Cascara und andere Kaffeenebenprodukte als nachhaltige Lebensmittel

Derzeit werden diese Kaffeenebenprodukte oft als „Kaffeeabfälle“ bezeichnet und gesehen. Bei genauerem Hinsehen offenbaren sich jedoch „Produkte“, die in den heutigen nachhaltigen Gesellschaften nicht als Abfall definiert, sondern eben in „Produkte” geändert werden sollten, weil sie es können - als Nahrungsmittel und für andere Anwendungen.

Eine moderne, ökologisch orientierte Gesellschaft legt großen Wert auf Nachhaltigkeit und Abfallreduzierung, so heißt es. Sinnvoll wäre es, die Nebenprodukte der Kaffeeproduktion nicht zu entsorgen, sondern sie der Wertschöpfungkette zuzuführen. Insbesondere der Kette, die als Nahrungsmittel für die menschliche Ernährung dient.

Es gibt sicherlich ein großes Potenzial für diese Produkte, insbesondere auf Märkten, die aufgrund von Beschränkungen derzeit nicht zugänglich sind, wie z. B. aufgrund der Lebensmittelregulierung in der Europäischen Union. Die Nebenprodukte könnten dazu beitragen, die sozioökonomischen Probleme zu lindern und die Belastung der Kaffeebauern durch weltweit niedrige Kaffeepreise und zunehmende klimabedingte Herausforderungen zu verringern.

2. Internationale elektronische Lebensmittelkonferenz – „Zukunft Lebensmittel und Lebensmitteltechnologien für eine nachhaltige Welt“

Hierzu fand am 15. Oktober 2021 die 2. Internationale elektronische Lebensmittelkonferenz – „Zukunft Lebensmittel und Lebensmitteltechnologien für eine nachhaltige Welt“ statt. Der Zweck der Konferenz bestand darin, Internationale Experten für Kaffeenebenprodukte zusammenzubringen und den Austausch der aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnisse zu allen Kaffeepflanzenteilen, darunter die Cascara, die Kaffeekirsche, Kaffeeblatt, Kaffeeblüten, Kaffeemark, Pergamenthaut und Silberhaut und die Aspekte der Lebensmittelchemie sowie der Technologie, Ernährung, aber auch Lebensmittelsicherheit und Toxikologie abzudecken. Das Thema stieß auf großes Interesse.

Diese Konferenzsitzung sollte nicht nur die wissenschaftlichen Erkenntnisse über Kaffeenebenprodukte zusammenfassen, sondern auch praktische Aspekte beleuchten, wie diese Produkte genutzt und kommerzialisiert werden können. Auch rechtliche Fragen wie die Novel-Food-Verordnungen wurden behandelt sowie analytische Aspekte diskutiert.

Was sind Kaffeenebenprodukte wie Cascara, Kaffeeblatt, Kaffeeblüte, Pergament- und Silberhaut?

Kaffeenebenprodukte sind weit mehr als Nebenprodukte - sie sind Produkte. Der Samen der Kaffeepflanze ist sogar als Nebenerzeugnis dessen zu betrachten, was die Pflanze insgesamt hervorbringt. Die Kaffeeproduktion muss neu gedacht werden - eine Erkenntnis, welche sich auf die gesamte Branche auswirken könnte und somit das Leben aller beteiligten Bauern verändern kann.

Primär sollte dabei ein Fokus auf den diätetischen Einsatz gelegt werden; sekundär können sie auch für Materialien wie Baumaterial oder Kleidung eingesetzt sowie zur Energieerzeugung genutzt werden (z.B. durch Biogas), Pellets hergestellt oder Holz produziert werden.

Für was können Cascara & Co. eingesetzt werden?

Die Kaffeepflanze mit ihren einzelnen Bestandteilen aus der Kaffeeherstellung bietet viel Potential. Cascara, Kaffeeblätter, Kaffeemark, Pergament- und Silberhaut sowie der Kaffeebaum an sich werden schon teils weiter genutzt, sie bergen jedoch noch so viel weitere Möglichkeiten in der Wertschöpfungskette, insbesondere hier in Europa. Den wertvollen Rohstoffen bleibt bisher jedoch weitestgehend die Türen zu dem europäischen Markt verschlossen. In der Vergangenheit fanden die einzelnen Kaffeepflanzenteile in den Herkunftsländern wesentlich mehr Beachtung und Verwendung als heute.

Es wird Zeit, altes Wissen um die einzelnen Kaffeepflanzenteile wieder zu aktivieren:

• Cascara
• Kaffeeblätter
• Kaffeemark
• Pergamenthaut
• Silberhaut
• Kaffeebaumholz
• Kaffeeblumen

Cascara

Die Kaffeeschale oder Kaffeepulpe, auch bekannt als Cascara, umgibt die Kaffeebohne. Cascara wird durch Trockenaufbereitung aus der Kaffeekirsche gewonnen und kann als Tee genutzt werden. Für Backwaren kann Cascara zu Kaffeekirschenmehl oder Sirup verarbeitet werden.

