Verfahren zur Verminderung des Chlorogensäuregehaltes von Extrakten aus grünen und/oder gerösteten Kaffeebohnen
Es gibt eine Reihe von Erfindungen und Verfahren über den ganzen oder teilweisen Entzug von Kaffeeinhaltstoffen aus Kaffeebohnen oder -extrakten; am bekanntesten sind die Entcoffeinierungsverfahren. Eine Möglichkeit, die mit recht hohem Anteil im Kaffee vorkommende Chlorogensäure ganz oder teilweise abzutrennen, gab es bisher nicht. Das nachstehend Beschriebene macht dieses nunmehr in lebensmittelrechtlich unbedenklicher Form möglich.
Ein Vorgang, der nicht ohne weiteres vorauszusehen war, gibt die Grundlage für die selektive Abtrennung der Chlorogensäure in wässrigen Lösungen, nämlich die Chemisorption.
Die Chlorogensäure zeigt überraschenderweise eine besondere Affinität zu hochmolekularen Substanzen, die eine spezifische Bereitschaft zeigen, Wasserstoffbrücken mit herantretenden Molekülen zu bilden, genauer gesagt sind dieses Verbindungen mit zahlreichen Säureamidgruppen, z. B. Eiweissstoffe, Polyamide, Polyacrylamid, Polyurethane, Kondensationsprodukte aus Diaminen und Di-isocyanaten, Kondensationsprodukte aus Formaldehyd und Harnstoff und/oder Dicyandiamid, und/oder Melamin. Auch Pfropfpolymere können zur Anwendung kommen, z.B. Eiweiss, das mit Di-isocyanaten und Diaminen nachbehandelt ist.
Die gefundene hohe Beladungskapazität der erwähnten Stoffe gegenüber Chlorogensäure lässt eindeutig erkennen, dass es sich nicht um eine physikalische Adsorption, bei der nur relativ geringe Mengen gebunden werden, sondern um eine echte Chemisorption handelt. Bei den Verfahren der Chemisorption kann man Systeme mit mehr oder weniger ausgesprochener Selektivität beobachten und so zeigen auch die oben erwähnten Stoffe der Chlorogensäure gegenüber verschieden starke Selektivitäten. Bei dem hier erwähnten Vorgang ist es häufig nicht notwendig, ein Sorbens zu verwenden, das aus dem sehr komplexen Gemisch der wasserlöslichen Kaffeeinhaltsstoffe ganz ausschliesslich gegenüber der Chlorogensäure wirksam und allen anderen gegenüber absolut inaktiv ist.
Es muss von Fall zu Fall entschieden werden, welchen Effekt man technisch erreichen will und danach Art und Menge des Sorptionsmittels aussuchen.
Aus den mit Chlorogensäure beladenen Sorptionsmitteln lässt sich die Chlorogensäure durch Erhöhung des pH-Wertes leicht wieder abtrennen und damit kann das Sorptionsmittel im Kreislauf eingesetzt werden.
Die Durchführung der Chemisorption lässt sich folgendermassen durchführen: a) Kontakt eines wasserunlöslichen Chemisorbens mit dem wässrigen, chlorogensäurehaltigen Extrakt beim Durchlauf durch Säulen und anschliessender Desorption bzw. Mischen beider Komponenten und Trennen durch Filtrieren oder Zentrifugieren; in diesen Fällen ist es häufig zweckmässig, das Chemisorbens vorher in bekannter Weise zu aktivieren.
b) Mischen von wasserlöslichem Chemisorbens mit dem wässrigen, chlorogensäurehaltigen Extrakt, wobei man Chemisorbentien wählt, die durch die Anlagerung der Chlorogensäure und/oder durch Hitzedenaturierung wasserunlöslich werden und dadurch wie oben abgetrennt werden können.
Beispiele
1. Ein Röstkaffee-Extrakt, der 10% Chlorogensäure in der Trockensubstanz enthält, wird mit 30%, bezogen auf die Trokkensubstanz, aktiviertem Polyamidpulver auf einmal oder in mehreren nacheinander erfolgenden Zusätzen durchgerührt.
Nach einer Einwirkungszeit von 30 min wird durch Filtration getrennt und mit einer Wassermenge, die 20% des ursprünglichen Extraktvolumens beträgt, ausgewaschen. Man erhält einen Kaffee-Extrakt mit 6 % Chlorogensäure in der Trockensubstanz.
