JP2016521132A - アロマ放出カプセル - Google Patents

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Abstract

本発明は、コーヒー油を含む組成物を含むカプセルを生成するための方法に関する。本発明は、かかる方法によって取得可能なカプセルにまた関する。さらに、本発明は、かかるカプセルを含む、組成物、食品原材料及び食品製品に関する。【選択図】 図1

Description

発明の技術分野
本発明は、アロマ送達システムとしてのコーヒー油を含むカプセルに関する。特に、本発明は、かかるコーヒー油カプセルを生成するための方法に関する。本発明は、さらに、かかるコーヒー油カプセルを含む、食品原材料及び食品製品に関する。
発明の背景
湯などで戻す(reconstituted)とき、アロマ揮発物が、非常に速くしばしば放出され、その結果、消費者が感じる風味のアロマが、急速に減少する。アロマの放出を調節する一つの取り組みは、製造過程の間にアロマ送達システムを加えることであり、そのため、アロマ送達システムは、最終生成物に包埋される。アロマ送達システムは、膜によってそれぞれ包囲された油滴からなることができる。しかし、生成物は、もっぱら天然材料、例えばコーヒー豆から構成されるようにという、消費者からの要望が高まっている。
したがって、アロマの送達のためのシステムが改善されれば、有利となり、特に、より効率的及び/又は信頼のおけるアロマ送達システムがもっぱら天然又は有機材料から構成されれば、有利となる。
本発明は、カプセル形成のためにコーヒー油を使用する、カプセル化された組成物を含むカプセルの形成に関する。したがって、本発明の目的は、アロマ放出システムとして使用するためのカプセル化された組成物を含むカプセルの提供に関する。
特に、アロマ放出システムの形成のための必須成分を定義することによって、先行技術の上述の問題を解決する、アロマ放出システムを提供することが、本発明の目的である。
したがって、本発明の一態様は、カプセル化された組成物含むカプセルを生成するための方法に関するものであって、方法は、
a)タンパク質、及び/又はペプチド、及び/又は多糖、及び/又はポリフェノールを含む第一の水性組成物、
コーヒー油を含む第二の組成物
を用意するステップ、
b)任意で、水相でコーヒー油を含む上記組成物を乳化させるステップ、
c)pH7未満で上記第一の組成物と上記第二の組成物を混合させ、エマルションを提供するステップ、
d)任意で、上記エマルションを濃縮するステップ、
e)pHを7以上に上昇させるステップ、
f)任意で、上記エマルションを乾燥させるステップ、並びに
g)カプセル化された組成物を含む上記カプセルを提供するステップ
を含む。
本発明の別の態様は、本発明による方法によって取得可能なカプセル化された組成物を含むカプセルに関する。
本発明のさらに別の態様は、カプセル化された組成物を含むカプセルを提供することであり、カプセルは、
コーヒー油を含む組成物のコア、及び
上記コアを包囲する膜
を含み、上記膜は、コーヒー油成分、並びに、タンパク質、及び/又はペプチド、及び/又は多糖、及び/又はポリフェノールを含む。
本発明のまた別の態様は、本発明によるカプセル化された組成物を含むカプセルを含む、組成物を提供することである。
本発明によるさらなる態様は、本発明によるカプセル化された組成物を含むカプセルを含む、食品又は非食品マトリックスに関する。
またさらなる態様は、本発明による食品原材料又は組成物を含む、食品製品に関する。
さらなる態様は、コーヒー油を含むカプセルの生成のためのコーヒー油又はその誘導体を含む組成物の使用に関する。
生成方法の概観を示す模式図である。 温度放出プロファイルを示す図である。A)コーヒー抽出物中の2.5%生コーヒー抽出物残留物MF(pH9)。B)コーヒー中でUF6回によって洗浄された、2.5%生コーヒー抽出物残留物MF(pH6)。 2.5%生コーヒーUFのSEM顕微鏡写真である。A)pH9のコーヒー油カプセルのSEM写真。直径約80μm。B)pH7のカプセルのクリオSEM写真。直径約50μm。 いくつかの抽出物濃度で生成された、生コーヒー油カプセルpH7の顕微鏡画像である(最終pH7)。上の列:生成後。下の列:50%濃縮コーヒー抽出物中で。 50%濃縮コーヒー抽出物中へ組み込む間に、いくつかの抽出物濃度で生成された、生コーヒー油カプセルの安定度を示す図である。 コーヒーマトリックス中の凍結乾燥方法後の無傷のコーヒー油カプセルを示す図である。 実施例1で説明されている、2.5%抽出物濃度で生成された、生、トーストされた(toasted)又はローストされた(roasted)コーヒー油カプセル、pH7〜9の顕微鏡写真である。生成後及び50%濃縮コーヒー抽出物(コーヒーヘビーリカー(coffee heavy liquor))中で撮った画像。MF:精密濾過及びUF:限外濾過。表示されたコーヒー油カプセルは、50〜150μmの範囲の直径を有する。 様々なpH値の2.5%生コーヒーの残留物と、コーヒー油からの界面活性物質と混合された中鎖脂肪酸トリグリセリド(MCT)との間の界面張力を示す図である。 非コーヒー水相及びアロマ付けしたコーヒー油で形成されたカプセルを示す図である。 無脂肪乳への添加の前及び後の魚油カプセルを示す図である。
発明の詳細な説明
本発明は今、以下に、より詳細にわたって説明されることになる。
上述の通り、本発明は、アロマ放出システムを生成するための方法に関するものであって、アロマを徐放出/遅延放出させてもよい。アロマ放出システムとしてここに説明されているが、システムは、その他の構成成分のカプセル化及び放出のためにもまた使用されてもよいと理解されるべきである。ここに説明されているシステム内にカプセル化されることができるその他の構成成分は、例えば、ビタミンなどの栄養化合物である。
カプセル化された組成物を含むカプセルを生成するための方法。
本発明の態様は、カプセル化された組成物を含むカプセルを生成するための方法に関するものであって、方法は、