Kaffeeblätter

Kaffeeblätter werden traditionell als teeähnliches Getränk in Äthiopien, im Jemen und in einigen anderen Teilen Südostasiens verwendet.

Kaffeemark

Das Kaffeemark ist das Produkt der Nassverarbeitung des Kaffees. Beide, Cascara und Kaffeemark, liegen also sehr nah beieinander. Anwendungen umfassen Destillation und verschiedene Formen von Getränken, Sirupe und Pürees.

Pergamenthaut

Die Pergamenthaut kann als Verpackungsmaterial verwendet werden und zur Isolierung dienen. Es gibt jedoch auch Lebensmittelverwendungen für die Pergamenthaut. Ferner kann es zu Asche verarbeitet und als Dünger eingesetzt werden.

Silberhaut

Die Silberhaut tritt beim Rösten massenhaft auf. Früher wurde sie in Deutschland als Tierfutter hergenommen, aber sie kann auch für Backwaren oder als Proteinriegel genutzt werden. Die Silberhaut enthält eine wertvolle Kombination aus Ballaststoffen und Proteinen. Wir in der Kaffeerösterei Kirmse haben das Silberhäutchen der Kaffeebohne schon längst für uns entdeckt. Es darf den Kaffeelikör und die Kaffee Spezialität, einen Kaffeeschnaps, verfeinern.

Kaffeebaumholz

Aus Kaffeebäumen kann letztendlich auch Holz gewonnen werden, wenn diese das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben.

Kaffeeblumen

Kaffeeblumen könnten aufgrund ihres Geschmacks, der zwischen Rosenknospe und Jasmin liegt, für Back- und Süßwaren verwendet werden und wären eine wahre geschmackliche Bereicherung.

Nachhaltige Verwertung von Kaffeenebenprodukten als neuartige Lebensmittel in der EU

Aus den verschiedenen Beiträgen der Redner auf der Konferenz wurde noch einmal deutlich, wie schwierig es ist, in der Europäischen Union zur Zulassung zu bringen:

In der Europäischen Union (EU) benötigen neuartige Lebensmittel (d. h. Lebensmittel, die vor 1997 nicht auf den Markt gebracht wurden) eine Genehmigung, bevor sie auf den Markt gebracht werden dürfen. Im Rahmen des Genehmigungsverfahrens müssen die Produkte nach Vorgaben der EU hinsichtlich Sicherheit und toxikologischer Aspekte bewertet werden.

Im neuartigen Lebensmittelkatalog sind geröstete Kaffeebohnen nicht neu. Getrocknete Coffea-Beeren (Schale oder Cascara) gelten als neuartig.

Für die Zulassung neuartiger Lebensmittel gibt es zwei Wege:

• Vollständiger Antrag
• Meldung für ein traditionelles Lebensmittel

Ein vollständiger Antrag oder eine Meldung für ein traditionelles Lebensmittel aus einem Drittland sind die zwei Wege der Kaffeenebenprodukte, auf dem europäischen Markt zugelassen zu werden. Kaffeeblattaufgüsse sind bereits seit 2020 zugelassen - unter Verwendung der letzteren Möglichkeit als traditionelles Lebensmittel.

Der Nachteil der Kennzeichnung als traditionelles Lebensmittel besteht darin, dass nur die traditionellen Verwendungszwecke gelten. Genehmigt ist in diesem Fall die Infusion. Für alle anderen Verwendungen wäre weiterhin eine vollständige Anmeldung erforderlich.

Das neuartige Lebensmittelzulassungsverfahren für Kaffeekirschmaterialien wie Schalen, Cascara, getrocknete oder frische Kirschen, Schleimstoffe, die bei der Aufbereitung anfallen, und Fruchtfleisch sind aktuell im Genehmigungsprozess. Es gibt einige Anwendungen als traditionelles Lebensmittel und eine vollständige Anwendung für Kaffeekirschen.

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat bereits Stellungnahmen zu zwei der Meldungen veröffentlicht und hat keine sicherheitstechnischen Einwände mehr gegen das Inverkehrbringen der Kaffeekirsche in der EU erhoben.

Für die Silberhäute als neuartiges Lebensmittel wird derzeit in einer Konsultationsanfrage ihr Status festgelegt. Die Geschichte der Silberhautverwendung ist derzeit schwer einzuschätzen, da die Silberhaut stets als Rückstand des Röstkaffees gesehen wurde und nicht in reiner Form als solches verzehrt wurde. Für andere Nebenprodukte, wie zum Beispiel das Pergamenthäutchen oder die Kaffeeblume, sind weiterhin keine Anwendungen möglich. Doch auch die Pergamenthaut und Kaffeeblüten werden aktuell intensiv auf den Prüfstand gestellt, ob diese Kaffeenebenprodukte den Status Produkte erhalten dürfen.

Die nächsten Schritte könnten darin bestehen, die Bemühungen der Industrie besser aufeinander abzustimmen, beispielsweise in Form eines Konsortiums, das die verfügbaren Daten bündelt und die Anwendungen koordiniert. Dann kommen die traditionellen Verwendungen hinzu. Drittländer sollten besser erforscht werden, z. B. hinsichtlich der Verwendung der Blume oder anderer Anwendungen der Kirsche oder des Blattes. Unabhängig von der Zulassung neuartiger Lebensmittel müssen Lebensmittelfirmen stets sicherstellen, dass die Sicherheit der Produkte gewährleistet ist.

