CN105918576B - 发酵型咖啡豆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新的发酵型咖啡豆及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：(1)纳豆菌液体种子的制备：将活化后的纳豆菌接种于黄豆粉液体培养基中，培养得到处于对数期的纳豆菌液体种子；(2)咖啡豆预处理：将咖啡豆干热灭菌，自然冷却；(3)咖啡豆的发酵：将灭菌后的咖啡豆接种步骤(1)制备的纳豆菌液体种子，进行发酵；(4)咖啡豆的烘炒：将发酵后的咖啡豆烘炒至深度烘培，即得所述发酵型咖啡豆。所得发酵型咖啡豆咖啡因含量降低，有利于人体健康，且含有纳豆激酶、SOD酶等多种益生成分，具有健肠胃、抗血栓、养颜等功效。
Description
技术领域
本发明涉及咖啡豆的制备，特别是涉及一种新的发酵型咖啡豆及其制备方法。
背景技术
咖啡号称是世界第一饮料的饮品，具有浓厚的文化，是人们在休闲、商谈、会友等社交活动中不可缺少的饮料之一。然而，现代人们对于健康的追求却与咖啡的饮用存在着较大的矛盾。咖啡中的咖啡因对于健康的危害已经渐渐的被人们认识，世界卫生组织公布的咖啡因最大摄取量为每天每个成人不得超过300mg，但是按照现在人们每天饮用咖啡3-4杯计，每杯咖啡饮料正常的咖啡因含量一般为100-150mg，每天的摄取量就达到400mg以上，甚至高达两倍的安全用量。
为此，人们为了健康，对咖啡豆或速溶咖啡进行处理，即采用不同的方法去除咖啡豆内的咖啡因或在速溶咖啡中添加各类益生成分。但是现有的处理方法中，其处理过程不可避免的去除了咖啡中的一些其它味道和香味的成分，或是添加的益生成分对咖啡本身有所影响，使得咖啡品质下降。另外，现有的咖啡豆的生产工艺一般会通过将新鲜采摘的咖啡果晾晒自然风干而获得咖啡豆，该方法会经历自然发酵的过程，即利用空气中多种菌，如酵母菌等自然复合发酵，该方法忽视了不同时节及天气下咖啡果及咖啡豆在自然状态下的发酵过程对咖啡豆内含物产生的影响，从而会导致不同批次之间咖啡豆质量的参差不齐。在咖啡文化极度丰富的今天，现有咖啡的制备方法生产出来的咖啡无法满足消费者的需要。
发明内容
基于此，本发明提供了一种新的发酵型咖啡豆的制备方法，该方法制备得到的发酵型咖啡豆咖啡因含量降低且含有多种益生成分。
具体技术方案如下：
一种发酵型咖啡豆的制备方法，包括以下步骤：
(1)纳豆菌液体种子的制备：将活化后的纳豆菌接种于黄豆粉液体培养基中，培养得到处于对数期的纳豆菌液体种子；
(2)咖啡豆预处理：将咖啡豆干热灭菌，自然冷却；
(3)咖啡豆的发酵：将步骤(1)制备的纳豆菌液体种子接种于步骤(2)预处理后的咖啡豆，进行发酵；
(4)咖啡豆的烘炒：将发酵后的咖啡豆烘炒至深度烘培，即得所述发酵型咖啡豆。
在其中一些实施例中，步骤(3)所述纳豆菌液体种子的接种量为每千克咖啡豆接种60-180ml纳豆菌液体种子。
在其中一些实施例中，步骤(3)所述纳豆菌液体种子的接种量为每千克咖啡豆接种80-120ml纳豆菌液体种子。
在其中一些实施例中，步骤(3)所述发酵的条件为：咖啡豆水分为35-65％，温度为20-45℃，时间为12-36h。
在其中一些实施例中，步骤(3)所述发酵的条件为：咖啡豆水分为45-55％，温度为30-40℃，时间为20-28h。
在其中一些实施例中，步骤(1)所述培养为在30-40℃的条件下培养24-48h。
在其中一些实施例中，步骤(2)所述干热灭菌的温度为155-165℃，所述自然冷却为自然冷却至20-30℃。
在其中一些实施例中，步骤(4)所述烘炒的温度为245-255℃，烘炒的时间为28-35min。
本发明还提供了一种发酵型咖啡豆。
