咖啡热处理液、提取液及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 咖啡热处理液、提取液及其制备方法和应用 (Coffee heat treatment liquid, coffee heat treatment liquid extract, preparation method and application of coffee heat treatment liquid and coffee heat treatment liquid extract ) 是由 龙智鹏 杨燕燕 林好 陈圻宇 于 2020-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及食品添加剂领域,具体而言,涉及一种咖啡热处理液、提取液及其制备方法和应用。本发明制备咖啡提取液的方法包括以下步骤：将生咖啡豆粉碎,制备生咖啡豆粉；将生咖啡豆粉溶于有机溶剂进行热反应后,过滤,制备滤渣和热处理液,所述热反应的温度为100℃～250℃,反应时间为1h～5h；在滤渣中加入乙醇溶液,进行加热回流提取,制备咖啡提取液,滤渣与乙醇溶液的质量比为1:2～1:8,乙醇溶液的浓度为50(v/v)％～95(v/v)％,加热回流的温度为70℃～80℃,提取次数为1～2次,每次提取时间为2h～3h。通过该方法制备的咖啡提取液具有耐储存及香气损失少的特点。本发明还提供了该咖啡提取液在制备食品调香剂中的应用,或作为食品调香剂的应用。(The invention relates to the field of food additives, and in particular relates to coffee heat treatment liquid, coffee heat treatment liquid extract, a preparation method and application of the coffee heat treatment liquid and the coffee heat treatment liquid extract. The method for preparing the coffee extracting solution comprises the following steps: pulverizing green coffee beans to prepare green coffee bean powder; dissolving green coffee bean powder in an organic solvent for thermal reaction, filtering, and preparing filter residue and a heat treatment liquid, wherein the temperature of the thermal reaction is 100-250 ℃, and the reaction time is 1-5 h; adding an ethanol solution into filter residue, heating and refluxing for extraction, and preparing a coffee extracting solution, wherein the mass ratio of the filter residue to the ethanol solution is 1: 2-1: 8, the concentration of the ethanol solution is 50 (v/v)% -95 (v/v)%, the heating and refluxing temperature is 70-80 ℃, the extraction