Koffein in Kaffee

Begriffsklärungen

Koffein

Die vom Duden empfohlene Schreibweise ist „Koffein“, obwohl „Coffein“ auch als Möglichkeit angegeben wird. Ich verwende die Schreibweise „Koffein“.

Kaffee

Das Wort „Kaffee“ hat tatsächlich 4 unterschiedliche Bedeutungen:

• Die Kaffeepflanze – Beispiel: Hier wächst ja Kaffee!
• Kaffeebohnen – Beispiel: Sie hat Kaffee gekauft.
• Das Kaffeegetränk – Beispiel: Ich habe Lust auf einen Kaffee.
• Die Kaffee-Mahlzeit – Beispiel: Zum Kaffee gehen wir rüber zu den Nachbarn.

Zwar habe ich den Anspruch, so wenig Interpretationsspielraum zu lassen, wie mit vertretbarem Aufwand möglich, und somit das Bedürfnis, immer jeweils die voll ausgeschriebene Variante zu verwenden. Es wäre aber auch schade, das kurze und thematisch extrem relevante Wort „Kaffee“ wegen der Ambiguität komplett aus dem Wortschatz dieses Artikels zu schmeißen. Deshalb verwende ich das wort „Kaffee“ im Folgenden ausschließlich im Sinne des Getränks.

Caffea Arabica

Caffea Arabica ist eine Pflanzenart, welche Kaffeekirschen als Früchte trägt, deren Kerne jene Kaffeebohnen sind, welche den bei weitem größten Teil des weltweiten Kaffeebohnenbedarfs decken.

Caffea Canephora

Caffea Canephora ist wie Caffea Arabica eine Art Kaffeepflanze. Ihre Kaffeebohnen machen fast den gesamten Rest des weltweiten Kaffeebohnenhandels aus, sodass der Weltmarkt von „Arabica-Kaffee“ und „Robusta-Kaffee“ (d.h. Caffea Canephora) bestimmt wird.

Wie viel Koffein steckt in Kaffeebohnen?

Es gibt hierzu viele unterschiedliche Angaben, wobei nicht auszuschließen ist, dass alle gleichermaßen recht haben, da es sehr unterschiedliche Sorten von Kaffeebohnen gibt und die Sorte nicht immer spezifiziert ist. Selbst bei Verwendung der selben Sorte, spielt die Röstung noch eine zweitrangige aber doch nachweisbare Rolle.

Grundsätzlich ist festzuhalten, dass Koffein in Kaffeebohnen in Prozent angegeben werden kann, da das Gewicht an reinem Koffein, das in Kaffeebohnen der selben Sorte enthalten ist, grundsätzlich proportional ist, zur Menge an Kaffeebohnen, die eben auch als Gewicht angegeben werden kann. Oder, weniger wortreich ausgedrückt: Ein gewisser Anteil jeder Kaffeebohne ist Koffein (ausgenommen Arten, die keinen Koffein enthalten).

caffeinformer.com

Relevante Aussagen (paraphrasiert)

Es kann geschätzt werden, dass $6\mathrm{mg}$ Koffein in einer Kaffeebohne stecken (bezogen auf Arabica). (Es wird nicht gesagt, wie viel besagte Kaffeebohne wiegen würde.)

Wie viel wiegt eine Kaffeebohne?

Natürlich ist vorerst zu bemerken, dass eine Kaffeebohne durch die Röstung deutlich an Gewicht verliert (das Wasser wird schließlich entzogen). Darum stelle ich klar, dass ich hier nur von gerösteten Kaffeebohnen ausgehe.