具体技术方案如下：
一种根据上述制备方法制备得到的发酵型咖啡豆。
本发明的新的发酵型咖啡豆及其制备方法具有以下有益效果：
(1)发明人经过长期的经验积累以及大量实验研究发现，利用纳豆菌发酵咖啡豆能够降低咖啡豆中的咖啡因的含量，因此用该方法制备得到的发酵型咖啡豆咖啡因含量降低，能够减少咖啡因对人体健康的危害，解决人们追求健康与饮用咖啡之间的矛盾。
(2)用本发明的制备方法制备得到的发酵型咖啡豆含有普通咖啡豆没有的纳豆激酶、SOD酶等多种益生成分，且含有一定数量的纳豆菌，进入人肠道后通过代谢可产生蛋白酶、纤维素酶等有助于肠道健康的酶类，因此，本发明制备的发酵型咖啡豆具有普通咖啡豆没有的健肠胃、抗血栓、养颜等功效。
(3)发明人通过大量实验研究发现通过控制合适的发酵工艺参数可以进一步影响所得发酵型咖啡豆的咖啡因的含量以及各种益生成分的含量，将发酵工艺参数控制在一定范围内可以定向强化发酵过程，增强所得发酵型咖啡的功能性，而且可以保证不同批次之间的质量稳定性，克服现有的自然发酵(利用空气中多种菌，如酵母菌等自然复合发酵)方法不同批次之间咖啡豆质量参差不齐的问题。
(4)本发明的制备方法制备得到的发酵型咖啡豆中的各种益生成分，是通过纳豆菌利用咖啡豆本身的物质进行发酵所得，发酵过程中无需添加其它成分，所得发酵型咖啡豆咖啡因含量降低、功能性增强的同时也能够很好的保持咖啡豆原有的风味。
(5)本发明的发酵型咖啡豆的制备方法工艺设备成本低，生产过程操作难度低，适合工业化大量生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的新的发酵型咖啡及其制备方法做进一步说明。
以下所用原料或试剂均为市售普通原料或试剂。
黄豆粉液体培养基：10％黄豆粉、2％氯化钠、1％磷酸氢二钾、1％酵母提取物，PH7.0-7.5。
纳豆菌：购自广东省微生物菌种保藏中心。
实施例1
本实施例的发酵型咖啡豆，其制备方法包括以下步骤：
(1)纳豆菌液体种子的制备：用常规方法进行纳豆菌菌种筛选及活化，然后将活化后的纳豆菌接种于黄豆粉液体培养基中，在37℃培养箱中培养24h，得到处于对数期的纳豆菌液体种子，纳豆菌数量约为109cfu/mL；
(2)咖啡豆预处理：将新鲜咖啡豆于160℃干热灭菌，自然冷却至25℃；
(3)咖啡豆的发酵：将灭菌后的咖啡豆置于发酵盆中，接种步骤(1)制备的纳豆菌液体种子，每千克咖啡豆接种100ml纳豆菌液体种子，接种后咖啡豆水分控制在50％左右，37℃发酵24h；
(4)咖啡豆的烘炒：将发酵后的咖啡豆于250℃烘炒30min至深度烘培，收集，即得所述发酵型咖啡豆。
实施例2
本实施例的发酵型咖啡豆，其制备方法包括以下步骤：
(1)纳豆菌液体种子的制备：用常规方法进行纳豆菌菌种筛选及活化，然后将活化后的纳豆菌接种于黄豆粉液体培养基中，在37℃培养箱中培养24h，得到处于对数期的纳豆菌液体种子，纳豆菌数量约为109cfu/mL；
(2)咖啡豆预处理：将新鲜咖啡豆于160℃干热灭菌，自然冷却至25℃；
(3)咖啡豆的发酵：将灭菌后的咖啡豆置于发酵盆中，接种步骤(1)制备的纳豆菌液体种子，每千克咖啡豆接种120ml纳豆菌液体种子，接种后咖啡豆水分控制在55％左右，37℃发酵24h；
(4)咖啡豆的烘炒：将发酵后的咖啡豆于250℃烘炒30min至深度烘培，收集，即得所述发酵型咖啡豆。
实施例3
本实施例的发酵型咖啡豆，其制备方法包括以下步骤：
(1)纳豆菌液体种子的制备：用常规方法进行纳豆菌菌种筛选及活化，然后将活化后的纳豆菌接种于黄豆粉液体培养基中，在37℃培养箱中培养24h，得到处于对数期的纳豆菌液体种子，纳豆菌数量约为109cfu/mL；
(2)咖啡豆预处理：将新鲜咖啡豆于160℃干热灭菌，自然冷却至25℃；
(3)咖啡豆的发酵：将灭菌后的咖啡豆置于发酵盆中，接种步骤(1)制备的纳豆菌液体种子，每千克咖啡豆接种80ml纳豆菌液体种子，接种后咖啡豆水分控制在45％左右，37℃发酵24h；
(4)咖啡豆的烘炒：将发酵后的咖啡豆于250℃烘炒30min至深度烘培，收集，即得所述发酵型咖啡豆。
对比例1
本对比例的发酵型咖啡豆，其制备方法包括以下步骤：
(1)纳豆菌液体种子的制备：用常规方法进行纳豆菌菌种筛选及活化，然后将活化后的纳豆菌接种于黄豆粉液体培养基中，在37℃培养箱中培养24h，得到处于对数期的纳豆菌液体种子，纳豆菌数量约为109cfu/mL；
(2)咖啡豆预处理：将新鲜咖啡豆于160℃干热灭菌，自然冷却至25℃；
(3)咖啡豆的发酵：将灭菌后的咖啡豆置于发酵盆中，接种步骤(1)制备的纳豆菌液体种子，每千克咖啡豆接种200ml纳豆菌液体种子，接种后咖啡豆水分控制在80％左右，37℃发酵24h；
(4)咖啡豆的烘炒：将发酵后的咖啡豆于250℃烘炒30min至深度烘培，收集，即得所述发酵型咖啡豆。
对比例2
本对比例的发酵型咖啡豆，其制备方法包括以下步骤：
(1)纳豆菌液体种子的制备：用常规方法进行纳豆菌菌种筛选及活化，然后将活化后的纳豆菌接种于黄豆粉液体培养基中，在37℃培养箱中培养24h，得到处于对数期的纳豆菌液体种子，纳豆菌数量约为109cfu/mL；
(2)咖啡豆预处理：将新鲜咖啡豆于160℃干热灭菌，自然冷却至25℃；
(3)咖啡豆的发酵：将灭菌后的咖啡豆置于发酵盆中，接种步骤(1)制备的纳豆菌液体种子，每千克咖啡豆接种50ml纳豆菌液体种子，接种后咖啡豆水分控制在20％左右，37℃发酵24h；
(4)咖啡豆的烘炒：将发酵后的咖啡豆于250℃烘炒30min至深度烘培，收集，即得所述发酵型咖啡豆。
对比例3
本对比例的发酵型咖啡豆，其制备方法包括以下步骤：
(1)纳豆菌液体种子的制备：用常规方法进行纳豆菌菌种筛选及活化，然后将活化后的纳豆菌接种于黄豆粉液体培养基中，在37℃培养箱中培养24h，得到处于对数期的纳豆菌液体种子，纳豆菌数量约为109cfu/mL；
(2)咖啡豆预处理：将新鲜咖啡豆于160℃干热灭菌，自然冷却至25℃；
(3)咖啡豆的发酵：将灭菌后的咖啡豆置于发酵盆中，接种步骤(1)制备的纳豆菌液体种子，每千克咖啡豆接种100ml纳豆菌液体种子，接种后咖啡豆水分控制在50％左右，37℃发酵6h；
(4)咖啡豆的烘炒：将发酵后的咖啡豆于250℃烘炒30min至深度烘培，收集，即得所述发酵型咖啡豆。
实施例4发酵型咖啡豆中咖啡因含量、纳豆菌的菌数、纳豆激酶活力以及超氧化物歧化酶活力的测定
实验组：实验组1-3所用咖啡豆分别为实施例1-3制备得到的发酵型咖啡豆。
对照组：对照组1-4所用咖啡豆分别为对比例1-3制备得到的发酵型咖啡豆以及市售咖啡豆(云南保山阿拉比卡小粒咖啡豆)。
一、咖啡因含量的测定：
测定方法：取实施例1-3与对比例1-3制备得到的发酵型咖啡豆与市售咖啡豆各100g，磨碎后溶解，按照GB/T19182-2003/ISO10095:1992国家标准高效液相色谱法测定咖啡因的含量。
检测结果如表1所示：
表1 咖啡豆中咖啡因含量的测定结果
| 实验分组 | 咖啡因含量(mg/g) |
| 对照组1 | 12 |
| 对照组2 | 14 |
| 对照组3 | 13 |
| 对照组4 | 15 |
| 实验组1 | 3 |
| 实验组2 | 4 |
| 实验组3 | 4 |
二、纳豆菌的菌数测定：
取实施例1-3与对比例1-3制备得到的发酵型咖啡豆与市售咖啡豆，磨碎得咖啡粉，分别取咖啡粉1g，溶解于100ml无菌水中，取1ml于试管①中，加入9ml无菌水，摇匀后再从试管①中取1ml至试管②中，加入9ml无菌水，摇匀后再从试管②中取1ml至试管③中，同样加入9ml无菌水，摇匀，三试管稀释倍数分别为10-3、10-4、10-5。分别从试管①②③中取100ul稀释液，均匀涂抹于肉汤培养基平板上，每浓度做两个平板，37℃培养24h，取单菌落数目位于30-300之间的平板计数并取平均值，乘以对应稀释倍数，可得每克咖啡粉中纳豆菌的菌数。
结果如表2所示：
表2 咖啡豆中纳豆菌的菌数
三、纳豆激酶活力测定：
纤维蛋白原琼脂平板的制作：称取2g琼脂糖置于250ml烧瓶中，加入0.01mol/L磷酸盐缓冲液(pH7.5)180ml，沸水浴中加热30min，冷却至55～60℃，加入事先配好的纤维蛋白原溶液20ml(含100～150mg纤维蛋白原)，迅速混匀，得纤维蛋白原琼脂糖溶液；事先在每个培养皿中加入200μl凝血酶(50U/ml)和200μl纤溶酶原，然后再在每个培养皿中加入20ml上述纤维蛋白原琼脂糖溶液，迅速混匀后，静置10min，凝固后即为半透明的纤维蛋白原琼脂平板。用3mm套管打孔，每个平板打孔4～6个。
标准曲线的制作：在平板上选定6个孔，每孔内加入0.01mol/L磷酸盐缓冲液(pH7.5)10μl。将稀释好的标准品尿激酶(5IU/ml)依次加入6个孔中，体积分别为2μl、4μl、6μl、8μl、10μl、12μl混匀后，置37℃恒温箱中，保温18h。用卡尺测量每个溶圈的直径，以溶圈面积为纵坐标，以标准品尿激酶每毫升活力为横坐标作图。
咖啡豆样品中纳豆激酶活力的测定：每个样品在平板上选定3个孔，每个孔加入0.01mol/LpH7.5磷酸盐缓冲液10μl，然后将稀释好的样品(事先将待测咖啡豆磨碎、溶解并稀释)编号，依次加入孔内(分别为2μl、6μl、10μl)，置37℃恒温箱中保温18h。用卡尺量取每个溶圈的直径，计算溶圈面积，由上述标准曲线计算其活力，3点(孔)取平均值，样品活力以“尿激酶活力单位”(UK)表示。为了减少系统误差，将样品与标准品置于同一平板上进行测定。
测定结果如表3所示：
表3:咖啡豆中纳豆激酶活力的测定结果
四、超氧化物歧化酶(SOD)的活力测定：
邻苯三酚自氧化速率测定：在比色管中加入4.5ml Tris缓冲溶液(50mmol/L)，25℃保温20min，加入10ul邻苯三酚盐酸溶液(30mmol/L)，立即计时并摇匀，倾于比色杯内，325nm下每1min测吸光值一次。空白对照以0.01mol/L HCl代替邻苯三酚；
邻苯三酚自氧化速率＝(第5minOD值-第1minOD值)/4*100％
SOD活力测定：在比色管中加入4.5ml待测咖啡液(事先将待测咖啡豆磨碎并溶解)，25℃保温20min，加入10-20ul邻苯三酚盐酸溶液(30mmol/L)，立即计时并摇匀，倾于比色杯内，325nm下每1min测吸光值一次。空白以0.01mol/L HCl代替邻苯三酚；
待测咖啡液自氧化速率＝(第5minOD值-第1minOD值)/4*100％
SOD活力(u/g)＝(邻苯三酚自氧化速率-待测咖啡液自氧化速率)/邻苯三酚自氧化速率*100％/50％*50*待测咖啡液稀释倍数。
测定结果如表4所示：
表4:咖啡豆中SOD活力的测定结果
五、结果分析：
实验组1-3制备的发酵型咖啡豆，其咖啡因含量远低于市售咖啡豆；且本发明的发酵型咖啡豆中含有市售咖啡豆不具有的纳豆菌及其发酵产生的纳豆激酶以及SOD酶等多种益生成分。一方面可能是由于纳豆菌发酵过程中利用了咖啡豆中的咖啡因生产纳豆激酶等；另一方面可能是纳豆菌发酵过程中的其他产物降解了咖啡因；最终导致用纳豆菌发酵的制备方法制备得到的咖啡豆含有多种益生酶而咖啡因含量远低于市面咖啡豆。