times are 1-2 times, and the extraction time is 2-3 hours each time. The coffee extract prepared by the method has the characteristics of long storage life and less fragrance loss. The invention also provides application of the coffee extract in preparing a food flavoring agent or as a food flavoring agent.)
技术领域
本发明涉及食品添加剂领域，具体而言，涉及一种咖啡热处理液、提取液及其制备方法和应用。
背景技术
咖啡是茜草科咖啡属多年生常绿灌木或小乔木。将成熟的咖啡鲜果，经过干法加工或湿法加工制成生咖啡豆，生咖啡豆呈现出来的香气有豆青香和豆腥气，而我们日常感受到的咖啡香气，主要是生咖啡豆在烘焙过程中产生的。生咖啡豆中的咖啡因、葫芦巴碱、绿原酸、蛋白质、氨基酸、糖类、脂肪等物质在烘焙过程中会发生多种反应，比如蛋白质以及氨基酸和还原性糖类，发生美拉德反应，产生一系列的香气物质；糖类在高温下也能发生焦糖化反应；脂肪可以热氧化降解产生小分子量的醛类化合物等。但烘焙好的咖啡豆一般不耐储存，而且在制备咖啡提取液时，其中的香气物质会有很大的损失，香味保留能力变差，香味的浓度减弱，最终导致咖啡风味的下降。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够有效保留香味的咖啡热处理液、咖啡提取液及其制备方法和应用。
本发明一方面，提供一种咖啡提取液的制备方法，包括以下步骤：
将生咖啡豆粉碎，制备生咖啡豆粉；
将所述生咖啡豆粉溶于有机溶剂进行热反应后，过滤，制备滤渣和热处理液，所述热反应的温度为100℃～250℃，反应时间为1h～5h；
在所述滤渣中加入乙醇溶液，进行加热回流提取，制备咖啡提取液，所述滤渣与乙醇溶液的质量比为1:2～1:8，所述乙醇溶液的浓度为50(v/v)％～95(v/v)％，所述加热回流的温度为70℃～80℃，提取次数为1～2次，每次提取时间为2h～3h。
在其中一个实施例中，热反应温度为120℃～180℃，反应时间为2h～4h。
在其中一个实施例中，热反应还包括以下步骤：
(1)先将所述生咖啡豆粉与所述有机溶剂的溶液在120℃～160℃进行0.5h～1h的热反应；
(2)在步骤(1)的基础上，升温至170℃～180℃继续反应1.5h～2h。
在其中一个实施例中，有机溶剂为甘油或丙二醇。
在其中一个实施例中，生咖啡豆粉与有机溶剂的质量比为1:2～1:8。
在其中一个实施例中，滤渣与乙醇溶液的质量比为1:3～1:6，所述乙醇溶液的浓度为60(v/v)％～85(v/v)％。
在其中一个实施例中，制备方法还包括将咖啡提取液进行浓缩制备浓缩的咖啡提取液的步骤。
在其中一个实施例中，浓缩的方法为旋转蒸发，所述旋转蒸发的水浴温度为55℃～65℃，压力为600Pa～1800Pa。
在其中一个实施例中，将生咖啡豆粉碎是将生咖啡豆粉碎至10～50目。
本发明一方面，还提供一种咖啡提取液。
本发明另一方面，进一步提供该咖啡提取液在制备食品调香剂中的应用，或作为食品调香剂的应用。
本发明再一方面，提供一种生咖啡豆粉与有机溶剂热反应后收集得到的热处理液。
本发明再一方面，还提供一种热处理液在制备烘焙产品中的应用。
本发明通过研究发现，在传统的烘焙过程中，咖啡豆逐渐膨胀，咖啡豆内部会产生许多细孔，在细孔中会吸附有气体(主要是二氧化碳气体)和水分，这些气体和水分会缓慢释放，随着储存时间的延长，其中的二氧化碳气体释放殆尽后，咖啡豆中的油脂也将更容易氧化，形成不良风味，进而导致咖啡豆的提取液有异味，使得产品的风味造成影响。而以生咖啡豆为原料，以有机溶剂作为热反应溶剂进行热反应，避免了烘焙过程中香气物质的损失。而且在热反应过程中，滤渣也会吸收部分有机溶剂，从而很好的保留了滤渣中的香气物质，避免了后期提取或浓缩过程中咖啡提取液中有效成分的损失，使得最终制得的咖啡提取液具有浓郁的咖啡烟熏香、烘烤香和焦香。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一方面，提供一种咖啡提取液的制备方法，包括以下步骤：
将生咖啡豆粉碎，制备生咖啡豆粉；
将所述生咖啡豆粉溶于有机溶剂进行热反应后，过滤，制备滤渣和热处理液，所述热反应的温度为100℃～250℃，反应时间为1h～5h；
在所述滤渣中加入乙醇溶液，进行加热回流提取，制备咖啡提取液，所述滤渣与乙醇溶液的质量比为1:2～1:8，所述乙醇溶液的浓度为50(v/v)％～95(v/v)％，所述加热回流的温度为70℃～80℃，提取次数为1～2次，每次提取时间为2h～3h。
本发明以生咖啡豆为原料，以有机溶剂作为热反应的加热保护介质，从而很好的保留了咖啡豆中的香气物质，避免了香味的流失。
进一步在热反应过程中，滤渣会吸收部分溶剂，从而避免了后期提取或浓缩过程中咖啡提取液中有效成分的损失，使得最终制得的咖啡提取液具有浓郁的咖啡烟熏香、烘烤香和焦香。
在本发明中，作为进一步说明，热反应的温度为140℃～180℃，反应时间为2～3h。
在本发明中，作为进一步说明，热反应还包括以下步骤：
(1)先将所述生咖啡豆粉与所述有机溶剂的溶液在120℃～160℃进行0.5h～1h的热反应；
(2)在步骤(1)的基础上，升温至170℃～180℃继续反应1.5h～2h。
在本发明中，作为进一步说明，有机溶剂为甘油或丙二醇。在一个优选的具体实施方式中，有机溶剂为甘油。
在本发明中，作为进一步说明，生咖啡豆粉与有机溶剂的质量比为1:2～1:8。在一个优选的具体实施方式中，生咖啡豆粉与有机溶剂的质量比为1:4。
在本发明中，作为进一步说明，所述制备方法还包括将咖啡提取液进行浓缩制备浓缩的咖啡提取液的步骤。
在本发明中，作为进一步说明，所述浓缩的方法为旋转蒸发，所述旋转蒸发的水浴温度为55℃～65℃，压力为600Pa～1800Pa。在一个优选的具体实施方式中，旋转蒸发的水浴温度为60℃，压力为1200Pa。
在本发明中，作为进一步说明，将生咖啡豆粉碎是将生咖啡豆粉碎至10～50目。在一个优选的具体实施方式中，将生咖啡豆粉碎是将生咖啡豆粉碎至20目。
在本发明中，作为进一步说明，滤渣与乙醇溶液的质量比为1:3～1:6，乙醇溶液的浓度为60(v/v)％～85(v/v)％。在一个优选的具体实施方式中，滤渣与乙醇溶液的质量比为1:4，乙醇溶液的浓度为80(v/v)％。
在本发明中，作为进一步说明，适用于本发明的生咖啡豆的种类无特别限制，例如，可以使用阿拉比卡种、罗布斯塔种或利比里亚种。
优选的，生咖啡豆为越南罗布斯塔种。在一个优选的具体实施方式中，生咖啡豆为越南罗布斯塔水洗抛光G1生咖啡豆。
本发明一方面，还提供一种咖啡提取液。
本发明另一方面，进一步提供该咖啡提取液在制备食品调香剂中的应用，或作为食品调香剂的应用。
本发明再一方面，提供一种生咖啡豆粉与有机溶剂热反应后收集得到的热处理液。
本发明再一方面，还提供一种热处理液在制备烘焙产品中的应用。
在本发明中，作为进一步说明，烘焙产品包括面包类、蛋糕类或饼干类。
以下结合具体实施例和对比例对本发明的咖啡提取液及其制备方法和应用作进一步详细的说明。
咖啡提取液香气采用固相微萃取-气相色谱/质谱连用(SPME-GC/MS)法进行分析。首先分装3g～5g测试样品，采用SPME技术富集测试样品中的香气成分以备GC/MS分析检测。
GC/MS分析检测条件：
测试仪器：Agilent6890N/5975B型气相色谱-质谱联用仪；
色谱柱：19091S-436-Agilent型HP-5MS(60.0m×250μm×0.25μm)；
