Kafestolin määrä kahvissa eri valmistustavoilla

”Suomalaiset juovat maailmassa eniten kahvia.

”Sydän- ja verisuonitaudit ovat yksi suurimmista kuolinsyistä Suomessa.

Halusimme tutkia suomalaisten kahvin kulutusta ja selvittää onko kahvin valmistustavalla merkitystä kafestolin määrässä. Kafestolia on erityisesti suodattamattomissa kahveissa, kuten kapselikahveissa, pannukahvissa, sekä espressolaitteilla tehdyissä kahveissa. Nykyään pannukahvin käyttö on vähäistä suomalaisten keskuudessa, mutta kapselikahvien käyttö on suosiossa. Vielä 1960- ja 1970-luvuilla pannukahvi oli suosiossa, mikä on voinut osaltaan vaikuttaa sen aikaisiin korkeisiin LDL-kolesteroliarvoihin. 

Yleisimmät kahvilajikkeet ovat Coffea Arabica ja Coffea Canephora, paremmin tunnettu nimellä robustaArabica pavuissa on noin 1,3% ja robustassa noin 0,2% kafestolia, mutta eri tutkimuksien välillä on eroa. Kahvi sisältää myös paljon muita bioaktiivisia yhdisteitä, joilla osalla on mahdollisesti terapeuttisia vaikutuksia.  Keskitymme tässä artikkelissa kuitenkin kafestoliin.

Mitä on LDL-kolesteroli ja miksi se ei saisi nousta? 

LDL- eli low density lipoprotein on yksi veren lipoproteiineista, mikä kuljettaa kolesterolia kudossoluihin. Jos sitä on paljon, se voi kertyä kudoksiin, kuten valtimon seinämiin. LDL-kolesteroli lisää ateroskleroosin vaaraa. 

Kafestoli ja sen merkitys

Kafestolin tiedettiin jo 90-luvulla vaikuttavan kielteisesti maksan veriarvoihin, nostaen veren kolesterolipitoisuutta, erityisesti LDL-kolesterolia, ja kohottavan hieman triglyseridien määrää. Se mikä todellinen syy näihin muutoksiin jäi silloin epäselväksi. Nykyään aiheesta tiedetään enemmän. 

Kafesteroli on diterpenoidialkoholi. Raakakahvin lipideistä 20 % on diterpenoidialkoholeja, jotka ovat pääasiassa kafestoli– ja kahveoliestereitä. 

Niillä on kahden tyyppisiä fysiologisia ominaisuuksia; ne nostavat veren seerumin LDL-pitoisuutta, mutta ne ovat myös antikarsinogeenisiä eli ne ehkäisevät syöpää ja saattavat estää syöpäkasvaimen kasvun. Erityisesti se saattaa estää munuaissyöpääSe myös voi alentaa munuaisarvoja, kuten kreatiniinia. 

Kafestolin LDL-kolesterolia nostava vaikutus perustuu siihen, että kafestoli häiritsee elimistön enterohepaatiittista kiertoa, jonka tarkoituksena on kierrättää sappihappoja takaisin maksaan. Kafestolin vaikutuksesta maksa tuottaa enemmän kolesterolia, mutta tuottaa vähemmän sappihappoja, jolloin ohutsuolen sappisuola pitoisuus laskee ja rasvamolekyylien pilkkoutuminen häiriintyy.  

Kafestoli kestää hyvin kahvin paahtamisen ja sen konsentraatio kahvissa kasvaa paahdon aikana, koska kahvin muut komponentit vähenevät. Diterpenoidialkoholien hajoaminen vähäistä paahdon aikana, vaikka ovat lipidejä. Ei eroa eri paahtotyypeillä eli vaalea-, keski- ja tummapaahdolla. Eroa löytyy siinä, ovatko kahvipavut Arabicaa vai Robustaa. 