1. ^G-T Tchibo (https://www.tchibo.de/kaffeelexikon-kaffebohne-c400094104.html) nimmt als Grundlage für eine (hier nicht weiter relevante) Aussage die Annahme, eine Kaffeebohne wöge 0,6 g.
2. ^G-J Jura (https://de.jura.com/de/kaffeewelt/barista-tipps/70-bohnen-fuer-eine-tasse-kaffee) gibt an, dass 70 Kaffeebohnen 8 g wögen. Das würde pro Kaffeebohne ein Gewicht von 8/70 g = ~0,1143 g bedeuten. Diese Quelle gibt aber nicht an, welche Art (Arabica, Robusta, Liberica, etc.) gemeint ist.
3. ^G-H Honest Coffee Guide (https://honestcoffeeguide.com/tools/whole-bean-to-ground-coffee-ratio/) schreibt, eine Kaffeebohne wöge 0,1325 g im Durchschnitt.
4. ^G-B Bohnen-Test (https://bohnen-test.de/kaffee-faq/) schreibt in den FAQ, eine Kaffeebohne (ohne Angabe der Art) wöge durchschnittlich etwa 0,68 g.
5. ^G-G Dessalegn et al. (Genetic diversity and correlation of bean caffeine content with cup quality and green bean physical characteristics in coffee von Yigzaw Dessalegn, Maryke T. Labuschagne, Gary Osthoff und Liezel Herselman, 2008) berichten von feinen Unterschieden in Beschaffenheit, Geschmack und Zusammensetzung von Bohnen, erwähnen aber das durchschnittliche Gewicht einer Bohne nicht, obwohl sogar festgestellt wird, dass ein signifikanter Zusammenhang zwischen hohem Gewicht und daraus resultierendem geringen relativen Koffeingehalt besteht.
6. ^G-C Bertrand et al. (Coffea arabica hybrid performance for yield, fertility and bean weight von B. Bertrand, H. Etienne, C. Cilas, A. Charrier und P. Baradat, 2005) versuchten, Kaffeepflanzen mit möglichst schweren Samen (Kaffeebohnen) und hoher Fortpflanzungsfähigkeit zu züchten. Berücksichtigt man das verwendete Ursprungsmaterial („Elternpflanzen“) und sucht man dann nach der geringsten durchschnittlichen Trockenmasse pro Kaffeebohne irgendeiner Art, so kommt man auf $162\mathrm{mg}$. Sucht man auf gleiche Weise nach der höchsten durchschnittlichen Trockenmasse, so kommt man auf $\mathrm{200,1}\mathrm{mg}$ (bei einer hybriden Art).

Datenpunkte sind also $600\mathrm{mg}$^G-T, $114\mathrm{mg}$^G-J, $\mathrm{132,5}\mathrm{mg}$^G-H, $680\mathrm{mg}$^G-B und $162\mathrm{mg}$ bzw. $\mathrm{200,1}\mathrm{mg}$^G-C. Der Bereich ist demzufolge $\mathrm{132,5}\mathrm{mg}$ bis $680\mathrm{mg}$. Verlässt man sich bezüglich der Obergrenze auf die Studie von Bertrand et al. (in welcher eine schwere Kaffeebohne angestrebt wird), kann allerdings von $\mathrm{132,5}\mathrm{mg}$ bis $\mathrm{200,1}\mathrm{mg}$ ausgegangen werden.

Schlussfolgerungen

Wenn eine Kaffeebohne $\mathrm{132,5}\mathrm{mg}$ bis $\mathrm{200,1}\mathrm{mg}$ wiegt und $6\mathrm{mg}$ pures Koffein enthält, dann besteht eine solche Kaffeebohne aus $\frac{6\mathrm{mg}}{\mathrm{200,1}\mathrm{mg}}\approx \mathrm{3,00}\%$ bis $\frac{6\mathrm{mg}}{\mathrm{132,5}\mathrm{mg}}\approx \mathrm{4,53}\%$ Koffein.

Campa et al.

Im Artikel Diversity in bean Caffeine content among wild Coffea species: Evidence of a discontinuous distribution (2004) untersuchen C. Campa, S. Doulbeau, S. Dussert, S. Hamon und M. Noirot unter anderem, wie viel Koffein enthalten ist, in den Kaffeebohnen von 21 verschiedenen Kaffeepflanzenarten. Dabei wird die Art Coffea Arabica allerdings nicht untersucht. Robusta bzw. Coffea Canephora hingegen wird untersucht.

Relevante Aussagen (paraphrasiert)

Kaffeebohnen von Caffea Humblotiana aus Kamerun und Caffea Pseudozanguebariae aus Kenia enthalten weniger, als $\mathrm{0,02}\%$ Koffein.

Von allen untersuchten Arten, hat die Caffea Canephora (d.h. Robusta) aus der Elfenbeinküste die Kaffeebohnen mit dem höchsten durchschnittlichen Koffeinanteil, nämlich $\mathrm{2,64}\%$.

