Een initiatief van :




Wageningen Universiteit





Sitekeuring.NET Award

Food-Info.net> Onderwerpen > Literatuurverslagen

Polysacchariden in koffie


Weiman Tang)
Wageningen Universiteit
Literatuuronderzoek

INHOUDSOPGAVE


1. Inleiding 3
2. Polysacchariden in de groene koffieboon 4
2.1 Samenstelling van de polysacchariden 4
2.2 Celwand 5
2.3 Opslag van polysacchariden 7
3. De polysacchariden tijdens het branden 9
4. De fysische eigenschappen van de polysacchariden 11
4.1 Schuimvorming 11
4.2 Viscositeit 15
5. Conclusies en aanbevelingen 16
5.1 Conclusies 16
5.2. Aanbevelingen 16
6. Literatuurlijst 18

1. Inleiding


Koffie is een drank dat al voor honderden jaren overal ter wereld gedronken wordt. Het is uitgegroeid tot een zeer belangrijk product in de internationale handel. De twee soorten die het meest gedronken worden zijn Robusta koffie(Coffea cenephora robustae ) en Arabica koffie (Coffea arabica ). Deze twee soorten worden daarom bijna altijd gebruikt in het
onderzoek van koffie.
Een groot deel van de droge stof van koffie extracten bestaan uit polysacchariden. Er is echter relatief weinig onderzoek verricht naar deze polysacchariden in koffie. Dit literatuuronderzoek zal een overzicht geven van het onderzoek dat is gedaan naar deze polysacchariden.
In dit literatuuronderzoek wordt vooral ingegaan op de structuur van de polysacchariden in de groene koffiebonen en er wordt ingegaan op hun plaats en functie in de groene koffiebonen. Verder wordt beschreven welke veranderingen er kunnen optreden door het branden van de koffiebonen. En als laatste worden de fysische eigenschappen, viscositeit en schuimvorming bekeken die worden veroorzaakt door de polysacchariden.

2. Polysacchariden in de groene koffieboon


2.1 Samenstelling van de polysacchariden
Groene Robusta bestaat voor 38-48% van het drooggewicht uit polysacchariden volgens Clifford (1985). Bradbury (1990) heeft voor groene Robusta een percentage van 48,1% gevonden. Groene Arabica bestaat voor 48-55% van het drooggewicht uit polysacchariden (Clifford, 1986). Fischer (2001) heeft geen verschil tussen Robusta en Arabica kunnen vinden, het percentage polysacchariden was voor beide 56%.
Bradbury (1990) heeft de samenstelling van de bouwstenen van deze polymeren, de monosacchariden, bepaald in Robusta. De monosacchariden mannose (22%), galactose (12%), glucose (9%), arabinose (4%) en kleine hoeveelheden rahmnose(0,3%) en xylose(0,2%) waren gevonden. De Maria (1994) heeft eerst verschillende fracties bepaald door eerst de groene Arabica bonen te ontvetten, vervolgens te verdelen in wateroplosbare en wateronoplosbare fracties en vervolgens de wateroplosbare fractie in 80% ethanol oplosbare en 80% ethanol onoplosbare fractie gescheiden. In de 80% ethanol onoplosbare fractie waren de polysacchariden en eiwitten te vinden. De percentages van de monosacchariden in deze fractie zijn als volgt: 21% galactose, 18% arabinose, 7% mannose, 2% glucose en 2% xylose. Verder was er 40% eiwitten in deze fractie gevonden. Fischer (2001) heeft de polysacchariden gewonnen door het celwandmateriaal te wassen met ethanol om de laagmoleculaire koolhydraten eruit te halen. De volgende samenstelling van de polysacchariden van Robusta werd gevonden: 1 mol% rhamnose, 12 mol% arabinose, 26 mol% galactose, 16 mol% glucose, 1 mol% xylose en 43 mol% mannose. En voor Arabica: 0,4 mol% rhamnose, 11 mol% arabinose, 25 mol% galactose, 17 mol% glucose, 1 mol% xylose en 47 mol% mannose.
Er is te zien dat de polysacchariden voor het grootste gedeelte bestaan uit galactose, mannose, arabinose en glucose. Door methylatie analyse kon de verdeling van de verbindingen bepaald worden. Hiermee werd gevonden dat arabinogalactaan, mannaan en cellulose de polymeren zijn die het meeste voorkomen in de groene koffieboon (Clifford, 1985; De Maria, 1994; Fischer, 2001; Bradbury; 1990).
De arabinogalactaan bestaat uit een hoofdketen van b(1->3) gebonden galactopyranose-eenheden. Deze hoofdketen heeft vertakkingen bestaande uit korte galactose ketens met labiele arabinofuranose eenheden die a(1->3) gebonden zijn aan de zijketen of aan de hoofdketen (Clifford, 1985; De Maria, 1994; Fischer, 2001; Bradbury; 1990). Er zijn 2 tot 3 arabinose eenheden gevonden per 5 galactose eenheden (Clifford, 1986; Wolfrom, 1965).
Fischer (2001) heeft gevonden dat de arabinogalactanen van Robusta en Arabica niet veel verschilden in de algemene structuur. Verder heeft Fischer(2001) gevonden dat de arabinogalactanen van Robusta makkelijker oplosbaar waren dan die van Arabica. Deze arabinogalactanen van Robusta hadden meer vertakkingen en de vertakkingen waren ook langer dan van de Arabica.
Over de samenstelling van mannaan zijn de resultaten verschillend. In alle gevallen bestaat de mannaan hoofdketen uit b(1->4) gebonden mannosepyranosiden (Clifford, 1985; Navarini, 1999; Fischer, 2001; Bradbury; 1990). Door Bradbury (1990) is er in de mannaan fractie van Robusta terminale mannose (1 mol), terminale galactose (0,1 mol), (1->4) gebonden mannose (12,3 mol) en (1->4,6) gebonden mannose (0,1 mol) gevonden. Dit betekent dat de mannaan niet alleen uit een mannaan hoofdketen bestaat maar ook vertakkingen heeft met galactose (ongeveer 1 op 100 mannose eenheden) en mannose. Bradbury (1990) is echter tot de conclusie gekomen dat de vertakkingsgraad te laag is om het een galactomannaan te noemen. Bradbury (1990) heeft 22% mannaan gevonden bij Arabica en Robusta. Volgens Clifford (1985) zijn er voor 3% galactose-eenheden, a(1->6)gebonden aan de mannosebackbone en is het volgens hem dus een galactomannaan. Navarini (1999) heeft de resultaten van Bradbury (1990) beoordeeld en gevonden dat de resultaten sterk afhangen van de isolatiemethode. Volgens Navarini (1999) is het in Arabica een mannaan keten met kleine hoeveelheden galactose en arabinose. Fischer (2001) heeft gevonden dat de ratio tussen onvertakt en vertakte mannose bij beide soorten tussen de 14:1 en 30:1 ligt. Dat is hoger dan wat er door Bradbury (1990) of Clifford (1985) was gevonden. Er was geen verschil in hoeveelheid of structuur gevonden tussen de mannanen van Arabica en Robusta door Fischer (2001).