Bis zur positiven Entscheidung, zumindest Cascara endlich auch in der EU dem Markt zugänglich zu machen, durften auch wir in der Kaffeerösterei Kirmse keinen Cascara Kaffeekirschentee mehr verkaufen, obwohl es sich um ein reines Bioprodukt handelt und völlig unbedenklich ist. Cascara darf als traditionelles Lebensmittel aus einem Drittland inzwischen offiziell verkauft werden. In unserem Blogbeitrag „Sind Kaffeekirschen das neue Superfood?” haben wir berichtet. Ein weiteres Jahr ist seither vergangen, doch die Mühlen mahlen weiterhin langsam. Und so haben potentiell wichtige Bestandteile der Kaffeepflanze in der EU weiterhin keine Zulassung oder nur unter dem Deckmantel „Traditionelles Lebensmittel aus einem Drittland”.

Auf der Konferenz haben Experten aus der ganzen Welt das Thema „Kaffeenebenprodukte als nachhaltige neuartige Lebensmittel” beleuchtet und ihre Sichtweise dazu abgegeben. Aber auch die Verwertung der Produktionsabfälle bei der Kaffeeherstellung wurden auf der Konferenz ins Visier genommen - mit außergewöhnlichen Perspektiven für und auf den „Müll”.

Cascara - Eine Qualitätsperspektive für die Kaffeekirsche

Die Schweiz hat im Juni 2020 Cascara als traditionelles Lebensmittel zugelassen, was es zum ersten europäischen Markt für dieses Produkt gemacht hat. Inzwischen ist die Cascara EU-weit freigegeben. Die Qualität von Cascara wird durch zwei Dimensionen bestimmt: Lebensmittelsicherheit und sensorische Qualität. Das Novel-Food-Zulassungsverfahren in der Schweiz und der EU gewährleistet die Lebensmittelsicherheit. Die sensorische Qualität wird durch den Produktionsprozess beeinflusst, insbesondere durch den Trocknungsprozess.

Landwirtschaftliche Praktiken für Cascara sind ähnlich wie für Kaffee, aber es ist eine saubere Cascara erforderlich. Ein langer Trocknungsschritt wird bevorzugt, um Farbe und Aromen zu entwickeln. Verpackung und Lagerung sind ebenfalls wichtig, wobei Vakuumverpackung bevorzugt wird. Landwirte benötigen mehr Trocknungsbeete und zusätzliche Arbeitskräfte, um gleichzeitig grüne Bohnen und Cascara zu trocknen.

Ein sensorisches Vokabular für Cascara wird derzeit entwickelt. Die beste Sorte hat einen rein fruchtigen Charakter. Bisher gibt es nur wenige wissenschaftliche Veröffentlichungen zu flüchtigen Verbindungen in Cascara, wodurch es immer noch Herausforderungen bei der Unterscheidung von guter und fehlerhafter Cascara gibt. Es ist wichtig, dass die guten landwirtschaftlichen Praktiken besser definiert und die flüchtigen Verbindungen analysiert werden. Eine Charakterisierung der guten Cascara ist notwendig, um das Cupping-Protokoll zu verbessern und das Geschmacksrad zu verfeinern. Dies könnte in einem internationalen Standard für Cascara münden.

Kaffeeblatt-Tee - Traditionelles Getränk oder neuartiges Lebensmittel?

Wie schwer es dem Kaffee und seinen Nebenprodukten gemacht wird, sieht man an dem Beispiel Kaffeeblatt bzw. Kaffeeblatt-Tee. Der Kaffeeblättertee war das erste kommerzielle Produkt aus Indien. Die Kaffeeblätter genießen aber weiterhin in der EU nur eine Genehmigung als Traditionelles Lebensmittel aus einem Drittland, die nur zur Herstellung eines Aufgusses per Infusion dienen dürfen. Es gibt traditionelle Teezubereitungen, die in den Herkunftsländern verfügbar und bekannt sind, wie Amertassa (getrocknete und zerkleinerte Kaffeeblätter) oder Kati (ähnlich wie Amertassa, aber geröstet).

Wenn man über eine Kaffeeplantage nachdenkt, gibt es Holz, Blätter und Zweige. Die Entfernung dieser Materialien verursacht Kosten. Blätter und Zweige machen etwa 10% bis 30% des Bruttoinlandsprodukts pro Hektar und Jahr aus, das durch den Rückschnitt abgeschnitten wird.