Kafestolin määrä eri kahveissa 

Valmistustapa  Per kuppi  mg/100ml 
Pannukahvi  4-5mg/150ml  2,6-3,3 
Pressopannu  3-4mg/150ml  2-2,6 
Espresso/Mokka  1-2mg/25ml  4-8 
Kapselikahvi  1-2mg/40ml  2,5-5 
Suodatinkahvi  0,5mg/150ml  0,33 

Taulukko 1. (LähdeUrgert, R ; Vanderweg, G muutJulkaisussa Journal Of Agricultural And Food Chemistry 1995 Aug, Vol.43(8), pp.2167-2172.) 

Taulukon tulokset ovat kaasukromatografialla määritelty laboratorio olosuhteissa.  Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää määrityksessä nestekromatografiaa, molemmilla menetelmillä on saatu hyviä tuloksia. 

Suodatinkahvi

(https://search.creativecommons.org/photos/33fa8957-e270-48b3-8aac-a68f629453de)

Suomalaiset käyttävät pääsääntöisesti suodatinkahvia. Suodatinkahvissa kafestolia suodattuu suodatinpaperiin, jolloin kahvikuppiin ei päädy merkittäviä määriä kafestolia. 

Suodatinkahvissa on vähiten kafestolia muihin valmistustapoihin verrattuna. Suodatinkahveja löytyy markkinoilta monelta eri valmistajalta ja jokaisella on oma kahvisekoitus, jossa on eri kahvilajeja eri puolilta maailmaa.  Suodatinkahvia pystyy juomaan useamman kupin päivittäin ennen kuin on aihetta huolestua sen haitallisista vaikutuksista. 

Kapselikahvi

(Do you want a coffee? Berta Devant. https://search.creativecommons.org/photos/38467707-6e8d-4f07-8df7-2b933fac1278)

Kapselikahveissa on kahvilajikkeesta riippuen 1-2mg kafestolia. Laite suodattaa osan kafestolista ja kahvikuppiin päätyy keskimäärin noin 1mg. Nespresson sivuilta ei käy ilmi, minkä kokoinen kuppi on kyseessä. 

Pannukahvi

Pannukahvi on perinteinen kahvinvalmistustapa ja siihen käytetään pannukahvijauhettuja papuja, jotka ovat karkeammin jauhettuja kuin suodatinkahvijauhetut pavut. Pannukahvia valmistettaessa kafestoli ei jää suodatinpaperiinvaan se jääkahviin. Veren LDL-kolesterolipitoisuus on vaarana nousta 0,3-0,4 mmol/l, jos pannukahvia nautitaan 5-6 kuppia päivässä. 

Espresso  

(Epresso, De late ku. https://search.creativecommons.org/photos/ff944630-a105-485d-89dd-2e9f3adfcb08 )

Espresso jauhetut pavut ovat hienommin jauhettujakuin suodatin-tai pannukahvijauhetut pavutEspressot valmistetaan niinettä kuuma vesi suodattuu paineen avulla kahvijauheen läpi. 

Espressoa voidaan valmistaan espressokoneella tai mutteripannulla. 

Pressopannu

(My new toy, .snow. https://search.creativecommons.org/photos/7225eba7-796a-4b4e-9e37-4fb6f1af24d3)

Pressopannun metallifiltterin avulla jauhettu kahvi työnnetään pressonpannun pohjaanjolloin kahvipurut jäävät puristuksiin filtterin alle. Osa kahvin öljyistä ja samalla kafestoli pääsevät filtterin läpi. 

 Pikakahvi

Pikakahvit valmistetaan suodatetusta kahvista sumutus– tai pakastekuivaamalla valmis suodatinkahvitiiviste.  Pikakahvien valmistuksessa on myös yleensä käytetty robustamissä on luontaisesti vähemmän kafestolia. 

 Johtopäätökset 

Lopullinen määrä, mitä kahvinjuojan kuppiin päätyy kafestolia, riippuu ensisijaisesti kahvin valmistusmenetelmästä ja sen jälkeen kahvinkeittäjästä. Vaihteluväli saattaa olla jopa kymmenkertainen riippuen mistä kahvilajikkeesta kahvi tehdään ja kuinka paljon kahvia käytetään kupin valmistukseen. Tietyt kahvinvalmistustavat vaativat enemmän keittämistä kuin toisen, mikä saattaa osittain vaikuttaa kafestolin määrään etenkin robusta käyttäessä. Arabica papujen kafestoli määrä ei laske merkittävästi paahtamisesta tai keittämisestä. Mitä tummempi paahto kahvissa on, sitä vähemmän kafestolia siinä on. 

