コーヒー豆

コーヒー豆

焙煎コーヒー豆
原産地	アフリカの角[1] と南アラビア[2]

コーヒー豆はコーヒーノキ科の植物の種子で、コーヒーの原料です。赤または紫色の果実の核です。この果実はコーヒーチェリーと呼ばれることが多く、チェリーと同様に核のある果実です。コーヒー豆は厳密には豆ではありませんが、本物の豆に似ているためそう呼ばれています。果実には、平らな面を合わせた2つの核が最も一般的に含まれています。チェリーのごく一部には、「ピーベリー」と呼ばれる1つの種子が含まれています。ピーベリーはコーヒー豆全体の約10％から15％を占めるだけです。ピーベリーには通常のコーヒー豆よりも風味が豊かであるというのがかなり一般的な考えです。^[3]ブラジルナッツ（種子）や白米と同様に、コーヒー豆は主に胚乳で構成されています。^[4]

コーヒーの木の中で経済的に最も重要な2つの品種は、アラビカ種とロブスタ種です。世界で生産されるコーヒーの約60％はアラビカ種、約40％はロブスタ種です。^[5]アラビカ豆には0.8〜1.4％のカフェインが含まれ、ロブスタ豆には1.7〜4.0％のカフェインが含まれています。^[6]コーヒーは世界で最も広く消費されている飲料の1つであるため、コーヒー豆は主要な換金作物であり、重要な輸出品であり、一部の発展途上国の外貨獲得の50％以上を占めています。^[7] 2017年には、コーヒーの総生産量の70％が輸出され、その価値は199億米ドルでした。^[8]世界のコーヒー産業は巨大で、2023年の時点で4,955億ドルの価値があります。コーヒーとコーヒー豆の最大の生産国はブラジルです。^[9]コーヒー豆の他の主な輸出国は、コロ​​ンビア、ベトナム、エチオピアです。

• 伝説によると、コーヒーの木は紀元後850年頃にエチオピアでカルディという名のヤギ飼いによって発見されました。カルディはヤギがコーヒー豆を食べた後に運動量が増えるのを観察しました。^[10]
• コーヒーの木は、最初にイエメンの山岳地帯で発見されました。その後、1500年までにイエメンのモカ港を通じて世界中に輸出されました。
• インド（チクマガルル）での最初の栽培 – 1600年
• ヨーロッパでの最初の栽培 – 1616年
• ジャワ島での最初の栽培 – 1699年
• カリブ海（キューバ、イスパニョーラ島、ジャマイカ、プエルトリコ）での最初の栽培 – 1715～1730年
• 南米での最初の栽培 – 1730年
• オランダ領東インドでの最初の栽培 – 1720年
• 焙煎豆が初めて小売市場で販売される（ピッツバーグ） – 1865年
• 1950年代に開発された重要なスプレー乾燥技術は、凍結乾燥とともにインスタントコーヒーを製造する方法である。

ブラジルは世界のコーヒー輸出量の約45%を占めています。米国は他のどの国よりも多くのコーヒーを輸入しています。2015年時点で、アメリカ人は1日あたり約4億杯のコーヒーを消費しており、米国は世界最大のコーヒー消費国となっています。^[11]

コーヒーの木は、蟹座と山羊座の熱帯地方の間の特定の地域で育ち、豆ベルトまたはコーヒーベルトと呼ばれています。^{[12] [13] [14] [15]}

オックスフォード英語辞典によると、ヨーロッパの言語は一般的に1600年頃にトルコ語の kahvehから、おそらくイタリア語の caffèを経てこの名前を採用したようです。アラビア語の qahwah はトルコ語でkahveh と発音され、煎じ薬または飲み物の名前です。アラブの 辞書編集者によると、もともとは「ワイン」または何らかの種類のワインを意味し、動詞の語源である qahiya 「食欲がない」から派生したと言われています。もう1つの一般的な説は、この名前はエチオピアの Kaffa 州に由来しており、この種が起源である可能性があるというものです。 ^[16]

