JPWO2006080334A1 - オリゴ糖高含有コーヒー豆加工方法 - Google Patents

Abstract

コーヒー焙煎豆を高温高圧の流体と接触処理する工程により、前記コーヒー焙煎豆中に含まれるオリゴ糖の含量を増加させるコーヒー豆加工方法。

Description

本発明は、コーヒー豆の加工方法に関する。

近年、場所を選ばず手軽に飲める缶入りあるいはペットボトル入りのコーヒー飲料が広く受け入れられている。コーヒー飲料の販売地域が拡大すると、コーヒー飲料の市場滞留期間（流通期間）が長期化する。その一方で、淹れ立てコーヒーに近い香味を有するコーヒー飲料への消費者のニーズが高まっている。

従って、缶入りあるいはペットボトル入りのコーヒー飲料において、コーヒー特有の優れた香味を長期にわたって安定に保持することは、消費者のニーズに応える上での重要な課題の一つとなっている。

特に、乳成分を含有しないブラックコーヒーでは、コーヒー豆から抽出されたオイル成分が経時的に分離・凝集して表面に浮遊する場合がある。コーヒー特有の香味成分は当該オイル成分に多く含まれるため、空気との接触によりオイル成分だけでなく香味成分の劣化も進み易くなる。

その結果、劣化したオイル成分は、あたかも異物が浮遊して見えるだけでなく、コーヒー特有の香味も失われる。よって、その外観のみならず香味の面においても淹れ立てコーヒーとはかけ離れたものとなり、著しく商品価値が低下する虞がある。

商品価値低下の原因の一つとなるオイル成分の分離・凝集を防止するために、従来、コーヒー抽出液に対してホモジナイザー（均質機）を使用し、オイル成分の平均粒子径をより小さくして抽出液中のオイル成分を均一に分散させていた（特許文献１参照）。
或いは、ローカストビーンガムやキサンタンガムなどの増粘多糖類（外来の安定化剤）をコーヒー抽出液に添加して、オイル成分の分離・凝集を防止する（特許文献２参照）検討が行われていた。
特許第３１３０３２１号公報 特開２００１−１２０１８４号公報

オイル成分の分離・凝集を防止するため、均質機でコーヒー抽出液を処理する場合は手間を要し、均質機を導入するための設備コストやランニングコストの増大を招く。コーヒー抽出液に安定化剤を添加する場合、安定化剤の量によってはコーヒー特有の香味を損なう虞が生じると共に、原料コストの増大を招く。

コーヒー豆中には多糖類や繊維質（不溶性成分）が存在する。これら不溶性成分は、コーヒー特有の優れた香味成分を抽出する上で障害となる場合がある。コーヒー抽出液にできるだけ淹れたてコーヒーに近い香味を保持させるため、当該不溶性成分を簡便な操作で可溶化して香味成分を抽出し易くすることが望まれている。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、簡便な操作でより多くの香味成分を含むコーヒー抽出液を抽出し、さらに、コーヒーオイル成分の分離・凝集を長期にわたって防止できるコーヒー豆加工方法を提供する。

本発明者等は、コーヒーのオイル成分の分離・凝集を長期にわたって防止できるコーヒー豆加工方法を鋭意研究した結果、コーヒー焙煎豆をある条件下で熱処理することにより、コーヒー焙煎豆中の不溶性成分が可溶化してオリゴ糖の含量が増加することを見出した。また、コーヒー焙煎豆中に含まれるコーヒーオイル成分について、コーヒー抽出液への移行量、および、コーヒー抽出液中での安定性に関して新たな知見を得た。

本発明の第一特徴構成は、コーヒー焙煎豆を高温高圧の流体と接触処理する工程により、前記コーヒー焙煎豆中に含まれるオリゴ糖の含量を増加させるコーヒー豆加工方法とした点にある。
また、本発明の第二特徴構成は、コーヒー焙煎豆を高温高圧の流体と接触処理する工程により、前記コーヒー焙煎豆中に含まれるコーヒーオイル成分のコーヒー抽出液への移行量を増加させるコーヒー豆加工方法とした点にある。
さらに、本発明の第三特徴構成は、コーヒー焙煎豆を高温高圧の流体と接触処理する工程により、前記コーヒー焙煎豆中に含まれるコーヒーオイル成分をコーヒー抽出液中で安定させるコーヒー豆加工方法とした点にある。

