CN115669779B - 保留绿原酸的低酸味咖啡豆处理方法 - Google Patents

保留绿原酸的低酸味咖啡豆处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于食品加工领域，提供了一种保留绿原酸的低酸味咖啡豆处理方法。其方法包括步骤：将生咖啡豆加热；充入纯净水萃取；分离溶液和咖啡豆；萃取后的溶液除去溶剂，得萃取液；咖啡豆烘焙；烘焙后的咖啡豆加入萃取液。本发明原料有且只有咖啡豆一种且整个加工过程中使用的均为食品级加工介质，本发明在保留有较多绿原酸类物质的前提下，制备出低酸、低苦，口感醇厚，具有特征香气的咖啡产品，符合消费者对咖啡风味的需求。

Description

保留绿原酸的低酸味咖啡豆处理方法
技术领域
本发明属于食品加工领域，具体涉及一种保留绿原酸的低酸味咖啡豆处理方法。
背景技术
咖啡和可可、茶叶并称为世界三大饮料；咖啡在未经焙制前是无香、无味的,在经高温(230-260℃)焙炒后,可散发芬芳与味道,不同的豆种经过不同程度的焙炒后,散发的芬芳与味道也有所不同。焙炒是一个依赖于时间和温度的加工过程。在此过程中咖啡豆内部发生化学变化。咖啡的气味、营养受到作为高温降解结果的焙炒条件的影响,咖啡理想的香气和滋味成分来源于咖啡豆焙炒过程中成分的变化,其中蔗糖、绿原酸、蛋白质、葫芦巴碱是焙炒过程中发生显著变化的成分。它们可能是咖啡香气和滋味的重要前体。
咖啡豆中含有丰富的活性物质，绿原酸及其同系物是咖啡豆主要的多酚类活性成分。绿原酸类物质具有抗氧化、抗病毒、抗癌、抑菌、消脂等多种生物活性。绿原酸(chlorogenic acid)是由咖啡酸(caffeic acid)与奎尼酸(quinic acid)组成的缩酣酸，化学名3-咖啡酰奎尼酸；是一类具有抗氧化、抗病毒、抗癌、抑菌、消脂等多种生物活性的活性物质，具有非常大的保健开发潜力。
目前有利用质量较差的咖啡豆提取绿原酸的相关技术，如CN111718263A公开了一种从绿咖啡豆中提取绿原酸的工艺，此种工艺在提取绿原酸后，咖啡豆已经成为了工业副产物，不可食用。而在可食用的基础上在咖啡豆自身上保留更多的绿原酸这一思路没有相关的研究；同时，《食品安全国家标准食品添加剂使用准则》(GB2760-2014)，在“食品用香料使用规定”中明确规定了“咖啡不得添加食用香精香料”；标准规定的不得添加香精香料贯穿于咖啡生豆、焙炒豆、焙炒粉的生产加工全过程。另外，消费者们也对于添加了香精香料或者其他添加剂的咖啡豆显示出了强烈的抵制情绪；即消费者们显著的倾向于配料表中只有“咖啡豆”一个成分的烘焙咖啡豆。
发明内容
针对现有的咖啡豆加工的缺陷，提出一种保留绿原酸的低酸味咖啡豆处理方法，在改善风味的前提下，提出一种高保留绿原酸且没有添加剂的咖啡豆处理方法。
一种保留绿原酸的低酸味咖啡豆处理方法，包括以下步骤：
(1)将生咖啡豆放置于密闭容器中，充入惰性气体，然后加热至80-95℃；
(2)在密封容器中充入纯净水部分取代惰性气体，加热，并超声萃取；分离溶液和咖啡豆；
(3)萃取后的溶液除去溶剂后密封保存，得萃取液；
(4)咖啡豆烘干，烘焙；
(5)烘焙后的咖啡豆加入萃取液。
特别地，所述步骤(1)中，惰性气体为氮气；充入惰性气体后容器内压力为0.2-0.3Mpa。
特别地，所述步骤(2)中，纯净水的加入量为生咖啡豆的7-10倍体积；保持容器内压力≥0.12Mpa；加热温度为103-115℃，萃取时间为40-60min；超声频率为30-60KHz。
进一步地，所述步骤(2)中保持容器内压力为0.15-0.18Mpa。
特别地，所述步骤(3)中，利用旋转蒸发仪除去溶剂。
特别地，所述步骤(4)中，咖啡豆分两步烘焙，第一步烘焙温度为80-105℃，时间为35-65min；第二步焙温度为220-250℃，时间为10-30min。