コーヒーの木は平均して5～10メートル（16～33フィート）の高さに成長します。木が古くなるにつれて、実の数は減り、害虫や病気に対する抵抗力も徐々に失われていきます。コーヒー豆は、アフリカの森林に自生する木や低木の果実に含まれる種子から作られます。人間は生豆を焙煎し、挽き、淹れることでコーヒーを生産します。 ^[17]

コーヒーの木は、農家が望む密度に応じて、間隔を空けて列を作って栽培されることが多い。農家の中には、日陰を作る木やオレンジなどの換金作物となる木を周囲に植えたり、コーヒーの木を丘の斜面に植えたりする人もいる。なぜなら、コーヒーの木が繁茂するには特別な条件が必要だからです。理想的には、アラビカ種のコーヒー豆は15～24℃（59～75℉）、ロブスタ種のコーヒー豆は24～30℃（75～86℉）の温度で栽培され、年間降雨量は500～3,000 mm（20～118インチ）です。^[18]果実が成長するシーズンの初めにはより多くの雨が必要で、果実が熟すシーズン後半にはより少ない雨が必要です。

食用として栽培されているあまり知られていない2つの種は、Coffea libericaとCoffea racemosaです。^[19]

果実が熟すと、ほとんどの場合、熟した果実だけを摘み取る「選択摘み」、または枝から果実を一度にすべて摘み取る「ストリップ摘み」のいずれかの方法で手摘みされます。選択摘みは、チェリーが最も熟した状態で摘み取られるため、高品質のコーヒーを生産するためによく使用されます。ストリップ摘みは無差別で、未熟、熟した、または熟しすぎた果実を収穫します。ストリップ摘み後の品質を向上させるには、収穫物を選別する必要があります。

コーヒーの実の加工には主に 2 つの方法が用いられます。1 つ目の「ウェット」または「ウォッシュ」法は、歴史的に中央アメリカやアフリカの地域でよく行われてきました。チェリーの果肉を種子から分離し、種子を発酵させます。つまり、約 2 日間水に浸します。これにより、種子にまだ付着している粘着性のある果肉の残留物である粘液が柔らかくなります。次に、この粘液を水で洗い流します。

より安価で簡単な「乾燥加工」法は、歴史的にはブラジルやアフリカの多くの地域で低品質の豆に使用されてきたが、今ではうまく行えば高値で取引される。小枝やその他の異物は実から取り除かれ、果実はコンクリートやレンガ、盛り土の上に2～3週間太陽の光に当てられ、均一に乾燥するよう定期的に回転される。

アジアでは、3 つ目の加工方法があり、ジャコウネコがコーヒーの実を食べ、豆を排泄します。ジャコウネコは最も熟したチェリーの味を好むため、チェリーだけを選んで収穫します。その後、消化器系が豆を加工し、種子の周りの粘液と果肉を分解します。ジャコウネコが排泄した種子は、収穫、加工され、ニッチな製品として販売されます。最終的に加工された豆はコピ ルアクと呼ばれ、希少で高価なコーヒーとして販売されることが多いです。

「グリーンコーヒー豆」という用語は、焙煎されていない成熟または未成熟のコーヒー豆を指します。これらは、外側の果肉と粘液を除去するために湿式または乾式法で処理されており、外側の表面にワックス層がそのまま残っています。未成熟のときは緑色です。成熟すると、茶色から黄色、または赤みがかった色になり、通常、乾燥したコーヒー豆1個あたりの重量は300～330 mgです。グリーンコーヒー豆に含まれるカフェインなどの非揮発性および揮発性化合物は、多くの昆虫や動物がコーヒー豆を食べるのを阻止します。さらに、非揮発性および揮発性化合物の両方が、焙煎されたコーヒー豆の風味に貢献します。非揮発性の窒素化合物（アルカロイド、トリゴネリン、タンパク質、遊離アミノ酸など）と炭水化物は、焙煎コーヒーの豊かな香りを生み出すのに、またその生物学的作用に大きく影響します。 2000 年代半ば以降、グリーンコーヒー抽出物は栄養補助食品として販売されており、クロロゲン酸含有量や脂肪分解および減量特性について臨床研究が行われています。