焙煎処理中のコーヒー豆あるいは焙煎後のコーヒー豆について、高温高圧の流体と接触処理する工程（以後、高温高圧処理と称す）を施す。これにより、コーヒー焙煎豆中に存在する不溶性成分である多糖類や繊維質が加水分解され、可溶性成分であるオリゴ糖の含量が増加する。即ち、コーヒー豆中に含まれるオリゴ糖の含量がコーヒー生豆中に含まれるオリゴ糖の含量よりも増加する。

そして、高温高圧処理済みのコーヒー焙煎豆に対して通常の粉砕及び抽出を行えば、オリゴ糖が界面活性剤の役目を果たし、オリゴ糖とコーヒーオイル成分との間でミセルが形成されることにより、当該オイル成分が可溶化して抽出液中に移行し易くなると考えられる。

通常、コーヒー焙煎豆から抽出を行うと、コーヒー香味成分を多く含むコーヒーオイル成分のほとんどは抽出残渣あるいは抽出容器に残存し、コーヒー抽出液に移行するオイル成分は僅かであった。しかしながら、本発明によって、より多くのオイル成分を抽出できるので、香味豊かなコーヒー抽出液を得ることができる。

さらに、オイル成分が抽出液中に可溶化するため、均質機や外来の安定化剤等を特に使用しなくともコーヒー抽出液中におけるオイル成分の安定性が向上する。その結果、コーヒー抽出液を長期保存してもオイル成分の分離・凝集が起こらず、コーヒー特有の優れた香味を長期にわたって安定に保持できる。

また、高温高圧処理によりコーヒー豆そのものが軟らかくなって、その中の多糖類や繊維質など不溶性成分による物理的障害も少なくなり、オリゴ糖、コーヒーオイル成分、並びに、焙煎により生成された種々のコーヒー香味成分の抽出効率がさらに向上する。

本発明の第四特徴構成は、前記工程を１００℃〜２３０℃で実施する点にある。

本構成によれば、コーヒー焙煎豆の高温高圧処理を確実に実施することが可能になると共に、コーヒー豆中の多糖類や繊維質などの加水分解によるオリゴ糖の生成を促進できる。
１００℃より低い温度であると、良好な焙煎香味や多糖類、繊維質の加水分解のために長い時間がかかるため、作業効率が悪い。また、２３０℃より高い温度であると、良好な焙煎香味の多くが飛散し、コゲ臭が強く出るため、飲用に適さない。

本発明の第五特徴構成は、前記工程を１６０℃〜２１０℃で実施する点にある。

本構成によれば、特に１６０℃〜２１０℃の範囲において、オリゴ糖の生成が促進され、且つ、コーヒーオイルの抽出量を増大させることができる。

本発明の第六特徴構成は、前記工程をゲージ圧０．１ＭＰａ〜３.０ＭＰａで実施する点にある。

本構成によれば、コーヒー焙煎豆の高温高圧処理を確実に実施することが可能となると共に、コーヒー豆中の多糖類や繊維質などの加水分解によるオリゴ糖の生成を促進できる。
ゲージ圧が０．１ＭＰａより低い圧力である場合は、反応のために長い時間がかかるため、作業効率の面から操作に適さない。また、ゲージ圧が３．０Ｍｐａより高い圧力である場合には、反応容器内の圧力制御がしにくいため、ハンドリングの面から操作に適さない。
ゲージ圧０．１ＭＰａ〜３．０ＭＰａの範囲において、オリゴ糖の生成が促進され、且つ、オイル成分の抽出量を増大させることができる。

本発明の第七特徴構成は、前記流体を飽和水蒸気とした点にある。

本構成によれば、乾燥空気（熱風焙煎）の場合と比べて熱伝達効率が飛躍的に向上（およそ１０倍）する。その結果、所望される焙煎度（ライトロースト〜イタリアンロースト）にもよるが、熱風焙煎では通常１５分〜３０分以上の処理時間を必要としていたところ、本構成により焙煎処理時間をおよそ３０秒〜４分程度まで短縮することが可能となる。且つ、コーヒー焙煎豆中の多糖類や繊維質などの加水分解によるオリゴ糖の生成も飽和水蒸気の優れた熱伝達能力によってさらに促進される。

本発明の第八特徴構成は、第一〜第七特徴構成のいずれか１項に記載のコーヒー豆加工方法にて加工されたコーヒー豆加工品である点にある。

本構成によれば、オリゴ糖含量が増加し、尚且つコーヒー香味成分の抽出効率が向上し得るコーヒー焙煎豆を提供することができる。

本発明の第九特徴構成は、第八特徴構成に記載のコーヒー豆加工品を原料とするコーヒー飲料である点にある。

本構成によれば、香味豊かで、尚且つ、長期保存してもコーヒーオイルの分離・凝集が起こらず、その豊かな香味を長期にわたって安定に保持し得るコーヒー飲料を提供することができる。

本発明の第十特徴構成は、焙煎度がＬ１５〜Ｌ２３であり、分子量５００〜３０００の可溶性オリゴ糖を１ｇあたり４０〜６５ｍｇ含むコーヒー豆加工品である点にある。
本構成によれば、コーヒー飲料に用いる程度の焙煎度とした場合において、可溶性オリゴ糖を豊富に含む。従って、コーヒー飲料の原料として好適に用いることができる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
本発明におけるコーヒー豆加工方法は、コーヒー豆を高温高圧の流体と接触処理させることであり、以下、この処理を高温高圧処理という。

高温高圧処理を施される原料のコーヒー豆としては、コーヒー生豆を焙煎途中のコーヒー豆、もしくはコーヒー焙煎豆などを使うことができる。

コーヒーの品種としては、例えばアラビカ種、ロブスタ種、リベリカ種などが挙げられる。
コーヒー焙煎豆としては、例えば焙煎度の高い豆や低い豆、高圧処理などを施した焙煎豆などが挙げられる。焙煎方法としては、直火・熱風・遠赤外線・マイクロウェーブなどによって焙煎することが可能である。
尚、コーヒー生豆とは、コーヒーノキの果実であるコーヒー果実を収穫後、果肉や薄皮等を除去して精製した種子を乾燥させたものをいう。精製工程としては、水洗式や非水洗式などがある。

コーヒー豆の粒度は、高温高圧処理による成分の流出を抑えるため、全粒又は粉砕度の低いものが好ましいがこれに限定されない。成分の流出が許容される範囲内で、粉砕品（極荒挽など）を用いても良い。

本発明においてコーヒー焙煎豆中に含まれるオリゴ糖を増加させるために、公知の方法を用いて得られた通常のコーヒー焙煎豆について高温高圧処理する。尚、本発明の高温高圧処理はオリゴ糖の増加と同時に焙煎効果もあることから、高温高圧処理を焙煎処理の一部とすることもできる。

本明細書におけるオリゴ糖とは、２個から２００個程度の単糖類がグリコシド結合により重合したポリマーを意味する。

本発明の高温高圧処理により、コーヒー焙煎豆中のコーヒーのオイル成分がコーヒー抽出液へ移行する量が増加する。本発明でいうコーヒーのオイル成分とは、コーヒー豆に含まれる脂質のことであり、その主成分はトリグリセリド（グリセロールの水酸基に３つの脂肪酸がエステル結合したもの）である。当該オイル成分は疎水性基を持つことから、香味成分を包み込み、これを安定に保持する効果を有することが一般に知られている。

高温高圧処理に用いる流体は、液体としては、例えば、蒸留水、脱塩水、水道水、アルカリイオン水、海洋深層水、イオン交換水、脱酸素水、あるいは水溶性の有機化合物（例えばアルコール等）や無機塩類を含む水などが挙げられるが、これらに限定されない。

高温高圧処理に用いる流体は、気体としては、上述の液体の蒸気、例えば水蒸気、アルコール蒸気等）が挙げられる。当該水蒸気は、作業性・操作性の観点から、飽和水蒸気が好ましいが、これに限定されるものではない。

