JP5149619B2 - pH制御によるコーヒー生豆の処理方法 - Google Patents
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Description
現在、コーヒー飲料は、嗜好飲料としてその需要が増大するなかで、コーヒー飲料に対する消費者の嗜好もまた多様化しており、コーヒー香味についての様々な改善が求められている。
そうした消費者のニーズに対応すべく、コーヒー香味を改善する方法の一つとして、コーヒー生豆と、微生物(酵母など)と、及びその微生物により資化される資化成分とを接触させて発酵処理を実施した後、微生物の発酵により産生されたアルコール類やエステル類等を吸収したコーヒー生豆を分離回収して焙煎し、その焙煎豆を原料としてコーヒー飲料を製造する方法がある(特許文献1参照)。
上述した特許文献1に開示される方法においては、発酵処理後のコーヒー生豆に、アルコール類やエステル類等に起因する醸造香といった独特の香りが付与される。さらに、そのコーヒー生豆の焙煎豆から得られるコーヒー飲料については、前述の醸造香に加えてボディ感(コクや飲み応え、風味の膨らみを示す)が増しており、新たな良質の香味を有するコーヒー飲料を製造することができる。
従って、資化成分の存在下においてある種の微生物(発酵処理用微生物)による発酵を行うと、産生された発酵成分は、水分と共にコーヒー生豆に吸収される。その結果、このようにして得られたコーヒー生豆を焙煎することにより、焙煎工程にて生成される従来のコーヒー香味成分に加えて、発酵により産生された発酵成分に由来する新たな香味成分を含むコーヒー焙煎豆を得ることが可能であり、そのコーヒー焙煎豆から抽出されたコーヒー飲料には新たな良質の香味が付与される。
pH調整は、後述する実施例の記載から明らかなように、様々な態様で実施することが出来る。例えば、比較的大量の水(例えば、コーヒー果実と等重量程度の量)に薄い濃度で発酵処理用微生物を懸濁させた懸濁液を用意しておき、その懸濁液にpH調整剤を添加してそのpHを増殖抑制pHに調整する。次いで、発酵させるべきコーヒー果実をその懸濁液中に浸漬して引き上げることで接触させた後、発酵工程を実施することができる(尚、この場合の主な資化成分は、コーヒー果実の果肉である)。または、コーヒー果実からコーヒー生豆を分離精製する水洗式の精製工程において、コーヒー果実を水槽に沈めて不純物を除去する際、予めpH調整剤を添加して増殖抑制pHに調整した水槽を用意し、収穫したコーヒー果実と発酵処理用微生物とをその水槽に加えて、発酵工程を実施することができる(尚、この場合の主な資化成分は、コーヒー果実の果肉である)。
pH調整剤は、乳酸及びリン酸のうち少なくとも何れか一方を使用し、発酵液のpHを、酢酸産生菌の増殖を抑制することが可能なpH(増殖抑制pH)まで下げる。酢酸産生菌の増殖を抑制し、尚且つ発酵処理後のコーヒー生豆の品質になんら悪影響を与えない酸として、乳酸及びリン酸のうち少なくとも何れか一方が特に有効であるという事実は、本発明者らの鋭意研究の結果、初めて見出した。しかも、乳酸及びリン酸は、安価で且つ入手も容易で、食品添加物としても利用されているので人体にも害はなく安全である。
ゲオトリクム(Geotrichum)属に属する不完全菌類として、例えば、ゲオトリクム キャンディダム(Geotrichum candidum)、ゲオトリクム レクタングラタム(Geotrichum rectangulatum)、又はゲオトリクム クレバニ(Geotrichum klebahnii)を使用して発酵処理する。本法によれば、新たな香味成分(発酵成分)をコーヒー生豆に付与することが可能である。特に上記微生物を使用して得られたコーヒー生豆を原料として用いることにより、焙煎工程にて生成される従来のコーヒー香味とバランスのとれた(アルコール臭の抑えられた)華やかでリッチなエステリー香を有し、且つボディ感のある味わいを与えるコーヒー飲料を得ることができる。
