一种功能性咖啡及其加工方法与流程

1.本发明涉及食品生产加工技术领域，特别是涉及一种基于绿原酸的功能性咖啡及其加工方法。


背景技术：

2.冻干咖啡是将液态制品冷冻及通过升华作用将冰除去而制得的速溶咖啡，冻干咖啡片较好地保留了咖啡原有风味，由于具有疏松多孔的内部结构，溶解速度快，是方便计量的"速溶咖啡"，可以容易地控制所得饮料的浓度。
3.随着人们生活水平的日益提高，各种功能性的冻干咖啡逐渐面市，绿原酸具有广泛的生物活性，现代科学对绿原酸生物活性的研究已深入到食品、保健、医药和日用化工等多个领域。绿原酸是一种重要的生物活性物质，具有抗菌、抗病毒、增高白血球、保肝利胆、抗肿瘤、降血压、降血脂、清除自由基和兴奋中枢神经系统等作用。
4.如果能够在咖啡中加入绿原酸，使其成为一种功能性咖啡，那咖啡对于人体的功效将会更加有益。但是如果咖啡中加入如绿原酸时，咖啡的溶解性就会降低，影响其感官品质。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术中存在的咖啡中增加功能性成分绿原酸时溶解性降低的问题，而提供一种基于绿原酸的功能性咖啡的加工方法。
6.本发明的另一个目的是提供一种通过所述加工方法得到的功能性咖啡。
7.为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
8.一种基于绿原酸的功能性咖啡的加工方法，包括以下步骤：
9.步骤1，利用剪切设备对咖啡浓缩液进行剪切处理；
10.步骤2，对剪切处理后的咖啡浓缩液进行冻干，得到冻干咖啡；
11.步骤3，将步骤2得到的冻干咖啡与绿原酸或含有绿原酸的植物提取物混合，制备功能性咖啡。
12.在上述技术方案中，所述含有绿原酸的植物提取物为金银花提取物，金银花提取物中绿原酸的含量为10～95％。
13.在上述技术方案中，所述步骤1中，咖啡浓缩液中的固形物含量为5％～15％。
14.在上述技术方案中，所述步骤1中，剪切设备为高速剪切机。
15.在上述技术方案中，所述步骤1中，剪切处理的转速为2000r/min～20000r/min，优选为10000r/min～15000r/min，更优选为12000r/min～14500r/min，所述剪切处理的时间为2min～20min，优选为10min～20min，更优选为12min～14min。当咖啡浓缩液中的固形物含量增加时，为了得到较好的剪切效果，所述剪切处理的转速应相应提高。
16.在上述技术方案中，所述步骤1中，剪切处理在真空环境中进行，真空度为-0.08mpa～-0.1mpa，以防止剪切过程中的产生过多的泡沫。
17.在上述技术方案中，所述步骤1中，剪切处理在低温环境中进行，温度为2℃～6℃，以防止剪切过程中的产生的热影响咖啡的感官品质。
18.在上述技术方案中，步骤2中，先在0℃～-6℃条件下预冻12h～24h，然后在冻干机中进行冻干，冻干温度为-40℃～-50℃，冻干时间为24h～48h。
19.本发明的另一方面，一种功能性咖啡，包括所述的冻干咖啡和绿原酸或者含有绿原酸的植物提取物，所述冻干咖啡依据所述步骤1和步骤2制备得到。
20.在上述技术方案中，每2.5克功能性冻干咖啡中添加的绿原酸或者植物提取中绿原酸的质量为10mg～1000mg，综合考虑绿原酸的溶解度以及口感，每2.5克功能性冻干咖啡中添加的绿原酸或者植物提取中绿原酸的质量为10mg～400mg。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1.咖啡浓缩液经剪切处理后，可增加功能性成分绿原酸的溶解度，未剪切处理的咖啡浓缩液冻干后再复溶，得到的溶解液中绿原酸的溶解度为2.6％，剪切处理的咖啡浓缩液冻干后再复溶，得到的溶解液中绿原酸的溶解度为4％。
23.2.咖啡浓缩液经剪切处理后冻干，再加入绿原酸或者含有绿原酸的提取物，得到的功能性咖啡，溶解速度快，未剪切的咖啡浓缩液，冻干后加绿原酸，得到的功能性咖啡，溶解需要1min39s，剪切的咖啡浓缩液，冻干后加绿原酸，得到的功能性咖啡，溶解只需要51s。
24.3.将剪切后的咖啡与未处理的进行对比，剪后的咖啡的香气会更加浓郁一些，说明剪切处理后，再加入绿原酸，也能够提升咖啡的感官特性。
25.4.加入功能性成分绿原酸后，咖啡可起到明显的降低mda、抗氧化能力和增强免疫力的作用。
附图说明
26.图1是各实施例绿原酸的溶解度。
27.图2是实施例11中肝中的mda含量。
28.图3是实施例11中血清中的mda含量。
29.图4是实施例11中肝组织gsh-px活力。
30.图5是实施例11中免疫器官指数。
具体实施方式
31.以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