a)タンパク質、及び/又はペプチド、及び/又は多糖、及び/又はポリフェノールを含む第一の水性組成物、
コーヒー油を含む第二の組成物
を用意するステップ、
b)任意で、水相でコーヒー油を含む上記組成物を乳化させるステップ、
c)pH7未満で上記第一の組成物と上記第二の組成物を混合させ、エマルション、好ましくは水中油型エマルションを提供するステップ
d)任意で、上記エマルションを濃縮するステップ、
e)pHを7以上に上昇させるステップ、
f)任意で、上記エマルションを乾燥させるステップ、並びに
g)カプセル化された組成物を含む上記カプセルを提供するステップ
を含む。
本文脈において、用語「カプセル化された組成物を含むカプセル」は、膜によって周囲の環境から保護されている組成物に関する。好ましい実施形態において、膜は、タンパク質、ペプチド、多糖及び/又はポリフェノール、並びにコーヒー油に由来する成分を含む。したがって、膜は分解可能な有機食品用膜である。
コーヒー油を含む組成物は、タンパク質、ペプチド、多糖及び/又はポリフェノールを含まない水相と混合させることによって、最初に乳化させてもまたよいと理解されるべきであり、そこで液滴が形成されることになり、次に、適切な組成物(タンパク質、ペプチド、多糖及び/又はポリフェノールを含む)を加えて、凝固していない膜を作製し、次に、その膜を、pH7.0以上で凝固させてもよい。これは、任意のステップb)によって説明されている。
様々な種類のエマルションが、本発明による方法によって形成されてもよい。好ましい実施形態において、混合ステップb)は、水中油型エマルションを提供する。ステップc)における混合は、pH7未満で実施される。実施形態において、ステップc)は、4.0〜6.5の範囲、例えば5.0〜6.4の範囲、例えば5.5〜6.2の範囲のpHで実施される。
ステップe)を導入し、pHを7以上に上昇させることによって、形成された膜をさらに強化/凝固させる。したがって、実施形態において、ステップe)の間にpHを、エマルションをpH7以上の第三の組成物と混合することによって、7以上に上昇させる。またある実施形態において、第三の組成物は、KOH、NaOH及び/又は食品用緩衝剤を含む。また別の実施形態において、第三の組成物は、無脂肪乳及び/又は濃縮コーヒー抽出物を含む。本文脈において、「濃縮コーヒー抽出物」又は「コーヒーヘビーリカー」は、5%以上、例えば25%超、例えば40%超、例えば40〜70%又は例えば50〜70%の範囲の乾物含量を有する、コーヒー抽出物を意味する。さらに、酸性の構成成分が、濃縮方法(例えば、蒸発)の間に取り除かれるので、濃縮コーヒー抽出物のpHは、より低い乾物含量を有するコーヒー抽出物中より、通常高い。したがって、濃縮コーヒー抽出物は、6〜12の範囲のpHを有することがある。濃縮の利点は、濃縮コーヒー抽出物が、より低い含量の酸性化合物を有することであり、その事は、例えば実施例12に示されている通り、カプセル形成を改善することがある。コーヒー抽出物が、pHを7超に上昇させるために、ステップe)において使用される場合、pH7超、例えば8〜12の範囲のpHのコーヒー抽出物が使用されると理解されるべきである。実施例の欄において、無脂肪乳とコーヒー抽出物の両方を試験した実施例が、行われている。
濃縮コーヒー抽出物の乾物含量は、様々であってもよい。実施形態において、濃縮コーヒー抽出物は、5%以上、例えば25%超、例えば40%超、例えば40〜70%又は例えば50〜70%の範囲の乾物含量を有する。
またある実施形態において、ステップe)におけるコーヒー抽出物(例えば、濃縮コーヒー抽出物)は、水性コーヒー抽出物の一部の蒸発又は濾過によって提供される。さらなる実施形態において、濃縮ステップd)は、遠心分離などの重力、例えば傾斜法又は遠心分離によって実施される。
さらなる実施形態において、エマルションは単分散である。
カプセル化された油の形成を改善するために、様々な組成物からある一定の構成成分を取り除くことが、有利であることがある。したがって、実施形態において、第一及び/又は第二及び/又は第三の組成物は、クエン酸塩及び/又は酢酸化合物を実質的に含まない、又は含まない。したがって、実施形態において、第一及び/又は第二の組成物及び/又は第三の組成物中のクエン酸塩の乾物含量は、0〜1重量%の範囲、例えば0〜0.5%の範囲、例えば0.01〜0.5%の範囲、又は例えば0.01〜0.05%の範囲である。またある実施形態において、第一及び/又は第二の組成物及び/又は第三の組成物中の酢酸化合物の総乾物含量は、0〜1重量%の範囲、例えば0〜0.5%の範囲、例えば0.01〜0.5%の範囲、又は例えば0.01〜0.05%の範囲である。実施例2及び11に示されている通り、クエン酸塩の存在は、膜形成を損ない、それ故、組成物から、例えばクエン酸塩を取り除くことが、有利であることがある。
本文脈において、用語「乾物含量」は、組成物中の固体の重さによる量を意味する。したがって、「乾物」は水を除く成分の重量である。組成物中の構成成分の乾物含量は、組成物中の乾物の全重量に対する構成成分のパーセンテージとして記述される。したがって、本文脈において、乾物の重量の40%が、特定の構成成分から構成されている場合、構成成分の乾物含量は40%(w/w)と記述され得る。本文脈において、油は乾物含量の一部であると理解されるべきである。
タンパク質、ペプチド、多糖及び/又はポリフェノールを含む第一の組成物は、様々な供給源に由来してもよい。したがって、さらなる実施形態において、第一の組成物は、乳清タンパク質単離物(WPI)、カゼイン塩、ゼラチン、クロロゲン酸、加水分解されたタンパク質性の構成成分、多糖及び/又はコーヒー抽出物を含む。またある実施形態において、コーヒー抽出物は、生コーヒー(green coffee)、トーストされたコーヒー(toasted coffee)、及び/又はローストされたコーヒー(roasted coffee)からなる群から選択される。また別の実施形態において、コーヒー抽出物を、精密濾過及び/又は限外濾過によって得る。
