قهوه

قهوه یکی از پرمصرف‌ترین و محبوب‌ترین نوشیدنی‌ها در جهان است و پس از نفت بیشترین ارزش معاملات را دارد.  سالانه بیش از 400 میلیارد فنجان قهوه سرو می‌شود. مخلوطی مرکب از بیش از هزار ماده شیمیایی گیاهی مختلف مانند آلکالوئیدها، ترکیبات فنلی، ویتامین‌ها، کربوهیدرات‌ها، لیپیدها، مواد معدنی و ترکیبات نیتروژن‌دار است. تفاله قهوه منبع طبیعی فیبر نامحلول آنتی اکسیدانی، اسیدهای آمینه ضروری و قندهای با گلیسمی پایین است. قهوه در بیش از 50 کشور در آمریکای جنوبی و مرکزی، آفریقا، آسیا و کارائیب کشت می‌شود.

ترکیبات فنلی قهوه

ترکیبات فنلی دسته ای از ترکیبات آلی طبیعی هستند که به صورت متابولیت های ثانویه در مقادیر مختلف در همه جا در قلمرو گیاهی توزیع می شوند. علیرغم تنوع ساختاری زیاد ترکیبات فنلی که در طبیعت وجود دارد، مهمترین فنولیک های موجود در رژیم غذایی انسان عبارتند از هیدروکسی بنزوئیک اسیدها، اسیدهای هیدروکسی سینامیک، فلاونوئیدها و پروآنتوسیانیدین‌ها. ترکیبات فنلی اصلی موجود در قهوه از اسیدهای هیدروکسی سینامیک به دست می آیند که تا 11.3 درصد وزن دانه خشک قهوه را تشکیا می‌دهند. فعالیت آنتی اکسیدانی محصولات غذایی معمولاً با محتویات و نوع ترکیبات فنلی در ترکیب آنها مرتبط است. ترکیبات فنولی موجود در قهوه عمدتاً شامل اسیدهای کلروژنیک (CGA) هستند که به گروهی از استرهای محلول در آب مربوط می‌شوند. محتویات CGA به طور قابل توجهی در طول بو دادن کاهش می‌یابد.

ترکیبات پلی ساکاریدی دانه‌های قهوه

دانه‌های قهوه منبع غنی پلی ساکاریدها، عمدتاً سلولز، گالاکتومانان‌ها و آرابینوگالاکتان‌ها هستند. برشته کردن دانه‌های قهوه، حلالیت پلی ساکاریدها را افزایش می‌دهد؛ زیرا ساختار دیواره سلولی با متورم شدن دانه‌های قهوه سست می‌شود و درجه پلیمریزاسیون و انشعاب همی سلولزها به طور قابل توجهی تغییر می‌کند. از این رو، بخش قابل توجهی از پلی ساکاریدهای همی سلولز با استخراج آب در طول آماده سازی نوشیدنی قهوه حذف می‌شود. صرف نظر از این افزایش در حلالیت، بخش قابل توجهی از این پلی ساکاریدها به عنوان مواد نامحلول متصل به ماتریس تفاله قهوه حفظ می‌شوند. گالاکتومانان‌ها 50 درصد، سلولز 25 دصد و آرابینوگالاکتان‌ها 25 درصد از کسر پلی ساکارید SCGs را تشکیل می‌دهند.

خواص سلامتی قهوه

قهوه کارکردهای زیستی مهمی مانند فعالیت‌های آنتی اکسیدانی، ضد میکروبی، ضد پوسیدگی، ضد التهابی، ضد فشار خون و ضد گلوکز دارد که به وجود ملانوئیدین در ترکیب آن نسبت داده می‌شوند. ترکیبات فنلی موجود در قهوه نیز عوارض ناشی از چربی زایی و التهاب را در کاهش می‌دهند. از سوی دیگر، قهوه به عنوان یک افزودنی غذایی، فعالیت ضد میکروبی در برابر طیف وسیعی از میکروارگانیسم‌ها دارد، پراکسیداسیون لیپیدی (LPO) را مهار می‌کند و می‌تواند به عنوان یک پری بیوتیک عمل کند.

بازار جهانی قهوه

تفاله قهوه رایج‌ترین فرآورده فرعی تولید قهوه است. سالانه حدود 6 میلیون تن تفاله قهوه تولید می‌شود. صادرات جهانی قهوه در مارس 2024 به 779,400 تن رسید. در مارس سال 2023، مقدار صادرات معادل 732,000 تن بود. عربیکا و سپس ربوستا بیشترین سهم بازار قهوه را در دنیا به خود اختصاص داده‌اند. ارزش بازار جهانی قهوه در سال 2024 معادل 132.13 میلیارد دلار خواهد بود. پیش بینی می‌شود که تا سال 2029 ارزش بازار این محصول استراتژیک به 166.39 میلیارد دلار برسد.