高温高圧処理に用いる流体としては、上述の流体の他に、超臨界流体または亜臨界流体等が含まれる。ある特定の圧力と温度（臨界点）を超えると、気体と液体の境界面が消失して両者が渾然一体となった流体の状態を維持する範囲が存在する。こうした流体を超臨界流体といい、気体と液体の中間の性質を持つ高密度の流体となる。亜臨界流体とは、臨界点よりも圧力及び温度が低い状態の流体である。

高温高圧の流体の供給方法としては、例えば、圧力容器に流体を供給して昇温昇圧状態のまま一定の処理時間を保持するバッチ式がある。或いは、流体供給路及び流体排出路を設けた圧力容器に、大気圧よりも高い出口圧力で前記流体排出路から流体が排出されるように、前記流体供給路から前記流体排出路に流体を一定の時間流通させ処理を行う連続式などがある。しかし、圧力容器の加圧状態が維持できる方法であれば、これに限定されるものではない。
また、連続式で供給する際の流体の流れの方向は特に限定されず、例えば高温高圧処理するコーヒー焙煎豆に対して、上から下方向、下から上方向、外から内方向、内から外方向とする。

高温高圧処理時の温度は約１００〜２３０℃であれば好ましい。本発明においては、コーヒー焙煎豆中の不溶性成分である多糖類や繊維質を加水分解して可溶性成分を得る必要があることから、それを高める条件である約１６０〜２１０℃であるのが好ましい。

高温高圧処理時の圧力は、加圧条件、特にゲージ圧０.１〜３.０ＭＰａで処理することが望ましい。特に高温高水蒸気処理においては飽和水蒸気圧であることが好ましい。本明細書で「圧力」というときには「ゲージ圧」を意味し、大気圧を０としたときの圧力を意味する。従って、例えば「ゲージ圧０.１ＭＰａ」は絶対圧力に換算すると、大気圧に０.１ＭＰａを加えた圧力となる。特にゲージ圧約０.７〜３.０ＭＰａが望ましい。

処理時間は、好ましくは約１秒〜６０分であり、より好ましくは約３０秒〜４分である。

本発明においては、高温高圧処理後に公知の処理を行っても良い。公知の処理としては、例えば粉砕、抽出（超臨界抽出も含む）、乾燥（真空乾燥など）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

このようにして高温高圧処理されたコーヒー豆加工品は、冷却、乾燥（真空乾燥、熱風乾燥など）を行った後、常法によってサイロなどに保管する。

このようにして得られた本発明のコーヒー豆加工品は、コーヒ飲料に用いる程度の焙煎度とした場合、可溶性オリゴ糖を豊富に含む。例えば、焙煎度をＬ１５〜Ｌ２３としたとき、分子量５００〜３０００の可溶性オリゴ糖を豆１ｇあたり４０〜６５ｍｇ含んでいる（後述の実施例３参照）。

高温高圧処理と同時、又は高温高圧処理前に粉砕する工程を行うこともできる。これにより、均一な処理が可能となり、混合物の原料を均一に混合し、本発明の高温高圧処理を均一なものにすることもできる。本発明の高温高圧処理物の成型がより容易となる。さらに粉砕に加えて混合する工程を行うこともできる。これにより、粉砕した原料を均一に混合することができる。

本発明を効率よく行うために、エクストルーダを使用するのが好ましい。これによれば、上記処理後の操作が非常に容易となる。また、連続処理が可能なことから多量の加工品を供給するためにもエクストルーダの使用が適している。

エクストルーダは膨化食品などの製造によく用いられ、押し出し筒内に配置された二軸等の多軸または一軸のスクリューにより、原料を混合しながら加熱加圧し、高温高圧状態でダイから押し出す装置である。

本発明においては安定して高温高圧処理を行えることから二軸型がより好ましい。エクストルーダを用いることにより、連続処理が可能となり、また、処理後に処理雰囲気を高圧から低圧に急激に開放すれば、水分が蒸散する。
また、上記したようにダイの形状を適当に選択することにより、所望の形状に成型された処理物が得られる。これらの装置以外でも本発明の上記の条件を実現できる装置であれば、いかなる装置でも良い。