本文脈において、用語「コーヒー抽出物」又は「水性コーヒー抽出物」は、コーヒー豆から得られた抽出物を意味する。抽出物は、最初の精密濾過(例えば、0.2μmフィルター)によるコーヒー豆抽出物全体の濾過、及び限外濾過(例えば、30kDaフィルター)による残留物(retentate)のその後の濾過よって得られてもよい。得られた残留物は10〜40%の範囲の乾物含量(w/w)を通常有し、そのため、希釈又は濃縮し、適した濃度にできる。
投入材料のパラメーターを調節することによって、膜の強度を調節することが可能であり得る。したがって、実施形態において、ステップc)において提供された、タンパク質、ペプチド、多糖及び/又はポリフェノールを含む第一の水性組成物は、0.1〜50%の範囲、例えば0.1〜30%の範囲、例えば0.1〜20%の範囲、例えば0.3〜10%の範囲、例えば0.3〜5%の範囲、例えば1〜5%の範囲、例えば2〜5%の範囲、例えば2〜3%の範囲、又は例えば約2.5%の重量による乾物含量(w/w)を有する。実施例4に示されている通り、膜の強度は、ステップc)において例えばコーヒー抽出物の乾物含量を変えることによって調節できる。
本文脈において、用語「コーヒー油」はコーヒーから得られた油を意味する。実施例1は、コーヒー油がどのようにして得られ得るかを説明している。実施例1は、コーヒー油全体の典型的な構成成分をさらに示している。
カプセル化された組成物からのアロマの放出を改善することが、可能であり得る。したがって、実施形態において、コーヒー油を含む組成物はアロマ成分をさらに含む。コーヒー油を含むカプセル化された組成物を形成する前に、コーヒー油にアロマ成分を、入れる/前もって混合させることによって、改善された及び/又は増加したアロマの放出が、形成されてもよい。前述の通り、アロマはコーヒー豆に由来し得る。したがって、実施形態において、アロマ成分は、コーヒー豆から得られたコーヒーアロマを含む。またある実施形態において、コーヒーアロマ成分を、生コーヒー、トーストされたコーヒー及び/又はローストされたコーヒーから得る。
コーヒー油を含む組成物中のコーヒー油の量は、カプセル化するステップを調節する能力に、また影響することがある。したがって、実施形態において、ステップc)において提供されたコーヒー油を含む組成物は、コーヒー油を、重量(w/w)による少なくとも5%、例えば少なくとも10%、例えば少なくとも20%、例えば少なくとも30%、例えば少なくとも40%、例えば少なくとも60%、例えば少なくとも80%、例えば少なくとも90%又は例えば100%含む。カプセルは、その他の実験的設定を使用して5%にすぎないコーヒー油分画についてでさえ形成できるとしても、実施例9に示されている通り、粗コーヒー油の供給源を使用する場合、少なくとも40%のコーヒー油が、カプセル形成を開始させるのに必要とされる。カプセル形成は、その他の種類の油を使用する場合、開始されなかったことが、注目される。したがって、コーヒー油はカプセル形成のために必要な成分を含む。
カプセル化するステップを開始させることができるコーヒー油の分画を同定することもまた、可能であり得る。したがって、実施形態において、コーヒー油はコーヒー油全体の一分画である。またある実施形態において、コーヒー油の分画は油の沈殿物(sediment)の分画である。実施例10に示されている通り、コーヒー油の沈殿物の分画はカプセル化を開始させることもまたでき、一方、上澄みの分画は効率が劣っていた(データ示さず)。したがって、カプセル形成の原因となる成分は、沈殿物の分画に優勢に存在するように見える。
油の沈殿物の分画は、様々な方法によって得られてもよい。実施形態において、油の沈殿物を、粗コーヒー油の遠心分離によって得る。一例として、遠心分離法であれば、2時間で、50000g(gは地球の重力加速度である)で、粗油の沈殿物及び上澄みを分離できた。またある実施形態において、方法は、油を上澄み及び沈殿物相に分離することを含む。またある実施形態において、ステップc)において提供されたコーヒー油を含む組成物は、少なくとも0.01%のコーヒー油の沈殿物、例えば少なくとも0.1%のコーヒー油の沈殿物、例えば少なくとも1重量%のコーヒー油の沈殿物、例えば1〜20%の範囲、例えば1〜15%の範囲、例えば1〜10%の範囲、例えば3〜20%の範囲、例えば5〜20%の範囲、例えば10〜20%の範囲を含む。
概して、コーヒー油及び/又はコーヒー油の沈殿物のいずれかが、本発明による方法において、好ましくは使用されてもよいと理解されるべきである。またある実施形態において、コーヒー油を、生コーヒー、トーストされたコーヒー、ローストされたコーヒー、抽出された生コーヒー、抽出されたトーストされたコーヒー及び/又は抽出されたローストされたコーヒーからなる群から得る。
特定の実施形態において、混合ステップc)は、重量による全乾物含量(w/w)1〜10%の範囲のタンパク質及び/若しくはペプチド及び/若しくは多糖及び/若しくはポリフェノール、並びに3〜60%(w/w)の範囲のコーヒー油、例えば全部で1〜5%の範囲のタンパク質及び/若しくはペプチド及び/若しくは多糖及び/若しくはポリフェノール、並びに10〜60%の範囲のコーヒー油、例えば全部で1〜5%の範囲のタンパク質及び/若しくはペプチド及び/若しくは多糖及び/若しくはポリフェノール、並びに10〜50%の範囲のコーヒー油、又は例えば全部で1〜5%の範囲のタンパク質及び/若しくはペプチド及び/若しくは多糖及び/若しくはポリフェノール、並びに30〜50%の範囲のコーヒー油を有する、混合物をもたらす。
別の特定の実施形態において、混合ステップc)は、重量による全乾物含量(w/w)1〜10%の範囲のタンパク質及び/若しくはペプチド及び/若しくは多糖及び/若しくはポリフェノール、並びに0.1〜20%(w/w)の範囲のコーヒー油の沈殿物、例えば全部で1〜5%の範囲のタンパク質及び/若しくはペプチド及び/若しくは多糖及び/若しくはポリフェノール、並びに1〜20%の範囲のコーヒー油の沈殿物、例えば1〜5%の範囲のタンパク質及び/若しくはペプチド及び/若しくは多糖及び/若しくはポリフェノール、並びに1〜10%の範囲のコーヒー油の沈殿物、又は全部で1〜5%の範囲のタンパク質及び/若しくはペプチド及び/若しくは多糖及び/若しくはポリフェノール、並びに1〜5%の範囲のコーヒー油の沈殿物を有する、混合物をもたらす。
