CN116686889A - 咖啡生豆的后发酵处理法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于咖啡豆发酵技术领域，本发明公开了一种咖啡生豆的后发酵处理法。为了解决自然发酵存在的品质不可控、发酵周期长、发酵咖啡豆香气物质少、酸苦味较重的技术问题，本发明提供了一种多菌种配合分段精准发酵的方法，分别利用了解淀粉芽孢杆菌、乳酸菌、黑曲霉和酿酒酵母对咖啡豆进行发酵，不仅提高咖啡豆的发酵效率，使得咖啡豆在不同菌种作用下，发酵更彻底，香味物质更加丰富层次感更加明显、而且提高了咖啡豆中绿原酸含量，降低了咖啡豆中咖啡因的含量，提升了咖啡的营养价值，使得更符合现代人健康的生活理念。
Description
技术领域
本发明涉及及咖啡豆发酵技术领域，尤其涉及一种咖啡生豆的后发酵处理法。
背景技术
咖啡以其提神、醇香口味，，咖啡是一种典型的热带饮料作物，具有提神醒脑、利尿、强心、抗氧化、抗衰老等功效，是现代日常生活必不可少的饮料，深受人们喜爱。我国咖啡种植品种主要为中粒咖啡和小粒咖啡，其中小粒咖啡主要分布在云南省和四川省咖啡采后加工的环节涉及四个主要步骤，分别是收获、发酵、干燥和筛选。
发酵过程是咖啡香气和风味发展的关键过程之一，现有自然发酵工艺主要利用咖啡豆天然带来的微生物种群在不同的条件下进行发酵，带来咖啡豆不同的风味和品质。不同的自然发酵技术在全球的咖啡产地都已非常成熟，但自然发酵往往存在以下几个缺陷(1)发酵周期长，费时费力；(2)发酵程度不稳定，品质不一，存在发酵不足或发酵过度现象；(3)发酵菌种不可控，曲霉、青霉等真菌易在咖啡浆中生长，产霉菌毒素或一类不良风味物质，从而影响咖啡品质。
发明内容
有鉴于此，针对现有发酵技术存在的不足，本发明提供了一种咖啡生豆的后发酵处理法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
咖啡生豆的后发酵处理法，包括以下具体包括：
A:咖啡生豆前处理步骤
A1.将采摘后的全成熟的咖啡鲜果，进行浮选分级，剔除漂浮果及异物，将剩余的咖啡鲜果放入温水中浸泡，除去浮在水面上的咖啡鲜果及杂质，将剩余的咖啡鲜果清洗沥干，然后将咖啡鲜果进行去皮处理，得到带皮咖啡豆；
A2.将A1步骤制备的带皮咖啡豆浸泡在装有冰酶液的玻璃罐中，静置，再将玻璃罐置于室温环境，当用手抓取咖啡豆并搓揉，当豆体不黏滑有粗糙感时，捞出带皮咖啡豆，备用；
A3.将步骤A3制备的带皮咖啡豆用水清洗干净，灭菌，备用；
B咖啡生豆后发酵步骤，分为三个阶段，具体为：
第一阶段：将步骤A3制备的带皮咖啡豆和果渣混合，接种解淀粉芽孢杆菌，搅拌均匀，放入发酵罐中，加水将咖啡豆完全淹没，密封发酵罐，进行发酵；
第二阶段：第一阶段发酵完成，接种乳酸菌和黑曲霉菌，接种完毕后密封发酵罐，进行发酵；
第二阶段：第二阶段发酵完成，边搅拌边接入酿酒酵母，接种完毕后密封发酵罐，进行发酵；
C.咖啡生豆发酵完成后，清水冲洗干净，液氮冻干，机械脱皮，制得发酵后的咖啡生豆。
优选的，在步骤A1中浸泡咖啡鲜果的水温为40-45℃。
优选的，在步骤A2中，玻璃罐静置时间为2-3h,静置的同时超声处理15-20min，超声功率80-100w。
优选的，冰酶液是由复合果胶酶和清水按料液比0.05-0.2g:100mL混合后置于2-3℃环境中冷藏5-7h，即得。
优选的，复合果胶酶由果胶酯酶、多聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶和纤维素酶按质量比1-2:1-3:1-2:1混合而成。
优选的，在发酵第一阶段，发酵温度控制在20-24℃，发酵时间为12-24h。
优选的，在发酵第二阶段，发酵温度控制在28-30℃，发酵时间为24-36h。
优选的，在发酵第三阶段，发酵温度控制在20-24℃，发酵时间为20-24h。