2.2 Celwand
Een typische type I celwand bestaat uit drie onafhankelijke domeinen. Het eerste domein bestaat uit cellulose microfibrillen die zijn ingebed in het tweede domein namelijk een continue fase van lignine, pectine en hemicellulose, de laatstgenoemde bestaat bij koffie voornamelijk uit arabinogalactaan (Clifford, 1986). En het derde domein bestaat uit structurele eiwitten (Carpita, 1993). Bradbury heeft aanwijzingen gevonden voor een mogelijke covalente verbinding tussen de eiwitten en de arabinogalactaan keten. Dit werd aangenomen doordat de opbrengst van oplosbare stoffen verhoogd werd door toevoegen van proteases. De arabinogalactaan die in koffie voorkomt is van het type II, dit type heeft een hoofdketen van b(1->3) gebonden galactanen en zijketens die (1->6) gebonden zijn (Bradbury, 1990). Zie figuur 1. Dit type arabinogalactaan komt voornamelijk in plantecelwanden voor en is soms gebonden door een glycosidische verbinding met hydroxyproline rijke eiwitten (arabinogalactan proteins (AGP's)) waardoor ze speciale eigenschappen krijgen (Carpita, 1993). Deze eigenschappen kunnen van belang zijn voor reproductie, celdeling, celvergroting en celdood (Nothnagel, 1997). Pectine bestaat uit polygalacturonzuur (PGA's) en rhamnogalacturonan I (RGI). De PGA's kunnen condenseren door cross-linking met Ca2+ waardoor “junction zones” gevormd worden. Het cellulose netwerk bevindt zich in een pectine matrix en deze matrix reguleert de grootte van de poriën in het netwerk (Carpita, 1993). Fischer (2001) heeft gevonden dat de arabinogalactanen van Robusta een meer open matrix in de celwand zouden kunnen vormen dan in de Arabica omdat Robusta arabinogalactanen meer vertakt zijn en de zijketens ook langer zijn. Dit zou gevolgen kunnen hebben op de fysisch-chemische eigenschappen van de celwand, maar meer onderzoek is nodig om dit te bevestigen.


Figuur 1. Type II arabinogalactaan (uit Carpita, 1993)

2.3 Opslag van polysacchariden
Het grootste deel van de koffieboon bestaat uit parenchym opslag cellen (Zie figuur 2). In het binnenste van de boon bevindt zich een dunne laag slijm met daarin het embryo (Clifford, 1985). Het cytoplasma van de parenchymcellen bestaan voornamelijk uit lipiden, eiwitten, koolhydraten en kleine hoeveelheden caffeïne, chlorogeenzuur en mineralen Clifford, 1985).
Groene koffiebonen bevatten maar een kleine hoeveelheid zetmeel (ongeveer 0.5%). De mannanen zijn de belangrijkste reservepolysacchariden in de koffieboon. Ze bevinden zich als een korst op het celwandcomplex. Ze zijn wateronoplosbaar, kristallijn en bevinden zich buiten de plasmalemma en hebben soms een structurele rol (Clifford, 1985). Fischer (2001) heeft duidelijk gemaakt dat er een zeer nauwe associatie tussen de arabinogalactanen, mannanen en cellulose in de celwand moet bestaan omdat het oplossen van de celwand niet eenvoudig is.
In hoofdstuk 2.1 wordt geschreven dat de mannaan wel vertakkingen heeft maar in zeer kleine mate. Het is echter wel belangrijk om te weten dat de mannaan vertakkingen heeft omdat deze de krastalliniteit kan veranderen en daardoor ook een aantal belangrijke eigenschappen van het molecuul. Mannaan heeft net als cellulose een rechte structuur, dit komt doordat beide moleculen bestaan uit b(1->4) bindingen. Door deze lineaire strucuur kunnen de ketens gemakkelijk onderling waterstofbruggen vormen en met elkaar associëren tot kristallijne structuren. Volgens Clifford (1985) bevat Arabica 25-30% mannaan en Robusta 19-22% mannaan, maar Bradbury (1990) en Fischer (2001) hebben geen verschil gevonden tussen de beide soorten. Fischer (2001) heeft gevonden dat er een verschil in vertaktheid tussen Arabica en Robusta van de mannaan keten voorkomt in de wateroplosbare fracties (vertaktheid is hoger voor Robusta dan voor Arabica) maar er is geen verschil gevonden in de onoplosbare fracties tussen beide soorten. De mannosegalactose ratio is volgens Clifford (1986) hoger voor Robusta (ongeveer 2:1) dan voor Arabica (ongeveer 4:1). Dat zou dus betekenen dat de Robusta meer vertakte mannaan heeft en dus minder kristallijn is. Maar kristalliniteit hangt ook voor een groot gedeelte af van de verdeling, de associaties kunnen voorkomen in blokken of verspreid. Dit heeft effect op de oplosbaarheid van de mannanen. Er is door De Maria (1994) een lagere oplosbaarheid gevonden van mannaan ten opzichte van arabinogalactaan. De kristalliniteit zou een goede verklaring kunnen zijn voor het verschil in zwelgedrag tussen de twee soorten koffiebonen. Robusta zwelt namelijk sneller op onder mildere brandcondities dan Arabica.


