CN102497785A - 生产可可果壳提取物的方法 - Google Patents

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Abstract

提供含有γ-氨基丁酸(GABA)的可可果壳提取物的生产方法，所述方法包括：a)用水性介质从可可果壳中提取GABA和甲基黄嘌呤以形成包含GABA和甲基黄嘌呤的水溶液；b)用与水不混溶的溶剂去除所述水溶液中至少部分的甲基黄嘌呤；c)保留所述包含GABA的水溶液。还提供含有GABA和甲基黄嘌呤的可可果壳提取物，其中所述GABA与甲基黄嘌呤的比例为至少1∶20，以及含有该提取物的食品。

Description

生产可可果壳提取物的方法
发明的技术领域
本发明涉及生产可可果壳提取物(cocoa husk extract)的方法，特别涉及生产包含高水平的γ-氨基丁酸的可可果壳提取物的方法。
发明背景
巧克力及巧克力产品被认为是能改善情绪的。部分原因可能是令人愉快的味道有助于使消费者感到高兴。此外，巧克力中含有当食用足够量时呈精神药理活性的物质(Smit等，精神药理学，2004年，176，第412-419页)。这些物质包括γ-氨基丁酸(GABA)。GABA是大脑中的主要神经传导物，它起到作为停止神经冲动的抑制性神经递质的作用并被认为具有放松/镇静的性能。许多兴趣围绕在GABA的赋予镇定效果的能力，这能够被其降血压的能力部分证明。
这吸引消费者食用巧克力以放松，而不是，例如，服用处方药。然而，巧克力中的GABA水平通常过低而没有对情绪状态的实质性影响。此外，除GABA外，可可产品也有刺激情绪的活性，特别是含有咖啡因和可可碱的甲基黄嘌呤，其被认为使GABA的潜在放松/镇静效果无效。JP2005/348656公开了具有放松效果的食物或饮料，特别是巧克力或可可。该产品中含有提高水平的GABA含量，其通过用乳酸杆菌发酵培养液(由谷氨酸钠、葡萄糖、酵母提取物和乳化剂组成)制备。然而，在许多国家中都有关于标为“巧克力”的产品中所允许成分的严格规定。因此源自除可可树(theobroma cacao)外的来源的GABA在巧克力产品中的添加会引起产品的命名问题。所以，仍然存在具有增强的放松效果但没有带来这些问题的巧克力产品的需求。
发明简述
我们现在已经发现含有提高量的GABA的可可提取物可以通过由可可果壳中提取GABA来生产。所述提取物可以被添加到可可产品中，而且由于所述GABA是从可可树中得到的，其是“清洁标签”源且与巧克力产品的管理规则相一致。
因此，一方面，本发明提供用于生产含γ-氨基丁酸(GABA)的可可果壳提取物的方法，该方法包括：
a)用水性介质(aqueous medium)从可可果壳中提取GABA和甲基黄嘌呤以由此形成含GABA和甲基黄嘌呤的水溶液；然后
b)用不与水混溶的溶剂从所述水溶液中除去至少部分的甲基黄嘌呤；和然后
c)保留所述含GABA的水溶液。
第二方面，本发明提供含有GABA和甲基黄嘌呤的可可果壳提取物，其中所述GABA与甲基黄嘌呤的比例至少为1∶20。
第三方面，本发明提供了含有根据第二方面的提取物的食品。
本发明还提供所获得的与通过本发明第一方面的方法可获得的可可果壳提取物。
发明详述
除非另有说明，所有百分比指重量百分比。
在可可生产过程中，成熟可可豆荚被剖开，移除肉质浆覆盖的可可豆，并使用箱式发酵或堆积发酵(box or heap fermentation)进行厌氧发酵。经过几天的发酵后，所述肉质浆和可可豆周围的其他物质枯萎而形成了围绕可可豆的果壳。在本说明书中的术语“可可果壳”意为包括围绕可可豆的所有物质，包括肉质浆。所述可可果壳与可可豆分离(例如通过烘焙和风选(winnowing))，然后可可豆被干燥并包装以备进行加工。尽管人们发现可可果壳是高度可溶性膳食纤维的来源，如EP 1 886 578所公开的那样，可可果壳通常在可可生产的这一阶段被丢弃。这是一个低价值副产品，通常用于作为农业土壤改良剂。然而，我们现在已经发现可可果壳是天然GABA的来源。在生物体中，GABA通过由谷氨酸脱羧酶催化L-谷氨酸的脱羧作用而合成。人们认为，发酵过程导致可可豆和肉质浆上的压力，其响应以合成增加水平的GABA。此外，可可果壳中还存在包括可可碱和咖啡因的甲基黄嘌呤。
我们开发了由可可果壳中生产具有提高水平的GABA的提取物的方法。在所述方法的第一步骤中，可可果壳与水性介质接触以由此从可可果壳中将GABA萃取入该水溶液中。所述水性介质与果壳之间的接触使得果壳中的可溶性化合物被水性介质萃取，并因此形成含GABA和甲基黄嘌呤的水溶液。为了避免可可果壳和水性介质形成无法处理的凝胶，优选使用完整的可可果壳，如直接从风选步骤中获得的那样，或粗磨形成10-0.5mm的粒径。所述水性介质可以是蒸汽、水或水溶液。
当水性介质为蒸汽时，温度大于100℃，优选大于105℃，更优选大于110℃并优选小于150℃，更优选小于140℃，再更加优选小于130℃。通过蒸汽与可可果壳接触，蒸汽凝结以形成含GABA和甲基黄嘌呤的水溶液。
GABA易溶于水，因此水性介质优选为水溶液，更优选为水，并优选温度小于90℃，更优选小于70℃，再更优选小于40℃，最优选小于30℃。优选水溶液的温度大于0℃，更优选大于10℃。由于甲基黄嘌呤在这些温度下不易溶于水，因此只有相对少量的甲基黄嘌呤伴随GABA被萃取出来。水溶液优选pH值为最多9，更优选最多8，并优选pH值至少为5，更优选至少6。
可可果壳优选与水性介质接触至少10秒，更优选至少20秒，再更优选至少30秒，最优选至少60秒。这种提取是一个相对较快的过程，因此可可壳优选与水溶液接触最多60min，更优选最多45min，在更优选最多30min。
可可果壳水性提取物中存在的GABA与甲基黄嘌呤的比例和可可果壳中存在的GABA和甲基黄嘌呤的量和它们的相对溶解度(solubilities)相关联。即使低水平的甲基黄嘌呤也可能产生刺激效果，因而具有抵消GABA的放松/镇静性能的潜能。因此使用第二步骤来降低甲基黄嘌呤的量，同时保持高水平的GABA。这一步骤中，使用不与水混溶并具有对甲基黄嘌呤的亲和性的溶剂(如二氯甲烷或乙酸乙酯)与所述水溶液接触。甲基黄嘌呤易溶于该不混溶溶剂从而从水溶液中除去至少部分的甲基黄嘌呤。保留该水溶液并形成可可果壳水性提取物。
为了确保可可果壳不影响随后的处理步骤，可以用本领域技术人员所熟知的技术从水溶液中将其去除，如通倾析该水溶液，和/或通过挤压可可果壳以去除该水溶液，和/或通过利用过滤，和/或通过利用离心。
所述水溶液中还含有水不可溶水的物质的小颗粒，其优选使用技术如过滤和/或离心去除。
所述水溶液还可能含有大分子量化合物(即大于150g/mol)，例如可溶性纤维素。这些可通过例如分子量萃取(molecular weight extraction)(也称超滤)去除。
从所述水溶液中去除可可果壳、小颗粒不溶于水的物质和超高分子量化合物的上述步骤可以在本发明方法的第二步骤之前或之后进行，并可以按照任意顺序实施，尽管优选在水性提取后立即去除可可果壳。
最后，可可果壳水性提取物优选干燥以提供粉末形式的可可果壳提取物。
本方法的可可果壳提取物中GABA与甲基黄嘌呤重量比至少是1∶20，优选至少1∶15。GABA与甲基黄嘌呤的增大的比例对于防止甲基黄嘌呤的刺激效果抵消GABA放松/镇静效果是期望的。
在一个优选实施方式中所述提取物被干燥(即它含小于5wt％的水)。该干燥可可果壳提取物中GABA的总量是优选至少0.7mg/g，更优选至少0.8mg/g，还更优选至少0.9mg/g。优选该干燥可可果壳提取物含有至多20mg/g甲基黄嘌呤，更优选至多15mg/g，还更优选至多12.5mg/g。
该可可果壳提取物提供了一种自然，清洁标签的且消费者可接受的GABA来源。所述可可果壳提取物可与其他成分相结合形成食品，由于在使用完全天然组分时提高水平的GABA，其提供了放松/镇静效果。这种产品优选含有至少0.001mg/gGABA，更优选至少0.005mg/g，还更优选至少0.0075mg/g。优选该产品含有至多0.2mg/g甲基黄嘌呤，更优选至多0.15mg/g。