〔実施形態〕
(コーヒー果実)
本発明におけるコーヒー果実とはコーヒーノキの果実を意味し、その構造を概していえば、コーヒー生豆(種子)、果肉(糖分やその他の栄養分を含む部分)及び外皮からなるものである。より詳細には、最も内側にコーヒー生豆が存在し、その周りが順に、銀皮(シルバースキン)、内果皮(パーチメント)、果肉、外皮で覆われている。品種としては、アラビカ種、ロブスタ種、リベリカ種などが適用可能であり、また、産地についても、ブラジル産、エチオピア産、ベトナム産、グアテマラ産などが適用可能であるが、特に限定されるものではない。尚、本実施形態で使用し得るコーヒー果実には、未乾燥及び乾燥状態のものがあり、コーヒー生豆を1とした場合の重量比は、それぞれ1粒あたり、「コーヒー果実(未乾燥):乾燥コーヒー果実:コーヒー生豆=6:4:1」である。
コーヒー果実からコーヒー生豆を単離するための精製工程には、非水洗式と水洗式の二種類が知られている。
非水洗式とは、コーヒー果実を収穫後、そのまま乾燥させたものを脱穀して外皮、果肉、内果皮、銀皮等を除去し、コーヒー生豆を得る方法である。
水洗式とは、コーヒー果実を収穫後、水槽に沈めて不純物を除去し、果肉除去機で外皮及び果肉を除去してから、水中に沈めて粘着物を溶かして除去し、さらに、水洗した後に乾燥させたものを脱穀して内果皮、銀皮を除去してコーヒー生豆を得る方法である。
非水洗式の精製工程は操作が容易であるが、主に気候が乾燥している地域で適用される。一方、水洗式の精製工程は、主に多雨の地域で適用される。尚、1粒のコーヒー果実からコーヒー生豆は1粒或いは2粒採取される。
本発明における発酵工程にて使用される資化成分としては、例えば、果肉、果汁、糖類、穀物類、培地などが挙げられるが、好ましくは果汁又はコーヒー果肉である。但し、本発明でいうコーヒー果肉とは、便宜的に、コーヒー果実(未乾燥又は乾燥状態を問わない)において、そのコーヒー生豆と外皮以外の全ての部分を意味する。
コーヒー果実をそのまま用いて、中のコーヒー果肉を資化成分として使用する場合には、発酵速度を増加させるために、コーヒー果実表面の少なくとも一部にコーヒー果肉を露出させる方法が好適である。
本発明で用いる発酵処理用微生物としては、前記増殖抑制pHにおいて、上述したような資化成分を資化(発酵)することが可能な微生物(耐酸性を有する微生物)であれば、特に限定されない。
具体的な微生物としては、酵母、乳酸菌、不完全菌類などが挙げられる。これらの微生物は、入手が容易であり、取り扱い性の容易さから好適に用いることができる。
酵母は、食品としての安全性の面から、食品での使用実績のあるワイン発酵用酵母やビール発酵用酵母といった醸造用酵母を好適に用いることができる。ワイン発酵用酵母としては、例えば、市販の乾燥酵母である、Lalvin L2323株(以下L2323と称する:セティカンパニー社)やCK S102株(以下S102と称する:Bio Springer社)などを用いることができる。通常は、L2323は赤ワイン醸造用、S102はロゼワイン醸造用に用いられる。このように酵母を用いた場合、醸造香といった特徴のある香味を添加することができる。
微生物が通常の環境下で正常に生育しているときに発生する突然変異を、自然突然変異という。自然突然変異の主な原因は、DNA複製時の誤りと、内在性の突然変異原物質(ヌクレオチドアナログ)であると考えられている(真木,「自然突然変異と修復機構」,細胞工学 Vol.13 No.8,pp.663−672,1994)。
2−1.放射線や突然変異原物質(mutagen)による処理
紫外線やX線などの放射線処理、あるいはアルキル化剤のような人工的な突然変異原物質処理によって、DNAに損傷が生じる。その損傷は、DNA複製の過程で突然変異に固定される。