Figuur 2. Een sectie van de koffieboon. (uit Clifford, 1985)

3. De polysacchariden tijdens het branden



De aroma is belangrijk voor de acceptatie van koffie producten door consumenten. Aroma wordt voornamelijk gevormd tijdens het branden van de groene koffiebonen. Tijdens het branden treden er complexe Maillard en Strecker reacties op, waarbij onder andere vrije suikers, polysacchariden en eiwitten afgebroken worden (De Maria, 1996). Groene koffiebonen bevatten dus een groot aantal flavour precursors die omgezet kunnen worden door het branden van de bonen (De Maria, 1994).
Bij het branden van de groene koffiebonen wordt de temperatuur van de bonen ongeveer 220°C (Clifford, 1985), Redgwell (2002) heeft 240°C gebruikt. De duidelijk zichtbare veranderingen die dan optreden zijn het veranderen van de kleur van groen naar bruin en het zwellen van de koffieboon (Feldman, 1969). Er ontstaat door het verdampen van het vocht in de bonen en door koolstofdioxide productie een interne druk in de cellen. Het zwellen van de koffiebonen wordt veroorzaakt doordat de celwand door de interne druk dan structureel verandert (Redgwell, 2002). Lichtmicroscopische beelden laten zien dat er geen grote veranderingen optreden in het celwandcomplex door het branden. Volgens Leloup (1993) zijn er in de groene koffiebonen een groot aantal laagmoleculaire koolhydraten aanwezig met allemaal ongeveer hetzelfde molecuulgewicht, en een kleine hoeveelheid hoogmoleculaire koolhydraten. Bij gebrande koffie is te zien dat de hoogmoleculaire koolhydraten verdwenen zijn en dat er een grote hoeveelheid laagmoleculaire koolhydraten zijn gevormd (Leloup 1993). Een belangrijke verandering door het branden is dat over het algemeen de polysacchariden veel beter oplosbaar zijn geworden in water (Wolfrom, 1960). De oplosbaarheid is verhoogd onder andere doordat de structuur van de cellwand losser is geworden door het zwellen van de bonen (Redgwell, 2002) Daarnaast treden er ook Maillard reacties op waarbij de vrije suiker, sucrose, bijdraagt aan het vormen van belangrijke aromacomponenten, zoals furanonen, furanen en acetylpyridinen (De Maria, 1994). Verder worden ook de eiwitten afgebroken en kunnen een bijdrage leveren aan het aroma (De Maria, 1994)
Redgwell (2002) heeft, afhankelijk van de brandcondities, een afbraak van de polysacchariden gevonden van 12% tot 40% in Arabica. De thermische stabiliteit van de arabinogalactanen, mannanen en cellulose verschilden duidelijk (Redgwell, 2002). Er waren bij drie verschillende brandingsgraden gemeten. Bij de hoogste brandingsgraad (7-8,5 minuten bij 240 °C) werd arabinogalactaan voor 60% en mannaan voor 36% gedegradeerd, terwijl cellulose vrijwel hetzelfde bleef.
De arabinogalactaanstructuur verandert door het branden op twee manieren. Ten eerste wordt het molecuulgewicht sterk verlaagd. En ten tweede wordt het molecuul minder vertakt. Bij groene koffie is de verhouding ARA:GAL 1:7 terwijl bij gebrande koffie de verhouding 1:12 is. De vrijgekomen arabinose en arabinogalactaanvertakkingen maken deel uit van de gevonden hoeveelheid laagmoleculaire koolhydraten die eerder genoemd zijn (Leloup, 1993).
De vrijgekomen arabinose bevindt zich in de furanosevorm, en deze is minder stabiel dan de pyranosevorm. Arabinose zal daarom door het branden vrijwel geheel verdwijnen (Wolfrom, 1960) Een andere verklaring van waarom arabinose zo gevoelig is voor branden komt van De Maria et al (1996). Volgens hen heeft het te maken met de positie van de arabinose op het arabinosegalactan. Arabinose bevindt zich namelijk binnen de arabinogalactaanketen altijd in de zijketens. Zijketens zijn vaak gevoeliger voor afbraak dan de hoofdketen (De Maria, 1996). Redgwell (2002) heeft gevonden dat de arabinose zijketens door een lage brandingsgraad (3-3,5 minuten bij 240 °C) al voor 43-58% waren afgebroken en door een hoge brandingsgraad voor 80%. De galactaanketen daarentegen was voor 6% afgebroken bij een lage brandingsgraad en 50% bij een hoge brandingsgraad.
Een belangrijke verandering die optreedt door branden bij mannaan is dat het beter oplosbaar wordt (Feldman, 1969). Volgens Feldman et al (1969) is de hoeveelheid van een polysaccharide dat in de koffie terecht komt afhankelijk van de graad van branden. Er is gevonden dat de hoeveelheid mannose die oplosbaar is in water toeneemt bij een hogere graad van branden. De relatieve hoeveelheid galactose neemt af, en de hoeveelheid arabinose daalt sterk. Redgwell (2002) heeft gevonden dat de mannaan hoofdketen in Arabica minder gevoelig was voor afbraak dan arabinogalactaan. Er was minder dan 10% afbraak gevonden bij een lage brandingsgraad en een tussen de 30 en 36% afbraak bij een hoge brandingsgraad.
De cellulose verandert vrijwel niet door het branden. Dit kan komen doordat de cellulose in een matrix van arabinogalactaan en mannaan voorkomt die beide afgebroken worden en de cellulose dus beschermd blijft voor afbraak (Redgwell, 2002).