Kafestolilla on kuitenkin myös hyviäkin ominaisuuksia, joiden takia pannukahvia tai espressoa ei kannata karttaa, jos kolesteroliarvot ovat kunnossa. 

Ira & Pia

Lähteet:

Aro, A. 2015. Kahvi, 100 kysymystä ravinnosta. Duodecim Terveyskirjasto Saatavana: https://www.terveyskirjasto.fi/terveyskirjasto/tk.koti?p_artikkeli=skr00064 

Goodman, Coffee consumption and health, 2012, sivut 3, 108, 161, 192, 200, 226, 252, 

Ravitsemustiede, Aro; Aantaa, 2012,  Ravinnon vaikutukset lipoproteiineihin 

Sydän ja ruoka – suosituksia sydänterveyttä edistävään ruokavalioon, s.39 

Dias, R.C.E. ; Campanha, F. G. & muut, 2010. Evaluation of kahweol and cafestol in coffee tissues and roasted coffee by a new high-performance liquid chromatography methodology. Julkaisussa Journal of agricultural and food chemistry 13 January 2010, Vol.58(1), pp.88-93. Saatavana: https://pubs-acs-org.libproxy.helsinki.fi/doi/full/10.1021/jf9027427 

Duodecim, Käypä hoito, Dyslipidemiat 

Kahvi- ja paahtimoyhdistys, 2020. Pensaasta paahtimoon, pavusta pakkaukseen. https://www.kahvi.fi/pensaasta-paahtimoon/pavusta-pakkaukseen/pikakahvi.html (luettu 30.3.2020)

Nespresso, FAQ: Cholestrol in Nespresso coffee capsulesSaatavana: https://www.contact.nespresso.com/faq/no/en/detail/874 (luettu 30.3.2020) 

Urgert, R ; Vanderweg, G & muut. Julkaisussa Journal Of Agricultural And Food Chemistry 1995 Aug, Vol.43(8), pp.2167-2172Saatavana: https://www.researchgate.net/publication/40131199_Levels_of_the_cholesterol-elevating_diterpenes_cafestol_and_kawheol_in_various_coffee_brews 

Novaes, FJM. 2018. Coffee Diterpenes: before Harvesting the Bean to your CupNutri Food Sci Int J. 2018; 7(2): 555706. Saatavana: https://juniperpublishers.com/nfsij/NFSIJ.MS.ID.555706.php 

Jee, S. H, He, J., Appel, L.J & muut, 2001. Coffee Consumption and Serum Lipids: A Meta-Analysis of Randomized Controlled Clinical Trials. American Journal of Epidemiology, Volume 153, numero 4, 15 February 2001, s. 353–362. Saatavana:  https://academic.oup.com/aje/article/153/4/353/129046

Paulig, 2020. Kaikki kahvistaPavusta kuppiin. Saatavana: https://www.paulig.fi/inspiroidu-opi/kaikki-kahvista/pavusta-kuppiin (luettu 2.4.2020) 

The Global burden of disease 2004 update, WHO 2008.  http://www.who.int/healthinfo/global_burden_disease/gbd/en/index.html  

Miten myllytys- ja jalostusprosessit vaikuttavat kauratuotteiden beetaglukaanipitoisuuteen?

β-glukaani ja EFSA:n myöntämät terveysväittämät

Vuodesta 2016 vuoteen 2019 kauran elintarvikekäyttö on Suomessa lisääntynyt noin 50%. Kaura puhutteleekin laajoja kuluttajaryhmiä kotimaisena, ympäristöystävällisenä ja ravitsemukselliselta laadultaan erinomaisena viljana. Yksi erinomaisen ravitsemuksellisen laadun takaajista on kauranjyvien sisältämän liukoisen kuidun, βglukaanin pitoisuus. Tässä blogitekstissä käsitellään kauran jyvien matkaa yleisimpien myllynprosessien kautta elintarviketeollisuuden jatkojalostukseen, näiden toimenpiteiden vaikutusta kauratuotteiden β-glukaanipitoisuuteen ja sen fysiologisia vaikutuksia kuluttajalle. 