进一步地，所述步骤(4)中，咖啡豆分两步烘焙，第一步烘焙温度为80-105℃，时间为45-50min；第二步焙温度为220-250℃，时间为10-12min。
本发明所指的生咖啡豆为成熟咖啡果实摘取下来后去除果肉等成分后，未经处理的种子。
本发明的有益效果：
(1)本发明原料有且只有咖啡豆一种且整个加工过程中使用的均为食品级加工介质，安全无残留；满足消费者们的对于精简配料表的需求。
(2)本发明在保留有较多绿原酸类物质的前提下，制备出低酸、低苦，口感醇厚，具有特征香气的咖啡产品，符合消费者对咖啡风味的需求。
附图说明
图1为咖啡豆中绿原酸及其类似物。
图2为生咖啡豆254nm处HPLC谱图。
图3为250℃，20min烘焙后咖啡豆254nm处HPLC谱图。
图4为生咖啡豆90℃提取90min，提取液254nm处HPLC谱图。
图5为生咖啡豆327nm处HPLC谱图。
图6为250℃，20min烘焙后咖啡豆327nm处HPLC谱图。
图7为生咖啡豆90℃提取90min，提取液327nm处HPLC谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述，下述实施例不用于限制本发明，仅用于说明本发明。以下实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，下述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
在具体实施例中，没有详细说明的步骤、材料选择、数值参数均为现有技术中的常规选择，或者任何现有公开的现有技术。
生咖啡豆水提绿原酸实验
1.HPLC检测色谱条件
利用HPLC检测绿原酸及其类似物，以及咖啡因含量。高效液相色谱仪：安捷伦HPLC1260；色谱柱Zorbax Eclipse Plus C18(250mm*4.6mm,5um)；柱温度30℃；流速1.0ml/min；检测波长254nm，327nm；流动相如下：
表1：HPLC流动相梯度
Figure BDA0003948515650000031
Figure BDA0003948515650000041
2.不同温度，生咖啡豆提取实验
生咖啡豆采购于上海晶沐科技贸易公司，乌干达罗布斯塔日晒豆，越南罗布斯塔水洗豆各10Kg。
5份咖啡豆(越南16+目罗布斯塔水洗抛光豆)，各25g，生豆不粉碎，分别置于500ml烧杯内，加入500mL纯水，室温、及水浴加热(50℃、75℃、90℃)，提取90min；提取液经0.22um水基滤膜过滤，5ul过滤液HPLC进样分析。
提取后生豆，60±5℃，烘箱烘干，烘干后充分粉碎，20倍75％乙醇水超声提取，提取液经0.22um有机滤膜过滤，5ul过滤液HPLC进样分析。
3份咖啡豆(越南16+目罗布斯塔水洗抛光豆)，各25g，生豆粉碎(过10目筛网)，分别置于500ml烧杯内，加入500mL纯水，室温、及水浴加热(50℃、75℃、90℃)，提取90min；提取液离心，离心液经0.22um水基滤膜过滤，5ul过滤液HPLC进样分析。结果如表2所示。
表2：生咖啡豆提取指标成分
样品名称 绿原酸含量/％ 总绿原酸含量/％ 咖啡因含量/％
生咖啡豆 3.53 6.70 3.57
室温-90min提取液 0.02 0.03 0.25
室温-90min提取后烘干豆 3.42 6.58 3.34
50℃-90min提取液 0.16 0.40 0.41
50℃-90min提取后烘干豆 3.26 6.14 3.06
75℃-90min提取液 0.77 1.27 0.50
75℃-90min提取后烘干豆 2.63 5.24 3.05
80℃-90min提取液 1.11 2.43 0.78
80℃-90min提取后烘干豆 2.40 4.30 2.80
90℃-90min提取液 1.54 3.21 0.86
90℃-90min提取后烘干豆 1.95 3.51 2.64
100℃-90min提取液 1.33 3.74 1.06