4. De fysische eigenschappen van de polysacchariden


4.1 Schuimvorming
Voor de meeste koffiedranken zijn smaak, geur, kleur en body belangrijke kwaliteitsattributen. Bij espressokoffie is ook de schuimlaag een zeer belangrijk kwaliteitsattribuut. Deze is niet alleen van belang voor de visuele kwaliteit van de drank maar het heeft ook een belangrijke functie. De schuimlaag zorgt namelijk dat aromastoffen in de schuimbellen ingesloten worden waardoor er een langzame emissie van deze aromastoffen naar de buitenlucht optreedt. En dat is zeer gewenst (Nunes, 1997). Er is gekeken naar de schuimstabiliteit en schuimvormingsvermogen van de koffie. Hierbij is gekeken naar hoe de schuimstabiliteit en het schuimvermogen veranderde door het veranderen van de chemische compositie door variatie in brandingsgraad. Er is gelet op de volgende karakteristieken: soort koffieboon (Robusta of Arabica), totale vaste stofgehalte, pH, vet, eiwit en koolhydraten. Eerst is onderzocht hoe de schuimstabiliteit (SS) en schuimvormend vermogen (SVV) veranderde met de brandingsgraad. De schuimstabilitiet is gemeten door te kijken hoe lang het duurde voordat de vloeibare fase van de koffie te zien was. Het was gemeten in seconden. Het schuimvormend vermogen is gemeten door het volume van het schuim te meten direct na het extraheren van de koffie. Zie figuren 3 en 4.


Figuur 3. De schuimstabiliteit van Robusta koffie. BG=Brandingsgraad, GV=gewichtsverlies, SS=schuimstabiliteit (Volgens Nunes, 1997)


Figuur 4. De schuimstabiliteit van Arabica koffie. BG=Brandingsgraad, GV=gewichtsverlies, SS=schuimstabiliteit(Volgens Nunes, 1997)


Figuur 5. Schuimvormend vermogen van Robusta koffie. BG=Brandingsgraad, GV=gewichtsverlies, SVV is schuimvormend vermogen. (Volgens Nunes, 1997)


Figuur 6. Schuimvormend vermogen van Arabica koffie. BG=Brandingsgraad, GV=gewichtsverlies, SVV is schuimvormend vermogen. (Volgens Nunes, 1997)

