6-dibutil-4-metilfenol ve a-tokoferol de benzer şekilde keşfedilen antioksidan bileşiklerdir. Kahvenin antioksidan potansiyelini değerlendirmek için kullanılan çeşitli yöntemler arasında FRAP, ABTS ve toplam fenolik bileşiklerin belirlenmesi (Folin–Ciocalteau yöntemi) yer alır. Ki bir önceki yazımızda yer alan çalışmada toplam fenol miktarının ölçümü için Folin-Ciocalteu yöntemi kullanılmıştı. Kavrulmuş kahvenin antioksidan aktivitesini ele alan bir çok araştırmaya rağmen, bu biyolojik aktivite ile kavurma işleminin farklı aşamalarında oluşan ve/veya yok olan antioksidan bileşiklerle ilgili olarak ürünün bileşimindeki farklılıklar arasındaki ilişki hakkında çok az rapor edilmiştir. Bir başka ilginç husus da burada antioksidan aktivite ölçmek için kullanılan yöntemlerin farklı reaksiyon mekanizmalarına sahip olması ve bu nedenle farklı bileşiklerin antioksidan kapasitelerini değerlendirebilmesidir. Bu nedenle, yukarıda belirtilen makalelerdeki çalışmalar, arabica ve robusta kahvelerinin kavrulma sürecinde ana potansiyel antioksidan olan 5-CQA, kafein, trigonellin ve Maillard reaksiyon ürünleri (melanoidinler, furfural, HMF) izleyerek ve farklı metodolojilerle ürünlerin karşılık gelen antioksidan aktiviteleri ortaya koymaktır. Araştırmanın öne çıkan özellikleri ise, ürünlerin endüstriyel bir pilot tesiste üretilmiş ve de 3 tekrara dayanmış olmasıdır. Burada materyal ve metod kısımları için ve sonuçlar için 1. çalışmayı ele almaya başlayacağız. Çalışmada numuneler, Companhia Iguaçu de Café Solúvel (Cornélio Procópio, Paraná Eyaleti, Brezilya) tarafından farklı hammaddeler ve kavurma dereceleri kullanılarak sağlanmıştır. C. arabica (A) ve C. canephora (R) çekirdekleri, bir Raiar pilot kavurma makinesinde (São Paulo, Brezilya), 7 ila 10 dakika arasında değişen işlem süresi ve 215 ila 225 °C arasında değişen sıcaklıklarda kavrulup, kavurma işlemi üç tekrar ile yapılmıştır. Her bir kahve türü için 80 IR (hafif kavrulmuş) ile 25 IR (koyu kavrulmuş) arasında değişen ve aralarında 5 IR aralığı olan 12 çeşit kavrulmuş kahve (3 tekrarlı, 36 numune) üretilmiştir. Ortalama kafein değeri arabica kahve için 4,70 g/100 g ve robusta kahve için 7,20 g/100 g olarak saptanmıştır. 2012 yılında yayınlanan literatüre göre, kafein içeriğinin büyük ölçüde türe bağlı olduğunu (robusta kahvesinin arabicadan daha yüksek seviyelere sahip olduğunu) ve termal stabilitesi nedeniyle kavurma işlemi sırasında çok az kayıp gözlemlendiğini bildirilmektedir. Trigonellin seviyelerinin ortalama %90’lık bir düşüş seviyesi ile, arabica kahve için yaklaşık 3,3 ila 1,4 g/100 g ve robusta için 2,2 ila 0,2 g/100 g arasında değiştiği saptanmıştır. Kavrulmuş kahvedeki trigonellin içeriği türe, kavurma süresine ve sıcaklığa bağlıdır çünkü bu bileşik işlem sırasında hızla bozunarak piridinler, N-metilpirol ve nikotinik asit gibi uçucu bileşikler oluşturur. Antioksidanlardan biri olan trigonellinler kahveye topraksı tatları veren diş çürümesini dahi engelleyen antibakteriyal kimlikte bir alkaloittir. Çalışılan kavurma derecelerinde furfural içeriği arabica kahve için 0,03 ile 0,01 g/100 g arasında ve robusta için 0,014 ile 0,010 g/100 g arasında değişmiştir. Hidroksimetilfurfural seviyeleri, arabica için 0,23 ila 0,00 g/100 g ve robusta için 0,04 ila 0,00 g/100 g arasında değişmektedir. Bu bileşikler yüksek sıcaklıktaki kavurma işleminde belirgin bir azalma (furfural için %67 ve HMF için %100) sergilemiştir. Hafif kavrulmuş bileşik içeriklerinin arabica kahvede, özellikle HMF için daha fazla olmasına rağmen, koyu kavrulmuş kahvede içeriklerinin iki türde benzer olduğunu fark edilmiştir.