Die Untersuchung wurde durchgeführt, indem reife Kaffeekirschen geerntet wurden, deren Samen bzw. Kerne bzw. Kaffeebohnen dann in Nassverarbeitung herausgeholt, getrocknet, mit flüssigem Stickstoff eingefrohren und dann zu feinem Puder zermahlen wurden, welches dann per HPLC untersucht wurde.

Schlussfolgerungen

Es gibt natürlich vorkommende Kaffeepflanzen, deren Kaffeebohnen koffeinfrei sind.

Entgegen der Behauptung der Seite https://www.caffeineinformer.com/caffeine-content/coffee-beans, ist es nicht der Fall, dass Angaben zum Koffeinanteil in Kaffeebohnen grundsätzlich durch Messungen an zubereitetem Kaffee gemessen werden. Campa et al. messen mit dieser Methode den genauen vollständigen Koffeinanteil der Kaffeebohnen an sich.

Robusta-Kaffeebohnen (oder bestimmte Varianten davon) haben in ungeröstetem Zustand einen Koffeinanteil von $\mathrm{2,64}\%$.

Alonso-Salces et al.

2009 machten Rosa M. Alonso-Salces, Francesca Serra, Fabiano Reniero und Károly Héberger in einer Studie mit dem Titel Botanical and Geographical Characterization of Green Coffee (Coffea arabica and Coffea canephora): Chemometric Evaluation of Phenolic and Methylxanthine Contents Untersuchungen zum Koffeingehalt von grünen (d.h. nicht gerösteten) Kaffeebohnen.

Relevante Aussagen (paraphrasiert)

Bei den getesteten 50 Arabica-Kaffeebohnen (aus 17 sehr unterschiedlichen Ländern), war der Koffeingehalt zwischen $\mathrm{1,0533}\%$ und $\mathrm{1,7412}\%$ und durchschnittlich $\mathrm{1,5075}\%$ von der Trockenmasse.

Bei den getesteten 57 Robusta-Kaffeebohnen (aus 8 sehr unterschiedlichen Ländern), war der Koffeingehalt zwischen $\mathrm{2,0224}\%$ und $\mathrm{3,1582}\%$ und durchschnittlich $\mathrm{2,6684}\%$ von der Trockenmasse.

Die getesteten ungerösteten Kaffeebohnen wurden gemahlen, gefriergetrocknet und bei Raumtemperatur gelagert, bis zur Analyse per HPLC.

(Anmerkung: In der Studie werden zwar regionale Unterschiede im Koffeinanteil nach Herkunft gemessen, es ist aber stets der angegebene Unterschied innerhalb jeder Regionen durchschnittlich größer, als der Unterschied zu anderen Regionen.)

Schlussfolgerungen

Die Robusta-Kaffeebohnen, welche Campa et al. 2004 untersucht hatten wichen im durchschnittlichen Anteil des Koffeins an der Trockenmasse nur um ca. $\mathrm{0,0284}$ Prozentpunkte von diesem Ergebnis ab, obwohl Herkünfte, Verarbeitung und Lagerung des Kaffeebohnenpuders sich deutlich unterschieden.

Arabica-Kaffeebohnen haben durchschnittlich ca. $\mathrm{56,49}\%$ des Koffeinanteils, den Robusta-Kaffeebohnen haben (ugs. „etwa halb so viel“).

Unter den getesteten Kaffeebohnen hatte keine einzige Arabica-Kaffeebohne einen so hohen Koffeinanteil, wie jegliche Robusta-Kaffeebohne.

Wasseranteil in Kaffeebohnen

In der Studie Effect of roasting on degradation and structural features of polysaccharides in Arabica coffee beans fanden Refgwell et al. 2002 heraus, dass Arabica-Kaffeebohnen ungeröstet ca. $\mathrm{10,5}\%$ bis $\mathrm{11,1}\%$ Wasser enthalten, während geröstete Kaffeebohnen noch einen Anteil zwischen $\mathrm{1,0}\%$ und $\mathrm{1,6}\%$ haben. Diese Zahlen sind relevant, da Campa et al., sowie auch Alonso-Salces et al. den Kaffeeanteil in der Trockenmasse ermittelt haben, während eine geröstete Kaffeebohne aber eben nicht aus nur Trockenmasse besteht.

Ergebnis

Es ergeben sich folgende Werte für geröstete Kaffeebohnen: