CN1071057A - 低钾脱咖啡因的咖啡产品 - Google Patents

Abstract

一种在饮用时能使胃酸反应减小的脱咖啡因的 咖啡产品是通过除去钾而制成的，即使咖啡产品含有 它正常钾含量的一半以下，而且从这种咖啡产品得到 的脱咖啡因咖啡饮料的钾含量每杯低于约50毫 克。脱咖啡因咖啡产品也可以是减少了苹果酸含量 的，或是二者都减少。经过提取从固体咖啡产品中除 去钾，并用离子交换、膜分离等类似的方法除去液体 咖啡产品里的钾。

Description

本发明涉及的是咖啡的加工方法，特别是涉及一种脱咖啡因的咖啡产品的生产方法，这种咖啡产品在饮用后能使胃酸反应降低。生产这种脱咖啡因的咖啡产品是除去咖啡中的大部分正常钾量。

自从二十世纪四十年代中期起，就有人推测咖啡里含有不同于其咖啡因含量的胃酸促泌素（在胃里产生助消化酸的刺激物）。这一早期的研究经过多年大量研究人员的研究已经得到证实，他们指出脱咖啡因的咖啡基本上保持了正常咖啡能增加胃酸分泌的咖啡性能。

由于少数几种食物组份的作用，及胃扩张的直接结果，通常摄取的食物能引起胃酸的分泌。咖啡因、咖啡、钙离子、酒精和消化蛋白产物通常都是已知能明显增加胃酸量的可摄取食品成份。脱咖啡因咖啡的胃酸促泌素已经成为整个学术界思考和争论的题目。

早期，在食品领域中要生产“合胃”咖啡，也就是在个人感受上产生不烧心或烧心程度小的咖啡的尝试，都集中在咖啡的脱酸作用上，例如，利用添加食品级碱制剂进行化学中和咖啡里的酸。

Farr和Horman（美国专利4，160，042和4，204，004）提出了一种用能吸收咖啡因和绿原酸的豆荚角豆胶颗粒进行处理，减少咖啡里的咖啡因和/或绿原酸的含量的方法。

Magnolato（美国专利4，278，696）提出了一种咖啡抽提物脱酸法，即壳聚糖分散地与咖啡抽提物接触，并回收所得脱酸抽提物。因为绿原酸是在咖啡里发现的主要的酸，所以这个专利强调了除去它的重要性。然而包括苹果酸的其它酸经过加工也被减少。另一个方法是Brambilla和Horman在美国专利4，317，841中描述的，他们提出了用电渗析法来降低咖啡抽提物酸度的方法。收集非阴极抽提物，再与细分的壳聚糖接触，分离出壳聚糖之后，与至少一部分阴极抽提物混合得到脱酸咖啡抽提物。

1984年4月26日公开的题目为《减少生咖啡绿原酸含量的方法》的德国专利3，239，219介绍了一种方法，它包括把含水的生咖啡豆抽提液与高分子阴离子交换树脂接触，这种树脂已通过吸附负载有至少一种无酸咖啡抽提液成分，以便交换出水抽提液中存在的酸，由此产生减少了绿原酸的生咖啡。该发明的目的是生产一种能减小胃粘膜刺激，并且不引起胃酸的咖啡产品。

1987年8月13日公开的题目为《咖啡及其生产方法》的PCT国际公开号W087/04598介绍了一种增加了绿原酸量的咖啡产品，据说该产品是通过减少人体酸的分泌而改善咖啡的消化率的。该专利申请中所报告的生理研究是以男性和女性受试者证实的，然而在研究中所使用的包括缺少适当的科学控制手段的不好的研究方法至多不过是提供了有问题的结果。

1990年12月11日公布的美国专利4，976，983里介绍的内容可以作为这里的参考，它涉及了从含有相当高苹果酸的咖啡中除去大多数苹果酸的分离方法，同时保留了大多数的绿原酸，从而生产出合胃的咖啡。

本发明涉及了一种减小饮用脱咖啡因的咖啡饮料后胃酸反应的方法，包括从脱咖啡因咖啡产品中除去钾以降低产品中钾含量，使得当摄入咖啡产品，或即使该咖啡产品并非是咖啡饮料，饮用的是由咖啡产品调制的咖啡饮料时能显著减少胃酸反应，同时，本发明还涉及了一种只有脱咖啡因咖啡常规钾含量一半以下的产品。

咖啡产品常规钾含量一般在8-10%（干基重）（以总咖啡固形物计）。在本发明申请中，除非另作说明，所有的百分比都是按干基重计的。例如，150ml含1%咖啡固形物（以饮料重量计）及含10%钾（干基重）的脱咖啡因咖啡饮料含有0.15克的钾。

按照本发明的脱咖啡因的咖啡制品只含有它的常规钾含量的一半以下钾量，较好的是低于40%，最好是少于25%。虽然咖啡产品中的正常含钾量会稍有变化，但一般按本发明制备的脱咖啡因咖啡产品的钾含量基本上是从零到约4.5%，较好的到大约3.5%，最好的是大约到2%。

通常，一般不管你选用哪种传统的咖啡，例如，阿拉伯咖啡、或罗巴斯塔咖啡，咖啡产品都一样含有钾（K）。对于生咖啡豆，一般含1.6～2.0%K（干基重），而焙炒好的豆（假设焙炒率大约88%）钾含量大约是1.8～2.3%（干基重）。在制备可溶性咖啡时，因为钾易溶于水溶液中，所以最终产品中的钾含量随百分产率而变化。当产率增高时，最终可溶性产品中的钾含量就减少。例如，按常规方法生产可溶性咖啡时，产率范围约从45%，此时可溶性咖啡含4.0-5.2%K（以干基重计），到50%（产品将含有3.6-4.0%的K），到约60%，此时所产可溶性咖啡里约有3.0-3.8%的K。当工艺方法甚至达到70-80%这样高产率时，大多数钾自然地就被别的可溶性咖啡固形物稀释了。

因此，未按本发明方法进一步除去钾的典型的脱咖啡因可溶性咖啡产品可能会有相当大范围的钾含量。该范围大略是每杯用脱咖啡因可溶性咖啡产品制成的脱咖啡因咖啡饮料里有50-100mg的K。所说的杯为体积160CC标准大小的咖啡杯。然而，当所用方法能达约70%或更高的产品产率时，可溶性咖啡的钾含量甚至可能低于大约50mg（就一杯由此产品沏制的咖啡而言）。

一般，为了制备咖啡饮料，非速溶固体咖啡必须进行调制，而无论怎样，这类咖啡通常都会含有大约6-9%的钾（干基重）。因此，由这些咖啡固体制得的咖啡饮料常含有一定量的钾，其范围是每160CC杯中大约有60-120mg。也还有其它的咖啡产品，例如，那些成品是液体形式的产品都可能含有高达160mg的K/160CC杯。那么，消费者从买得到的各种形式的任何咖啡产品制出的咖啡饮料一般都会含有50-160mg范围的钾/160CC杯。

依照本发明，提供了一种脱咖啡因的咖啡产品，它含有低于常规钾含量一半的钾，更好的是低于约40%，最好低于25%，当脱咖啡因咖啡产品是一种脱咖啡因的咖啡饮料时，脱咖啡因咖啡产品的钾含量正是如此，即咖啡饮料每160CC杯有大约50mg以下的钾。在最佳实施例中，根据本发明方法生产出来的脱咖啡因饮料中的钾含量每杯低于约25mg。

脱咖啡因咖啡产品的咖啡因含量不会高于常规咖啡因含量的一半，更好是低于25%，再好的是咖啡因量只为它的常规咖啡因的10%以下，最好的还是低于正常咖啡因含量的3%。采用已有方法中的任何一种都可以使咖啡产品去除咖啡因，最好是采用美国专利4，820，537中披露的超临界二氧化碳使生咖啡固体脱除咖啡因的方法，一般可除去95%或更多的咖啡因。各种类型咖啡中的咖啡因常量变化很大。例如，按干基重计，生罗巴斯塔咖啡的咖啡因常量约为2.3%，而哥伦比亚生咖啡的咖啡因常量却是1.2%。对于焙炒磨碎咖啡中的咖啡因来说，相应的干重量是罗巴斯塔2.6%，而哥伦比亚却是1.4%。在可溶性咖啡中，要是按干重组成计，常规量就稍高，大约在4-6%数量级上，而在咖啡饮料中，每6盎司杯常规咖啡因含量约为60或70-100mg。

脱咖啡因咖啡制品可以有较低含量的苹果酸。各种咖啡中的苹果酸含量的分析测定已经表明，阿拉伯咖啡含苹果酸的量明显的比罗巴斯塔咖啡的高。典型的罗巴斯塔咖啡含有苹果酸0.12-0.36%（以干基重计），而典型的阿拉伯咖啡具有明显较高含量的苹果酸，即0.38-0.67%（以干基重计）。假定商购焙炒磨碎咖啡其可溶物抽提率约50%，那么100%的罗巴斯塔可溶性咖啡就可能含有0.11%-0.33%的苹果酸（按干基重计）。焙炒磨碎的100%罗巴斯塔咖啡可能含有0.05-0.2%常规量的苹果酸（按干基重计），该量取决于焙炒程度。这两种100%罗巴斯塔咖啡产品中的每一种都能制成含有2.5-9.8mg苹果酸的咖啡/杯（以消费者用杯为基准）（对本发明目的而言，一杯定为160ml）。

一般，按本发明方法生产的脱咖啡因咖啡产品的苹果酸含量以不高于大约0.1%（干重组成）为佳，不高于0.085%（干重组成）更好，最好是不高于约0.06%（干重组成）。正如上所指出的，有些咖啡产品本来的苹果酸含量就低，而其它的则不是。在需要减少苹果酸时，最好按美国专利4，976，983中所披露的方法进行。最好是这样除去苹果酸，就是使它的含量比常规含量的50%少，更好是小于25%。按照本发明的脱咖啡因的咖啡产品包括脱咖啡因的生咖啡固体及抽提液，脱咖啡因的焙炒磨碎咖啡固体和抽提液以及由它们制得的脱咖啡因咖啡产品，例如液体浓缩咖啡，可溶性咖啡制品、方便咖啡饮料等等。从产品本身或从原料中都可以有效地除去钾。脱咖啡因最好在除去钾之前进行。

当所需的咖啡产品是生的或是焙炒的咖啡豆（整粒或粉碎的）时，以及当直接从产品中去除钾时，都可采用提取法去除钾。当从生咖啡固体中提取钾时，为了选择性的除去钾，选用的提取溶剂（最好是含水的）最好是贫钾而富含留存的可抽提物的生咖啡抽提液。同样地，当从焙炒咖啡豆或焙炒磨碎的咖啡里提取钾时，提取溶剂（同样最好是含水的）是一种贫钾而富含留存的可抽提物的褐色咖啡抽提液。然后按常规方法加工上述已降低了钾含量的生的或焙炒过的咖啡产品，由此制出各种低钾咖啡产品。如此减少了钾含量并且还可以是随意地脱去了苹果酸的脱咖啡因的生的咖啡豆可进行焙炒，以制得一种低钾焙炒脱咖啡因咖啡豆。可将这些焙炒后的咖啡豆磨碎以提供一种低钾并脱咖啡因的焙炒粉碎咖啡制品。可以制备焙炒咖啡固体的褐色抽提液（还可以是低钾含量的），这些褐色抽提液可以就这样出售或进一步加工，比如喷雾干燥、冷冻干燥制成低钾脱咖啡因的可溶性咖啡制品。

当从液体咖啡产品，比如生咖啡抽提液或褐色抽提液中除去钾时，抽提产物最好是含水的，而且最好利用离子交换、膜分离及类似的方法除去钾。采用膜分离方法，抽提液最好经予处理除去绿原酸、糖等物质。如果需要的话，在除去钾之后，可以重新将这些成分加到抽提液中。电渗析是除去钾的最可取的膜分离方法。这些除去钾的技术方法还可用于如上所述为提取生或褐色咖啡固体中的钾而使用的贫钾生咖啡抽提液或褐色咖啡抽提液。从咖啡固体中提取了钾之后，先前含钾少的提取溶剂成了富含钾的。然后再用离子交换、膜分离等方法从提取溶剂中选择性地分离出钾，这样钾含量又减少了的提取溶剂可再用于除去固体咖啡中的钾。

下面的实施例仅是为了详细说明本发明，绝不是对本发明范围的限制。

实施例

对41名健康男性进行随机双盲试，按3种交叉方式研究。每个受试者饮用三种用标有A、B、C的三类速溶咖啡制成的脱咖啡因咖啡饮料。

咖啡A是由可溶性咖啡制成的，这种可溶性咖啡是由用超临界二氧化碳制得的商品脱咖啡因的墨西哥阿拉伯咖啡制成的。咖啡因脱除之后，将湿的生咖啡干燥到大约11%的水的含量再以一般方式焙炒生咖啡豆，磨碎，并在210°F下用水调制到大约15-20%的焙炒量。再进行冷冻干燥。

咖啡B的制造，首先是从一部分用于制咖啡A脱咖啡因生咖啡豆里除去苹果酸。即使水与脱咖啡因咖啡豆，接触，制成一种含水的生咖啡抽提液，然后把生咖啡抽提液过滤，除去任何不溶物，再在杀菌过滤器里灭菌。滤过的抽提液是无菌无微生物的。将过滤后的抽提液直接送入一个发酵罐里。向发酵罐里加进含有5×10⁹胚芽乳杆菌菌落形成单位/ml的生咖啡抽提液。胚芽乳杆菌经足够的时间把苹果酸分解代谢成乳酸和二氧化碳之后，把贫苹果酸的生咖啡抽提液过滤，以回收基本上全部的胚芽乳杆菌细胞，然后加热到约160°-180°F，使其通过生咖啡豆以有效地除去生咖啡中的苹果酸。抽提之后，将脱苹果酸的生咖啡进行干燥、焙炒、磨碎、并如咖啡A一样进行调制，最后喷雾干燥。

咖啡C是通过咖啡B再水化成5%的固形物含量，然后用离子交换法除去钾制成的。使咖啡抽提液与Dow  Chemical公司的Dowex  HCR-S-Na离子交换树脂接触，与钠进行交换除去钾。按0.3%固体比把干咖啡固体和干离子交换树脂加到一个100°F的搅拌罐中，时间1.25小时。然后将抽提液过滤分离出树脂，并进行喷雾干燥。

三种速溶咖啡的分析结果如下：

咖啡A  咖啡B  咖啡C

wt%干基  wt%干基  wt%干基

水份含量  3.3  2.4  4.8

咖啡因  0.18  0.17  0.11

钾  8.72  7.31  0.765

苹果酸  1.76  0.10  0.11

钠  0.23  0.12  6.24

分别将3.5g的咖啡A、B和C溶于150ml  37℃的水中制成咖啡饮料（A）、（B）、（C）。

试验过程如下：

至少进行三次实验，每次实验至少相隔6天，受验者最少要禁食12小时。在每次实验的早上，把一鼻胃管插到受试者的胃里，在荧光镜下检查插入的位置，胃里的东西完全吸出后，输进15ml室温水并立即抽出。在第一部分实验开始之前让受试者平静30分钟。平静之后，每间隔10分钟给受试者服入150ml  37℃的水，共三次。每次服用的水在进行下次之前要从胃里抽出来。

服饮了3次150ml水之后，就让受试者服用二次（间隔15分钟）试验饮料。第一次服用后，第一个小时每15分钟抽一次胃里的东西，在下一小时，每半小时抽一次。最后进行收集，之后，取出鼻胃管。对所有抽出物进行PH、酸浓度和体积的分析。酸浓度乘以相应的体积就得可滴定酸度，以毫克当量（mEq）计。

把第三次服用150ml水后测定的可滴定滴度做为对应于每个受试者输入每种150ml含水咖啡饮料的基准。从可滴定酸度减去这个基准值就得到因测试饮料咖啡部分造成的可滴定酸度值。所有受试者测试的平均可滴定酸度（用基准值校正之后）列于表1中。

在咖啡饮料（A）和（B）之间发现无数理统计上的显著差异（P值均不小于0.05），在0.5，0.75小时上咖啡饮料（A）和（C）之间及在0.5、0.75和1.50小时上咖啡饮料（B）和（C）之间有统计学上显著的差异（P值低于0.05）。在所有时间点上，咖啡饮料（B）比咖啡饮料（C）产生更高的可滴定酸度。

除掉基准可滴定酸度（第三次用水），就可以测出胃里产生的可滴定酸度的净总值。这个净总值仅是饮料咖啡部分的作用结果。对于三种饮料，可滴定酸度平均峰值出现在服用后0.5小时上。正如未修正的可滴定酸度的情况，饮料（C）产生的酸度明显地比饮料（A）和（B）的低。

对比例

对41名健康成年男性进行如上实施例中一样的随机双盲试，分三种交叉方式研究。每个受试者给三种由标有1、2和3的三种速溶咖啡制成的常规（未脱咖啡因）咖啡饮料。

咖啡1是以上述实施例中咖啡A同样的方式用哥伦比亚咖啡制成的，但咖啡是喷雾干燥的。

咖啡2的制备是首先从一部分用于制备咖啡1的生咖啡豆中除去苹果酸。即使水与哥伦比亚生咖啡豆接触，产生一种含水的生咖啡抽提液。然后把生咖啡抽提液在杀菌过滤器中灭菌。由最终过滤器出来的抽提液是无菌无微生物的。直接把抽提液通过蒸汽杀过菌的导管加到生物反应器里。

生物反应器是由一个埋进了生物载体的螺旋缠绕PVC的硅石组成的，生物载体是指胚芽乳杆菌有机体按每毫升生咖啡抽提液通入量大约10¹¹个细胞量自己附集的。生咖啡抽提液在生物载体上的停留时间要足以减少大约75%的苹果酸。然后把从生物载体上排出的贫苹果酸的咖啡抽提液加热到约160-180°F，并通过生咖啡。提取之后，洗去脱苹果酸的生咖啡表面固形物，之后焙炒、磨碎、调制，然后如咖啡1一样进行喷雾干燥。

咖啡3的制备是用咖啡2再水化成含5%固形物并如前述实施例一样与离子交换树脂（Dow  HCR-S-Na）接触，与钠交换除去钾。

三种速溶咖啡分析如下：

咖啡1  咖啡2  咖啡3

wt%干基  wt%干基  wt%干基

水份含量  4.23  4.34  2.94

咖啡因  5.93  4.84  4.52

钾  8.92  9.88  0.86

苹果酸  1.305  0.236  0.283

钠  0.03  0.04  5.45

分别将3.5g，1、2和3号咖啡溶于150ml  37℃的水中，制成咖啡饮料（1）、（2）和（3）。

按实施例叙述的同样方式测试受试者。咖啡饮料（1）、（2）和（3）的平均可滴定酸度列于表Ⅱ中。

表Ⅱ

可滴定酸度平均峰值

未脱咖啡因咖啡

咖啡(1)  咖啡(2)未脱  咖啡(3)未脱咖啡

未脱咖啡因  咖啡因脱苹果酸  因脱苹果酸,低钾量

mEq  mEq  mEq

总  5.42  5.74  5.54

总的减去  4.52  4.57  4.45

基准值

在咖啡（1）、（2）和（3）任意之间的平均可滴定酸度峰值上上没有显著差异（P值均不小于0.05）。

Claims (24)

1、一种脱咖啡因咖啡产品，其钾含量是它正常钾含量的一半以下。

2、按照权利要求1的脱咖啡因的咖啡产品，其钾含量是它正常钾含量的40%以下。

3、按照权利要求1的脱咖啡因的咖啡产品，其钾含量是它正常钾含量的25%以下。

4、按照权利要求1的一种脱咖啡因的生咖啡豆产品。

5、按照权利要求1的一种焙炒过的脱咖啡因咖啡固体产品。

6、按照权利要求1的一种脱咖啡因的生咖啡抽提液。

7、按照权利要求1的一种褐色的脱咖啡因的咖啡抽提液。

8、按照权利要求1的一种脱咖啡因的可溶性咖啡产品。

9、按照权利要求1的一种脱咖啡因的咖啡产品，其中所说的脱咖啡因咖啡产品的钾含量是这样的，即当所说的脱咖啡因咖啡产品是一种咖啡饮料时，或当脱咖啡因咖啡产品不是一种咖啡饮料，而所说的咖啡饮料是由该脱咖啡因咖啡产品制得的时。所说的钾含量每杯低于大约50毫克。

10、按照权利要求9的一种脱咖啡因咖啡产品，其中所说的钾含量低于约25毫克。

11、按照权利要求1的一种脱咖啡因咖啡产品，它的苹果酸含量以咖啡固体重量计不高于0.1%。

12、按照权利要求11的一种脱咖啡因咖啡产品，其中苹果酸含量不高于约0.085%。

13、按照权利要求1的一种脱咖啡因咖啡产品。它的咖啡因含量低于其正常含量的25%。

14、按照权利要求13的一种脱咖啡因咖啡产品，它的咖啡因含量低于其正常含量的10%。

15、一种减少饮用脱咖啡因咖啡饮料后胃酸反应的方法，它包括从脱咖啡因咖啡产品中除去钾，使产品的钾含量低至足以减少因摄入咖啡产品或当咖啡产品不是一种咖啡饮料，饮用的是由该咖啡产品调制的咖啡饮料时引起的胃酸反应。

16、按照权利要求15的方法，其中所说的脱咖啡因咖啡产品包括脱咖啡因咖啡固体，而其中通过所说的固体咖啡与所说固体咖啡的贫钾抽提液接触，选择性地从所说咖啡固体中提取出钾，由此除去钾。

17、按照权利要求16的方法，其中所说的脱咖啡因咖啡固体包括脱咖啡因的生咖啡豆。

18、按照权利要求15的方法，其中所说的脱咖啡因咖啡产品包括脱咖啡因的含水咖啡抽提液。

19、按照权利要求15的方法，其中所说的抽提液包括生咖啡固体的抽提液。

20、按照权利要求18的方法，其中所说的抽提液包括焙炒磨碎过的咖啡抽提液。

21、按照权利要求18的方法，其中所说的抽提液包括咖啡饮料。

22、按照权利要求18的方法，其中用离子交换法除去所说含水咖啡抽提液中的钾。

23、按照权利要求18的方法，其中用膜分离法除去所说的含水咖啡抽提液中的钾。

24、按照权利要求23的方法，其中用电渗析法除去所说含水咖啡抽提液中的钾。