优选的，在发酵第一阶段中果渣是将苹果渣、沙棘果渣、柑橘果渣、蓝莓果渣按重量比3:1:1:2比例混合而成。
优选的，带皮咖啡豆与果渣重量比为20-30:1
优选的，解淀粉芽孢杆菌和酿酒酵母接种量为5×107CFU/g；乳酸菌和黑曲霉菌接种量为2×107CFU/g。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种咖啡生豆的后发酵处理法。
1、经过本发明的发酵方法制备的咖啡生豆具有浓郁花果等丰富、醇厚香气，刺激性成分减少、酸苦味减少，本发明的多菌种配合分段精准发酵的方式，能够提高咖啡豆的发酵效率，使得咖啡豆在不同菌种作用下，发酵更彻底，香味物质更加丰富层次感更加明显、功能性活性成分含量更高。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、发酵时间长的问题。
2、经过试验测试，经过本发明的发酵方法制备的咖啡豆经过烘焙后，一方面相比于市售的咖啡豆咖啡因含量降低，减少了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，另一方面，相比于自然发酵的咖啡豆而言绿原酸含量显著提升，提升了咖啡豆的营养价值，使得咖啡豆功能性增强的同时也能够很好的保持咖啡豆原有的风味。
3、与现有技术采用的单一菌种发酵先比，本发明采用了三段式发酵法，
第一阶段发酵，本发明采用了解淀粉芽孢杆菌进行发酵，发酵体系中还加入果渣，一方面果渣中含有的各种维生素、矿物质促进解淀粉芽孢杆菌在发酵的过程中产出绿原酸，使得咖啡豆中的绿原酸不断富集，从而提高咖啡豆中绿原酸的含量，提高咖啡豆的营养价值，使咖啡豆功能性更强，更具有保健性；在第二阶段发酵，加入了乳酸菌和黑曲霉，黑曲霉的加入能够显著降低咖啡豆中嘌呤碱的含量，乳酸菌的加入不仅进一步加强了黑曲霉降低嘌呤碱的作用，而且发酵过程中无需添加其它成分，而且在乳酸菌的作用下，咖啡豆发酵后的香气更加醇厚、刺激性成分减少，因此使得咖啡豆更加健康，更符合现代人的健康生活的理念；在第三阶段，加入了酿酒酵母进行发酵，能够改善由于绿原酸含量增加而导致的咖啡豆酸苦味增加的不良口感的同时对咖啡豆进一步增香。本发明所有实施例中所得的咖啡烘焙豆均获得了以SCAA国际杯测标准进行评分的80分以上的高感官评分。
4、本发明利用酶促脱胶对咖啡豆进行脱胶，利用热胀冷缩效应，再配合超声处理，使得酶促反应更加彻底，缩短了脱胶时间，为后期发酵奠定了基础，缩短了发酵周期。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例1公开了一种咖啡生豆的后发酵处理法，包括以下具体包括：
A:咖啡生豆前处理步骤
A1.将采摘后的全成熟的咖啡鲜果，进行浮选分级，剔除漂浮果及异物，将剩余的咖啡鲜果放入40℃温水中浸泡，除去浮在水面上的咖啡鲜果及杂质，将剩余的咖啡鲜果清洗沥干，然后将咖啡鲜果进行去皮处理，得到带皮咖啡豆；
A2.将步骤A1制备的带皮咖啡豆浸泡在装有冰酶液的玻璃罐中静置2-3h，静置的同时超声处理15min，超声功率100w，再将玻璃罐置于室温环境，当用手抓取咖啡豆并搓揉，当豆体不黏滑有粗糙感时，捞出带皮咖啡豆，备用；其中，冰酶液是由复合果胶酶和清水按料液比0.05g:100mL混合后置于2℃环境中冷藏7h，即得；复合果胶酶由果胶酯酶、多聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶和纤维素酶按质量比1:1:1:1混合而成。
A3.将步骤A2制备的带皮咖啡豆用水清洗干净，灭菌，备用；
B咖啡生豆后发酵步骤，分为三个阶段，具体为：
第一阶段：将步骤A3制备的带皮咖啡豆和果渣按重量比20:1混合，接入5×107CFU/g解淀粉芽孢杆菌，搅拌均匀，放入发酵罐中，加水将带皮咖啡豆完全淹没，密封发酵罐，发酵温度控制在20℃，发酵时间为24h；其中，果渣是将苹果渣、沙棘果渣、柑橘果渣、蓝莓果渣按重量比3:1:1:2比例混合而成。