カフェイン（1,3,7-トリメチルキサンチン）は、生豆や焙煎したコーヒー豆に最も多く含まれるアルカロイドです。カフェイン含有量は、乾燥した生豆の重量の1.0%から2.5%です。カフェイン含有量は生豆の成熟中に変化しませんが、標高の高い場所で育った植物にはより多くのカフェインが含まれています。^{[20] [21]}テオフィリン、テオブロミン、パラキサンチン、リベリン、メチルリベリンの濃度は低くなります。緑茶に含まれることで知られるアルカロイドであるテオフィリンの濃度は、焙煎プロセス（通常230℃（446℉）で約15分）中に減少しますが、他のほとんどのアルカロイドの濃度は変化しません。^[要出典]カフェインの水への溶解度は、温度やクロロゲン酸、クエン酸、酒石酸の添加によって増加します。これらはすべてグリーンコーヒー豆に含まれています。たとえば、カフェイン1g（0.035オンス）は室温で46mL（1.6米液量オンス）の水に溶解し、80℃（176℉）では5.5mL（0.19米液量オンス）に溶解します。^[22]キサンチンアルカロイドは無臭ですが、水中では苦味があり、グリーンコーヒーに含まれる有機酸によって苦味が隠されています。^[要出典]

トリゴネリン（N-メチルニコチン酸）はビタミンB3_の誘導体で、カフェインほど苦くない。生コーヒー豆では、含有量は0.6％から1.0％である。焙煎温度230℃（446°F）では、トリゴネリンの85％がニコチン酸に分解され、焙煎豆には少量の未変化分子が残る。^{[23] [24]}

タンパク質は、乾燥したグリーンコーヒー豆の8％から12％を占めます。タンパク質の大部分は11-S貯蔵タンパク質^[25]（アルファ成分32kDa、ベータ成分22kDa）であり、そのほとんどはグリーンコーヒー豆の成熟中に遊離アミノ酸に分解されます。さらに、11-S貯蔵タンパク質は焙煎温度下で個々のアミノ酸に分解されるため、メイラード反応生成物の生成により苦味成分の追加源となります。^[26]高温、酸素濃度、低pHにより、グリーンコーヒー豆の11-S貯蔵タンパク質は低分子量ペプチドとアミノ酸に分解されます。分解はクロロゲン酸やその誘導体などの有機酸の存在下で加速されます。その他のタンパク質には、カタラーゼやポリフェノールオキシダーゼなどの酵素が含まれ、グリーンコーヒー豆の成熟に重要です。成熟したコーヒーには遊離アミノ酸が含まれています（ロブスタコーヒー豆1gあたり4.0 mg、アラビカコーヒー豆1gあたり最大4.5 mg）。アラビカコーヒー豆では、アラニンが最も高濃度のアミノ酸で、1.2 mg/g、次いでアスパラギンが0.66 mg/gです。一方、ロブスタコーヒー豆では、アラニンは0.8 mg/g、アスパラギンは0.36 mg/gの濃度で存在します。^{[27] [28]}新鮮なグリーンコーヒー豆に含まれる疎水性遊離アミノ酸は不快な味の原因となり、そのような化合物でおいしい飲み物を作ることは不可能です。ペルー産の新鮮なグリーンコーヒー豆では、これらの濃度は次のように測定されています：イソロイシン81 mg/kg、ロイシン100 mg/kg、バリン93 mg/kg、チロシン81 mg/kg、フェニルアラニン133 mg/kg。タンザニア産のグリーンコーヒー豆では、神経伝達物質であるガンマアミノ酪酸の濃度が143 mg/kgから703 mg/kgの間であると測定されている。^[29]焙煎したコーヒー豆には遊離アミノ酸は含まれておらず、グリーンコーヒー豆のアミノ酸は焙煎温度でメイラード反応生成物（糖のアルデヒド基とアミノ酸のαアミノ基との反応生成物）に分解される。さらに、シクロ（プロリン-プロリン）、シクロ（プロリン-ロイシン）、シクロ（プロリン-イソロイシン）などのジケトピペラジンが対応するアミノ酸から生成され、焙煎コーヒーの苦味の主な原因となっている。^[30]ジケトピペラジンの苦味は、水1リットルあたり約20mgで知覚されます。エスプレッソ中のジケトピペラジンの含有量は約20～30mgで、これがエスプレッソの苦味の原因です。^[31]