油−水界面に親和性を有する分子又は粒子としてここに定義される界面活性物質は、カプセルの形成を改善することがある。したがって、実施形態において、コーヒー油は界面活性物質が豊富である。またある実施形態において、界面活性物質をコーヒーから得る。また別の実施形態において、界面活性物質は、タンパク質、ポリフェノール、及び/又は多糖からなる群から選択される。
上述の通り、カプセル化された組成物は、コーヒーに由来してもよい。したがって、実施形態において、カプセル化された組成物を含むカプセルの乾物含量(w/w)の0.1〜100%、例えば1〜100%、例えば5〜100%、例えば10〜100%、例えば25〜100%は、コーヒー豆に由来し、コーヒー油カプセルの乾物含量(w/w)の50〜100%、例えば70〜100%、例えば80〜100%、例えば90〜100%、例えば95〜100%、例えば100%は、コーヒー豆に由来する。さらなる実施形態において、油の40〜100%、例えば70〜100%、例えば80〜100%、例えば90〜100%、例えば95〜100%、例えば100%は、コーヒーに由来する。前述の通り、完成したカプセルはコーヒー豆に由来してもよい。
ステップc)における混合は、様々な手段によって実施されてもよい。したがって、実施形態において、ステップc)における混合は、マイクロ流体デバイスにおいて、並列化した(つまり、多くのエマルションを発生する幾何学的部品を含有する)マイクロ流体デバイスによって、静止膜乳化デバイスによって、回転膜乳化デバイスによって、又は伝統的な、せん断混合システム若しくは回転子−固定子型デバイスにおいて、実施される。「マイクロ流体チップ」という呼称によって、例えば1ミクロン〜2ミリメートルの間に含まれる滴径(孔径、流路径)を調節する、特徴的な寸法を有する全ての滴発生デバイスを含むと理解されるべきである。
コーヒー油を含む、提供されたカプセル化された組成物は、その後、乾燥させてもよい。したがって、実施形態において、ステップf)における乾燥は、凍結乾燥、噴霧乾燥及び/又は従来の水分蒸発法によって実施される。
本発明の方法のために、また述べられている通り、さらなるアロマ分子が、コーヒー油を含む組成物に、又は直接コーヒー油に入れられてもよい。したがって、実施形態において、コーヒー油を含む組成物は、アロマ成分をさらに含む。またある実施形態において、アロマ成分はコーヒーに由来する。別の実施形態において、コーヒー油を含む組成物は、栄養化合物が豊富である。またある実施形態において、栄養化合物は、多価不飽和脂肪酸、精油、魚油、オメガ3脂肪酸、オメガ6脂肪酸、及び/又は油溶性ビタミンからなる群から選択される。本発明による方法のために、また説明されている通り、カプセルの全ての成分は、コーヒー豆に由来してもよい。これは固体と油の両方を含む。
本発明によるカプセル化された組成物を含むカプセルは、いくつかの明瞭な特性を有する。したがって、本発明の態様は、本発明の方法による方法によって取得可能なカプセル化された組成物を含むカプセルに関する。実施例の欄において、本発明によるカプセルの類のない特質が、説明されている。
カプセル化された組成物を含むカプセル
本発明による方法によって取得可能なカプセル化された組成物を含むカプセルは、アロマ成分の早期放出を防ぐ、類のないカプセル化膜を含む。カプセル化膜は、第一の組成物と第二の組成物の両方に由来する構成成分を含む。したがって、本発明の態様は、カプセル化された組成物を含むカプセルに関するものであって、カプセルは、
コーヒー油を含む組成物のコア、及び
上記コアを包囲する膜
を含み、上記膜は、コーヒー油成分、並びに、タンパク質、ペプチド及び/又はポリフェノールを含む。
好ましい実施形態において、膜は、少なくとも1%のコーヒー油成分、並びに少なくとも1%のタンパク質、ペプチド及び/又はポリフェノールを含む。
本発明によるカプセルの安定度は、出発材料の濃度を調整することによって、また調節できる。したがって、実施形態において、カプセルは、同一のカプセルの分散系の機械的撹拌(例えば、かき混ぜ)下で、改善された安定度を有する。別の実施形態において、カプセルは、機械的誘導応力下で、改善された変形能を有する。またある実施形態において、カプセルは、改善された温度安定性を有する。したがって、実施形態において、カプセルは、温度40℃より下、例えば50℃より下、例えば60℃より下、例えば70℃より下、例えば80℃より下で安定している。本文脈において、表現「ある一定の温度より下の温度で安定している」とは、油カプセルの少なくとも50%が、指定の温度で少なくとも1分間、安定していると理解されるべきである。実施例2、4及び5において、かき混ぜによって影響される安定度、温度及び外観検査が、投入材料の濃度を調節することにより、どのように調節/最適化できるかが、示されている。本発明によるカプセルの一つの重要な特質は、この膜がコーヒー飲料の伝統的なpH範囲(pH=4.0〜8.0)で水相に溶解しないことである。したがって、実施形態において、コーヒーカプセルは、改善されたpH安定度を有する。
コーヒー油を含むカプセルの大きさもまた、調節されてもよい。したがって、実施形態において、本発明によるカプセルは、直径1μm〜1mmの範囲、例えば1〜500μmの範囲、例えば1〜100μmの範囲、例えば1〜80μmの範囲、例えば1〜50μmの範囲、例えば10〜50μmの範囲又は例えば10〜20μmの範囲を有する。
本発明によるコーヒー油カプセルは、その他の組成物中に含まれてもよい。したがって、本発明の態様は、本発明によるカプセルを含む組成物に関する。
本発明によるさらなる態様は、本発明によるカプセルを含む、食品原材料に関する。実施形態において、食品原材料は、コーヒー粉末、凍結乾燥コーヒー粉末、飲料、コーヒー飲料、風味付けした水、風味付けした飲料、アイスクリーム、スープ、及び冷凍スープからなる群から選択される。本文脈において、「食品原材料」は、ヒトと動物の両方の食品/飼料原材料に関すると理解されるべきである。したがって、本発明による食品原材料は、ヒトと動物の両方の食品/飼料における使用を見出してもよい。