100℃-90min提取后烘干豆 2.20 3.01 2.53
粉碎豆：80℃-90min提取液 1.56 3.23 0.92
粉碎豆：80℃-90min提取后烘干 1.95 4.52 2.64
粉碎豆：90℃-90min提取液 1.87 4.22 1.15
粉碎豆：90℃-90min提取后烘干 1.65 2.58 2.43
粉碎豆：100℃-90min提取液 2.49 6.20 1.78
粉碎豆：100℃-90min提取后烘干 0.98 0.56 1.75
根据表2可知，温度越高，提取液提取绿原酸的提取率越高；粉碎也有助于提高提取率；但考虑到后续烘焙的因素，后续采用整豆提取。
生咖啡豆烘焙实验
1.一步烘焙实验
1-9号咖啡豆(越南16+目罗布斯塔水洗抛光豆)：不同温度烘焙豆粉碎充分后，准确称取200mg，置于10ml容量瓶中，75％乙醇定容，超声30min；经0.22um滤膜过滤，5ul过滤液HPLC进样分析，如表3所示。
其中口感评分为选择20个有日常饮用咖啡习惯(每周3杯以上)的20-45岁的人盲测。
表3：生咖啡豆不同温度、不同时间烘焙后样品的指标成分及口感
样品编号 样品名称 绿原酸含量/％ 总绿原酸含量/％ 咖啡因含量/％ 口感评分
0 生咖啡豆 3.53 6.70 3.57 豆腥味
1 180℃-30min样品 3.04 5.72 2.25 豆腥味
2 200℃-10min样品 3.45 6.10 2.15 豆腥味
3 200℃-20min样品 2.71 5.57 2.25 微酸、微苦
4 200℃-30min样品 1.78 5.30 2.22 微酸、苦味
5 220℃-10min样品 2.94 6.46 2.16 微酸、香气弱
6 220℃-20min样品 2.24 5.25 2.33 微酸、香气中等
7 230℃-10min样品 1.17 3.89 2.15 特征焦苦味，风味最佳
8 250℃-10min样品 2.27 6.10 2.19 微酸、低苦、香味明显
9 250℃-20min样品 0.89 3.18 2.26 焦苦味明显
10 260℃-10min样品 0.74 2.43 1.76 焦苦味显著
11 260℃-20min样品 0.19 0.75 1.88 焦苦味显著
12 270℃-10min样品 0.62 1.99 1.57 焦苦味显著
13 270℃-20min样品 0.16 0.64 1.66 焦苦味显著
上述实验表面，在一步烘焙的时候，温度220-250℃，时间10-30min内口感，香气和整体风味最合适。
2.生咖啡豆90℃提取处理后，不同温度，不同时间再烘焙实验
生咖啡豆，90℃提取90min后，经60±5℃烘干；烘干豆，经不同温度，不同时间烘焙；检测烘焙豆成分，品尝口感。其中口感评分为选择20个有日常饮用咖啡习惯(每周3杯以上)的20-45岁的人盲测；如表4所示。
表4：90℃提取后生咖啡豆，样品的指标成分及口感
Figure BDA0003948515650000051
Figure BDA0003948515650000061
3.两步烘焙实验
1-9号咖啡豆(越南16+目罗布斯塔水洗抛光豆)：不同温度烘焙豆粉碎充分后，准确称取200mg，置于10ml容量瓶中，75％乙醇定容，超声30min；经0.22um滤膜过滤，5ul过滤液HPLC进样分析，如表5所示。
其中口感评分为选择20个有日常饮用咖啡习惯(每周3杯以上)的20-45岁的人盲测。
表5：生咖啡豆不同温度、不同时间烘焙后样品的指标成分及口感
样品编号 第一步 第二步 口感评分
14 生咖啡豆 生咖啡豆 豆腥味
15 70℃-60min样品 230℃-10min样品 豆腥味
16 80℃-20min样品 230℃-10min样品 少量豆腥味
17 80℃-60min样品 230℃-10min样品 微酸、微苦、香气弱
18 90℃-35min样品 230℃-10min样品 微酸、微苦、香气弱