Es dauert einige Zeit, bis sich Landwirte mit der Zubereitung von Kaffeeblättertee vertraut gemacht haben. Sie möchten kein wählerisches Produkt wie traditionellen Camellia sinensis-Tee. Für Kaffee macht das keinen Sinn, da Bäume nicht wie Teesträucher gefällt werden können. Deshalb möchten die Landwirte möglicherweise alles nutzen, was sie herausgeschnitten haben. Daher verwenden sie viel größere Blätter im Vergleich zu Tee. Das funktioniert gut, denn der interessante Aspekt von Kaffeeblättertee ist, dass er nicht bitter wird. Deshalb verändert er auch bei längerer Ziehzeit seinen Geschmack nicht negativ. Es handelt sich um eine Zubereitung mit geringerer Ziehzeit ähnlich wie grüner Tee, die dem Kaffeeblatt-Tee ein getrocknetes Dattelfruchtaroma verleiht. Er hat einen blumigen Geschmack mit einer krautigen Note ähnlich schwarzem Tee und ist leicht würzig. Er ähnelt dem grünen Tee aus China oder Japan. Aber allein wegen der Bitterkeit hat er fast den Charakter von Tees, die von sehr alten Teesträuchern stammen und sehr begehrt sind.

Produktionsabfälle aus der Nasskaffeeverarbeitung: Qualität, Potenziale und Verwertungsmöglichkeiten

Bei der Nassverarbeitung von Kaffee entsteht eine große Menge Abwasser, was zu Umweltverschmutzung führt. Dennoch enthält das Abwasser auch interessante Bestandteile wie biologische Belastungen und giftige Substanzen für die Umwelt. Es besteht die Möglichkeit, entweder immer Frischwasser zu verwenden oder das Wasser zu recyceln. Analyseergebnisse zeigen, dass viele Verbindungen aus Kaffeekirschen im Abwasser vorhanden sind, wie z.B. Gesamtphenole und eine hohe antioxidative Kapazität. Auch bei organischen Säuren wie Apfelsäure gibt es Unterschiede in der Zusammensetzung. Der Batch-Prozess erzeugt einen hohen Säuregehalt und eine hohe biologische Belastung. Wenn das Wasser nicht ordnungsgemäß aufbereitet wird, können langfristige Probleme auftreten.

Darüber hinaus werden viele Proteine und freie Aminosäuren zurückgewonnen, die von mikrobiellen Organismen stammen sowie von deren Stoffwechselprodukten und der Kaffeekirsche selbst.

Daher könnte das Wasser ernährungsphysiologisch interessant sein. Bestimmte sekundäre Pflanzenstoffwechselprodukte, insbesondere phenolische Verbindungen, interagieren mit Proteinen und diese werden während der Verarbeitung verändert. Die Herausforderung besteht darin, die Qualität der Produkte zu verbessern und das Potenzial des Abwassers durch Rückgewinnung interessanter Komponenten zu erhöhen. Zur Reinigung des Abwassers könnte Aktivkohle aus Kaffeeschalen, Pergament oder anderen Nebenprodukten verwendet werden. Das Pergament kann auch verschiedene Verbindungen binden und entfernen. Daher könnte es möglich sein, dieses Material zur Verringerung der Menge an Phenolverbindungen im Wasser einzusetzen.

Die Pergamenthaut - Quelle phenolischer Verbindungen und antioxidativer Ballaststoffe?

Kaffeepergament ist eines der am wenigsten genutzten Nebenprodukte der Kaffeeverarbeitung. Es entsteht während des Verarbeitungsprozesses, nachdem die Schale, die Cascara, von den Kaffeebohnen entfernt wurde und diese fermentiert, gewaschen und getrocknet wurden. In diesem letzten Schritt wird das Pergament abgetrennt. Das Hauptverwendungszweck dieses Nebenprodukts liegt in der Bioenergieproduktion. Das Pergament enthält eine hohe Konzentration an Koffein und phenolischen Verbindungen, die durch hitzeunterstützte Extraktion zurückgewonnen werden können. Mittels HPLC-Charakterisierung des Extrakts konnten 13 phenolische Verbindungen identifiziert werden.

Eine andere Möglichkeit zur Nutzung besteht darin, das Pergament in Flocken- oder gemahlener Form als Mehl zu verwenden. Dabei wurden verschiedene funktionelle Eigenschaften untersucht, wie beispielsweise die Charakterisierung der Ballaststoffe, die antioxidative Kapazität, die Polysaccharid-Zusammensetzung sowie weitere funktionelle Eigenschaften.

Die Kaffee-Pergamentflocken weisen ein hohes Ölhaltevermögen auf und besitzen zudem eine Chelat-Bildungskapazität sowie relevante Hydratationseigenschaften. Des Weiteren zeigen sie die Fähigkeit zur Absorption von Glukose und zur Hemmung von Amylase. Der Extrusionsprozess des Kaffeepergaments, einschließlich Temperatur- und Feuchtigkeitseinstellungen, hat einen erheblichen Einfluss auf die chemischen und funktionellen Eigenschaften des Endprodukts. 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die umweltfreundliche Methode der wärmeunterstützten wässrigen Extraktion es ermöglicht, Verbindungen aus Kaffeebohnen zu gewinnen, die unlösliche Ballaststoffe enthalten. Der Extrusionsprozess kann verwendet werden, um eine Zutat zu erhalten, die in anderen Lebensmitteln verarbeitet werden kann. Kaffeepergament kann als vielversprechender kalorienarmer, funktioneller Inhaltsstoff zur Ballaststoffanreicherung in Lebensmitteln eingesetzt werden. Die Fähigkeit des Pergaments zur Regulierung des Blutzuckerspiegels bedarf weiterer Untersuchungen. Der wässrige Extrakt aus Kaffeepergament stellt eine potenzielle Quelle phenolischer Verbindungen mit antioxidativer Wirkung dar.