またある態様は、本発明による食品原材料を含む食品製品に関する。実施形態において、食品製品は、再構成されたコーヒー(reconstituted coffee)、そのまま飲める飲料(ready to drink beverages)、スープ、ブイヨン、ペットフード、冷凍スープ、及びアイスクリームからなる群から選択される。
本発明による組成物は、食品産業以外での使用もまた見つけもよい。したがって、実施形態において、組成物は、化粧品、例えばスキンローションである。
さらなる態様において、本発明は、コーヒー油を含むカプセルの生成のためのコーヒー油又はその誘導体を含む組成物の使用に関する。実施例に示されている通り、コーヒー油は本発明によるカプセルの形成にとって必須である。
本発明の態様の1つの文脈において説明されている、実施形態及び特質は、本発明のその他の態様にもまた適用されることが、注目されるべきである。
本出願において引用されている全ての特許及び非特許文献は、その全体を参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は今、以下の非制限的実施例において、さらなる詳細にわたって説明されることになる。
実施例1
コーヒー油を含むカプセルの生成
調節されたアロマの放出のためのコーヒー油カプセルは、マイクロ流体デバイスを使用することによって、生成されてもよい。模式図による方法を、図1に記載する。アロマ付けしたコーヒー油及び様々なコーヒー抽出物(生、ローストされた又はトーストされた豆から)は、マイクロ流体チップ中に汲み入れられて、水中油型エマルションをもたらす。この乳化ステップは、pH6で行われ、界面膜は、pH>7のコーヒー抽出物のインライン添加によって、後で形成され、コーヒー油カプセルをもたらす。形成されたコーヒー油カプセルは、濃縮され、濃縮コーヒー抽出物に直接加えられる(4〜25℃)。次に、コーヒー油カプセルを含有する濃縮コーヒー抽出物を、−40℃に凍結させ、次に、乾燥させる(例えば、凍結乾燥方法によって)。
さらに詳細な実施例において、コーヒー油カプセルを、以下の方法で生成した。
材料及び方法
典型的なインスタントコーヒー製造方法において、ローストされ挽かれた豆は、高い圧力及び温度で水によって処理されて、風味濃縮物を同時に回収しながら、可溶性物質を抽出する。廃物質は、含水量75〜80%の不溶性の使用されたコーヒーの出し殻を含有する、スラリーの形態で残る。次に、スラリーを、ねじプレスによって脱水し、ケーキにする。結果として生じる流出物を、遠心分離によって分離し、粗油(流出物当たり3%)、水性及び固体相にすることができる。粗コーヒー油の典型的な組成を、表1に要約する。実施例において以降に述べられる顕微鏡観察のほとんどは、顕微鏡のスライドガラス下で観察されたカプセル分散系に対して行われた。
上の方法によって得られたコーヒー油は、本発明において使用されてもよい。
生、トーストされた又はローストされたコーヒー及びそれらの中間体に由来するコーヒー油カプセルを、様々な濃度のコーヒー抽出物溶液から生成した。溶液を、凍結乾燥コーヒー粉末から調製した。
カプセルを、固体基板、例えば、顕微鏡基板上で、およその球状にして、観察してもよい。カプセルに含有される油は基板に直接接触しない、その理由は、カプセル膜は、温度が有意に上がらない限り、直接接触を不可能にするからである。
製造後に安定したコーヒー油カプセルを達成するための最終溶液中の固体材料濃度は、使用材料によって異なった。
生コーヒーの残留物UF:0.3〜5%
トーストされたコーヒーの残留物MF:0.5〜2.5%
ローストされたコーヒーの残留物UF:2.5%
しかし、その他の実験的設定下で、0.1〜50%を使用し、カプセルを得ることも、可能であり得る。
以下の手順は、最終pH7での、生コーヒー抽出物及びコーヒー油から作られる、コーヒー油カプセルの形成を説明している。
1.生コーヒー抽出物を、0.2μm膜において分画した。得られた残留物を、30kDa膜で濾過し、凍結乾燥した。
2.この生コーヒー粉末2.5gを、室温で15分間、水97.5gに溶解させた。2つの溶液を調製した:1)pH値約5.0の水を使用、2)pH値約7.0〜8.0の水を使用。
3.水中アロマ付けしたコーヒー油のエマルション(An emulsion of aromatized coffee oil in water)を、マイクロ流体デバイスを使用することによって調製した。例えば、5%o/wエマルションを調製した。
4.pH7.0の生コーヒー溶液を、エマルション中に混合した。この混合を、マイクロ流体流路の出口管において直交流の入口ストリームによってインラインで行った。
5.油カプセルを含有する分散系を、4℃で、濃縮コーヒー抽出物中に加えた。
6.濃縮コーヒー抽出物/油カプセル混合物を、−50℃より下で凍結させた。
7.次に、凍結させた濃縮コーヒー抽出物/油カプセル混合物を、凍結乾燥によって乾燥させた。
試行によっては、油カプセル分散系を、ステップ4の直後に重力によりインラインで濃縮した。
実施例2
生成方法の最適化−温度誘導破裂試験
方法
コーヒー油カプセルの破裂試験を、ライカ(Leica)DMR顕微鏡に取り付けた加熱セルで、温度を上昇させることによって実行した。破裂プロセスを、こま撮り連続写真の使用によって、顕微鏡と一体のカメラDC300Fで記録した。画像を、5×又は10×対物レンズを使用して撮った。
適用された加熱プロファイルは、以下の通りであった。
30℃まで加熱
1分間、30℃を維持
80℃まで加熱
10分間、80℃を維持
室温まで冷却