β-glukaani on glukoosipolymeeri, joka muodostuu β-1,3 ja β-1,4-sidoksin yhteen liittyneistä sokeriosista, glukooseista. Se luokitellaan ravintokuiduksi, koska se on hiilihydraatti, joka ei sula ruuansulatuksessa. β-glukaani on liukoinen ravintokuitu, eli se muodostaa suolistossa geelimäisen massan veden kanssa. β-glukaania on erityisesti kaurassa ja ohrassa. Kaurassa se sijaitsee jyvän kuorikerroksen alapuolella eli subaleuronikerroksessa sekä endospermin eli jauhoytimen soluseinissä.

Kuva 1. β-glukaanin kemiallinen rakenne. Glukoosiyksiköt ja β-1,3 & β-1,4-sidokset

β-glukaanin on todettu alentavan korkeaa veren kolesterolipitoisuutta, ja siitä saakin käyttää EFSA:n (European Food Safety Authority) hyväksymää terveysväittämää tuotteissa, joissa sitä on vähintään yksi gramma määriteltyä annosta kohden. Terveysväittämää käytettäessä kuluttajalle on ilmoitettava, että edullinen vaikutus saadaan nauttimalla päivittäin vähintään kolme grammaa β-glukaania. Veren kolesterolipitoisuuden alentamisen arvellaan johtuvan siitä, että β-glukaani sitoo sappihappoja ohutsuolessa, jolloin elimistö joutuu muodostamaan niitä lisää. Sappihapot sisältävät kolesterolia, ja tavallisesti sappihapot kiertävät useita kertoja ruuansulatuksen aikana. On myös mahdollista, että β-glukaani vaikuttaa rasvojen imeytymiseen suolistossa ja vähentää ruuan kolesterolin imeytymistä. Liukoinen kuitu myös fermentoituu paksusuolessa ja siitä muodostuu lyhytketjuisia rasvahappoja, jotka voivat estää maksan kolesterolisynteesiä.

Lisäksi β-glukaanin nauttiminen aterialla auttaa vähentämään veren sokeripitoisuuden nousua. Terveysväite tästä voidaan esittää vain, jos elintarvike sisältää vähintään neljä grammaa β-glukaania 30:tä grammaa imeytyvää hiilihydraattia kohti per määritelty annos. Kuluttajalle täytyy ilmoittaa, että β-glukaani on nautittava osana ateriaa. Viskoosi kuitumassa sitoo nestettä ja hidastaa siten ruuansulatusaikaa, jolloin verensokeri nousee hitaammin ja insuliinivaste on myös hitaampi. Hitaampi ruuansulatus ja kuidun aiheuttama ruokamassan lisäys mahalaukussa ja ohutsuolessa saa aikaan myös kylläisyyden tunteen.

β-glukaanin molekyylikoko vaikuttaa suoraan kuitumassan viskositeettiin. Mitä suurempi β-glukaanin molekyylikoko on, sitä pienempi määrä riittää nostamaan kuitumassan viskositeettia. β-glukaanimolekyylit voivat pilkkoutua teollisten prosessien eri vaiheissa entsymaattisesti tai kuumennuskäsittelyn yhteydessä. Näin käy esimerkiksi sekaleivän leivonnan yhteydessä.

 

Myllytys- ja jalostusprosessit

Raakakauran saapuessa myllyyn, sen laatu tarkastetaan mittaamalla sen kosteusprosentti, jyvien koosta riippuva hehtolitrapaino, hometoksiinipitoisuus ja sadon puhtaus. Mikäli sato täyttää myllyjen asettamat vaatimukset sato ostetaan sisään. Mahdollisen varastoinnin jälkeen raakakaura puhdistetaan ja lajitellaan. Kauran sadonkorjuussa jyvissä kiinni olevat uloimmat helpeet ja kaleet eli akanat eivät irtoa, kuten vehnän ja rukiin sadonkorjuussa. Ne onkin poistettava myllyissä. Kaurassa akanat ovat vain heikosti kiinni jyvässä ja niiden kuoriminen onkin kevyt prosessi, jonka ansioista kaura prosessoidaan myllyssä tyypillisesti täysjyväkaurana. Kuorimisen jälkeen täysjyväkauraytimet darrataan eli käsitellään noin 100 asteisella vesihöyryllä 30-120:n minuutin ajan, kauran lipidejä pilkkovien lipaasientsyymien tuhoamiseksi.