第二阶段：第一阶段发酵完成，接种乳酸菌和黑曲霉菌，接种量均为2×107CFU/g，接种完毕后搅拌均匀，密封发酵罐，发酵温度控制在28℃，发酵时间为36h；
第二阶段：第二阶段发酵完成，边搅拌边接入接入5×107CFU/g酿酒酵母，接种完毕后密封发酵罐，发酵温度控制在20℃，发酵时间为24h；
C.咖啡生豆发酵完成后，清水冲洗干净，液氮冻干，机械脱皮，制得发酵后的咖啡生豆；
D：将步骤C制备的咖啡生豆置于咖啡烘焙机中烘焙，入豆温度为150℃，并以5℃/min升温，达到200℃时恒温烘焙，当咖啡豆烘焙时产生第一次爆破音后10s,迅速出豆冷却。
经本实施例处理发酵体系的最终pH为3.79，所得的咖啡烘焙豆具有较高含量的酯类、醛类、酮类、醇类、烯萜类、酯类和酸类香气物质，特征香气物质种类丰富，该咖啡豆具备层次丰富花果香气，依照SCAA国际杯测标准对该咖啡豆进行评分，得到了81.0的高评分。
本发明实施例2公开了一种咖啡生豆的后发酵处理法，包括以下具体包括：
A:咖啡生豆前处理步骤
A1.将采摘后的全成熟的咖啡鲜果，进行浮选分级，剔除漂浮果及异物，将剩余的咖啡鲜果放入45℃温水中浸泡，除去浮在水面上的咖啡鲜果及杂质，将剩余的咖啡鲜果清洗沥干，然后将咖啡鲜果进行去皮处理，得到带皮咖啡豆；
A2.将步骤A1制备的带皮咖啡豆浸泡在装有冰酶液的玻璃罐中静置3h，静置的同时超声处理15min，超声功率80w，再将玻璃罐置于室温环境，当用手抓取咖啡豆并搓揉，当豆体不黏滑有粗糙感时，捞出带皮咖啡豆，备用；其中，冰酶液是由复合果胶酶和清水按料液比0.2g:100mL混合后置于3℃环境中冷藏5h，即得；复合果胶酶由果胶酯酶、多聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶和纤维素酶按质量比2:3:2:1混合而成；
A3.将步骤A2制备的带皮咖啡豆用水清洗干净，灭菌，备用；
B咖啡生豆后发酵步骤，分为三个阶段，具体为：
第一阶段：将步骤A3制备的带皮咖啡豆和果渣按重量比30:1混合，接入5×107CFU/g解淀粉芽孢杆菌，搅拌均匀，放入发酵罐中，加水将带皮咖啡豆完全淹没，密封发酵罐，发酵温度控制在24℃，发酵时间为12h；其中，果渣是将苹果渣、沙棘果渣、柑橘果渣、蓝莓果渣按重量比3:1:1:2比例混合而成。
第二阶段：第一阶段发酵完成，接种乳酸菌和黑曲霉菌，接种量均为2×107CFU/g，接种完毕后搅拌均匀，密封发酵罐，发酵温度控制在30℃，发酵时间为24h；
第二阶段：第二阶段发酵完成，边搅拌边接入接入5×107CFU/g酿酒酵母，接种完毕后密封发酵罐，发酵温度控制在24℃，发酵时间为20h；
C.咖啡生豆发酵完成后，清水冲洗干净，液氮冻干，机械脱皮，制得发酵后的咖啡生豆；
D：将步骤C制备的咖啡生豆置于咖啡烘焙机中烘焙，入豆温度为150℃，并以5℃/min升温，达到200℃时恒温烘焙，当咖啡豆烘焙时产生第一次爆破音后10s,迅速出豆冷却。
经本实施例处理发酵体系的最终pH为3.76，所得的咖啡烘焙豆具有较高含量的酯类、醛类、酮类、醇类、烯萜类、酯类和酸类香气物质，特征香气物质种类丰富，该咖啡豆具备层次丰富花果香气，依照SCAA国际杯测标准对该咖啡豆进行评分，得到了80.5的高评分。
本发明实施例3公开了一种咖啡生豆的后发酵处理法，包括以下具体包括：
A:咖啡生豆前处理步骤
A1.将采摘后的全成熟的咖啡鲜果，进行浮选分级，剔除漂浮果及异物，将剩余的咖啡鲜果放入42℃温水中浸泡，除去浮在水面上的咖啡鲜果及杂质，将剩余的咖啡鲜果清洗沥干，然后将咖啡鲜果进行去皮处理，得到带皮咖啡豆；