コーヒー油カプセルを、実施例1における方法にしたがって生成し、油カプセルを含有する最終のコーヒーを、顕微鏡スライドガラス上に注いだ。試料を、加熱セルユニットに入れ、ビデオ録画しながら、上述の温度プロファイルを適用した。温度を上昇させることによって、カプセル膜の機械的及びバリアー特性は、大きく低下する。カプセルを、固体壁、例えば、ガラス板(例えば、顕微鏡スライド)に接触させて観察し、温度を上昇させる場合、カプセルの明白な破裂が観察され、それによって膜の破損によって、油性のコアが、水相と直接接触し、その一方で、膜の破損片は、油−水界面でこう着したままであった。破損前、カプセルは、膜によって固体壁から、まだはっきり分離されている。破裂後、カプセル油と壁との間、及び油と水相の間は、直接接触している。温度上昇についての膜の機械的特性の低下は、室温でのカプセルに比べて、カプセルをはるかにより変形しやすく、壊れやすくする。最初のカプセル破裂に対する及び完全な試料破裂に対する正確な温度−時間の組合せは、コーヒー油カプセルを作った材料次第であった。図2は、カプセル安定度の実施例を示す。
a)2.5%生の残留物(green retentate)MFpH9及びコーヒー油:カプセルは、油を放出するカプセル膜の破壊によって見ることができる通り、約40℃で破裂し始めた(画像中の異なるコントラスト)。50℃より上で、カプセルの大部分がすでに破裂してしまった。それらのカプセルは、脆い性質を示し、あまり熱安定性がなかった。いくつかの固体片が70℃でまだ見ることができ、界面膜材料が液相に溶解しなかったことを示すので、界面膜材料それ自体は温度にあまり敏感でなかった。
b)2.5%生の残留物MF(例えばクエン酸塩を取り除くために6回濾過)pH6及びコーヒー油:平均直径約80μm及び10μmを有する、2つの大きさのカプセルを生成した。最大のカプセルは、80℃/1分で破裂し始め、3分後に、全てが破裂した。他方、最小のカプセルは、80℃で3分後に破裂し始め、その1分後に、全てが破裂した。それ故、より変形しにくく、より小さいカプセルが、より安定している。
結論
正確な生成方法によって、望ましい温度範囲でカプセル化されたコーヒー+アロマを放出するために、温度放出プロファイルを、調節又は強化してもよい。酢酸化合物の除去は、熱安定性を上昇させる。したがって、本発明によるカプセルの一つの特質は、脆さと組み合わされた、機械的応力に対する高い耐性である。
実施例3
生成方法の最適化−クエン酸塩の除去
実施例2にまた説明されている通り、クエン酸塩緩衝剤は、コーヒー油カプセルの形成及び安定度に負の効果を与えることがあると考えられている。したがって、水性コーヒー材料は、粉末中に存在するクエン酸塩を取り除くために、濾過ステップを受けた。実施例12もまた参照。
クエン酸塩を、手順にしたがって、コーヒーの残留物から取り除いた。
1)濾過ユニットに、0.2mm(精密濾過用)又は30kDa孔径(限外濾過用)の膜フィルターを取り付けた(図4)。
2)pH7の2.5%コーヒーの残留物溶液250gを加えた。
3)残留物を、6回まで濾過した。各回で、試料体積を、250mL〜80mL減少させ(透過体積を測定することによって)、次に、HOによって250mLまで再度満たした。加えた圧力は、約6barであった。
膜フィルター タフリン(Tuffryn)HT−200 0.2μm Pall Life Science、整理番号T81660
膜フィルター オメガ(Omega)30kDa 76mm Pall Life Science 整理番号87900A
結果
クエン酸塩の入っていないコーヒーを含む水性組成物を使用する場合、pH値6という低さでカプセル化された油を生成することが可能であった。それらのコーヒー油カプセルは、より高い機械的係数もまた有し、油及び水相が接触しているマイクロ流体の接合部を、塞がなかった。それ故、実施例1で説明されている通り、pHを変化させる必要なく、カプセル化された油を生成することが可能であり得る。さらに、実施例2で説明されている通り、クエン酸塩が取り除かれている場合、より熱安定性の高い生成物が、得られ得る。
実施例4
生成方法の最適化−外観検査
図3は、2.5%生コーヒーを使用し、上の方法によって生成されたコーヒー油カプセルを示す。図4は、方法のステップ4及び5の後で得られたコーヒー油カプセルの例を示す。pH7で、カプセル化された油は、0.1%生コーヒーの残留物でさえ形成されたが、非常に容易に破裂した。生成後、<0.5%又は≧5%コーヒーの残留物で作られたカプセル化された油からの表面油が、観察された。さらに、それらのカプセル化された油は、より粗くない表面を有しているように見える。したがって、0.5〜5%の範囲の濃度が好ましい。
実施例5
生成方法の最適化−かき混ぜ試験
組み込みステップ(実施例4におけるステップ5)の間にかき混ぜる効果を、カプセル化された油を含有する分散系(0.2g/分の流れ)を、濃縮コーヒー抽出物5mL(直径2.4cmのガラスビーカー)中に加えることによって試験した。長さ1.4cmのマグネチックスターラーを用いて、様々な回転速度(300〜900RPM)で、かき混ぜを実施した。図5は、2.5%生コーヒー抽出物UFで調製された、カプセル化された油が、最も耐性があり、その次は、1.5%抽出物で作られたコーヒー油カプセルであったことを示す。2.5%を超えるコーヒー抽出物濃度の上昇は、形成の間の機械的応力に対してより耐性がないカプセルにつながった。図4は、濃縮コーヒー抽出物への添加後、無傷のカプセルの微細構造を示す。
実施例6
生成方法の最適化−乾燥方法
図6は、実施例1におけるステップ7(凍結乾燥)の後に得られたカプセル化された油の例を示す。コーヒー油カプセルを含む凍結乾燥コーヒー粉末を、室温で水によって顕微鏡スライド上で溶解させ、さらに、光学顕微鏡を使用して観察した。図6は、いくつかのコーヒー油カプセルが、凍結乾燥方法後、まだ無傷であったことを示す。
実施例7
生、トーストされた及びローストされたコーヒー油カプセル油の生成−pH効果
図7は、実施例1において説明されている通り、方法のステップ4及び5の後で、pH7〜9で、生、トーストされた又はローストされたものによって生成されたコーヒー油カプセルの顕微鏡写真を示す。全ての試料中の抽出物の濃度を、2.5%(w/w)に固定した。処理直後のカプセルの安定度は、分散系の最終pHにもまた依存した。
結果及び結論