Nebenprodukte der Kaffeeindustrie - was birgt das Silberhäutchen in sich?

Ein besonders interessantes Nebenprodukt des Kaffees ist die Kaffee-Silberhaut. Beim Rösten wird sie mittels Saugzyklonen zurückgewonnen und anschließend verdichtet. Typischerweise vermischen sich verschiedene Sorten aus den verschiedenen Röstprozessen. Die Silberhaut hat eine sehr geringe Wasseraktivität, ihre Stabilität hängt von der Umgebung ab, insbesondere von der Luftfeuchtigkeit, und ihre Haltbarkeit wird durch die Vermeidung von Wasseraufnahme verlängert. Es wird angenommen, dass die Hochtemperaturbehandlung die mikrobielle Belastung begrenzt. Die phenolischen Verbindungen hängen von den Verarbeitungs- und Röstbedingungen nach der Ernte ab, also von dunklen, mittleren oder hellen Röstverfahren. Eine Verringerung des Gehalts dieser Moleküle kann sich jedoch positiv auf mögliche Bitterkeits-, Adstringenz- und Geruchsempfindungen auswirken. Aufgrund von Verbindungen wie Melanoidinen können einige Silberhäute als Lebensmittelfarbstoff eingesetzt werden.

In Bezug auf Schadstoffe gibt es Berichte über Pestizide und Ochratoxin A. Allerdings müssen analytische Artefakte berücksichtigt werden, die beim Rösten gebildete Verbindungen betreffen könnten und fälschlicherweise als Fragmente von Pestiziden interpretiert werden könnten. Eine typische Verunreinigung in der Silberhaut ist Acrylamid. Hierbei ist natürlich auch wichtig, ob es sich beim Rohmaterial um Biokaffee handelt und bei welchen Temperaturen dieser geröstet wurde. Allerdings lagen die in geröstetem Kaffee (aus dem Silberhäute gesammelt wurden) festgestellten Acrylamidwerte immer deutlich unter den Grenzwerten, die von der geltenden europäischen Gesetzgebung für gerösteten Kaffee erlaubt sind. Die Koffeinkonzentration kann als sicher angesehen werden und war niedriger als die für Kaffeegetränke angegebene. Die Silberhaut kann die Mineralstoffaufnahme verbessern und ist sicher in Bezug auf Aluminium- und Nickelspiegel.

Die Anwendung von Kaffee-Silberhaut wurde als funktionelle Zutat in ballaststoffreichen Biskuitkuchen getestet. Es wurde eine alkalische Behandlung durchgeführt, wodurch die Wasserhaltekapazität und Ölhaltekapazität verbessert wurden. Insbesondere waren die Eigenschaften des Versuchskuchens denen der Kontrolle ähnlich. Die Texturanalyse ergab leichte Unterschiede in der Härte und Verformbarkeit, während die Farbe durch die Kaffee-Silberhaut beeinflusst wurde, was zu einer gelbbraunen Farbe führte. Die Silberhaut wurde auch in neu entwickelten Keksen getestet. In diesem Fall wurden keine chemischen Behandlungen an der Kaffeesilberhaut durchgeführt.

Der Aufguss von Silberhautkaffee ist reich an Polyphenolen, ähnlich wie grüner Tee, und Verbrauchertests zeigen Interesse an diesem neuen Aufguss. Schließlich wurde die Rolle von Kaffee-Silberhaut gegen oxidative Phänomene an einem neu entwickelten Hähnchenfleisch-Burger nach dem Kochen getestet. Die Farbveränderung des ungekochten Burgers kann sich negativ auf die Kaufbereitschaft auswirken, gekocht ähnelt er jedoch gegrilltem Kalbsfleisch. Kaffee-Silberhaut kann zwei Probleme lösen. Das erste besteht darin, den Verfall von Fleischlebensmitteln, insbesondere von Geflügel, zu begrenzen, und das zweite besteht darin, die Lebensmittelverschwendung durch die Kaffeeproduktion zu verringern. Daher hat sie das Potenzial, als natürlicher Zusatzstoff in Fleisch verwendet zu werden und möglicherweise eine kostengünstige, aber wertvolle Zutat für die Aufnahme von Ballaststoffen, Mineralien und bioaktiven Molekülen zu sein. Schließlich könnte Silberhautpulver aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung für die Entwicklung innovativer Sensoren verwendet werden, um die antioxidative Aktivität von Lebensmitteln zu testen.