PCR法は、試験管内でDNAを増幅するため、細胞内の突然変異抑制機構の一部が欠けており、高頻度に突然変異の誘発が可能である。また、遺伝子シャフリング法(Stemmer,”Rapid evolution of a protein in vitro by DNA shuffling”, Nature Vol.370, pp.389−391, Aug. 1994 )と組み合わせることで、有害突然変異の蓄積を避け、複数の有益突然変異を遺伝子に蓄積することができる。
ほとんどすべての生物では、突然変異抑制機構によって、自然突然変異の発生率が非常に低いレベルに保たれている。この突然変異抑制機構には、10種類以上の遺伝子が関与した複数の段階が存在する。これらの遺伝子の1つあるいは複数が破壊された個体は、高い頻度で突然変異を発生するので、ミューテーターと呼ばれている。また、これらの遺伝子は、ミューテーター遺伝子と呼ばれている(真木,「自然突然変異と修復機構」,細胞工学 Vol.13 No.8, pp.663−672, 1994; Horst et. al.,”Escherichia coli mutator genes”, Trends in Microbiology Vol.7 No.1, pp.29−36, Jan. 1999)。
本発明における酢酸を産生する微生物(酢酸産生菌)としては、例えば、アルコール酸化能を有するアセトバクター(Acetobacter)属及びグルコンアセトバクター(Gluconacetobacter)属等の酢酸菌類が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、酢酸を主として産生し得るが、他に有機酸(クエン酸、コハク酸、リンゴ酸など)やアルコール等の種々の有機化合物をも産生し得る微生物を含む。
本発明の発酵工程において、資化成分に発酵処理用微生物を接触させる際に、酢酸を産生する微生物の増殖を抑制可能なpHの範囲としては、pH2〜5が好ましく、pH2.4〜4.7が特に好ましい。従って、資化成分と発酵処理用微生物とが接触する環境がこのpHの範囲内にならない場合、pH調整剤を用いてpHを調整することが好ましい。
pH調整剤としては、例えば、クエン酸、リンゴ酸、乳酸、リン酸等の酸が挙げられるが、好ましくは乳酸又はリン酸である。尚、他のpH調整剤として、これらの酸の塩を使用することも可能であるし、あるいは、これらの酸とその塩とを含有する緩衝液を用いることも可能である。
pH調整工程は、資化成分と発酵処理用微生物とが接触する前であっても、後であっても実施できる。好ましくは、資化成分と発酵処理用微生物とが接触する前に実施することによって、前記発酵工程を、資化成分と発酵処理用微生物との接触開始時から雑菌の繁殖が抑えられる状態で開始することが出来る。
1.微生物と資化成分との接触方法
本発明において、発酵工程において微生物と資化成分とを接触させる方法には、例えば以下の方法が挙げられる。
(a)直接法
直接法は、コーヒー生豆の存在下において微生物を資化成分に直接接触させる方法である。例えば、ナイフ等で表面に傷を付けてコーヒー果肉を一部露出させたコーヒー果実(又は、精製工程にてコーヒー生豆と分離されたときに得られるコーヒー果肉とコーヒー生豆との混合物)に、pH調整剤を用いてそのpHを増殖抑制pHに調整した水に上記発酵処理用微生物を懸濁した懸濁液を、噴霧あるいは散布して直接接触させて発酵させる。あるいは、比較的大量の水(例えば、コーヒー果実と等重量程度の量)に薄い濃度で発酵処理用微生物を懸濁させた懸濁液を用意しておき、その懸濁液にpH調整剤を添加してそのpHを増殖抑制pHに調整する。次いで、発酵させるべきコーヒー果実をその懸濁液中に浸漬して引き上げることで接触させた後、発酵させる。