在一个优选实施方式中，所述产品是含有冷冻组分(如冰淇淋)和巧克力组分或巧克力类似物组分的冰冻甜食产品(confection product)，其中所述冰冻甜食包括至少0.005mg/g的GABA和至多0.075mg/g的甲基黄嘌呤。此处所用的术语“巧克力”包括黑巧克力，白巧克力和牛奶巧克力。术语“巧克力组分”还包括可可基产品，如可可块，可可粉等。术语“巧克力类似物”是指使用除可可脂之外的脂类(例如类可可脂(cocoa butter equivalent)，椰子油或其他植物油)制造的类巧克力脂基甜食组分。这种巧克力类似物有时被称为“巧克力层(couverture)”等。巧克力和巧克力类似物可含有可可粉，乳固体，糖或其他甜味剂和香料。优选所述冰冻甜食含有至少0.01mg/g和至多20mg/g的GABA，和优选至多0.015mg/g的甲基黄嘌呤。所述巧克力组分或巧克力类似物组分可以是任意合适的形式，例如冷冻组分上的涂层，如位于冷冻组分中的碎片(掺杂物(inclusions))，酱类，例如冷冻组分中的波纹(ripple)或卷曲(swirl)或者简单地以混入冰淇淋的香料的形式，如可可粉。
使用以下非限制性实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1：可可果壳提取物的生产
按如下制备具有提高的GABA水平的可可果壳提取物。可可果壳(园艺级)从本地园艺中心获得。在铝箔片上称取约1kg的可可果壳并在100℃的烘箱中干燥30min。将干燥的可可果壳转移到容器中并冷却至室温。称取500g干燥可可果壳放入大的厚壁透明塑料袋。加入1500ml超纯水并密封袋子，允许在里面留有约500ml空气以促进混合。在30min的提取过程中以约5min间隔振荡并揉搓所述袋子。随后通过将所述液体从袋子中倒出分离可可果壳和液体，并挤压剩余的果壳以进一步去除液体，所获总量约800ml。采用LC-MS测量液体中的GABA水平，发现为0.209mg/g。采用HPLC测定可可碱和咖啡因的量，发现分别为3.77mg/g和0.70mg/g。随后将该液体倒入60毫升的离心管，并于4000rpm下分批地离心10min来去除不溶于水物质的小颗粒。然后合并并且混合上清液以确保均匀。
为了去除部分甲基黄嘌呤(包括咖啡因和可可碱)而进行溶剂萃取。将上清液200ml放入500ml的分液漏斗中，加入约50-100ml的二氯甲烷。塞住漏斗并充分摇晃几分钟，随后倒置，然后通过旋塞排放以释放压力。重复该过程几次，然后将所述分液漏斗放置在一个固定支架上，静置几小时以让分离发生。一旦液体分离，将下面的水性层放出至干净容器中。使用实验室离心机(能以4000rmp)进一步分离混浊界面并收集水性上清层。再重复该过程两次。使用HPLC测得，该溶剂萃取过程才所述可可果壳提取物中去除甲基黄嘌呤中的99.9％的咖啡因和超过30％的可可碱。
形成所述水性可可果壳提取液的水性层中含有一些可溶性大分子化合物，如纤维，纤维素和碳水化合物。这些可通过分子量萃取去除。在分子量截留微型离心过滤管(Molecular weight cut-off micro centrifuge filtration tube)(WhatmanVectaspin 3000道尔顿)中装载0.5ml该提取物。将所述管在13500rpm下高速离心10min以去除约20％的纤维状材料。
随后将可可果壳提取物混合以确保在冷冻干燥之前的同质化。将约170ml可可果壳提取物放入500ml的圆底烧瓶中。在大蒸发皿中准备冻结的干冰和丙酮混合物。将烧瓶底部放入冷冻混合物中。当混合物开始冻结时，旋转烧瓶以使可可果壳提取物能够冻结到壁上的区域最大。使用另外的烧瓶重复该过程直到所有可可果壳提取物冻结。这些烧瓶随后放置于真空冷冻干燥机中干燥24-48h，直至没有冰可见。
冷冻干燥后，通过用抹刀刮擦而从烧瓶中去除可可果壳提取物，放入玻璃烧杯中，并在45℃和-1020mbar的真空烘箱中干燥2h。最后，用杵和研钵将干燥的可可果壳提取物研磨成细粉。