Aha! In der Studie wurden Kaffee-Silberhäute von Coffea arabica und Coffea canephora sowie Kaffee-Silberhäute-Pellets untersucht. Die Kaffee-Silberhaut enthält einen hohen Anteil an Ballaststoffen von 60 bis 80 %, wenig Fett und viel Protein. Die Ballaststoffe wurden genauer untersucht und es wurde ein hoher Anteil an löslichen Ballaststoffen festgestellt. Der Proteingehalt lag bei 18 bis 22 g/100 g und enthielt alle essentiellen Aminosäuren, während der Fettgehalt gering war. Die Elementaranalyse zeigte eine hohe Konzentration an Makroelementen und toxische Mineralelemente wurden nur in Spuren oder gar nicht nachgewiesen.

Kaffee-Silberhaut und verbrauchter Kaffeesatz: Chemische Charakterisierung und Bewertung der Extrakte

Bei der Röstung von Kaffee entsteht Kaffeesilberhaut, während nach der Zubereitung des Kaffees verbrauchter Kaffeesatz übrig bleibt. Um bioaktive Verbindungen aus diesen beiden Nebenprodukten zu extrahieren und zu gewinnen, wurden verschiedene Extraktionsmethoden getestet. Die Extrakte wurden charakterisiert und 30 bioaktive Verbindungen wie Alkaloide, Chlorogensäuren, Phenolsäuren, Flavonoide, Iridoide und Xanthone wurden nachgewiesen und quantifiziert.

Die höchsten Anteile an bioaktiven Verbindungen wurden in den Ethanol/Wasser-Extrakten (70:30) gefunden. Koffein und Chlorogensäuren waren die am häufigsten vorkommenden Verbindungen in allen Proben. Die neuroprotektive Aktivität der Extrakte wurde bewertet und es wurde festgestellt, dass sie oxidativem Stress entgegenwirken und die Zellgesundheit aufrechterhalten können. Das Aromaprofil der Kaffee-Silberhaut wurde zum ersten Mal untersucht und es wurden typische Kaffeeduftstoffe gefunden. Aufgrund ihrer biologischen Aktivitäten und des Aromaprofils können Kaffee-Silberhaut und verbrauchter Kaffeesatz möglicherweise als Zutaten für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie verwendet werden.

Kaffeenebenprodukte und ihre Verwendung in der Geschichte

Die historische Literatur zeigt, dass im 18. und 19. Jahrhundert die Praxis der Verwendung von Nebenprodukten von Kaffee als Nahrungsmittel weit verbreitet war. In den letzten 100 Jahren ist diese Praxis jedoch verloren gegangen, da der Schwerpunkt eher auf dem Handel mit Kaffeebohnen lag und der internationale Handel dominierte. Insbesondere die fleischige Frucht, die zum Verzehr geeignet ist, wie einige kaffeefressende Tierarten belegen, scheint auch für die menschliche Ernährung geeignet zu sein. Aber auch andere Nebenprodukte wie Pergament, Silberhaut, Blätter oder Blüten können genutzt werden. Wie die Konferenzsitzung bestätigt hat, bieten alle Kaffeenebenprodukte einen hohen wirtschaftlichen Wert und Mehrwert für die Farmen. Für all diese Produkte besteht ein großes Potenzial, insbesondere auf Märkten, die aufgrund von Vorschriften derzeit nicht zugänglich sind. Die Konferenzteilnehmer, die Autoren und auch wir von der Kaffeerösterei hoffen, dass diese Konferenz das Interesse an Kaffeenebenprodukten geweckt hat und zukünftige Forschung in diesem Bereich fördert.

Cascara - die wichtigsten bioaktiven Bestandteile, antioxidative Aktivität und enzymhemmende Wirkung

Neben der vielfältigen Nutzbarkeit der Kaffeenebenprodukte im Lebensmittelbereich, der Pharmaindustrie und der Kosmetik, in denen die verschiedenen Bestandteile des Kaffees in der Zukunft zum Einsatz kommen könnten, ist die Kaffeekirsche, in ihrer molekularen Zusammensetzung noch einmal besonders hervorzuheben und betrachtenswert. Das Ergebnis von der von MDPI publizierten Studie zur Quantifizierung der wichtigsten bioaktiven Bestandteile, antioxidantien Aktivität und enzymhemmenden Wirkung von Kaffeekirschen von Arabica Kaffee und ihre Extrakte möchten wir euch nicht vorenthalten:

Die Kaffeekirsche ist eine gute Quelle für Chlorogensäuren (CGAs) und Koffein. In dieser Studie wurden im Speziellen die potenziellen antioxidativen Eigenschaften und die hemmende Wirkung auf Enzyme von ganzen Kaffeekirschen (WCC) und ihren Extrakten untersucht. Diese Enzyme sind relevant für die Kontrolle von Diabetes und Alzheimer, nämlich Amylase, Glucosidase und Acetylcholinesterase (AChE).

