ES2589137T3 - Sustituto de café o café instantáneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural y método de producción del mismo - Google Patents

Sustituto de café o café instantáneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural y método de producción del mismo Download PDF

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Abstract

Un método de producción de sustituto de café o café instantáneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF) (100) que comprende las etapas de: - tostado del material de entrada (101) - molido del material tostado (102), - extracción del material molido (103), y caracterizado por las etapas de: - tostado de los materiales de entrada (101) en el que semillas, frutas y/o granos obtenidos a partir de diferentes plantas y árboles se usan como materiales de entrada, - adición de levadura al extracto (104) en la que se añaden sacarosa y levadura y se mezclan en el extracto obtenido después de la extracción (103), - fermentación (105), en la que el extracto se fermenta con el impacto de añadir levadura al extracto (104) y en la que se reducen la acrilamida y el HMF formados después de tostar (101) metabolizándose por la levadura, - filtración (106) en la que, después de que cesa la fermentación (105), las células de levadura se separan y se extraen del producto, - secado del filtrado que se limpia de las células de levadura (107).

Description

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DESCRIPCION
Sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural y metodo de produccion del mismo
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF), en el que se minimizan los componentes del proceso cancerigeno y citotoxico encontrados en los alimentos tostados tratados con calor especialmente tales como el cafe, y al metodo de produccion del mismo.
Antecedentes de la invencion
El metodo usado en la produccion de cafe instantaneo en la tecnologia de hoy en dia comprende una serie de procesos tales como el tostado de granos de cafe crudos, la molienda, la separacion del aroma, la extraccion, la concentracion y el secado. Durante el tostado de los granos de cafe, la acrilamida y el HMF se forman en diferentes concentraciones dependiendo de la intensidad del tratamiento con calor que se aplique. Despues de que los cientificos suecos (Tareke y col., 2002) determinaron la presencia de acrilamida, que se anuncia como un cancerigeno potencial (Agencia Internacional para la Investigacion sobre el Cancer, IARC, 1994), en los alimentos tratados con calor, la determinacion de la cantidad de acrilamida en diversos alimentos ha ganado importancia. Teniendo en cuenta la incidencia del consumo de alimentos que contienen una alta concentracion de acrilamida tales como patatas fritas, muchos productos de panaderia y cafe, es necesario, obviamente, reducir la cantidad de acrilamida en estos alimentos. Ademas de la acrilamida, como el HMF es tambien citotoxico y mutageno, su cantidad deberia ser tambien limitada. El limite maximo especificado para el HMF es de 40 ppm en la miel y 20 ppm en zumos de frutas.
Se estan realizando intensamente estudios para reducir las concentraciones de acrilamida y de HMF en diversos productos. Se ha concluido que la reduccion del tiempo de tratamiento con calor y de la temperatura (Surdyk y col., 2004;.Taubert y col., 2004) y la reduccion del valor del pH (Jung y col., 2003; Rydberg y col., 2003) reducen la formacion de acrilamida. El uso de la enzima asparaginasa (Zyzak y col., 2003; Ciesarova y col., 2006) se desarrollo tambien como otra estrategia. Usando la asparaginasa, el aminoacido asparagina que tiene un papel clave en la formacion de acrilamida, se convierte en acido aspartico. Existe un documento de patente de Estados Unidos numerado US 20040081724 que divulga que pueden obtenerse usando dicho metodo granos de cafe tostados que tienen una cantidad reducida de acrilamida.
El documento de patente de Estados Unidos n° US 20070178219, que es otro documento de patente del estado de la tecnica, divulga que la acrilamida puede reducirse mediante un metodo que elimina la asparagina debilitando la pared celular de las plantas que contienen asparagina mediante energia de microondas, energia ultrasonica, fuerza de presion o una enzima. El principio de esta tecnica es impedir que la asparagina entre en la reaccion de Maillard. La asparagina se descompone por la enzima asparaginasa o se crea un medio competitivo para inhibir la reaccion de Maillard de la asparagina usando los aminoacidos cisteina, lisina o glicina. Se divulga que se probo este metodo para las patatas fritas y que es tambien aplicable para los granos de cafe.
En otro estudio relacionado realizado (Gokmen y §enyuva 2007a, b; Park y col., 2005), se obtienen resultados que demuestran que los cationes divalentes reducen la formacion de acrilamida. Haciendo uso de esta informacion, el documento de patente europea n° EP2160948 divulga que la formacion de acrilamida se reduce remojando granos de achicoria en soluciones que contienen Ca 2+ y Mg 2+ antes del tostado.