进样口温度：250℃；分流比：5:1；载气：高纯氮气；扫描模式：全扫描，离子化电压70eV；
升温程序：在50℃保温1min，以4℃/min的升温速率升温至90℃，不保温，以2℃/min的升温速率升温至160℃，不保温，以3℃/min的升温速率升温至250℃，保温20min，后运行。
实施例1咖啡提取液的制备
(1)取越南罗布斯塔水洗抛光G1咖啡生豆，筛选，剔除瑕疵豆，再将筛选好的生咖啡豆进行粉碎，并过20目筛网；
(2)取上述粉碎好的生咖啡豆粉60g，在生咖啡豆粉中加入240g甘油作为溶剂，充分混合均匀，搅拌并加热至120℃进行2h热反应后，过滤，得到68g滤渣和热处理液；
(3)在上述滤渣中加入浓度为80(v/v)％的乙醇240g，充分的混合均匀，搅拌并加热，在78℃下回流提取1次，提取2h后，过滤，得到咖啡提取液；
(4)采用旋转蒸发仪在水浴温度为60℃，1200Pa压力下对咖啡提取液进行旋蒸，得到浓缩的咖啡提取液，并实现对提取液乙醇的回收。
浓缩的咖啡提取液和热处理液的成分分析结果如表1、表3、表5所示。
实施例2咖啡提取液的制备
(1)取越南罗布斯塔水洗抛光G1咖啡生豆，筛选，剔除瑕疵豆，再将筛选好的生咖啡豆进行粉碎，并过20目筛网；
(2)取上述粉碎好的生咖啡豆粉60g，在生咖啡豆粉中加入240g甘油作为溶剂，充分混合均匀，搅拌并加热至150℃进行2h热反应后，过滤，得到69g滤渣和热处理液；
(3)在上述滤渣中加入浓度为80(v/v)％的乙醇240g，充分的混合均匀，搅拌并加热，在78℃下回流提取1次，提取2h后，过滤，得到咖啡提取液；
(4)采用旋转蒸发仪在水浴温度为60℃，1200Pa压力下对咖啡提取液进行旋蒸，得到浓缩的咖啡提取液，并实现对提取液乙醇的回收。
浓缩的咖啡提取液和热处理液的成分分析结果如表1、表3、表5所示。
实施例3咖啡提取液的制备
(1)取越南罗布斯塔水洗抛光G1咖啡生豆，筛选，剔除瑕疵豆，再将筛选好的生咖啡豆进行粉碎，并过20目筛网；
(2)取上述粉碎好的生咖啡豆粉60g，在生咖啡豆粉中加入240g甘油作为溶剂，充分混合均匀，搅拌并加热至165℃进行0.5h热反应，然后将温度升高至180℃进行1.5h热反应后，过滤，得到72g滤渣和热处理液；
(3)在上述滤渣中加入浓度为80(v/v)％的乙醇240g，充分的混合均匀，搅拌并加热，在78℃下回流提取1次，提取2h后，过滤，得到咖啡提取液；
(4)采用旋转蒸发仪在水浴温度为60℃，1200Pa压力下对咖啡提取液进行旋蒸，得到浓缩的咖啡提取液，并实现对提取液乙醇的回收。
浓缩的咖啡提取液和热处理液的成分分析结果如表1、表3、表5所示。
对比例1
(1)取越南罗布斯塔水洗抛光G1咖啡生豆，筛选，剔除瑕疵豆，将挑选好的生咖啡豆，放入120℃的烘箱中烘焙2.5h，然后将其取出，并快速冷却，即得烘焙好的咖啡豆。最后，将烘焙好的咖啡豆粉碎，过60目筛，得到30g咖啡粉；
(2)在上述咖啡粉中加入浓度为80(v/v)％的乙醇240g，充分的混合均匀，搅拌并加热，在78℃下回流提取1次，提取2h后，过滤，得到滤渣和咖啡提取滤液；
(3)采用旋转蒸发仪在水浴温度为60℃，1200Pa压力下对咖啡提取液进行旋蒸，得到浓缩的咖啡提取液，并实现对提取液乙醇的回收。
浓缩的咖啡提取液和烘焙好的咖啡粉的成分分析结果如表2、表4、表6所示。
对比例2
(1)取越南罗布斯塔水洗抛光G1咖啡生豆，筛选，剔除瑕疵豆，将挑选好的生咖啡豆，放入150℃的烘箱中烘焙1.5h，然后将其取出，并快速冷却，即得烘焙好的咖啡豆。最后，将烘焙好的咖啡豆粉碎，过60目筛，得到30g咖啡粉；
(2)在上述咖啡粉中加入浓度为80(v/v)％的乙醇240g，充分的混合均匀，搅拌并加热，在78℃下回流提取1次，提取2h后，过滤，得到滤渣和咖啡提取滤液；
(3)采用旋转蒸发仪在水浴温度为60℃，1200Pa压力下对咖啡提取液进行旋蒸，得到浓缩的咖啡提取液，并实现对提取液乙醇的回收。