32.实施例1
33.1.1
34.一种基于绿原酸的功能性咖啡的加工方法，包括以下步骤：
35.步骤1，取浓度为10％的50ml咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组1，用高速剪切机以12000r/min转速处理6min；
36.步骤2，取步骤1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中以-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。
37.步骤3，在步骤2得到的所述冻干咖啡中，加入金银花提取物，混合均匀，得到功能
性咖啡。
38.每2.5克功能性冻干咖啡中添加的金银花提取物的质量为100mg，其中金银花提取物中，绿原酸含量为10％。
39.1.2
40.取步骤2得到的冻干咖啡复溶后，得到咖啡溶解液，将过量绿原酸溶解于咖啡溶解液中，静置，离心，弃去上清液，将沉淀烘干后称重，测得本实施例的绿原酸溶解度为2.8％。
41.实施例2
42.2.1
43.一种基于绿原酸的功能性咖啡的加工方法，包括以下步骤：
44.步骤1，取浓度为10％的50ml咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组2，用高速剪切机以12000r/min转速处理8min。
45.步骤2，取步骤1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。
46.步骤3，在步骤2得到的所述冻干咖啡中，加入固体绿原酸，混合均匀，得到功能性咖啡。
47.每2.5克功能性冻干咖啡中添加的金银花提取物的质量为300mg，其中金银花提取物中，绿原酸含量为10％。
48.2.2
49.取步骤2得到的冻干咖啡复溶后，得到咖啡溶解液，将过量绿原酸溶解于咖啡溶解液中，静置，离心，弃去上清液，将沉淀烘干后称重，测得本实施例的绿原酸溶解度为2.7％。
50.实施例3
51.一种基于绿原酸的功能性咖啡的加工方法，包括以下步骤：
52.步骤1，取浓度为10％的50ml咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组3，用高速剪切机以12000r/min转速处理10min。
53.步骤2，取步骤1得到的经剪切处理后的在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。
54.步骤3，在步骤2得到的所述冻干咖啡中，加入固体绿原酸，混合均匀，得到功能性咖啡。
55.每2.5克功能性冻干咖啡中添加的金银花提取物的质量为700mg，其中金银花提取物中，绿原酸含量为10％。
56.3.2
57.取步骤2得到的冻干咖啡复溶后，得到咖啡溶解液，将过量绿原酸溶解于咖啡溶解液中，静置，离心，弃去上清液，将沉淀烘干后称重，测得本实施例的绿原酸溶解度为3.1％。
58.实施例4
59.4.1
60.一种基于绿原酸的功能性咖啡的加工方法，包括以下步骤：
61.步骤1，取浓度为10％的50ml咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组4，用高速剪切机以12000r/min转速处理12min。
62.步骤2，取步骤1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在
冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。
63.步骤3，在步骤2得到的所述冻干咖啡中，加入固体绿原酸，混合均匀，得到功能性咖啡。
64.每2.5克功能性冻干咖啡中添加的金银花提取物的质量为900mg，其中金银花提取物中，绿原酸含量为10％。
65.4.2
66.取步骤2得到的冻干咖啡复溶后，得到咖啡溶解液，将过量绿原酸溶解于咖啡溶解液中，静置，离心，弃去上清液，将沉淀烘干后称重，测得本实施例的绿原酸溶解度为3.3％。
67.实施例5
68.5.1
69.一种基于绿原酸的功能性咖啡的加工方法，包括以下步骤：
70.步骤1，取浓度为10％的50ml咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组5，用高速剪切机以12000r/min转速处理14min，测定经剪切处理后的咖啡浓缩液的粒径在1080nm左右。
71.步骤2，取步骤1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。
72.步骤3，在步骤2得到的所述冻干咖啡中，加入固体绿原酸，混合均匀，得到功能性咖啡。