Suomessa elintarvikekaura käytetään yleisimmin hiutaleina, joista keitetään kaurapuuroa ja valmistetaan mysliä, sekoittamalla erilaisten kuivattujen hedelmien ja siementen kanssa. Kaurahiutaleet valmistetaan myllyssä valssaamalla eli litistämällä darratuista, jäähdytetyistä ja mahdollisesti leikatuista kauraytimistä. Darrauksessa tuhoutuu lipaasien lisäksi myös muita kauran entsyymejä, muun muassa β-glukanaaseja, jotka pilkkovat β-glukaania rakenneosasikseen. Darraus suoritetaankin uudestaan valssauksen yhteydessä. Näin varmistetaan, etteivät jyvien luontaisesti sisältämät entsyymit pääse aiheuttamaan hiutaleille tai niiden jatkojalosteille ravitsemuksellisen ja aistinvaraisen laadun heikkenemistä. Finelin elintarvikkeiden koostumustietopankin mukaan kaurahiutaleet sisältävät sataa grammaa kohden 1,1% vesiliukoista kuitua, josta noin 90% on β-glukaania.

Kauralese käsittää kauraytimen uloimmat kerrokset, jonka β-glukaanipitoisuus on vähintään 5,5%. Lesejakeita voidaan valmistaa myllyssä kauraytimistä tai hiutaleista jauhamalla ja erottamalla karkeammat lesejakeet hienommista endospermi- eli jauhoydinjakeista. Lesejakeita edelleen fraktioimalla voidaan valmistaa lesekonsentraatteja, joiden β-glukaanipitoisuus kaupallisissa tuotteissa lähentelee jopa 30:tä prosenttia. Kauraleseillä voidaan rikastaa esimerkiksi puuroja, leipiä ja keksejä. Näin tuotteiden β-glukaanipitoisuus voidaan saada sille tasolle, että EFSA:n kauran ja ohran β-glukaanille myönnettyä terveysväittämää voidaan käyttää tuotteen markkinoinnissa. Lesekonsentraatteja voidaan käyttää myös lisäravinteina täydentämään ruokavaliota.

Kuva 2. Kaurahiutaleita ja -leseitä.

Kaurajakeiden käyttö huonontaa leipien leivonnallista laatua, koska kaurassa ei ole sitkoproteiineja, joiden muodostama sitko takaa vehnätaikinan hyvät leipomisominaisuudet. Kaurajauhoja ja lesejakeita käytetään kuitenkin lisäämään sekaleipien ravintokuidun määrää. Paistettujen leipien β-glukaanipitoisuuksien on tutkimuksissa havaittu pudonneen taikinaan käytettyjen jauhoseosten pitoisuuksista. Paiston aikaisen kuumennuskäsittelyn on havaittu pienentävän β-glukaanimolekyylien molekyylipainoa, mutta tuotteen β-glukaanipitoisuuden aleneminen johtuu oletettavasti enemmänkin vehnän β-glukanaasien aiheuttamasta entsymaattisesta pilkkomisesta.

Kaurajuomien β-glukaanipitoisuus on erittäin alhainen. Finelin ravintoainekoostumustietopankin mukaan keskimäärin alle 0,1%. Tämä on tuotteiden valmistajien pyrkimys, koska β-glukaanilla on erinomainen vedensidontakyky ja se nostaa nestemäisten tuotteiden viskositeettia liikaa, jo erittäin pienillä pitoisuuksilla. Nestemäisistä tuotteista β-glukaani poistetaan entsymaattisesti pilkkomalla tai suodattamalla. Tästä johtuen nestemäisiä tuotteita ei myöskään rikasteta β-glukaanipitoisilla konsentraateilla, eikä niitä voida pitää merkittävänä β-glukaanin lähteenä.

