JP5763523B2 - 焙煎されたコーヒー豆から得られた抗酸化物質を含むコーヒー飲料の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コーヒーに由来する抗酸化成分に関する。

近年、ヒトの生体防御の一手段として食品由来の抗酸化力の高い成分を効率的に摂取することが勧められている。抗酸化力のある成分をサプリメントとして摂るのも一手段であるが、通常飲食する食品や飲料から手軽に摂取できるのが好ましい。種々の抗酸化性の高い食品が存在するが、抗酸化力という観点からはいまだ不十分な状況にある。通常摂取する飲食品からより強力な抗酸化成分を探索し簡便に提供できる方法の開発が求められている。

コーヒーは、幅広く日常的に飲用されているため、もしそれが強力な抗酸化力を有するなら、非常に優れた機能性飲料となる。その反面、コーヒーは非常に趣味性の高い嗜好飲料であるため、抗酸化力の強化のためにコーヒーに由来しない成分の添加、たとえばアスコルビン酸やトコフェロール、茶カテキンなどの添加は風味やイメージを損ない、商品価値の低下につながってしまう。そのため、コーヒーに抗酸化性を有する成分を添加することにより強力な抗酸化力を与える場合は、コーヒーに由来する成分の利用が望ましい。このため、従来コーヒーに由来する抗酸化成分の研究が進められてきた。

生コーヒー豆中には５ＣＱＡ等のクロロゲン酸類が多量に含まれ、ポリフェノールとしてその抗酸化性が注目されている素材の１つである。そのため簡便には生コーヒー豆抽出物が利用されるが（特許平５−５９６９６）、生豆抽出物が持っている生豆独特の臭いなどのため、風味のバランスをとるのが非常に難しく、ブレンドに熟練を要するうえに、多くの場合風味が損なわれてしまう。また、生豆の影響を避けるためにクロロゲン酸類のみを添加することが試みられているが、複雑な精製プロセスが必要となるうえ（特開平９−１４３４６５）、通常飲用に供されるコーヒーにクロロゲン酸類のみを単純に添加すると主成分であるクロロゲン酸特有のえぐみがコーヒーの風味のバランスを損なってしまう。これら生豆やクロロゲン酸のマイナスの影響を避けるため、これらとは別にアミノ酸と糖を反応させたメイラード反応物を添加する方法があるが（特許第３８５５２９３）、複雑である上にコーヒーに由来しない成分を添加する必要があり、コーヒーの価値を減じてしまう。

このような背景のため、強力な抗酸化力を有するコーヒーにのみ由来しなおかつコーヒーとのバランスが良い成分の探索が行われてきた。
特許平５−５９６９６ 特開平９−１４３４６５ 特許第３８５５２９３

本発明は、コーヒーに由来する新たな抗酸化成分を得る方法、その抗酸化物質、およびそれを含有するコーヒー飲料を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、焙煎コーヒー抽出物中に、高い抗酸化力を有し、かつコーヒーの風味と非常にバランスの良い物質が存在することを見出した。

従って、本発明は、焙煎コーヒー水抽出液から抗酸化物質を得る方法であって、焙煎コーヒーの水抽出液または該抽出固形物の水溶液を吸着剤と接触させ、該吸着剤に吸着された抗酸化物質を有機溶剤または水性有機溶剤で溶出することを含む方法に向けられている。

好ましい態様においては、該有機溶剤または水性有機溶剤の有機溶剤はアルコールであり、更に好ましい態様においては、該アルコールはエタノールである。好ましい態様においては、該吸着剤はスチレンジビニルベンゼン共重合体又はポリビニルポリピロリドンまたはそれらの組合せである。

好ましい態様においては、本発明の方法は、１８０〜３００℃で１分〜１時間焙煎したコーヒー豆を粉砕し、該粉砕したコーヒー豆を沸騰水で抽出し、該抽出液を凍結乾燥し、得られた固形分を水に再溶解し、使用したコーヒー豆の重量を基準として０．５〜２００倍容量のスチレンジビニルベンゼン共重合体またはポリビニルポリピロリドン樹脂と接触させて該抗酸化物質を吸着させ、該樹脂を、樹脂量を基準として０．５〜２０倍容量の水で洗浄した後、該樹脂から該抗酸化物質を３０％エタノールで、次いで、７０％エタノールで溶出させ、該溶出液を合わせ濃縮することを含む。