采用LC-MS测量干燥可可果壳提取物中GABA的水平，发现为0.97mg/g。用HPLC测定可可碱和咖啡因的量，发现分别为10.1mg/g和0.86mg/g。
实施例2：含可可果壳提取物的巧克力产品
使用实施例1的干燥可可果壳提取物制备巧克力牛奶饮料。在49ml半脱脂牛奶中通过混合0.75g标准脱脂可可粉(GABA含量0.20mg/g)和0.25g干燥可可果壳提取物(GABA含量0.97mg/g)来制备该饮料。使用1g可可粉在49ml半脱脂牛奶中来制备没有该提取物的常规产品。产品中GABA的量分别为在50ml中0.39mg和0.2mg。因此，使用该可可果壳提取物的巧克力牛奶饮料的GABA含量为0.0079mg/ml，其几乎是传统产品中GABA含量(即0.0040mg/ml)的两倍。
实施例3：含有可可果壳提取物的冰冻甜食产品
可以使用所述可可果壳提取物制得含涂有24g巧克力的69g冰淇淋的巧克力涂层冰淇淋产品。表1显示了标准巧克力涂层冰淇淋产品(比较实施例)和含实施例1中的干燥可可果壳提取物的巧克力涂层冰淇淋产品的巧克力涂层的组分(实施例3)。
表1-巧克力涂层配方
表1
  组分(wt％)   比较实施例   实施例3
  蔗糖   39.5   34.5
  可可果壳提取物(干燥)   -   5
  可可脂   24.5   24.5
  可可块(45％可可粉)   21   21
  全脂奶粉   9.5   9.5
  黄油   5   5
  卵磷脂   0.4   0.4
  香兰素   0.05   0.05
  聚多蓖麻酸甘油酯   0.05   0.05
实施例3中使用的可可果壳提取物为该冰冻甜食产品的巧克力涂层提供了额外的0.24mg的GABA。
上述申请中单个部分中所提到的本发明的各种功能和实施方式，加以必要的变更，也酌情适用于其他部分。因此，一部分中指定的功能也可酌情与在其他部分中指定的功能相结合。虽然本发明已经关于具体优选实施方式进行了描述，但应理解为本发明的权利要求并且不仅局限于这些具体实施方式。事实上，对本领域技术人员而言，为实施本发明进行的上述模式的各种修改是显而易见的，意图包含于下述权利要求的范围之内。

Claims (15)

1.用于生产含有γ-氨基丁酸(GABA)的可可果壳提取物的方法，所述方法包括：
a)用水性介质从可可果壳中提取GABA和甲基黄嘌呤以形成包含GABA和甲基黄嘌呤的水溶液；然后
b)用与水不混溶的溶剂去除所述水溶液中至少部分的甲基黄嘌呤；和然后
c)保留所述包含GABA的水溶液。
2.根据权利要求1的方法，其中所述水性介质是水溶液。
3.根据权利要求2的方法，其中所述水溶液的温度为0-70℃。
4.根据权利要求2或权利要求3的方法，其中所述水溶液的pH值为5-9。
5.根据上述任一权利要求的方法，其中所述可可果壳与所述水性介质接触至少10秒。
6.根据上述任一权利要求的方法，其中在步骤b)之前或之后，从步骤a)得到的所述水溶液中去除所述果壳。
7.根据上述任一权利要求的方法，其中在步骤b)之前或之后过滤和/或离心在步骤a)中得到的所述水溶液。
8.根据上述任一权利要求的方法，其中在步骤b)之前或之后从所述水溶液中除去分子量大于150g/mol的分子。
9.根据上述任一权利要求的方法，其中在步骤c)后干燥所述含由GABA的水溶液。
10.含有GABA和甲基黄嘌呤的可可果壳提取物，其中GABA和甲基黄嘌呤的比例为至少1∶20。
11.根据权利要求10的可可果壳提取物，其中所述GABA和甲基黄嘌呤的的比例为至少1∶15。
12.根据权利要求10或权利要求11的可可果壳提取物，其中所述可可果壳提取物含有少于5wt％的水。
13.根据权利要求12的可可果壳提取物，其中所述可可果壳提取物含有至少0.7mg/g的GABA和至多20mg/g的甲基黄嘌呤。
14.含有根据权利要求10-13中任一项的提取物的食品。
15.根据权利要求14的食品，其是含有冷冻组分和巧克力或巧克力类似物组分的冰冻甜食。
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