炭水化物は、グリーンコーヒー豆の乾燥重量の約 50% を占めます。グリーンコーヒーの炭水化物部分は、アラビノガラクタン、ガラクトマンナン、セルロースなどの多糖類が大部分を占めており、グリーンコーヒーの味のない風味の一因となっています。アラビノガラクタンはグリーンコーヒー豆の乾燥重量の最大 17% を占め、分子量は 90 kDa ～ 200 kDa です。β-1-3 結合ガラクタン主鎖で構成され、側鎖にはアラビノース(ペントース) とガラクトース(ヘキソース) 残基が多く含まれ、体内の細胞防御システム (Th-1 応答) を刺激することで免疫調節特性を備えています。成熟した茶色から黄色のコーヒー豆には、多糖類の側鎖に含まれるガラクトースとアラビノースの残基が少なく、グリーンコーヒー豆の物理的分解に対する耐性が高く、水への溶解性が低くなります。^[32]コーヒーに含まれるアラビノガラクタンの分子量は他のほとんどの植物よりも高く、分子量の低いアラビノガラクタンに比べて消化管の細胞防御システムが改善されています。^[33]遊離単糖類は成熟した茶色から黄緑色のコーヒー豆に存在します。単糖類の遊離部分に含まれるスクロース（グルコフルクトース）は、アラビカ種のグリーンコーヒー豆100gあたり最大9000mgで、ロブスタ種ではそれより少ない4500mg/100gです。アラビカ種のグリーンコーヒー豆では、遊離グルコースの含有量は30～38mg/100g、遊離フルクトースは23～30mg/100g、遊離ガラクトースは35mg/100g、マンニトールは乾燥コーヒー豆100gあたり50mgでした。マンニトールは、生体膜中の脂質の過酸化反応の際に生成されるヒドロキシルラジカルの強力な除去剤である。 ^[34]

グリーンコーヒーに含まれる脂質には、リノール酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ジテルペン、トリグリセリド、不飽和長鎖脂肪酸、エステル、アミドなどがあります。乾燥したグリーンコーヒーに含まれる脂質の総量は100gあたり11.7～14gです。^[35]脂質はグリーンコーヒー豆の表面と内部マトリックスに存在します。表面には、脂肪酸（不飽和C6～C24）とアミド結合したカルボン酸-5-ヒドロキシトリプタミドの誘導体が含まれており、総脂質量の最大3％、または乾燥したグリーンコーヒー豆1gあたり1200～1400マイクログラムを占めています。このような化合物は、コーヒー豆の表面にワックスのような被膜を形成し（乾燥したグリーンコーヒー豆100 gあたり脂質200～300 mg）、内部マトリックスを酸化や昆虫から保護します。さらに、このような分子は、その化学構造により抗酸化作用があります。^[36]内部組織の脂質は、トリグリセリド、リノール酸（全遊離脂質の46％）、パルミチン酸（全遊離脂質の30～35％）、およびエステルです。アラビカ種の豆は、ロブスタ種（乾燥したグリーンコーヒー豆100 gあたり脂質9.8～10.7 g）よりも脂質含有量が多く（脂質13.5～17.4 g/100 g）、脂質画分の約20％がジテルペンです。グリーンコーヒーに含まれるジテルペンには、カフェストール、カーウェオール、16-O-メチルカフェストールがあります。これらのジテルペンのいくつかは、肝臓組織を化学的酸化から保護することが試験管内実験で示されています。 ^[37]緑のコーヒー豆から抽出したコーヒーオイルでは、ジテルペンは飽和長鎖脂肪酸とエステル化されています。