De SS stijgt in het begin bij verhoging van de brandingsgraad. Tot er een maximum in de SS is bereikt en daalt daarna bij verdere verhoging van de brandingsgraad. Het maximum ligt bij Arabica koffie bij een brandingsgraad van 10% gewicht verlies en bij Robusta koffie bij een brandingsgraad van 8% gewichtsverlies. Voor beide soorten geldt dat bij verhoging van de brandingsgraad het SVV ook hoger wordt. Zie figuren 5 en 6. De resultaten van de onderzochte karakteristieken zijn als volgt. De pH stijgt bij verhoging van de brandingsgraad. Dit komt doordat chloroogeenzuur wordt afgebroken bij het branden en doordat zuren aan de matrix van de bonen gaan binden. De hoeveelheid eiwit stijgt en de hoeveelheid vet daalt bij verhoging van de brandingsgraad. Er is voor de hoeveelheid koolhydraten een maximum gevonden. Nunes (1997) heeft eerst fracties gemaakt. De fractie Et55 is de in 55% ethanol onoplosbare fractie en Et75 is de in 75% ethahnol onoplosbare fractie. De Et55 bestaat vooral uit mannose, met een maximale schuimstabiliteit bij BG = 10% voor Arabica en een maximale schuimstabiliteit bij BG = 8% voor Robusta. De mannose/ galactose ratio stijgt bij een hogere BG. De mannose/ galactose ratio is van belang voor de vertakkingsgraad van mannaan. Hoe hoger de ratio hoe minder de mannaan is vertakt. De vertakkingsgraad zou van invloed kunnen zijn op het schuim (Nunes,1997). De chemische compositie van Arabica koffie als een functie van de brandingsgraad is te zien in tabel 1.

Tabel 1. Chemische compositie van Arabica koffie als een functie van brandingsgraad (BG). (%GV=percentage gewichtsverlies, KH=koolhydraten)

BG (%GV)

Totaal vaste stof (g)

pH

Vet (mg)

Eiwit (mg)

KH (mg)

Et55 (mg)

Et 75 (mg)

4.0

3.8

5.1

176

16

442

253

204

5.5

4.2

5.2

176

25

583

396

259

6.6

4.3

5.4

133

29

777

433

170

9.7

4.7

5.4

88

40

948

640

360

12.1

5.0

5.9

62

42

826

470

193

14.1

5.0

6.4

74

44

717

476

58


Er is een multivariantieanalyse op de resultaten uitgevoerd. Er is gevonden dat het schuimvormend vermogen een hoge correlatie heeft met eiwitgehalte en pH. Verklaring hiervoor is dat eiwitten een belangrijke functie hebben bij de vorming van het schuim, doordat ze als oplosbare eiwitten naar de lucht-water scheiding diffunderen en daar vervolgens denatureren en concentreren, waardoor de oppervlaktespanning verlaagd wordt en de luchtbellen kunnen blijven bestaan. De eiwitten zijn bij het iso-electrisch het minst oplosbaar, en dus is de pH belangrijk. Er is ook te zien dat de Et55, Et75 en totaal geextreheerde polysacchariden een hoge correlatie hebben met de schuimstabiliteit. Dit kan betekenen dat de schuimstabiliteit voor een belangrijk deel afhangt van de viscositeit. Et55 bestaat namelijk vooral uit mannanen en deze verhogen de viscositeit van de koffie. Men is tot de conclusie gekomen dat het schuimvormend vermogen vooral afhangt van de hoeveelheid eiwit die meekomt in de koffie en de pH. En dat de schuimstabiliteit vooral afhangt van de hoeveelheid mannanen en arabinogalactanen, dus de polysacchariden in de koffie. Verder is gevonden dat er geen optimale brandingsgraad is waarbij schuimvermogen en schuimstabiliteit beide maximaal zijn (Nunes, 1997).
Nunes (1998) heeft speciefiek gekeken naar de invloed van polysacchariden op de schuimstabiliteit van espressokoffie. De resultaten van de espresso schuimstabiliteit en schuimvormend vermogen zijn weer hetzelfde. Maar er is deze keer ook gekeken naar de hoeveelheid materiaal met hoog molecuulgewicht. En het bleek dat deze ook een goede correlatie had met de schuimstabiliteit. Dit materiaal met hoog molecuulgewicht bestaat waarschijnlijk uit complexen van polysacchariden, eiwitten en fenolische componenten die ontstaan zijn door het branden. Het is mogelijk dat deze complexen producten van Maillardreacties zijn omdat ze een bruine kleur hebben.