En el documento de patente japonesa n° JP 2007282537, se uso vapor de agua sobrecalentado para el tostado y se menciona que, por medio de este metodo, aunque el contenido de acrilamida disminuye, el contenido de acido clorogenico aumenta.
En el documento de patente internacional n° WO 2005094591, el contenido de acrilamida puede reducirse tambien un 48 % fermentando los granos de cafe con bacterias del acido lactico antes del tostado. Por medio de este proceso, el pH del medio disminuye y, por lo tanto, se ralentiza la reaccion de Maillard. Cuando se tuestan los granos de cafe despues de la fermentacion, se observa una formacion menor de color.
Ademas de todo esto, en una investigacion (Quarta y Anese, 2012) realizada, se probo la aplicacion de vacio para reducir el contenido de furfural y de HMF en el cafe y se determina que no es muy eficaz en la reduccion de HMF en el cafe soluble. Cuando la muestra de cafe se hidrato antes de la aplicacion de vacio, el contenido de furfural pudo reducirse un 100 % y el contenido de HMF un 20 %. Sin embargo, se informo de que se produjeron perdidas graves en los componentes de olor y aroma volatiles de cafe en esta tecnica.
Despues de considerar las tecnicas practicadas hoy en dia, se intento disminuir en primer lugar la carga de tratamiento con calor para reducir la acrilamida y el HMF; sin embargo, esto no se encontro muy util ya que redujo
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tambien los beneficios proporcionados por el tratamiento por calor. Reducir la carga termica reduce tambien el indice de reaccion de Maillard y, por lo tanto, las concentraciones de productos de la reaccion de Maillard, que son responsables del desarrollo deseado del sabor y del olor en el producto. Esta es la desventaja mas significativa de cambiar los parametros del tratamiento con calor.
Como el aminoacido asparagina en los alimentos tiene un papel clave en la produccion de acrilamida, la extraccion de asparagina se usa como una tecnica alternativa para limitar la cantidad de acrilamida. La asparagina presente en la comida se convierte en acido aspartico usando la enzima asparaginasa y se le impide entrar en la reaccion de Maillard. Este metodo se aplica en la produccion de galletas y se indica que puede aplicarse en alimentos, que incluyen la produccion de masa en su proceso, tales como pasteles y panes. Sin embargo, se indica que es dificil su aplicabilidad en las patatas fritas. Adicionalmente, cuando se usa en la produccion de granos de cafe con contenido reducido de asparagina y, por lo tanto, acrilamida, como la reaccion de Maillard es de nuevo limitada, se produce la perdida del sabor, del olor y del aroma en la produccion de cafe instantaneo.
La estrategia de reducir la acrilamida sumergiendo la materia prima en soluciones que contienen cationes divalentes (Ca2+ etc.) puede causar defectos de sabor cuando se usa en la produccion de cafe instantaneo. Adicionalmente, cationes tales como Ca2 +’ Mg2 + promueven la deshidratacion de la glucosa y, por lo tanto, aceleran la formacion de HMF.
Se observa que, generalmente, las estrategias de mitigacion para el contenido de acrilamida y de HMF en alimentos se basan en limitar la reaccion de Maillard. Como la reaccion de Maillard es responsable de la formacion del sabor- olor deseados en el producto, es desventajoso el uso de estas tecnicas, especialmente en productos considerablemente aromaticos tales como el cafe.
Sumario de la invencion
El objetivo de la presente invencion es proporcionar sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF) y un metodo de produccion del mismo que se lleva a cabo sin requerir ningun cambio en el tratamiento con calor (tal como un tostado).
Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF) y un metodo de produccion del mismo sin ninguna perdida de sabor, olor o aroma.
Un objetivo adicional de la presente invencion es proporcionar sustituto de cafe o cafe instantaneo, cuyos danos en la salud humana se reducen o se eliminan completamente y se reducen los contenidos de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF), y un metodo de produccion del mismo.
Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF) y un metodo de produccion del mismo en el que se fermentan los extractos obtenidos de granos o los alimentos tostados similares a granos.
Descripcion detallada de la invencion
El sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF) de la invencion y el metodo de produccion del mismo se ilustran en la figura adjunta en la que:
la figura 1 es el diagrama de flujo del metodo de produccion.
El sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF) y el metodo de produccion del mismo (100) desarrollados para cumplir el objetivo de la presente invencion comprenden las etapas de
- tostado del material de entrada (101),
- molido del material tostado (102),
- extraccion del material molido (103),
- adicion de levadura al extracto (104),
- fermentacion (105),
- filtracion (106),
- secado del filtrado (107).
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En el sustituto de cafe o cafe instantaneo de la invencion, se llevo a cabo el metodo de produccion (100) tostando (101) en primer lugar. Semillas, granos y/o frutas obtenidos de diferentes plantas y arboles pueden usarse como materiales de entrada. En el modo de realizacion preferido de la invencion, se usan granos de cafe que se obtienen de las semillas de las frutas de los arboles de cafe. Despues de recoger los granos de cafe maduros, estos se limpian procesandose de acuerdo a la tecnica de procesamiento en humedo o en secado. Se requiere el proceso de tostado (101) para dichos granos de cafe limpiados para dar sabor, olor y aroma al producto final. El tostado (101) puede llevarse a cabo en diferentes condiciones de temperatura y tiempo. En el modo de realizacion preferido de la invencion, se usan temperaturas en el intervalo de 200 a 250 0C para obtener el sabor y el olor especificos para el material. La formacion del sabor y del olor especificos para el cafe se proporciona por la reaccion de Maillard. La reaccion de Maillard tiene lugar entre grupos de amino libres y grupos de carbonilo y se acelera a medida que sube la temperatura. Mientras que permite la formacion de las caracteristicas deseadas en el producto, estas reacciones pueden causar tambien la formacion de diversos compuestos cancerigenos. La acrilamida y y el hidroximetilfurfural (HMF) son los mas conocidos entre estos compuestos.
El material tostado se muele a continuacion con la ayuda de un molinillo (102) y se divide en particulas mas pequenas.
El material molido se somete a la extraccion (103) a una presion y una temperatura determinadas y, a continuacion, se meten todos los componentes solubles de cafe en un medio liquido, mientras que se extraen los componentes insolubles. En el modo de realizacion preferido de la invencion, la extraccion (103) se lleva a cabo usando agua a 1000-1500 kPa de presion y a una temperatura de 90-150 0C. La concentracion final del extracto se ajusta de modo que contendra el 10-20 % de solido soluble.
El extracto que contiene el 10-20 % de solido soluble obtenido despues de la extraccion (103) se recoge para la etapa de adicion de levadura (104). En esta etapa (104), las mezclas se preparan anadiendo sacarosa y levadura a los extractos. En el modo de realizacion preferida de la invencion, la levadura de panaderia (Saccharomyces cerevisiae), que no tiene ningun dano en la salud humana y que se usa en la produccion de muchos productos fermentados, se usa como la levadura. La levadura de panaderia necesita basicamente fuente de carbono y de nitrogeno y es muy activa en dichos medios. En el modo de realizacion preferido de la invencion, el extracto que contiene el 10-20 % de solido soluble se mezcla con el 0,5-1 % de levadura (p/v) y el 1-10 % de sacarosa (p/v) y, de esta manera, se lleva a cabo la fermentacion.
Las mezclas que se preparan se fermentan (105) con el impacto de la etapa de adicion de levadura (104) y, al mismo tiempo, de acrilamida y de HMF formados despues del tostado (102) metabolizandose por la levadura. En el modo de realizacion preferido de la invencion, la fermentacion (105) continua durante 12-48 horas a temperaturas de 25-30 0C.
Despues de cesar la fermentacion (105), se lleva a cabo una filtracion (106) con el fin de separar y extraer las celulas de levadura del producto.
El filtrado que se limpia de las celulas de levadura se seca (107) finalmente. El secado puede aplicarse de dos formas diferentes, en concreto mediante secado por pulverizacion o mediante liofilizacion.
Despues del secado (107), el producto final se obtiene de tal manera que no hay perdida de sabor-olor ni de aroma y esta limpio en su mayor parte de las sustancias cancerigenas y citotoxicas no deseables.
La concentracion de acrilamida y de HMF en el producto final puede ajustarse cambiando los porcentajes de extracto, de levadura y de sacarosa en las mezclas preparadas durante la etapa de adicion de levadura (104). Se dan a continuacion ejemplos y resultados correspondientes a las mezclas en las que se usan los extractos obtenidos de los granos de cafe.