生コーヒー(pH7〜9):pHが高ければ高いほど、カプセルの安定度が高かった。UF試料について、pH9の微細構造は、これらのカプセルが、より頑強で/脆く、より変形しにくい、つまり、破損することなく、機械的応力に対してより耐性があることを示す。
トーストされた及びローストされたコーヒー(pH7〜9):pH7のコーヒー油カプセルは、より高い機械的耐性を有して、より安定していた。
弱いカプセルは、生成直後に破裂した(固体壁で又はいったん空気に接触して観察された明白な破裂)。いずれかの他のステップ(例えば、コーヒー抽出物以外のいずれかの材料との接触、乾燥、濃縮等)の前に、形成膜とコーヒー油とコーヒー抽出物との間の接触時間を延長させることによって、新規に生成されたカプセルの機械的安定度を上昇させることが、可能であった。
実施例8
トーストされた及びローストされたコーヒー油カプセルの生成−濃縮効果
ローストされた及びトーストされたコーヒーからコーヒー油カプセルを形成するための最良の濃度範囲を、pH7で評価した。その理由は、これが、2.5%コーヒー抽出物で最多のカプセルを生成するpH値であったからである。マイクロ流体チップを使用し、カプセルを発生させた。
結果及び結論
トーストの中間抽出物(MF):コーヒー油カプセルは、2.5%コーヒー抽出物で形成できた。しかし、カプセル表面での油漏れが生成後観察された。
トーストの最終抽出物(UF):0.3%で、カプセルは形成されなかった。0.5%で、カプセルは非常に壊れやすかったので、15分後にビーカー内で、カプセル表面に漏れた油があった。5%で、油漏れが生成後すぐに観察された。2.5%抽出物で形成されたカプセルは、最も安定していて、50%濃縮コーヒー抽出物に組み込むことさえできた(図7)。
ローストの中間抽出物(MF):0.3%で、カプセルは形成されなかった。0.5%で、カプセル化された油は、単分散されたが、かなり多量の表面油が観察され、ビーカー内で10分熟成後、ほとんど全てのカプセルが破裂した。にもかかわらず、2.5%で、カプセルは、いくらかの熟成時間後、50%濃縮コーヒー抽出物に組み込むことができるほど十分安定していた。
ローストの最終抽出物(UF):0.5%で、カプセルは形成されなかった。2.5%で、保持管から直接カプセルを収集する間、かなり弱いカプセルが形成され、緩やかなかき混ぜ状態に耐えず、破損した。
結論
概して、コーヒー抽出物を含む組成物は、製造過程の間、0.5〜5%の範囲のコーヒー抽出物の重量による乾物含量(w/w)、例えば1〜4%、例えば1〜3%、例えば2〜4%、又は好ましくは約2.5%を、好ましくは有するべきである。
実施例9
膜の形成のためのコーヒー油の必要量
界面膜が形成される又は形成されないという外観観察を、コーヒー油カプセルの形成のために使用できる油の種類を確認する方法として使用した。そのために、様々な油種の滴を、生コーヒーの残留物水相においてシリンジを使用して作った。
中鎖脂肪酸トリグリセリド(MCT)又はヒマワリ油は、界面膜を形成しなかったが、一方で、コーヒー油は、明らかに界面膜を形成していたという最初の観察が行われた。重要な観察は、界面膜がコーヒー油とMCT又はヒマワリとの混合物で形成されたことであった。表2は、特定の実験パラメーターを使用して界面膜を形成するために、MCTに混合される少なくとも40%のコーヒー油が必要とされることを、示している。
実施例10
コーヒー油の分画
外観観察は、コーヒー油をMCT又はその他の油に混合しても、膜の形成がまたもたらされるが、一方で、MCTだけでは、この膜を形成しないことを示した(実施例9参照)。コーヒー油の遠心分離を実施し、コーヒー油の2つの異なる分画を発生させた。それ故、どの油分画が、膜形成の原因となる化合物に富んでいたかを評価できた。
遠心分離後に得られたコーヒー油の沈殿物又は上澄みを、MCTに様々な量で加えた。次に、それらの混合物の水/油界面張力を、図8に記載されている通り、時間に応じて測定した。
図8Aは、純粋なコーヒー油についての観察に反して、MCTが評価される場合、水相のpH値が、界面張力を減少させないことを示す。しかし、MCTに油の沈殿物を少量添加することによって、この水/油の界面張力は、pHの変動に敏感になる(図8B及び8C)。油の沈殿物5%までで、pH6での界面張力値は、純粋なMCTに比べて変化しなかった(図8B)。しかし、pH9で、界面張力値は、MCT中の油の沈殿物の含量の増加によって低下した。MCT中での10%コーヒー油の沈殿物の添加は、pH値6と9の両方での純粋なコーヒー油と同じ界面反応を引き起こした(図8C)。
より低い密度のコーヒー油分画は、ある量の界面活性分子をまた含有するが、油の沈殿物より低い濃度で含有する。MCTへのより低い密度(例えば、1%又は5%)のある一定量の油分画の添加は、MCTに加えられた同一の量の沈殿物ほど、界面張力値に影響を与えない(図8D)。要約すれば、コーヒー油の反応性界面活性物質は、コーヒー油の沈殿物中に集中している。
実施例11
カプセル形成へのクエン酸塩効果
実施例2及び3にまた説明されている通り、クエン酸塩はカプセルの形成に影響を及ぼす。
膜形成へのクエン酸塩の効果を分析することによって(表4)、クエン酸塩が界面活性物質と競合するという仮説は、妥当なようである。
油滴を、pH7で0.1MのNa−クエン酸塩を含有するコーヒーの残留物溶液に注入する場合、膜は形成されない。pH9で同じことをすることによって、非常に細密で弱い膜しか形成されなかった。これまでは、クエン酸塩なしで、膜は両方のpH値で形成されたが、アルカリ性のpHでより強かった。pH9では、クエン酸塩なしで、膜を形成する反応は非常に速く(瞬時)、一方、pH7では、形成はより遅い。
コーヒーの残留物それ自体は、クエン酸を少なくとも0.8%含有する。それ故、最終残留物中のクエン酸塩含量をほとんど0.0001%まで減少させるために、水相を、中間で水を加えながら、研究室で6回濾過した。この新規の残留物を、カプセル形成のために試験した。結果は、カプセルがより弾力があるばかりでなく(顕微鏡評価)、カプセルがより低いpH値(最低pH6)でさえも形成できることを示し、それは、クエン酸塩を含有するコーヒーの残留物を使用する場合、不可能であった(実施例3もまた参照)。
実施例12