特に、一部果肉を露出させたコーヒー果実を用いて発酵させる場合、微生物が露出部分からコーヒー果実内に浸入し易くなり、しかも資化される糖分等が果肉中に高濃度で局在するので効率良く発酵が進むと共に、すぐ近傍にコーヒー生豆が存在するので発酵により産生されたアルコール類やエステル類等の発酵成分が速やかにコーヒー生豆中に移行する。尚、乾燥させたコーヒー果実(もしくはコーヒー果肉)を使用する場合は、適度に水分を含ませた状態で発酵させても良い。
間接法は、発酵液を備える発酵槽を用意して、pH調整剤を使用して増殖抑制pHに調整された発酵液中にコーヒー生豆、資化成分、及び発酵処理用微生物を添加し、発酵液中に溶出する資化成分に発酵処理用微生物を接触させる方法である。例えば、発酵処理用微生物と、ナイフ等で表面に傷を付けてコーヒー果肉を一部露出させたコーヒー果実(又は精製工程にてコーヒー生豆と分離されたときに得られるコーヒー果肉とコーヒー生豆との混合物)とを、予め増殖抑制pHに調整された発酵液中に添加して発酵させる。この場合、果肉が露出しているので発酵液中に果肉中の糖分等が溶出し易くなっており、発酵処理用微生物による発酵が促進される。
微生物の発酵条件については、酢酸を産生する微生物の増殖を抑制するpHの範囲内で前記資化成分と前記発酵処理用微生物とを接触させる条件に少なくとも一時的におかれることを満たせば(例えば、かかるpH範囲になるように調整した後に本工程を開始する、発酵成分の産生が活発に行われる時期にかかるpH範囲になるように調整する等)、特に限定されない。必要に応じて発酵に適した条件(例えば、使用する微生物の種類やその菌量(初期菌数)、資化成分の種類や量(濃度)、温度、湿度、酸素又は二酸化炭素濃度、発酵時間等)を適宜設定することができる。また他にも例えば、上記の資化成分以外にも、必要に応じて窒素源や炭素源を補うための市販の栄養培地などを補助的に添加することもできる。
ここでは、コーヒー果実を用いて発酵を行う例を説明する。
本発明は、例えば、コーヒー生豆の精製工程中に発酵工程を行うことができる。
2000ml容の三角フラスコに、チリ産赤ブドウ濃縮液を水で希釈して、比重1.084(15℃)とした赤マストを1000g添加した。得られた赤マスト液のpHは5.0であった。これに、乳酸を730ppmとなるように添加したところ、pHが4.0となった(試料1)。コントロールとして、乳酸を添加しないものを準備した(比較例1)。
発酵処理用微生物として、ゲオトリクム スピーシーズ(Geotrichum sp.)SAM2421(国際寄託番号:FERM BP−10300)(以下、SAM2421と称する)を、乾燥重量として0.1gを定法に従い復水して添加した。そこへ300gのコーヒー生豆(ブラジル産サントスNo.2)を添加し、23℃で72時間静置し発酵させた。
72時間後の発酵液を観察した結果、乳酸を添加した試料(試料1)では、SAM2421以外の菌の繁殖は認められず、また、発酵液に良好な香味を呈した。
液体クロマトグラフィー分析の装置は、島津製作所のHPLC一式を用いた。カラムとしてはShim−pack SCR−102Hを用い、電気伝導度検出器 CDD−6Aで検出した。カラムオーブンの温度は40℃とし、p−トルエンスルホン酸を含むTrisバッファーで反応と溶出を行った。絶対検量線で定量した。液体クロマトグラフィーの結果を以下の表1〜表2に示す。
上記実施例1と同様に、コーヒー豆の品質に悪影響を与える代表的な雑菌として酢酸産生菌があることから、上澄み液中の酢酸濃度を液体クロマトグラフィーで分析して酢酸産生菌の増殖の有無を判断した。併せて、SAM2421株の生育に良否については、発酵成分であるピルビン酸を指標として、上澄み液のピルビン酸濃度を液体クロマトグラフィーで測定して評価した。