A2.将步骤A1制备的带皮咖啡豆浸泡在装有冰酶液的玻璃罐中静置2.5h，静置的同时超声处理15min，超声功率90w，再将玻璃罐置于室温环境，当用手抓取咖啡豆并搓揉，当豆体不黏滑有粗糙感时，捞出带皮咖啡豆，备用；其中，冰酶液是由复合果胶酶和清水按料液比0.1g:100mL混合后置于2℃环境中冷藏6h，即得；复合果胶酶由果胶酯酶、多聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶和纤维素酶按质量比1.5:2:1.5:1混合而成；
A3.将步骤A2制备的带皮咖啡豆用水清洗干净，灭菌，备用；
B咖啡生豆后发酵步骤，分为三个阶段，具体为：
第一阶段：将步骤S3制备的带皮咖啡豆和果渣按重量比25:1混合，接入5×107CFU/g解淀粉芽孢杆菌，搅拌均匀，放入发酵罐中，加水将带皮咖啡豆完全淹没，密封发酵罐，发酵温度控制在22℃，发酵时间为18h；其中，果渣是将苹果渣、沙棘果渣、柑橘果渣、蓝莓果渣按重量比3:1:1:2比例混合而成。
第二阶段：第一阶段发酵完成，接种乳酸菌和黑曲霉菌，接种量均为2×107CFU/g，接种完毕后搅拌均匀，密封发酵罐，发酵温度控制在28℃，发酵时间为30h；
第二阶段：第二阶段发酵完成，边搅拌边接入接入5×107CFU/g酿酒酵母，接种完毕后密封发酵罐，发酵温度控制在20℃，发酵时间为22h；
C.咖啡生豆发酵完成后，清水冲洗干净，液氮冻干，机械脱皮，制得发酵后的咖啡生豆；
D：将步骤C制备的咖啡生豆置于咖啡烘焙机中烘焙，入豆温度为150℃，并以5℃/min升温，达到200℃时恒温烘焙，当咖啡豆烘焙时产生第一次爆破音后10s,迅速出豆冷却。
经本实施例处理发酵体系的最终pH为3.52，所得的咖啡烘焙豆具有较高含量的酯类、醛类、酮类、醇类、烯萜类、酯类和酸类香气物质，特征香气物质种类丰富，该咖啡豆具备层次丰富花果香气，依照SCAA国际杯测标准对该咖啡豆进行评分，得到了82.0的高评分。
对比例1
本对比例的咖啡生豆的发酵方法，与实施例3不同之处在于，采用自然发酵处理，自然发酵处理以咖啡豆原生菌株作为发酵微生物群，无人工接种菌株，其余步骤均与实施例3一致。
对比例2
本对比例的咖啡生豆的发酵方法，与实施例3不同之处在于，步骤C中的带皮咖啡豆不进行速冻处理，只是采用常规的升温干燥法，其余步骤均与实施例3一致。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
试验例1
本发明实施例1、实施例2和实施例3以及对比例1制备的发酵后咖啡生豆香气物质的含量测试结果见表1。
表1-不同的发酵方法对发酵后的咖啡生豆香气物质含量的影响
从表1数据明显可以看出，与对比例1无菌种自然发酵后的咖啡生豆相比，本发明实施例1、实施例2和实施例3制备的发酵后的咖啡生豆香气相对总含量明显提高，分别提高了132.8％、133.6％和137.6％；充分说明，经过多菌种的配合发酵制备的咖啡生豆，具有浓郁花果等丰富、醇厚香气，刺激性成分减少、酸苦味减少，香气自然丰富，香气质提高。
试验例2
本发明实施例3、对比例1、对比例2制备的咖啡烘焙豆绿原酸的含量测试结果见表2。
表2-咖啡烘焙豆中绿原酸含量的影响
| 组别 | 绿原酸含量 |
| 实施例3 | 48.36mg/g |
| 对比例1 | 25.41mg/g |
| 对比例2 | 37.15mg/g |
从表2测试数据明显可以看出，相比对比例1自然无任何菌种发酵相比，本发明通过多菌种配合发酵的咖啡生豆经过烘焙后中的绿原酸含量显著提升，对比例2和实施例3相比，对比例2中发酵后的咖啡生豆采用了常规的升温干燥法对咖啡生豆进行干燥，由于绿原酸热稳定性差，常规的升温干燥法会对绿原酸进行破坏，再加之进行烘焙，绿原酸再经过高温，所以又被再一次破坏，所以本发明实施例3采用了液氮冻干，降低咖啡生豆中的水分，降低了由于升温干燥对绿原酸的破坏。
试验例3
本发明实施例1、实施例2和实施例3以及和市售咖啡豆中咖啡因含量测定，结果见表3。