本発明におけるコーヒー豆加工品は、コーヒー飲料のコーヒー原料の一つとして、コーヒー焙煎豆・インスタントコーヒー・液体コーヒーエキスなどと共に用いることができ、常法により、コーヒー飲料製造工場で製造することができる。
例えば、コーヒー飲料缶詰の製造工程を例として挙げると、「粉砕」「抽出」「調合」「ろ過」「充填」「巻締」「殺菌」「冷却」「箱詰め」の工程で製造することができる。あるいはコーヒー焙煎豆を用い、インスタントコーヒーや液体コーヒーエキスなどを調整しても良い。

以下、本発明について、実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔実施例１〕
流体入口配管、出口配管を有する圧力容器に、コーヒー焙煎豆（Ｌ＝２９（固体及び液体の色度／明るさを表す一般的な指標。Ｌ値と呼ばれる。）、アラビカ種）を入れ、流体入口配管より１.３ＭＰａ（１９４℃）の高圧水蒸気（飽和水蒸気）を、コーヒー焙煎豆１ｋｇあたり１００ｋｇ／時の流量で供給する。この通気処理を行って、圧力１.３ＭＰａ、１９４℃、４分間の処理を行い、Ｌ値が１８のコーヒー豆加工品（発明品１）を得た。

コーヒー生豆（アラビカ種）を一般的な電気焙煎器（熱風式焙煎器）を用いることにより、熱風焙煎を行い、Ｌ値が１８のコーヒー焙煎豆（対照品１）を得た。

発明品１と対照品１を試料として、それぞれミルで粉砕後に３０ｇを計り取り、一般的なドリップ式コーヒーメーカーを用いて熱水４５０ｇで抽出した。この抽出液を遠心分離処理（７，０００ｇ×５分）して混入した微粉末を除去し、コーヒー飲料を得た。このコーヒー飲料に含まれる基礎成分の評価を行った。

コーヒー飲料中の可溶性固形分量は、サンプルの質量と常圧加熱乾燥法により求めた水分量の差を取ることで評価した。オイル成分はヘキサンを用いた振とう抽出法により評価した。また、可溶性糖類は、栄養表示基準による計算式、即ち、［１００−（水分＋たんぱく質＋オイル＋灰分＋食物繊維）］を用いて算出した。たんぱく質はゲルタール法、灰分は直接灰化法、食物繊維は酵素−重量法により評価した値を用いた。

発明品１のコーヒー飲料にはコーヒーオイル及び可溶性糖類が多く含まれていることが判明した。また、ＨＰＬＣ（検出器 示差屈折率検出器）による分離の結果、発明品１のコーヒー飲料で増加している可溶性糖類は、分子量約５００〜３０００のオリゴ糖であることが判明した。

市販の精製オリゴ糖を用いて検量線を作成することにより、発明品のコーヒー飲料で特徴的に増えている分子量約５００〜３０００のオリゴ糖の濃度を評価した。その結果、発明品のコーヒー飲料には、分子量約５００〜３０００のオリゴ糖が対照品のコーヒー飲料の約２.５倍多く含まれていることが判明した。

〔実施例２〕
対照品１にコーヒー焙煎豆を圧搾して得たコーヒーオイル成分を１５０ｐｐｍ添加し、ミキサーにより３０００ｒｐｍで１５分間撹拌することにより、オイル強制添加コーヒー飲料（対照品２）を得た。実施例１で得られたコーヒー飲料及び対照品２に関して、香味、状態及び保存安定性の観点から評価を行った。

保存安定性に関しては、（１）４℃の冷蔵庫で１週間静置した試料のオイル分の分離・凝集の様子、（２）５０℃の恒温機で１週間静置保管して強制的に劣化させた試料の香味変化、を評価した。

官能評価に関しては、専門パネリスト５名により評価した。コーヒー飲料の香味については、コクおよび香りの強度を評価項目とした。強い（３点）〜ない（０点）までの４段階で評価し、５名の平均点を算出し、○（２．０以上）、△（１．０以上〜２．０未満）、×（１．０未満）で標記した。
また、強制劣化後の試料の香味については劣化香の有無を評価項目とした。ない（３点）〜強い（０点）までの４段階で評価し、５名の平均点を算出し、○（２．０以上）、△（１．０以上〜２．０未満）、×（１．０未満）で標記した。