• JAB Holding Company
• Nestlé S.A
• Luigi Lavazza S.p.A
• Massimo Zanetti Beverage Group
• The Kraft Heinz Company

کاربرد قهوه در صنعت غذا

پودر قهوه علاوه بر کاربرد رایج آن به عنوان نوشیدنی دم کردنی قهوه، به مواد غذایی مختلف عطر و طعم می‌دهد. در ذیل به محصولات غذایی که در ترکیب خود از قهوه بهره می‌برند، اشاره شده است:

• کیک
• شیرینی
• ماءالشعیر
• شکلات
• شیر قهوه
• آب‌نبات
• بیسکویت
• غلات صبحانه

تفاله قهوه (SCG)

صنعت قهوه به عنوان یکی از مهم‌ترین بخش‌های کشاورزی و صنایع غذایی، مقادیر زیادی ضایعات مایع و جامد تولید می‌کند. تفاله قهوه مصرف شده متداول‌ترین باقیمانده است که پس از دم کردن دانه‌های قهوه با آب داغ یا بخار به دست می‌آید. سالانه حدود 6 میلیون تن تفاله قهوه تولید می‌شود. تفاله‌های قهوه مصرف شده (SCG) دانه‌های قهوه بو داده و آسیاب شده‌ای هستند که عاری از برخی از ترکیبات محلول در آب هستند. تفاله قهوه حاوی مقادیر قابل توجهی فیبر غذایی نامحلول است. همچنین پروتئین، لیپید، پلی ساکارید، گلوکز، خاکستر، پتاسیم، گوگرد، کلسیم، آهن، منیزیم، فسفر، مس، منگنز، بور و قندهای گلیسمی از ترکیبات تشکیل دهنده تفاله قهوه هستند. تفاله‌های قهوه همچنین تأثیر مثبتی بر باکتری‌های مفید دارند و تعداد لاکتوباسیل‌ها و بیفیدوباکتری‌ها را افزایش می‌دهند، بنابراین منبع خوبی از ترکیبات پری بیوتیک هستند. فیبرهای غذایی تفاله قهوه سرشار از لیگنوسلولز است؛ شبکه‌ای از پلی ساکاریدهای لیگنین، سلولز و همی سلولز با پیوند کووالانسی که به دیواره سلولی گیاه، پایداری ساختاری می‌بخشند. این فیبرها اثرات فیزیولوژیکی مهمی بر گلوکز، متابولیسم لیپیدها و فراهمی زیستی مواد معدنی دارند.

کاربردهای تفاله قهوه

• نگهدارنده مواد غذایی

افزودن تفاله قهوه به گوشت و سایر مواد غذایی، اکسیداسیون لیپیدها، رشد میکروب‌ها، رشد باکتری‌های بیماری‌زا و در نتیجه فساد ماده غذایی را کاهش می‌دهد.

• محصولات مراقبت از پوست

امولسیون حاوی 35 درصد روغن استخراج شده از  تفاله قهوه‌ها خواص امیدوارکننده‌ای به عنوان یک ضد آفتاب نشان می‌دهد.

• بیودیزل

یکی از محبوب‌ترین موضوعات تحقیقاتی پیرامو‌ن تفاله‌های قهوه، استفاده از آن‌ها به عنوان نوعی سوخت است. تولید بیودیزل‌ها شامل استخراج روغن‌های موجود در تفاله‌های قهوه و سپس ترانس استری کردن آنها به متیل استرهای اسید چرب (FAME) است که بیودیزل نام دارند.

• ماده زیربنایی صنعت ساختمان

تفاله‌های قهوه با مواد زائد دیگر مانند شیشه بازیافتی، خاکستر باگاس یا خاکستر بادی مخلوط می‌شوند تا موادی با مقاومت فشاری بالا، مناسب برای استفاده به عنوان ماده زیربنایی تولید شوند.

• پلاستیک‌های زیستی

تری گلیسیریدهای استخراج شده از تفاله قهوه با استفاده از رویکرد شیمی سبز، گزینه‌های امیدوارکننده‌ای برای تولید پلاستیک‌های زیستی هستند.

• جاذب آلاینده‌ها

تفاله‌های قهوه یک جاذب موثر برای طیف گسترده‌ای از آلاینده‌ها مانند یون‌های فلزی، رنگ‌ها و ترکیبات زیست‌ فعال موجود در آب هستند.