クロロゲン酸は、フェノール酸として知られる化合物群に属し、抗酸化物質です。アラビカ種の乾燥したグリーンコーヒー豆のクロロゲン酸含有量は、収穫時期によって異なりますが、65 mg/g、ロブスタ種の乾燥したグリーンコーヒー豆では140 mg/gです。 ^[38]焙煎温度では、クロロゲン酸の70%以上が破壊され、焙煎したコーヒー豆に残る残留物は30 mg/g未満です。グリーンコーヒーとは対照的に、緑茶には平均85 mg/gのポリフェノールが含まれています。これらのクロロゲン酸は、抗酸化物質の貴重で安価な供給源となり得ます。クロロゲン酸は、カフェ酸、フェルラ酸、3,4-ジメトキシ桂皮酸からなる同族化合物で、キナ酸のヒドロキシル基にエステル結合でつながっています。^[39]クロロゲン酸の抗酸化能は、選択的ヒドロキシラジカルスカベンジャーであるアスコルビン酸（ビタミンC）やマンニトールよりも強力です。 ^[40]クロロゲン酸は、50 mg/Lの水のような低濃度では苦味があります。1 g/Lの水のような高濃度では、酸味があります。クロロゲン酸はカフェインの溶解性を高め、味覚の重要な調節因子です。

グリーンコーヒー豆の揮発性化合物には、短鎖脂肪酸、アルデヒド、ピラジン誘導体（青草のような土っぽい匂い）などの窒素含有芳香族分子などがある。簡単に言えば、このような揮発性化合物が、焙煎したコーヒーに比べてグリーンコーヒーの匂いや味があまり良くない原因である。スターバックスは、主にカフェインをグリーン豆から分離するプロセスを使用し、実際には豆から抽出した液体を使用しないグリーンビーンリフレッシャーを製造して商業的な成功を収めた。^[41]多くの消費者は、グリーンコーヒー豆を熱湯に浸してグリーンビーンの「抽出物」を作る実験をしている。多くの場合、推奨されている浸漬時間（20分から1時間）では、カフェインが抽出されすぎて、心地よい味にならない。12分以下の浸漬時間では、より口当たりの良い液体が得られ、カフェイン抽出物のみを使用した場合よりも、より多くの栄養素とより少ないカフェインを含む飲料のベースとして使用できる。^[42]結果として得られるアルカリ性のストックベースは、甘味料の有無にかかわらず、酸性またはフルーティーな抽出物と組み合わせることができ、抽出物の野菜のような味を隠すことができます。

グリーンコーヒー豆を焙煎すると、コーヒー特有の心地よい香りを持つ他の分子が生成されますが、これは新鮮なグリーンコーヒーには存在しません。焙煎中に、不快な味の揮発性化合物の大部分が中和されます。残念ながら、グリーンコーヒーに含まれる抗酸化物質やビタミンなどの他の重要な分子は破壊されます。人間にとって吐き気を催すような臭いを持つ揮発性化合物が特定されており、酢酸（刺激臭、不快な臭い）、プロピオン酸（酸っぱい牛乳またはバターの臭い）、ブタン酸（腐ったバターの臭い、グリーンコーヒーにはコーヒー豆100 gあたり2 mg含まれています）、ペンタン酸（不快なフルーティーな風味、グリーンコーヒーにはコーヒー豆100 gあたり40 mg含まれています）、ヘキサン酸（脂肪の腐った臭い）、ヘプタン酸（脂肪の臭い）、オクタン酸（不快な油っぽい腐った臭い） 、ノナン酸（マイルドなナッツのような脂肪の臭い）などがあります。デカン酸（酸っぱい不快な臭い）、およびそのような脂肪酸の誘導体である3-メチル吉草酸（酸っぱい、緑の草のような不快な臭い）、アセトアルデヒド（非常に希釈された場合でも刺激臭があり、吐き気を催すような臭いがあり、乾燥した緑のコーヒー豆に約5mg/kgの濃度で存在する）、プロパナール（呼吸器系に窒息させる効果があり、突き刺さって吐き気を催す）、ブタナール（吐き気を催す効果があり、乾燥した緑のコーヒー豆に2～7mg/kgで存在する）、またはペンタナール（非常に不快な吐き気を催す効果）^{[43] 。}

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