19 90℃-45min样品 230℃-10min样品 微酸、微苦、香气中等
20 90℃-70min样品 230℃-10min样品 微酸、香气中等
21 100℃-45min样品 230℃-10min样品 特征焦苦味，风味最佳
22 100℃-50min样品 230℃-10min样品 特征焦苦味，风味最佳
23 100℃-65min样品 230℃-10min样品 微酸、低苦、香味明显
24 105℃-45min样品 230℃-10min样品 微酸、低苦、香味明显
25 105℃-65min样品 230℃-10min样品 微酸、低苦、香味明显
26 105℃-70min样品 230℃-10min样品 焦苦味显著
27 110℃-70min样品 230℃-10min样品 焦苦味显著
上述实验表面，在两步烘焙的时候，第一步温度在80-105℃，时间为35-65min内口感，香气和整体风味最合适。
综合处理提取测试
一种保留绿原酸的低酸味咖啡豆处理方法，包括以下步骤：
(1)将生咖啡豆放置于密闭容器中，充入氮气，然后加热；
(2)在密封容器中充入纯净水部分取代氮气，加热，并超声萃取；分离溶液和咖啡豆；
(3)萃取后的溶液除去溶剂后密封保存，得萃取液；
(4)咖啡豆烘干，烘焙；
(5)烘焙后的咖啡豆加入萃取液。
各步骤中的工艺参数如下表6中所示；指标成分及口感如表7所示。
表6各实施例工艺参数
Figure BDA0003948515650000071
表7：综合提取后咖啡豆指标成分及口感
实施例 绿原酸含量/％ 总绿原酸含量/％ 咖啡因含量/％ 口感评分
一 3.29 5.52 2.32 微酸、低苦、香味明显
二 3.41 6.10 2.19 特征焦苦味，风味最佳
三 3.31 5.75 2.45 微酸、低苦、香味浓郁
四 3.44 6.26 2.21 微酸、低苦、香味浓郁
五 3.48 6.32 2.64 特征焦苦味，风味最佳
六 3.32 5.80 2.23 特征焦苦味，风味最佳
生豆 3.53 6.70 3.57 豆腥味
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.保留绿原酸的低酸味咖啡豆处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将生咖啡豆放置于密闭容器中，充入惰性气体，然后加热至80-95℃；
(2)在密封容器中充入纯净水部分取代惰性气体，加热，并超声萃取；分离溶液和咖啡豆；
(3)萃取后的溶液除去溶剂后密封保存，得萃取液；
(4)咖啡豆烘干，烘焙；
(5)烘焙后的咖啡豆加入萃取液；
所述步骤(1)中，惰性气体为氮气；充入惰性气体后容器内压力为0.2-0.3Mpa；
所述步骤(2)中，纯净水的加入量为生咖啡豆的7-10倍体积；保持容器内压力≥0.12Mpa；加热温度为103-115℃，萃取时间为40-60min；超声频率为30-60KHz；
所述步骤(2)中保持容器内压力为0.15-0.18Mpa；
所述步骤(4)中，咖啡豆分两步烘焙，第一步烘焙温度为80-105℃，时间为35-65min；第二步焙温度为220-250℃，时间为10-30min。
2.根据权利要求1所述的保留绿原酸的低酸味咖啡豆处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，利用旋转蒸发仪除去溶剂。
3.根据权利要求1所述的保留绿原酸的低酸味咖啡豆处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中，咖啡豆分两步烘焙，第一步烘焙温度为80-105℃，时间为45-50min；第二步焙温度为220-250℃，时间为10-12min。
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