浓缩的咖啡提取液和烘焙好的咖啡粉的成分分析结果如表2、表4、表6所示。
对比例3
(1)取越南罗布斯塔水洗抛光G1咖啡生豆，筛选，剔除瑕疵豆，将挑选好的生咖啡豆，放入180℃的烘箱中烘焙1h，然后将其取出，并快速冷却，即得烘焙好的咖啡豆。最后，将烘焙好的咖啡豆粉碎，过60目筛，得到30g咖啡粉；
(2)在上述咖啡粉中加入浓度为80(v/v)％的乙醇240g，充分的混合均匀，搅拌并加热，在78℃下回流提取1次，提取2h后，过滤，得到滤渣和咖啡提取滤液；
(3)采用旋转蒸发仪在水浴温度为60℃，1200Pa压力下对咖啡提取液进行旋蒸，得到浓缩的咖啡提取液，并实现对提取液乙醇的回收。
浓缩的咖啡提取液和烘焙好的咖啡粉的成分分析结果如表2、表4、表6所示。
表1实施例浓缩的咖啡提取液和热处理液中醇类、酸类和酯类成分分析
表2对比例浓缩的咖啡提取液和咖啡粉中醇类、酸类和酯类成分分析
由表1和表2中数据分析可知，本发明采用热处理生咖啡豆得到的浓缩的咖啡提取液与通过烘焙生咖啡豆得到的浓缩的咖啡提取液相比，采用本发明中的处理方法得到的浓缩的咖啡提取液中的醇类、酸类及酯类总含量和种类数整体均高于采用烘焙方法得到的浓缩的咖啡提取液，说明热处理方法可以防止香气物质的损失，使得最终制备的咖啡提取液具有浓郁的香气。
表3实施例浓缩的咖啡提取液和热处理液中醛类、酮类、缩醛&缩酮类和烯烃类成分分析
表4对比例浓缩的咖啡提取液和咖啡粉中醛类、酮类、缩醛&缩酮类和烯烃类成分分析
由表3和表4中数据分析可知，本发明采用热处理生咖啡豆得到的浓缩的咖啡提取液与通过烘焙生咖啡豆得到的浓缩的咖啡提取液相比，采用本发明中的处理方法得到的浓缩的咖啡提取液中的醛类、酮类、缩醛和缩酮类以及烯烃类总含量和种类数整体均高于采用烘焙方法得到的浓缩的咖啡提取液，例如，实施例3浓缩的咖啡提取液中的醛类总含量为0.15Area×108，共含有2类醛；酮类总含量为2.04Area×108，共有2类醛；缩醛和缩酮类总含量为0.76Area×108，共有2类缩醛和缩酮类；烯烃类总含量为3.84Area×108，共有1类烯烃类。但是对比例3浓缩的咖啡提取液中醛类总含量只有0.05Area×108，共有2类醛；酮类总含量为0，种类数为0；缩醛和缩酮类总含量为0.19Area×108，共有1类缩醛和缩酮类；烯烃类总含量为0.02Area×108，共有1类烯烃类。说明热处理方法可以防止香气物质的损失，使得最终制备的咖啡提取液具有浓郁的香气。
表5实施例浓缩的咖啡提取液和热处理液中酚类、吡嗪类、杂环类和其他成分分析
表6对比例浓缩的咖啡提取液和咖啡粉中酚类、吡嗪类、杂环类和其他成分分析
通过分析表5和表6中数据可知，本发明采用热处理生咖啡豆得到的浓缩的咖啡提取液与通过烘焙生咖啡豆得到的浓缩的咖啡提取液相比，采用本发明中的处理方法得到的浓缩的咖啡提取液中的酚类、吡嗪类、杂环类以及其他成分的总含量和种类数整体均高于采用烘焙方法得到的浓缩的咖啡提取液，例如，实施例3浓缩的咖啡提取液中的酚类总含量为3.28Area×108，共含有3类酚；吡嗪类总含量为3.47Area×108，共有8类吡嗪；杂环类总含量为0.10Area×108，共有1类杂环类；其他成分总含量为2.42Area×108，共有2中其他成分。但是对比例3浓缩的咖啡提取液中酚类总含量只有0.09Area×108，共有1类酚；吡嗪类总含量为0.06Area×108，共含有2类吡嗪；杂环类总含量为0.03Area×108，共含有1类杂环类；其他成分总含量为1.33Area×108，共有1类其他成分。说明热处理方法可以防止香气物质的损失，使得最终制备的咖啡提取液具有浓郁的香气。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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