4.2 Viscositeit
Een andere zeer belangrijke fysische eigenschap is de viscositeit van de koffie. Deze heeft niet alleeen een belangrijke functie bij de schuimvorming, het heeft ook een belangrijke functie bij het mondgevoel. Men noemt het ook wel de “body” van de koffie. Body wordt bij koffie ook wel als synoniem gebruikt voor mondgevoel of viscositeit. Er is geen simpele relatie gevonden tussen de instrumenteel gemeten viscositeit en de door proefpersonenen beoordeelde body. Er wordt van uit gegaan dat het vooral macromoleculen zijn die de viscositeit van de koffie verhoogt (Clifford, 1985).
De intrinsieke viscositeit wordt berekend aan de hand van de volgende formule (met als eenheid dm 3 kg -1). [h]=K'.M r x . De viscositeit hangt voor een groot deel af van het molecuul gewicht (M r), K' is gerelateerd aan de stijfheid van de hoofdketen van de polymeer. En de constante x is voor stijve staven 1,8 maar ligt in de werkelijkheid voor flexibele polymeren tussen de 0,5 en 1,0. Vertakte ketens verkleinen de effectieve hydrodynamische grootte van het molecuul en daardoor de intrinsieke viscositeit (Fennema, 1999).
Door het nemen van een hogere brandingsgraad gaan er meer polysacchariden in oplossing waardoor naar verwachting de viscositeit omhoog zal gaan, maar door een hoge brandingsgraad worden er ook meer polysachariden afgebroken, wat als resultaat heeft een lagere viscositeit (Redgewell 2002) De relatie hiertussen heeft nog nader onderzoek nodig.

5. Conclusies en aanbevelingen


5.1 Conclusies
Er kan geconcludeerd worden dat de belangrijkste polysacchariden die in koffie voorkomen mannanen en arabinogalactanen zijn. Verder komt er ook nog redelijke hoeveelheid cellulose voor. Arabinogalactanen komen in de groene koffiebonen voor in de celwand en zijn mogelijk verbonden door covalente verbindingen met eiwitten en vormen daarmee AGP's. De mannanen zijn de belangrijkste reservepolysacchariden in de koffiebonen. De mannanen hebben vergeleken met arabinogalactanen zeer weinig vertakkingen. De vertakkingen kunnen bestaan uit galactose of mannose eenheden. De mate van vertakking van mannaan is belangrijk voor de kristalliniteit.
Tijdens het branden treden een aantal belangrijke veranderingen op. Ten eerste verandert de kleur van de bonen van groen naar bruin en de bonen zwellen op. Verder treden er Maillard en Strecker reacties op waardoor er een groot aantal belangrijke aroma componenten gevormd worden. De polysacchariden worden afgebroken en de oplosbaarheid wordt verhoogd. Arabinose wordt vrijwel geheel afgebroken. Ook eiwitten worden afgebroken en dragen bij aan het aroma. Mannaan krijgt een hogere oplosbaarheid in water bij een hogere brandingsgraad.
Het schuimvormend vermogen van espresso koffie hangt vooral af van de hoeveelheid eiwit die meekomt in de koffie en de pH. De schuimstabiliteit hangt vooral af van de hoeveelheid mannanen en arabinogalactanen, dus de polysacchariden in de koffie. Verder is gevonden dat er geen optimale brandingsgraad is waarbij schuimvermogen en schuimstabiliteit beide maximaal zijn.
De viscositeit van koffie is belangrijk voor de body van de koffie oftewel het mondgevoel deze kan veranderen door het varieren in brandingsgraad.