本発明は、また、上記の方法で得られた抗酸化物質にも向けられている。

本発明は、更に、上記の方法で得られた抗酸化物質が添加された食品にも向けられている。好ましい態様では、その食品はコーヒー飲料であり、そのコーヒー飲料には、上記の方法で得られた抗酸化物質がコーヒー飲料中に元々含まれているコーヒー固形分の１０〜２００％の量で、好ましくは１０〜１００％の量で添加される。

通常摂取するコーヒー飲料から、その風味のバランスを損なうことなく、抗酸化力の高い物質を効率的に摂取することができる。

発明を実施するための形態

従来、コーヒー豆抽出物の強い抗酸化力は、５ＣＱＡを主とするクロロゲン酸類に由来するとされてきた。クロロゲン酸類は焙煎することにより他の成分と反応したり、分解したりしてほとんど残らないことが分かっている。このため、コーヒー由来の抗酸化物はもっぱら生コーヒー豆抽出物が用いられてきた。しかしながら、本発明者らが焙煎コーヒー抽出物を分画した結果、焙煎コーヒー中に、クロロゲン酸類とは別の高い抗酸化力を示す物質が含まれることが分かった。そして、これら物質の分画方法を検討した結果、吸着剤に吸着させてから特定の溶剤で溶出することにより高い抗酸化力を示す物質を分離することに成功した。これらの物質は生豆中には含まれていないので、焙煎により生成したものである。そのため、クロロゲン酸類のような独特のえぐみや生豆に特有の香りもなく、焙煎コーヒーに近い良質な風味を持つことが分かった。

本発明に用いるコーヒー豆の焙煎度は通常の飲用コーヒーに用いられる程度でよいが、目的とするコーヒーの風味に合わせて自由に調整することができる。また焙煎機についても特にバッチ量（数十ｇ〜トン）や熱源（直火、熱風、遠赤、炭火式など）に制限はなく、あらゆる種類の焙煎機の利用が可能である。用いられる豆の種類についてもアラビカ種、ロバスタ種、リベリカ種の何れでも良く、また必要に応じてブレンドすることも可能であり、目的とするコーヒーの風味に合わせたものを用いればよい。また焙煎は豆のブレンド前でもブレンド後でも良く、目的の風味が得られる方法でよい。粉砕機も特に制限はなく次の抽出に適した粒径にすればよい。また粒径も特に一定の範囲にそろっている必要はない。

抽出方法は簡易型のドリッパーでも可能であるが、工業的には高収率、高濃度化が達成される大型の向流式パーコレーターが良い。また抽出温度については本発明の抗酸化物質は冷水でも熱水でも抽出されるため特定の温度を用いる必要はない。インスタントコーヒー製造工程においては可溶性成分の回収率を高めるために多糖類の加水分解が起きる温度域での抽出がしばしば行われるが、本発明の物質はこの温度域でも分解しないため抽出が可能である。また本発明の抗酸化物質を低温で抽出後、抽出温度を上げ、通常のコーヒー固形分として分別して抽出することも可能である。とはいえ、一般に３０〜２００℃、好ましくは６０〜１８０℃、より好ましくは１００〜１８０℃で抽出される。抽出に使用する水の量は、コーヒー豆の重量を基準として、一般に１〜３０倍容量、好ましくは２〜２０倍容量、最も好ましくは３〜１０倍容量である。

使用する吸着剤は、活性炭、強アニオン交換樹脂、弱アニオン交換樹脂、強カチオン交換樹脂、弱カチオン交換樹脂、疎水基結合シリカ系吸着材、メタクリル系吸着樹脂、スチレンジビニルベンゼン系吸着樹脂、たとえばＨＰ−２０やポリビニルポリピロリドン（ＰＶＰＰ）等はコスト的に安価で抗酸化物質の回収も容易であるので好ましく、特に、スチレンジビニルベンゼン系吸着樹脂およびポリビニルポリピロリドンが好ましいが、特にこれらには限定されない。また樹脂については一種類で十分目的とする抗酸化物質が分離できるが、より高力価の抗酸化物を得るために必要に応じて複数組み合わせても良い。吸着剤の量は、抽出に用いたコーヒー豆の重量を基準として、一般に０．１〜２００倍容量、好ましくは０．２〜１００倍容量、最も好ましくは０．５〜２０倍容量である。

吸着方法はバッチ式でも可能であるが、吸着効率はカラム式の方が高く、高収率を得るためにはカラム式の方が望ましい。カラム式の場合圧力損失が大きくなると運転効率が低下するので樹脂の粒径はある程度大きい方が望ましく、２００〜５００ミクロン程度が吸着効率とのバランスで好ましいが、この範囲に限定されるものではない。また吸着・溶出操作のみで、クロマト分離を必要としないため、カラムの段数は特に高い必要はなく、カラムの高さはカラムの直径の３倍程度で十分であるが、さらに短くすることも可能である。また溶出溶剤は、吸着時と反対側から通液した方が溶出しやすくなるが、必ずしも反対側からである必要はなく、設備に合わせた方法でよい。