已有大量研究文献探索证明，纳豆菌进入人肠道后代谢可产生蛋白酶、纤维素酶等有助于肠道健康的酶类；纳豆激酶有溶解血栓的作用；SOD酶具有抗氧化、美容养颜等功效。本发明制备得到的咖啡豆具有纳豆菌以及纳豆激酶、SOD酶等有益酶类，因此，本发明制备的发酵型咖啡豆具有普通咖啡豆没有的健肠胃、抗血栓、养颜等功效，且咖啡因含量远低于普通咖啡，更有利于人体健康。
另外，发酵工艺参数对最终制备得到的发酵型咖啡豆中的咖啡因含量、纳豆菌的菌数、纳豆激酶活力以及SOD酶活力均有影响，由表1-4的结果可见：实施例1-3制备的发酵型咖啡豆中咖啡因含量比对比例1-3更低，且纳豆菌的菌数、纳豆激酶活力以及SOD酶活力均更高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种发酵型咖啡豆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)纳豆菌液体种子的制备：将活化后的纳豆菌接种于黄豆粉液体培养基中，培养得到处于对数期的纳豆菌液体种子；
(2)咖啡豆预处理：将咖啡豆干热灭菌，自然冷却；
(3)咖啡豆的发酵：将步骤(1)制备的所述纳豆菌液体种子接种于步骤(2)预处理后的所述咖啡豆，进行发酵；
(4)咖啡豆的烘炒：将发酵后的所述咖啡豆烘炒至深度烘培，即得所述发酵型咖啡豆；
步骤(3)所述纳豆菌液体种子的接种量为每千克步骤(2)预处理后的所述咖啡豆接种60-180ml步骤(1)制备的所述纳豆菌液体种子；
步骤(3)所述发酵的条件为：接种后所述咖啡豆的水分为35-65wt％，温度为20-45℃，时间为12-36h。
2.根据权利要求1所述的发酵型咖啡豆的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述纳豆菌液体种子的接种量为每千克咖啡豆接种80-120ml纳豆菌液体种子。
3.根据权利要求2所述的发酵型咖啡豆的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述纳豆菌液体种子的接种量为每千克咖啡豆接种100ml纳豆菌液体种子。
4.根据权利要求1所述的发酵型咖啡豆的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述发酵的条件为：咖啡豆水分为45-55％，温度为30-40℃，时间为20-28h。
5.根据权利要求4所述的发酵型咖啡豆的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述发酵的条件为：咖啡豆水分为50％，温度为37℃，时间为24h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的发酵型咖啡豆的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述培养为在30-40℃的条件下培养24-48h。
7.根据权利要求1-5任一项所述的发酵型咖啡豆的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述干热灭菌的温度为155-165℃，所述自然冷却为自然冷却至20-30℃。
8.根据权利要求1-5任一项所述的发酵型咖啡豆的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述烘炒的温度为245-255℃，烘炒的时间为28-35min。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的发酵型咖啡豆。
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