测定方法：取实施例1-3制备得到的咖啡烘焙豆与市售咖啡豆各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，其中，市售的咖啡豆为云南保山阿拉比卡小粒咖啡豆。
表3-咖啡烘焙豆中咖啡因含量
| 组别 | 咖啡因含量 |
| 实施例1 | 3.3mg/g |
| 实施例2 | 3.1mg/g |
| 实施例3 | 3.0mg/g |
| 市售咖啡豆 | 14.8mg/g |
从表3数据可知，与市售咖啡豆相比，经过本发明的发酵方法制备的咖啡豆经过烘焙后，咖啡因的含量显著降低，原因在于，本发明在发酵时，加入黑曲霉，黑曲霉能够降低咖啡中的嘌呤碱的含量，在加入黑曲霉的同时又加入了乳酸菌，一方面乳酸菌对咖啡发酵具有促进作用，增加咖啡豆的香气物质，另一方面乳酸菌可以增强黑曲霉对咖啡中的嘌呤碱的分解作用，使得咖啡中的嘌呤碱含量显著下降，从而使得咖啡因含量下降。
Claims (9)
1.咖啡生豆的后发酵处理法，其特征在于，包括以下具体包括：
A:咖啡生豆前处理步骤
A1.将采摘后的全成熟的咖啡鲜果，进行浮选分级，剔除漂浮果及异物，将剩余的咖啡鲜果放入温水中浸泡，除去浮在水面上的咖啡鲜果及杂质，将剩余的咖啡鲜果清洗沥干，然后将咖啡鲜果进行去皮处理，得到带皮咖啡豆；
A2.将A1步骤制备的带皮咖啡豆浸泡在装有冰酶液的玻璃罐中，静置，再将玻璃罐置于室温环境，当用手抓取咖啡豆并搓揉，当豆体不黏滑有粗糙感时，捞出带皮咖啡豆，备用；
A3.将步骤A3制备的带皮咖啡豆用水清洗干净，灭菌，备用；
B咖啡生豆后发酵步骤，分为三个阶段，具体为：
第一阶段：将步骤A3制备的带皮咖啡豆和果渣混合，接种解淀粉芽孢杆菌，搅拌均匀，放入发酵罐中，加水将咖啡豆完全淹没，密封发酵罐，进行发酵；
第二阶段：第一阶段发酵完成，接种乳酸菌和黑曲霉菌，接种完毕后密封发酵罐，进行发酵；
第二阶段：第二阶段发酵完成，边搅拌边接入酿酒酵母，接种完毕后密封发酵罐，进行发酵；
C.咖啡生豆发酵完成后，清水冲洗干净，液氮冻干，机械脱皮，制得发酵后的咖啡生豆。
2.根据权利要求1所述的咖啡生豆的后发酵处理法，其特征在于，在步骤A1中浸泡咖啡鲜果的水温为40-45℃。
3.根据权利要求1所述的咖啡生豆的后发酵处理法，其特征在于，在步骤A2中，玻璃罐静置时间为2-3h,静置的同时超声处理15-20min，超声功率80-100w。
4.根据权利要求1所述的咖啡生豆的后发酵处理法，其特征在于，冰酶液是由复合果胶酶和清水按料液比0.05-0.2g:100mL混合后置于2-3℃环境中冷藏5-7h，即得。
5.根据权利要求4所述的咖啡生豆的后发酵处理法，其特征在于，复合果胶酶由果胶酯酶、多聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶和纤维素酶按质量比1-2:1-3:1-2:1混合而成。
6.根据权利要求1所述的咖啡生豆的后发酵处理法，其特征在于，在发酵第一阶段中果渣是将苹果渣、沙棘果渣、柑橘果渣、蓝莓果渣按重量比3:1:1:2比例混合而成。
7.根据权利要求1所述的咖啡生豆的后发酵处理法，其特征在于，带皮咖啡豆与果渣重量比为20-30:1。
8.根据权利要求1所述的咖啡生豆的后发酵处理法，其特征在于，在发酵第一阶段，发酵温度控制在20-24℃，发酵时间为12-24h；在发酵第二阶段，发酵温度控制在28-30℃，发酵时间为24-36h；在发酵第三阶段，发酵温度控制在20-24℃，发酵时间为20-24h。
9.根据权利要求1所述的咖啡生豆的后发酵处理法，其特征在于，解淀粉芽孢杆菌和酿酒酵母接种量为5×107CFU/g；乳酸菌和黑曲霉菌接种量为2×107CFU/g。
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