5.2. Aanbevelingen
Er zou nog nader onderzoek gedaan kunnen worden naar het effect van branden op de viscositeit van de koffie.
Verder is er nog geen duidelijk beeld van hoe de mannanen, arabinogalactanen en cellulose onderling met elkaar betrokken zijn. Het is bekend dat ze in de celwand nauw geassocieerd zijn en moeilijk uitelkaar te halen zijn. Dit kan veroorzaakt worden door niet-covalente bindingen, maar misschien ook covalente bindingen. Daarom is het mogelijk dat er nog tot nu toe onbekende polysacchariden in de koffiebonen aanwezig zijn.

6. Literatuurlijst



Bradbury, A.G.W. ; Halliday, D.J. Chemical structures of green coffee bean polysaccharides. J. Agric. Food Chem. , 1990 , 38, 389-392.
Carpita, N.C. ; Gibeaut, D.M.. Structural models of primary cell walls in flowering plants: consistency of molecular structure with the physical properties of the walls during growth. The Plant Journal , 1993 , 3, 1-30.
Clifford, M.N.. Coffee: botany, biochemistry and production of beans and beverage. Croon Helm Ltd. London, England, AVI Publishing Co., Inc., Westport, Connecticut. 1985
Clifford, M.N.. Physical properties of the coffee bean. Coffee and tea trade journal. 1986 , 5, 30-32.
De Maria, C.A.B.; Trugo, L.C., Moreira, R.F.A.; Werneck, C.C.. Composition of
green coffee fractions and their contribution to the volatile profile formed during roasting. Food Chemistry . 1994 , 50, 141-145.
De Maria, C.A.B.; Trugo, L.C.; Aquino Neto, F.R.; Moreira, R.F.A. ; Alviano, C.S.. Composition of green coffee water-soluble fractions and identification of volatiles formed during roasting. Food Chemistry , 1996 , 55, 203-207.
Feldman, J.R., Ryder, W.S. & Kung, J.T.. Importance of nonvolatile compounds to the flavour of coffee. J. Agr. Food Chem. , 1969 , 17, 733-739.
Fischer, M; Reimann, S.; Trovato, V.; Redgwell, R.J. Polysaccharides of green Arabica and Robusta coffee beans. Carbohydrate research , 2001 , 330, 93-101.
Leloup, V.; Liardon, R. 1993. Analytical characterization of coffee carbohydrates. ASIC, 15e Colloque, Montpellier . pp.863-865.
Navarini, L.; Gilli, R.; Gombacm, V.; Abatangelo, A.; Bosco, M; Toffanin, R.. Polysaccharides from hot water extracts of roasted Coffea arabica beans: isolation and characterization. Carbohydrate Polymers , 1999 , 40, 71-81.
Nothnagel, E.A.. Proteoglycans and related components in plant cells. International review of cytology . 1997 , 174, 195-277.
Nunes, F.M., Coimbra, M.A., Duarte, A.C. & Delgadillo, I.. Foamability, foam stability, and chemical composition of espresso coffee as affected by the degree of roast. J. Agric. Food. Chem. , 1997 , 45, 3238-3243.
Nunes, F.M.; Coimbra, M.A.. Influence of polysaccharide composition in foam stability of espresso coffee. Carbohydrate polymers. 1998 , 37, 283-285.
Redgwell, R.J.; Trovato, V.; Curti, D.; Fischer, M. Effect of roasting on degradation and structural features of polysaccharides in Arabica coffee beans. Carbohydrate research. 2002 . nog niet gepubliceerd.
Thaler, H. The chemistry of coffee extraction in relation to polysaccharides. Food Chemistry . 1979 , 4, 13-22.
Wolfrom, M.L.; Plunkett, R.A.; Laver, M.L. Carbohydrates of the coffee bean. Agricultural and food chemistry . 1960 , 8 (1), 58-65.
Wolfrom, M.L.; Patin, D.L. Carbohydrates of the coffee bean. An arabinogalactan. J. Org. Chem . 1963 , 30, 4060-4063.


 



European Masters Degree in Food Studies - an Educational Journey


Master in Food Safety Law



Food-Info.net is an initiative of Wageningen University, The Netherlands

Flag Counter