評価の結果、発明品を用いたコーヒー飲料は長期保管においてもオイル成分の分離・凝集が起こらず、かつ、高温での強制劣化後の香味安定性も高いことが判明した（表３）。

〔実施例３〕
流体入口配管、出口配管を有する圧力容器に、コーヒー焙煎豆（Ｌ＝２９（固体及び液体の色度／明るさを表す一般的な指標。Ｌ値と呼ばれる。）、アラビカ種）を入れ、流体入口配管より１.３ＭＰａ（１９０℃）の高圧水蒸気（飽和水蒸気）を、コーヒー焙煎豆１ｋｇあたり１００ｋｇ／時の流量で供給する。この通気処理を行って、圧力１.３ＭＰａ、１９４℃、１秒〜５分の処理を行い、Ｌ値が１５〜２８のコーヒー豆加工品（サンプル３−１〜３−８）を得た。

コーヒー生豆（アラビカ種）を一般的な電気焙煎器（熱風式焙煎器）を用いることにより、熱風焙煎を行い、１０〜２０分で経時的にサンプリングを行い、Ｌ値が１５〜２９のコーヒー焙煎豆（対照品３−１〜３−７）を得た。

上記サンプルと対照品を試料として、それぞれミルで粉砕後に３０ｇを計り取り、蓋付きのガラス容器に入れた。ここに純水４５０ｇを加えて蓋をし、９０℃のバスに１５分間振とうしながら浸漬し、成分の抽出を行った。この抽出液を遠心分離処理（７，０００ｇ×５分）して微粉末を除去し、コーヒー抽出液を得た。

得られたコーヒー抽出液について、ＨＰＬＣ（検出器 示差屈折率検出器）により、発明品に顕著に増加している分子量５００〜３０００のオリゴ糖の量を測定した。

この結果、対照品３では焙煎が進んでもオリゴ糖の増加が認められず、豆１ｇ当たりのオリゴ糖の含有量は、何れも２４ｍｇ以下である。
これに対し、サンプルでは、好ましくはＬ１５〜２７（サンプル３−８〜３−２）においてオリゴ糖を豆１ｇ当たり約２５〜６５ｍｇ含み、特に飲用に適した焙煎度であるＬ１５〜２３（サンプル３−８〜３−４）においてオリゴ糖を豆１ｇ当たり約４０〜６５ｍｇ含む。これにより、このオリゴ糖類の顕著な増加が認められた（表４）。

本発明は、コーヒー豆、特にコーヒー焙煎豆の加工方法に利用できる。

Claims (10)

1. コーヒー焙煎豆を高温高圧の流体と接触処理する工程により、前記コーヒー焙煎豆中に含まれるオリゴ糖の含量を増加させるコーヒー豆加工方法。
2. コーヒー焙煎豆を高温高圧の流体と接触処理する工程により、前記コーヒー焙煎豆中に含まれるコーヒーオイル成分のコーヒー抽出液への移行量を増加させるコーヒー豆加工方法。
3. コーヒー焙煎豆を高温高圧の流体と接触処理する工程により、前記コーヒー焙煎豆中に含まれるコーヒーオイル成分をコーヒー抽出液中で安定させるコーヒー豆加工方法。
4. 前記工程を１００℃〜２３０℃で実施する請求項１〜３のいずれか１項に記載のコーヒー豆加工方法。
5. 前記工程を１６０℃〜２１０℃で実施する請求項４に記載のコーヒー豆加工方法。
6. 前記工程をゲージ圧０．１ＭＰａ〜３.０ＭＰａで実施する請求項１〜５のいずれか１項に記載のコーヒー豆加工方法。
7. 前記流体が飽和水蒸気である請求項１〜６のいずれか１項に記載のコーヒー豆加工方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のコーヒー豆加工方法にて加工されたコーヒー豆加工品。
9. 請求項８に記載のコーヒー豆加工品を原料とするコーヒー飲料。
10. 焙煎度がＬ１５〜Ｌ２３であり、分子量５００〜３０００の可溶性オリゴ糖を１ｇあたり４０〜６５ｍｇ含むコーヒー豆加工品。