カプセル化された油を生成するための方法−水相のための必要条件
水中油型エマルション中でカプセル化された油を生成するための必要条件を検証するために、様々な水性組成物を試験した。
材料及び方法
原材料の濃度及びエマルションのpHを下にリストする。
カゼイン酸Na:pH7〜9で1%タンパク質
乳清タンパク質単離物(WPI)変性:pH7〜9で2.5%
クロロゲン酸:pH9で1%ポリフェノール
アカシアガム:pH7で2%多糖
アラビノガラクタン−タンパク質:pH7〜9で0.5〜2%多糖−タンパク質分子
水性コーヒー抽出物
実施例1で説明されている方法を、使用した。
結果
Na−カゼイン塩、乳清タンパク質単離物(WPI)及びクロロゲン酸についての結果を、図9に示す。水性コーヒー抽出物からの例を、図7に示す。したがって、図9において、カプセル化された油が、連続(水性)相中でタンパク質又はポリフェノールによって生成できることが理解できる。同様の結果が、多糖とタンパク質との混合物を使用して得られた。
実施例13
カプセル化された魚油の生成
以下の手順は、魚油カプセルの形成を説明している。
1.室温で15分間、水97.5g中に乳清タンパク質単離物(WPI)粉末2.5gを混合する。
2.80℃/30分間、pH5.8〜7.2で、溶液を加熱することによって、タンパク質を変性させる。
3.2時間、50000×gで、粗コーヒー油を遠心分離し、ゲル相(底相)を分離する。
4.魚油をゲル相と混合し、油中に10%のゲルを生成し、ゲルが完全に分散するまで、20分間、混合する。
5.マイクロ流体デバイスを使用し、水中に魚油混合物のエマルションを調製する。連続相のために、変性WPIの溶液pH6.2を使用できる。例えば、5%o/wエマルションを作ることができる。
6.室温で、カプセルを含有する分散系を、無脂肪乳に加える。
ステップ6の直前に、カプセル分散系を、重力によってインラインで濃縮できる。
図10は、無脂肪乳の添加の前及び後で形成されたカプセルを示す。
分散相の一部として、様々な油を使用できる。しかし、特定の実験パラメーター下で、実施例10で説明されている通り、それらの油を少なくとも1%のコーヒーの粗油のゲル沈殿物と混合することが必要である。

Claims (15)

  1. a)タンパク質、及び/又はペプチド、及び/又は多糖、及び/又はポリフェノールを含む第一の水性組成物、
    コーヒー油を含む第二の組成物
    を用意するステップ、
    b)任意で、水相でコーヒー油を含む前記組成物を乳化させるステップ、
    c)pH7未満で前記第一の組成物と前記第二の組成物を混合させ、エマルションを提供するステップ
    d)任意で、前記エマルションを濃縮するステップ、
    e)pHを7以上に上昇させるステップ、
    f)任意で、前記エマルションを乾燥させるステップ、並びに
    g)カプセル化された組成物を含むカプセルを提供するステップ
    を含む、カプセル化された組成物を含むカプセルを生成するための方法。
  2. 混合ステップc)が、水中油型エマルションを提供する、請求項1に記載の方法。
  3. 混合ステップc)が、重量による全乾物含量(w/w)1〜5%の範囲のタンパク質及び/若しくはペプチド及び/若しくは多糖及び/若しくはポリフェノール、並びに10〜60%(w/w)の範囲のコーヒー油を含む混合物をもたらす、請求項1又は2に記載の方法。
  4. ステップc)が、4.0〜6.5の範囲、例えば5.0〜6.4の範囲、例えば5.5〜6.2の範囲のpHで実施される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記第一及び/又は前記第二の組成物が、クエン酸塩及び/又は酢酸化合物を実質的に含まない、又は含まない、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記第一の組成物が、乳清タンパク質単離物(WPI)、カゼイン塩、ゼラチン、クロロゲン酸、加水分解されたタンパク質性の構成成分、多糖及び/又はコーヒー抽出物を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. ステップc)において提供された前記第二の組成物が、コーヒー油を、重量による少なくとも5%(w/w)、例えば少なくとも10%、例えば少なくとも20%、例えば少なくとも30%、例えば少なくとも40%、例えば少なくとも60%、例えば少なくとも80%、例えば少なくとも90%又は例えば100%含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. ステップe)の間にpHを、前記エマルションを第三の組成物と混合することによって7以上に上昇させ、前記第三の組成物が無脂肪乳及び/又は濃縮コーヒー抽出物を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法によって取得可能な、カプセル化された組成物を含むカプセル。
  10. コーヒー油を含む組成物のコア、及び
    前記コアを包囲する膜
    を含み、前記膜が、コーヒー油成分、並びに、タンパク質、ペプチド、多糖及び/又はポリフェノールを含む、
    カプセル化された組成物を含むカプセル。
  11. 1μm〜1mmの範囲、例えば1〜500μmの範囲、例えば1〜100μmの範囲、例えば1〜80μmの範囲、例えば1〜50μmの範囲、例えば10〜50μmの範囲又は例えば10〜20μmの範囲の直径を有する、請求項10に記載のカプセル化された組成物を含むカプセル。
  12. 請求項10又は11に記載のカプセル化された組成物を含むカプセルを含む、組成物。
  13. 請求項10又は11に記載のカプセル化された組成物を含むカプセルを含む、食品原材料。
  14. 請求項13に記載の食品原材料を含む、食品製品。
  15. カプセル化された組成物の生成のための、コーヒー油又はその誘導体を含む組成物の使用。

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