 

Lopuksi

β-glukaanin roolista terveyttä edistävänä tekijänä, osana monipuolista ruokavaliota ja terveellisiä elämäntapoja, on runsaasti tieteellistä näyttöä. β-glukaanin saannin tulee kuitenkin olla tarvittavalla tasolla, jotta sen positiiviset vaikutukset voidaan todentaa. Kauran jyvät on suhteellisen helppo prosessoida siten, että niin haluttaessa lopputuotteen β-glukaanipitoisuus on EFSA:n vaatimalla tasolla, ja terveysväittämää voidaan tuotteen markkinoinnissa käyttää. Markkinoilla on kuitenkin runsaasti kauratuotteita, joissa β-glukaanipitoisuus ei yllä tälle tasolle. Syyt tähän voivat olla teknologisia, prosessoinnista johtuvia tai tuotteen kaurapitoisuus voi olla niin pieni, ettei β-glukaanin määrä tuotteessa nouse tarvittavalle tasolle per annos. Valmistajat kuitenkin mielellään nostavat esiin β-glukaanin roolia kauratuotteiden ravitsemuksellisen laadun takaajana. Kuluttajan kannattaakin tarkastella käyttämiensä tuotteiden ravintoainesisältöä tarkemmin, eikä vain tyytyä siihen mielikuvaan, että kaikkien kauratuotteiden β-glukaanipitoisuudet ovat riittävän korkealla.

 

Kirjoittaneet:

Tuuli & Juha

 

Lähteet:

Aantaa, R., Aantaa, R., Aro, A., Mutanen, M. & Uusitupa, M. 2012, Ravitsemustiede, 4. uud. p. p., Duodecim, Helsinki.

Cho, S., Cho, S. & Samuel, P. 2009, Fiber ingredients: food applications and health benefits, CRC Press, Boca Raton.

[EFSA] Panel on Dietetic Products Nutrition and Allergies 2011, Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to beta‐glucans from oats and barley and maintenance of normal blood LDL‐cholesterol concentrations (ID 1236, 1299), increase in satiety leading to a reduction in energy intake (ID 851, 852, EFSA Journal, 9(6). DOI 10.2903/j.efsa.2011.2207. 

Fazer Mylly. 2019. Fazer Myllyn laatuvaatimukset ja laatuhinnoittelu. Saatavilla: https://www.fazermills.com/globalassets/global/mills/fazer-mylly-files/viljan-osto/laatuvaatimukset-ja-laatuhinnoittelu-28.1.2019.pdf Luettu 25.3.2020

[LUKE] Luonnonvarakeskus. Teollisuuden ja kaupan viljan ostot, käyttö ja varastotilastot, 2. vuosineljännes 2019 ja satovuosi 2018/2019. Saatavilla: https://stat.luke.fi/teollisuuden-ja-kaupan-viljan-ostot-k%C3%A4ytt%C3%B6-ja-varastotilastot-2-vuosinelj%C3%A4nnes-2019-ja-satovuosi-20182019_fi Luettu 25.3.2020.

Salovaara, H. 2017, ETK123 viljat ja palkoviljat luentokurssin aineisto. Helsingin yliopisto, elintarvike- ja ympäristötieteiden laitos.

Sibakov, J. 2014, Processing of oat dietary fibre for improved functionality as a food ingredient; Kauran ravintokuidun prosessointi elintarvikekäytön parantamiseksi, VTT Technical Research Centre of Finland; VTT.

[THL] Terveyden ja hyvinvoinnin laitos. Fineli elintarvikkeiden koostumustietopankki. Kaurajuoma, maustamaton, tuotekeskiarvo. Saatavilla: https://fineli.fi/fineli/fi/elintarvikkeet/33596 Luettu 25.3.2020

[THL] Terveyden ja hyvinvoinnin laitos. Fineli elintarvikkeiden koostumustietopankki. Kaurahiutale. Saatavilla: https://fineli.fi/fineli/fi/elintarvikkeet/153?q=kaurahiutale&foodType=ANY&portionUnit=G&portionSize=100&sortByColumn=points&sortOrder=asc&component=2331& Luettu 25.3.2020