液体クロマトグラフィー分析の装置は、島津製作所のHPLC一式を用いた。カラムとしてはShim−pack SCR−102Hを用い、電気伝導度検出器 CDD−6Aで検出した。カラムオーブンの温度は40℃とし、p−トルエンスルホン酸を含むTrisバッファーで反応と溶出を行った。絶対検量線で定量した。液体クロマトグラフィーの結果を表5〜表6に示す。
上記比較例3及び試料3にて得られた発酵終了時のコーヒー果実の果肉中に含まれる酢酸の含有量について評価した。
上記比較例3及び試料3にて得られた発酵終了後のコーヒー果実(3粒〜5粒)から果肉を取り出し、その果肉から絞り取った果汁を水で20倍希釈して果汁希釈液を調製した。次いで、液体クロマトグラフィーで、その果汁希釈液中の酢酸の濃度(ppm)を測定した。
液体クロマトグラフィー分析の装置は、島津製作所のHPLC一式を用いた。カラムとしてはShim−pack SCR−102Hを用い、電気伝導度検出器 CDD−6Aで検出した。カラムオーブンの温度は40℃とし、p−トルエンスルホン酸を含むTrisバッファーで反応と溶出を行った。絶対検量線で定量した。
発酵処理用微生物として、ゲオトリクム キャンディダム(Geotrichum candidum IAM12700株(東京大学分子細胞生物学研究所から購入、以下IAM12700と称する)を、乾燥重量として1gを定法に従い復水して添加した。23℃で72時間静置し発酵させた。72時間後の発酵液を観察した結果、リン酸を添加した試料では、IAM12700以外の菌の繁殖は認められず、また、発酵液に良好な香味を呈した。
一方、リン酸を添加しないこと以外は同様の方法で得られた試料(比較例4)では、発酵の終盤で、雑菌と思われる微生物の繁殖が認められ、良好な醸造香のほかに、若干の酸臭が認められた。
次に、得られた発酵液の上澄み液をサンプリングして、その最終組成を分析した。コーヒー豆の品質に悪影響を与える代表的な雑菌として酢酸産生菌があることから、上記実施例1と同様に、上澄み液中のリン酸及び酢酸の濃度を液体クロマトグラフィーで分析して酢酸産生菌の増殖の有無を判断した。
液体クロマトグラフィー分析の装置は、島津製作所のHPLC一式を用いた。カラムとしてはShim−pack SCR−102Hを用い、電気伝導度検出器 CDD−6Aで検出した。カラムオーブンの温度は40℃とし、p−トルエンスルホン酸を含むTrisバッファーで反応と溶出を行った。絶対検量線で定量した。液体クロマトグラフィーの結果を表12に示す。
Claims (7)
- 資化成分と発酵処理用微生物との接触により発酵させて、これにより生じた発酵成分をコーヒー生豆に付与させる発酵工程を包含するコーヒー生豆の処理方法であって、
前記発酵工程において、乳酸及びリン酸のうち少なくとも何れか一方を用いて酢酸を産生する微生物の増殖を抑制するpH2.4〜4.7の範囲内に調整し、当該pHの範囲内で前記資化成分と前記発酵処理用微生物としてのゲオトリクム(Geotrichum)属に属する不完全菌類とを接触させるコーヒー生豆の処理方法。 - 前記コーヒー生豆が、コーヒー果実から単離された状態、又はコーヒー果実内に存在する状態の少なくとも何れか一方にある請求項1に記載のコーヒー生豆の処理方法。
- 前記ゲオトリクム(Geotrichum)属に属する不完全菌類が、ゲオトリクム スピーシーズ(Geotrichum sp.)SAM2421(国際寄託番号FERM BP−10300)もしくはその変異体、又はそれらの形質転換体である請求項1に記載のコーヒー生豆の処理方法。
- 前記資化成分が、果汁又はコーヒー果肉である請求項1又は2に記載のコーヒー生豆の処理方法。
- 請求項1又は2に記載のコーヒー生豆の処理方法により得られたコーヒー生豆。
- 請求項5に記載のコーヒー生豆を焙煎処理したコーヒー焙煎豆。
- 請求項6に記載のコーヒー焙煎豆を原料として用いて得られたコーヒー飲料。
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