吸着後は、まず、抗酸化力がないか劣る成分を溶出するために水で洗浄を行う。洗浄に使用される水の量は、コーヒー豆の重量を基準として、０．１〜２００倍容量、好ましくは１〜２０倍容量である。

抗酸化物質の溶出溶剤は水よりも低極性の有機溶剤または水性有機溶剤であれば何でも良く、単一でも、複数混合することも可能である。たとえば酢酸エチルなどのエステル類や、エチルエーテルなどのエーテル類、アセトンなどのケトン類、エタノールなどのアルコール類は溶出後の除去が容易であり、これら単独でもあるいは混合しても用いることが可能である。また水と混合可能な有機溶剤は水と混合して水性有機溶剤として用いることも可能である。水性有機溶剤中の有機溶剤の割合は、容量を基準として、一般に１〜９９％、好ましくは５〜９５％、より好ましくは１０〜９０％である。特に１０〜９０％水性エタノールが好ましく、中でも３０〜７０％水性エタノール、特に５０％水性エタノールは抗酸化物質の回収も良く使いやすい溶媒である。またメタノールも同様の理由で適した溶媒である。ただ固形分の回収はエタノールよりもやや劣ることがある。得られた固形分をそのまま抗酸化物質として使用してもよいが、エタノールやメタノールが含まれないように乾燥した方がよい。乾燥方法は真空凍結乾燥でも、熱風噴霧乾燥の何れでも良く、目的とする品質やコストとの兼ね合いで決められる。得られた固形物は単独でもコーヒーとしても非常に優れた風味を有しているため、そのままインスタントコーヒーあるいは適切な濃度に希釈して飲用可能な液体コーヒーとすることもできるし、他のコーヒーとブレンドしてインスタントコーヒーや液体コーヒーとすることも可能である。またさらにはクリーマー、甘味料、フレーバーなどと組み合わせてコーヒーミックスとすることも可能である。

実施例１
コーヒー中の抗酸化物質の取得
コロンビア産アラビカ種コーヒー豆を２５０〜２６０℃で５分間焙煎し、粉砕したものを用いた。

焙煎したコーヒー豆５０ｇに沸騰水５００ｇを加え、ペーパーフィルターを用いて抽出した。抽出液を素早く冷却した。抽出操作を１０回繰り返し、抽出液３．４ｋｇを得た。５０００ｒｐｍ１０分間遠心分離し上清を回収した。上清をワットマンガラス繊維濾紙ＧＦ／Ｂで濾過し、濾液を真空凍結乾燥した。抽出固形分９８ｇを得た。

乾燥固形分３０ｇに水２７０ｇを加えた試験液を内径４０Φ長さ７５０ｍｍのガラス製カラムに充填された５００ｍｌのスチレンジビニルベンゼン共重合体樹脂ＨＰ−２０（三菱化学）に吸着させた。抗酸化力の低い色素や糖質を１０００ｍｌの水で溶出した後、３０％エタノール、７０％エタノールそれぞれ１０００ｍｌで吸着成分を溶出した。

３０％エタノール溶出液、７０％エタノール溶出液を合わせ、減圧下で濃縮しエタノールを除去した後、真空凍結乾燥により最終固形分９．２ｇを得た。なお、３０％エタノールでの溶出前に得た水溶出液も同じく真空凍結乾燥し、固形分２０．５ｇを得た。

実施例２
抗酸化力の測定
抗酸化力はＯＲＡＣ（Oxygen Radical Absorbance Capacity）法に依った。一定量の乾燥サンプルをアセトン・水・酢酸／５０・４８・２混液に溶解・定容したものを試料原液とする。原液を数段階に希釈して試料溶液とする。

測定は試料溶液、トロロックス標準溶液に蛍光プローブのフルオレセインを加えてインキュベーションした後ラジカル開始剤のＡＡＰＨ（2,2'-azo-bis(2-amidinopropane)dihydrochloride）を添加し、励起波長４８５nm、測定波長５２８nmで測定する。ＯＲＡＣは面積値より当量を算出する。