Der Extrakt aus ganzen Kaffeekirschen mit einem Gehalt von 40 % an Chlorogensäureverbindungen (WCCE1) besteht zu mindestens 40 % aus Hauptisomeren. Der vollständige Kaffeekirschextrakt mit einem Gehalt von 70 % (WCCE2) ist reich an Koffein. WCCE1 hat die Aktivitäten der Verdauungsenzyme, -Amylase und -Glucosidase gehemmt, während WCCE2 die Aktivität der Acetylcholinesterase mit einem IC50-Wert von 0,09 mg/ml gehemmt hat. Mehrere Antioxidantientests haben gezeigt, dass WCCE1 eine starke antioxidative Aktivität aufweist.

Die Kaffeekirsche - Quelle wertvoller Inhaltsstoffe?

Kaffeekirschen gehören zu den wichtigsten Agrarrohstoffen weltweit und werden in über 50 tropischen und subtropischen Ländern angebaut. Brasilien ist dabei der größte Produzent. Sie werden als grüne Kaffeebohnen gehandelt, die entweder durch Trocknungsverfahren unter der Sonne oder durch Nassverarbeitung hergestellt werden. Historisch betrachtet gelten Kaffeekirschen schon lange als hervorragende Quelle für ernährungsphysiologische, stimulierende und gesundheitsfördernde Eigenschaften. Aufgrund von kulturellen und traditionellen Unterschieden wird Kaffee in Form von Brühkaffee, Getränken und Nahrungsergänzungsmitteln mit und ohne Röstung konsumiert. Die meisten weltweit konsumierten Kaffeegetränke bestehen aus Coffea arabica (Arabica) und Coffea canephora (Robusta). Coffea Arabica zeichnet sich durch seine sensorischen Eigenschaften aus und erfreut sich daher weiterhin großer Nachfrage auf dem globalen Kaffeemarkt. Oxidativer Stress ist ein Zustand, bei dem es in den Zellen und Geweben eines biologischen Systems zu einem Ungleichgewicht zwischen der Produktion und Neutralisierung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) kommt. ROS, wie beispielsweise freie Radikale wie Superoxidanion (O2), Hydroxylradikal (OH), Peroxynitril (ONOO) und Singulettsauerstoff (1O2), reagieren mit Biomolekülen wie DNA, Lipiden und Proteinen und verursachen Schäden an den Zellfunktionen, die wiederum chronische Krankheiten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs, Alterung, Diabetes, entzündliche Erkrankungen und Alzheimer verursachen kann.

Antioxidantien sind notwendig, um freie Radikale abzufangen und ihre Wirkung im Körper zu verhindern und um Zellen und Gewebe zu schützen. Diabetes mellitus ist eine schwere Stoffwechselstörung, die mit der Entwicklung von Insulinresistenz, abnormalen Glukosestoffwechsel, zunehmendem oxidativem Stress und der Entstehung von pathogenen Erkrankungen wie Neuropathie, Retinopathie und Fettleibigkeit einhergeht. Beim Menschen katalysieren zwei wichtige Verdauungsenzyme, nämlich Pankreas-Amylase und -Glucosidase, die Hydrolyse von Kohlenhydraten aus der Nahrung, einschließlich Stärke und Oligosacchariden. Die Hemmung ihrer Aktivität ist eine effektive Methode zur Kontrolle postprandialer diabetischer Komplikationen, indem die Freisetzung von Glukose in den Blutkreislauf verzögert oder unterdrückt wird. Die Alzheimer-Krankheit ist eine komplexe irreversible neurodegenerative Erkrankung und eine der häufigsten altersbedingten Demenzerkrankungen. Das cholinerge System spielt dabei eine entscheidende Rolle. Acetylcholin (ACh) ist ein niedermolekularer Neurotransmitter. Acetylcholinesterase (AChE) hemmt die Wirkung von Acetylcholin (ACh), indem es Acetat und Cholin produziert. Die Hemmung von AChE kann das Ausmaß und die Dauer der Wirkung des Neurotransmitters erhöhen. Enzyminhibitoren bleiben ein Hauptziel bei der Entwicklung von Medikamenten zur Behandlung von Diabetes und Alzheimer. Verschiedene Medikamente wie Acarbose und Voglibose sind klinisch zugelassene Medikamente zur Behandlung von Diabetes. Rivastigmin, Tacrin, Donepezil und Physostigmin sind kommerziell erhältliche Medikamente gegen die Alzheimer-Krankheit. Diese synthetischen kommerziellen Medikamente haben jedoch eine kurze Halbwertszeit und können schwere Nebenwirkungen wie Gewichtszunahme, Hyperglykämie, Magen-Darm-Störungen, Blähungen und Hepatotoxizität verursachen. Daher gewinnen Hemmstoffe aus natürlichen Pflanzenextrakten mit vernachlässigbaren oder keinen Nebenwirkungen in diesem Zusammenhang an Interesse.