Ejemplo 1
Se prepara una mezcla del 20 % de extracto de cafe (p/v), del 10 % de sacarosa (p/v) y del 1 % de levadura de panaderia (p/v); y se deja fermentar durante 12 horas. El contenido de HMF en el producto final, que se produce asi, se observa que disminuye un 94 % con respecto al contenido de HMF en el cafe tostado.
Ejemplo 2
Se prepara una mezcla de un 20 % de extracto de cafe 20 (p/v), un 10 % de sacarosa (p/v) y un 1 % de levadura de panaderia (p/v); y se deja fermentar el extracto durante 24 horas. El contenido de acrilamida en el producto final, que se produce asi, se observa que disminuye un 52 % con respecto al contenido de acrilamida en el cafe tostado. El contenido de HMF disminuyo un 98,6 %.
Ejemplo 3
Se prepara una mezcla de un 20 % de extracto de cafe 20 (p/v), un 10 % de sacarosa (p/v) y un 1 % de levadura de panaderia (p/v); y se deja fermentar el extracto durante 48 horas. El contenido de acrilamida en el producto final, que se produce asi, se observa que disminuye un 72,7 % con respecto al contenido de acrilamida en el cafe tostado. El 5 contenido de HMF disminuyo un 100 %.
Como se ve a partir de los ejemplos dados anteriormente, el tiempo de fermentacion tiene un papel significativo en la reduccion del contenido de acrilamida y de HMF en el producto.

Claims (9)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo de produccion de sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF) (100) que comprende las etapas de:
    - tostado del material de entrada (101),
    - molido del material tostado (102),
    - extraccion del material molido (103), y caracterizado por las etapas de:
    - tostado de los materiales de entrada (101) en el que semillas, frutas y/o granos obtenidos a partir de diferentes plantas y arboles se usan como materiales de entrada,
    - adicion de levadura al extracto (104) en la que se anaden sacarosa y levadura y se mezclan en el extracto obtenido despues de la extraccion (103),
    - fermentacion (105), en la que el extracto se fermenta con el impacto de anadir levadura al extracto (104) y en la que se reducen la acrilamida y el HMF formados despues de tostar (101) metabolizandose por la levadura,
    - filtracion (106) en la que, despues de que cesa la fermentacion (105), las celulas de levadura se separan y se extraen del producto,
    - secado del filtrado que se limpia de las celulas de levadura (107).
  2. 2. Un metodo de produccion de sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF) (100) de acuerdo a la reivindicacion 1, caracterizado por la etapa de tostado del material de entrada (101) en la que los granos de cafe se usan como material de entrada.
  3. 3. Un metodo de produccion de sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF) (100) de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por la etapa de tostado del material de entrada (101) en la que se usan temperaturas de 200-250 0C para formar el sabor y el olor especificos para el material.
  4. 4. Un metodo de produccion de sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF) (100) de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por la etapa de extraccion del material molido (103), que se lleva a cabo preferentemente con agua a 1000-1500 kPa de presion y a una temperatura de 90-150 0C y en la que se meten todos los componentes solubles del material en el medio liquido y se extraen los componentes insolubles.
  5. 5. Un metodo de produccion de sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF) (100) de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por la etapa de adicion de levadura al extracto (104) en la que la levadura de panaderia (Saccharomyces cerevisiae), que no causa ningun dano a la salud humana y que se usa en la produccion de muchos productos fermentados, se usa como la levadura.
  6. 6. Un metodo de produccion de sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF) (100) de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por la etapa de adicion de levadura al extracto (104) en la que se prepara la mezcla que comprende el 0,5-1 % de levadura (p/v), el 1-10 % de sacarosa (p/v) y el 10-20 % de extracto (p/v).
  7. 7. Un metodo de produccion de sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF) (100) de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por la etapa de la fermentacion (105), que se continua durante 12-48 horas a una temperatura de 25-30 °C despues del proceso de adicion de levadura (104).
  8. 8. Un metodo de produccion de sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF) (100) de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por la etapa de secado del filtrado mediante secado por pulverizacion o mediante liofilizacion (107) en la que se obtiene el filtrado como resultado de la filtracion (106).
  9. 9. El sustituto de cafe o cafe instantaneo con contenido reducido de acrilamida y de hidroximetilfurfural (HMF), que se obtiene por un metodo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y que se limpia completamente o parcialmente de las sustancias cancerigenas y citotoxicas sin ninguna perdida de su sabor-olor y su aroma.
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