実施例１の抽出固形分、水溶出固形分、エタノール溶出固形分のＯＲＡＣ値（Ｕ／ｇ）を下表に示した。エタノール溶出固形分に強い抗酸化力が認められた。

実施例３
風味の評価（１）
実施例１の最終固形物をインスタントコーヒーに添加して風味への影響を調べた。抗酸化力を強化するために従来から生コーヒー豆熱水抽出物やクロロゲン酸が用いられており、これらとの比較を行った。

実施例１の最終固形分は単独でもコーヒーとしても優れた香りを有しており、コーヒーに添加した際の相性が非常に優れている。従来の生コーヒー豆抽出物では生臭い風味やクロロゲン酸独特のえぐみや酸味があって風味に悪い影響を与えるが、本発明の抗酸化物質にはそのようなことが全くなく、非常に優れた高抗酸化物質であるといえる。

実施例４
風味の評価（２）
実施例１で得た最終固形分を市販の加糖されている液体コーヒーに添加して風味を評価した。

実施例１の最終固形分は、液体コーヒーに添加してもその風味を損なわない。またミルクや砂糖とも相性が良いことが確認された。従って、本発明品はブラック液体コーヒーやミルク、砂糖などが加えられた液体コーヒー製品にも利用しうるものである。

実施例５
コーヒー中の抗酸化物質の取得
コロンビア産アラビカ種コーヒー豆を２５０〜２６０℃で５分時間焙煎し、粉砕したものを用いた。コーヒー豆５０ｇに沸騰水５００ｇを加え、ペーパーフィルターを用いて抽出した。抽出液を素早く冷却した。抽出操作を５回繰り返し、抽出液３．５ｋｇを得た。５０００ｒｐｍ１０分間遠心分離し上清を回収した。上清をワットマンガラス繊維濾紙ＧＦ／Ｂで濾過し、濾液を真空凍結乾燥した。乾燥固形分５０ｇを得た。固形分１０ｇに水を１９０ｍｌ加え溶解した。

ポリビニルポリピロリドン樹脂４００ｍｌを水に懸濁させ十分保水させた後、デカンテーションにより微粉を除去した。ポリビニルポリピロリドン樹脂のスラリー２００ｍｌを内径４０Φ、長さ３００ｍｍのガラス製カラムに充填し、試験液を負荷した。溶出は水２００ｍｌに続いて、次の４種類の溶剤：エタノール、５０％エタノール、メタノール、５０％メタノールについて比較検討した。

各溶出画分は減圧にて有機溶媒を除去後真空凍結乾燥した。表５に抗酸化物質の回収量と抗酸化力を示した。何れも強い抗酸化力を示した。

実施例６
コーヒー中の抗酸化物質の取得
スチレンジビニルベンゼン共重合体樹脂ＨＰ−２０での吸着を介して得られた実施例１の最終固形分３ｇに水９７ｇを加えて溶解した。ポリビニルポリピロリドン樹脂２００ｍｌを水に懸濁させ十分保水させた後、デカンテーションにより微粉を除去した。ポリビニルポリピロリドン樹脂のスラリー１００ｍｌを内径４０Φ、長さ３００ｍｍのガラス製カラムのカラムに充填し、試験液を負荷した。溶出は水１００ｍｌ、５０％エタノール５００ｍｌで行った。水溶出画分はそのまま真空凍結乾燥し、５０％エタノール溶出画分は減圧下にてエタノールを除去後真空凍結乾燥した。エタノール溶出固形分０．９ｇを得られた。このエタノール溶出固形分は、ＯＲＡＣは１２５００Ｕ／ｇとなり非常に強い抗酸化力を示した。

本発明の新規な抗酸化性物質はコーヒー豆由来であるのでコーヒーの風味を損なうことのなく、高い抗酸化性を有する機能性コーヒー飲料を提供する。

Claims (1)

1. 焙煎コーヒー水抽出液から得られる抗酸化物質が添加されたコーヒー飲料の製造方法であって、焙煎コーヒーの水抽出固形物を、使用したコーヒー豆の重量を基準として０．１〜２００倍容量のスチレンジビニルベンゼン共重合体またはポリビニルポリピロリドン樹脂と接触させて抗酸化物質を吸着し、該樹脂を、樹脂量を基準として０．５〜２０倍容量の水で洗浄した後、該樹脂から該抗酸化物質を３０％エタノールで、次いで、７０％エタノールで溶出させ、該溶出液を合わせて濃縮することにより該抗酸化物質を得、該得られた抗酸化物質を、コーヒー飲料に、該コーヒー飲料中に元々含まれているコーヒー固形分の１０〜２００％になるように添加することを含む方法。