Hidroksimetilfurfural, fruktoz veya sükrozun dehidrasyonu (kuru sistemlerde yüksek sıcaklıklarda hızla HMF'ye dönüştürülebilen oldukça reaktif bir fruktofuranozil katyonunun üretilmesi yoluyla) ve serin ve treoninin sükroz ile ısıtılmasıyla oluşur. Kahve kavurma işlemi sırasında sükrozun bozunmasına paralel olarak HMF oluşumu 170 °C'de başlar ve 230 °C'de maksimuma ulaşır. Daha yüksek sıcaklıklarda hızlı ayrışma meydana gelir. Aslında buradan çok net anlaşılmalıdır ki çok yüksek sıcaklıklarda koyu kavrulmuş kahvelerde HMF maksimum seviyededir ve kahve başta bahsettiğimiz antioksidan seviyesinden çok çok uzaklaşmış olmakla birlikte aksine kanserojen bir oluşuma evrilir.

Klorojenik asit (5-CQA) içeriği arabica kahve için 5,96'dan 0,22 g/100 g'a ve robusta için 6,19'dan 0,13 g/100 g'a düşmüştür. Literatür, kavurma sırasında klorojenik asitlerin giderek artan bir şekilde parçalandığını ve kavrulmuş kahvenin nihai aromasının ve lezzetinin oluşumuna katkıda bulunduğunu bildirmektedir. Başlangıçtaki klorojenik asitlerin %90'a kadarı ciddi bir kavurma işleminden sonra kaybolabilir. Kavurma sırasında parçalanan toplam klorojenik asitlerin yaklaşık yarısı, pigment fraksiyonunda, serbest kinik (quinik) asit formunda ve düşük moleküler kütleye sahip fenolik bileşikler halinde bulunabilir ve klorojenik asitler, esas olarak kavurma işleminin başlangıcında melanoidinler ile reaksiyona girer ve daha sonra bozulur.

5-CQA, trigonellin, furfural ve HMF seviyelerinin kavrulma derecesi ile azalırken, melanoidin seviyesi arabica kahvede 14,40'tan 23,60 g/100 g'a ve robusta kahvede 18,50'den 27,30 g/100 g'a çıktığı saptanmıştır ki bu yukarıda anlattığımız koyu kavrum kahvedeki bu bileşenlerin fazlalaştığını verisel olarak kanıtlamaktadır. Aslında 5-CQA, trigonellin, furfural ve HMF bileşikleri istemediğimiz ve sevmediğimiz, melanoidinler ise sevdiğimiz bileşikler olarak özetlenirse sanırım konu daha net anlaşılacaktır. Ek bir bilgi olarak, kavrulmuş kahvenin ana bileşenlerinden biri olarak bildirilen melanoidinler, kuru malzemenin %25'ine tekabül etmektedir. İki kahve türünün, aynı derecede kavurma için benzer seviyelerde melanoidinlere sahip olduğu saptanmıştır.

Antioksidan seviyelerini karşılaştıracak olursak yapılan deneylerin genelinde, C. canephora kahveleri, C. arabica kahvelerinden daha yüksek antioksidan aktivitesine sahiptir. Bu kimyasal eğilimin nedeni ise yeşil formdaki C.canephora’nın içerdiği yüksek klorojenik asidin kavurma sırasında çok daha fazla bozunmaya uğrar (bu oran C.arabicaya kıyasla yüzde 2’dir). Aynı zamanda robusta kahvesinin daha yüksek antioksidan kapasitesi, AA ile pozitif korelasyona sahip olduğundan, içerdiği yüksek kafeine ve düşük trigonelline bağlanmaktadır. 2007 yılında yapılan bir çalışmada kafein ile AA arasında ciddi oranda bir korelasyon olduğu belirtilmiştir ve robustanın arabicaya göre çok daha fazla kafein içerdiği bilinmektedir. Kavurmanın AA üzerindeki etkisi konusunda literatürde maalesef çok az fikir birliği vardır. 2002 yılında yapılan bir çalışma orta kavrulmuş demlemede daha fazla AA olduğunu kanıtlamıştır ki bu 1997 yılında yapılan çalışmanın sonuçlarını desteklemiştir. Çalışma özetlenecek olursa, farklı kavurma derecelerinden elde edilen kahve demlemesi, kavurma koşullarından ve kahve türünden etkilenen önemli miktarda antioksidan potansiyeli göstermiştir. Kavrulmuş kahvenin nihai AA'sı, yukarıda detaylıca belirtildiği gibi farklı bileşiklerin katkısından kaynaklanır. Kahvede bulunan ve kavurma işlemiyle kısmen yok olan fenolik bileşiklere ek olarak, melanoidinler gibi başka antioksidan bileşikler de oluşturulabilir ve böylece AA'yı korumak veya arttırmak mümkündür. Bununla birlikte, kavurma yoğunluğu arttıkça, fenolik bileşiklerin daha büyük yıkımı, diğer bileşiklerin oluşumu ile telafi edilemeyebilir. Bu nedenle, hafif kavrulmuş kahveler, daha yüksek polifenol c nedeniyle daha yüksek antioksidan kapasiteye sahiptir.


Duygu Kurtuluş


Co-Founder / Chemist / Nanotechnology Engineer / Hazardous Chemical Consultant / Chemical Evaluation Specialist

55 görüntüleme

Son Yazılar

Hepsini Gör

Comments


bottom of page