Kaffeekirschen sind gute Quellen für vielfältige Phytonährstoffe. Die kürzlich durchgeführte eingehende Profilierungsstudie zu sekundären Pflanzenstoffen in Coffee arabica identifizierte bis zu 219 Verbindungen, bestehend aus Isomeren von Chlorogensäuren (CGAs), Flavonoiden, Alkaloiden, Eicosanoyl-5-hydroxytryptamid (EHT), Atractyligenin und Carboxyatractyligenin-Derivaten. Koffein, Trigonellin und CGAs sind einige der Hauptbestandteile grüner Kaffeebohnen, wobei es innerhalb der Sorten große Unterschiede gibt. Zu den in grünen Kaffeebohnen vorkommenden CGAs gehören Caffeoylquinsäure, Feruloylquinsäure, p-Cumaroylquinsäure, Dicaffeoylquinsäure, Diferuloylquinsäure, Di-p-Cumaroylquinsäure und Feruloylcaffeoylquinsäure. Es ist bekannt, dass Koffein die Aufmerksamkeit steigert, indem es das Zentralnervensystem, die Durchblutung und die Atmung stimuliert. Allerdings hat Koffein einige schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, wie Schlaflosigkeit und leichte Abhängigkeit, was zur Entwicklung entkoffeinierter Kaffeeprodukte geführt hat. Nach Angaben der US-amerikanischen Food and Drug Administration ist Koffein in moderaten Mengen (<400 mg täglich) im Allgemeinen sicher. Zusätzlich zu ihrem Potenzial als Antioxidantien haben mit Chlorogensäure angereicherte Extrakte aufgrund ihrer gesundheitlichen Vorteile, einschließlich ihres Zusammenhangs mit antidiabetischen Eigenschaften und hepatoprotektiven, hypoglykämischen und antiviralen Aktivitäten, große Aufmerksamkeit erhalten.

Ein Kaffee-Polyphenol-reicher Extrakt hat nachweislich die postprandiale Hyperglykämie verbessert, indem er die Freisetzung von Glucagon-ähnlichem Peptid (GLP-1) erhöhte und den mit antidiabetischen Wirkungen verbundenen oxidativen Stress reduzierte.

Der Konsum von Svetol, einem entkoffeinierten Extrakt aus grünen Kaffeebohnen mit hohem CGA-Gehalt, führte bei übergewichtigen Freiwilligen zu einer Gewichtsabnahme und einer Verbesserung des Mager-Fett-Verhältnisses. Zuvor wurde berichtet, dass ein chlorogensäurereicher Extrakt aus Kaffeekirschen namens “Neurofactor™” eine starke antioxidative Kapazität besitzt und die Spiegel des neurotrophen Faktors (BDNF) im Blut und in den Exosomen erhöht, einem essentiellen Protein für die Gesundheit von Neuronen und Gehirn. Aufgrund ihres hohen Gehalts an Chlorogensäure und Koffein können natürliche Kaffeekirschextrakte eine potenzielle Rolle als Alternative zu synthetischen Antidiabetika- und Anti-Alzheimer-Wirkstoffmolekülen spielen. Es gibt Berichte über die antioxidativen und antidiabetischen Eigenschaften von Kaffeebrühen und -extrakten. Allerdings sind Informationen über die möglichen hemmenden Eigenschaften der Verdauungsenzymaktivitäten durch ganze Kaffeekirschextrakte mit spezifischen Verhältnissen von CGAs und Koffein begrenzt. Daher ist das Hauptziel der Studie die Untersuchung der hemmenden Wirkung ganzer Kaffeekirschen und ihrer Extrakte mit spezifischen Verhältnissen von CGAs und Koffein auf Glucosidase, Amylase und AChE. Ein weiteres Ziel dieser Studie ist die Durchführung umfassender In-vitro-Antioxidationsaktivitäten unter Verwendung mehrerer Antioxidationstests. Ein einzelner Antioxidanstest liefert möglicherweise keine vollständigen Informationen über das antioxidative Potenzial der Kaffeeextrakte.

Fazit: Molekulare Zusammensetzung der Kaffeekirsche, der Cascara

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die beiden Kaffeekirschextrakte WCCE1 und WCCE2 reich an Chlorogensäure und Koffein waren, mit einem Mindestgehalt von 40 % bzw. 70 %. Untersuchungen zur Hemmung der Verdauungsenzyme Alpha-Amylase und Alpha-Glucosidase zeigten, dass WCCE1 ihre Aktivität in Abhängigkeit von der Dosierung hemmte. Darüber hinaus zeigte der mit Koffein angereicherte Kaffeekirschextrakt WCCE2 eine starke Anti-Cholinesterase-Aktivität, die für die Behandlung der Alzheimer-Krankheit erforderlich ist. WCCE1 zeigte auch in allen Antioxidantientests starke Radikalfängeraktivitäten. Daher könnte der Verzehr von mit Chlorogensäure angereichertem Kaffeekirschextrakt möglicherweise eine Rolle bei der Regulierung des postprandialen Blutzuckerspiegels spielen. Da die alleinige Aufnahme von Koffein gewisse Einschränkungen mit sich bringt, könnte die Mischung von Chlorogensäure und koffeinreichen Extrakten in einem bestimmten Verhältnis als funktionelles Lebensmittel dienen und das Risiko im Zusammenhang mit Diabetes und Alzheimer minimieren. Dennoch sind weitere In-vivo- und klinische Studien erforderlich, um die antidiabetischen und Anti-Alzheimer-Aktivitäten dieser Extrakte zu entschlüsseln.