2. Ein Röstkaffee-Extrakt mit 12% Chlorogensäure in der Trockensubstanz wird bei Raumtemperatur mit einer Lösung von peptisiertem Lactalbumin versetzt, wobei 15 % Lactalbumin, bezogen auf die Trockensubstanz des Kaffee-Extraktes, verwendet werden. Man erhitzt dann zum Sieden und trennt durch Zentrifugieren. Es resultiert ein Kaffee-Extrakt mit 7,5% Chlorogensäure in der Trockenmasse.
3. Grüne Kaffeebohnen, die durch Dämpfen aufgeschlossen sind, werden dadurch chlorogensäurearm, dass sie mit bei der Behandlungstemperatur gesättigtem grünen Kaffee-Extrakt, der durch Chemisorption an einer mit Soja-Eiweiss beschickten Säule von Chlorogensäure teilweise befreit wurde, in Kontakt gebracht werden, wodurch wegen des Sättigungs zustandes der anderen Komponenten ausschliesslich Chlorogensäure aus den Bohnen in den wässrigen Extrakt übergehen kann, die ständig durch Chemisorption entfernt wird.
Process for reducing the chlorogenic acid content of extracts from green and / or roasted coffee beans
There are a number of inventions and processes relating to the total or partial removal of coffee constituents from coffee beans or coffee extracts; the best known are the decaffeination processes. Up to now there has not been a possibility to completely or partially separate the chlorogenic acid, which occurs in a high proportion in coffee. What is described below makes this possible in a form that is harmless in terms of food law.
A process that could not be easily foreseen provides the basis for the selective separation of chlorogenic acid in aqueous solutions, namely chemisorption.
The chlorogenic acid surprisingly shows a particular affinity for high molecular weight substances that show a specific willingness to form hydrogen bonds with approaching molecules, more precisely these are compounds with numerous acid amide groups, e.g. B. proteins, polyamides, polyacrylamide, polyurethanes, condensation products of diamines and diisocyanates, condensation products of formaldehyde and urea and / or dicyandiamide, and / or melamine. Graft polymers can also be used, e.g. Protein that has been treated with diisocyanates and diamines.
The found high loading capacity of the substances mentioned in relation to chlorogenic acid clearly shows that this is not a physical adsorption in which only relatively small amounts are bound, but a real chemisorption. In the process of chemisorption, systems with more or less pronounced selectivity can be observed and thus the above-mentioned substances of chlorogenic acid also show different degrees of selectivities with respect to each other. In the process mentioned here, it is often not necessary to use a sorbent which, from the very complex mixture of water-soluble coffee ingredients, is entirely effective against chlorogenic acid and absolutely inactive against all others.
It must be decided on a case-by-case basis which effect you want to achieve technically and then choose the type and amount of sorbent.
The chlorogenic acid can easily be separated from the sorbents loaded with chlorogenic acid by increasing the pH value and the sorbent can thus be used in the cycle.
The chemisorption can be carried out as follows: a) contact of a water-insoluble chemisorbent with the aqueous extract containing chlorogenic acid when passing through columns and subsequent desorption or mixing of the two components and separation by filtration or centrifugation; in these cases it is often advisable to activate the chemisorbent beforehand in a known manner.
b) Mixing water-soluble chemisorbent with the aqueous extract containing chlorogenic acid, choosing chemisorbents which become insoluble in water due to the addition of the chlorogenic acid and / or due to heat denaturation and can thus be separated off as above.
Examples
1. A roasted coffee extract that contains 10% chlorogenic acid in the dry substance is mixed with 30%, based on the dry substance, of activated polyamide powder at once or in several successive additions.
After an exposure time of 30 minutes, the mixture is separated by filtration and washed out with an amount of water which is 20% of the original extract volume. A coffee extract with 6% chlorogenic acid in the dry matter is obtained.
2. A roasted coffee extract with 12% chlorogenic acid in the dry substance is mixed with a solution of peptized lactalbumin at room temperature, 15% lactalbumin, based on the dry substance of the coffee extract, being used. The mixture is then heated to the boil and separated by centrifugation. The result is a coffee extract with 7.5% chlorogenic acid in the dry matter.
3. Green coffee beans that have been digested by steaming become low in chlorogenic acid because they are brought into contact with green coffee extract which is saturated at the treatment temperature and which has been partially freed of chlorogenic acid by chemisorption on a column filled with soy protein, whereby Because of the saturation state of the other components, only chlorogenic acid can pass from the beans into the aqueous extract, which is constantly removed by chemisorption.