73.每2.5克功能性冻干咖啡中添加的金银花提取物的质量为1g，其中金银花提取物中，绿原酸含量为10％。
74.5.2
75.取步骤2得到的冻干咖啡复溶后，得到咖啡溶解液，将过量绿原酸溶解于咖啡溶解液中，静置，离心，弃去上清液，将沉淀烘干后称重，测得本实施例的绿原酸溶解度为3.0％。
76.实施例6
77.6.1
78.一种基于绿原酸的功能性咖啡的加工方法，包括以下步骤：
79.步骤1，取浓度为10％的50ml咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组6，用高速剪切机以14500r/min转速处理6min。
80.步骤2，取步骤1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。
81.步骤3，在步骤2得到的所述冻干咖啡中，加入固体绿原酸，混合均匀，得到功能性咖啡。
82.每2.5克功能性冻干咖啡中添加的金银花提取物的质量为1.5g，其中金银花提取物中，绿原酸含量为10％。
83.6.2
84.取步骤2得到的冻干咖啡复溶后，得到咖啡溶解液，将过量绿原酸溶解于咖啡溶解液中，静置，离心，弃去上清液，将沉淀烘干后称重，测得本实施例的绿原酸溶解度为3.0％。
85.实施例7
86.7.1
87.一种基于绿原酸的功能性咖啡的加工方法，包括以下步骤：
88.步骤1，取浓度为10％的50ml咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组7，用高速剪切机以14500r/min转速处理8min。
89.步骤2，取步骤1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。
90.步骤3，在步骤2得到的所述冻干咖啡中，加入固体绿原酸，混合均匀，得到功能性咖啡。
91.每2.5克功能性冻干咖啡中添加的金银花提取物的质量为2g，其中金银花提取物中，绿原酸含量为10％。
92.7.2
93.取步骤2得到的冻干咖啡复溶后，得到咖啡溶解液，将过量绿原酸溶解于咖啡溶解液中，静置，离心，弃去上清液，将沉淀烘干后称重，测得本实施例的绿原酸溶解度为3.5％。
94.实施例8
95.8.1
96.一种基于绿原酸的功能性咖啡的加工方法，包括以下步骤：
97.步骤1，取浓度为10％的50ml咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组8，用高速剪切机以14500r/min转速处理10min。
98.步骤2，取步骤1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。
99.步骤3，在步骤2得到的所述冻干咖啡中，加入固体绿原酸，混合均匀，得到功能性咖啡。
100.每2.5克功能性冻干咖啡中添加的金银花提取物的质量为2.5g，其中金银花提取物中，绿原酸含量为10％。
101.8.2
102.取步骤2得到的冻干咖啡复溶后，得到咖啡溶解液，将过量绿原酸溶解于咖啡溶解液中，静置，离心，弃去上清液，将沉淀烘干后称重，测得本实施例的绿原酸溶解度为3.2％。
103.实施例9
104.9.1
105.一种基于绿原酸的功能性咖啡的加工方法，包括以下步骤：
106.步骤1，取浓度为10％的50ml咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组9，用高速剪切机以14500r/min转速处理12min。
107.步骤2，取步骤1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。
108.步骤3，在步骤2得到的所述冻干咖啡中，加入固体绿原酸，混合均匀，得到功能性咖啡。
109.每2.5克功能性冻干咖啡中添加的金银花提取物的质量为4g，其中金银花提取物中，绿原酸含量为10％。
110.9.2
111.取步骤2得到的冻干咖啡复溶后，得到咖啡溶解液，将过量绿原酸溶解于咖啡溶解液中，静置，离心，弃去上清液，将沉淀烘干后称重，测得本实施例的绿原酸溶解度为4.0％。
112.实施例10
113.10.1
114.一种基于绿原酸的功能性咖啡的加工方法，包括以下步骤：
115.步骤1，取浓度为10％的50ml咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为剪切组10，用高速剪切机以14500r/min转速处理14min。
116.步骤2，取步骤1得到的经剪切处理后的咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。
117.步骤3，在步骤2得到的所述冻干咖啡中，加入固体绿原酸，混合均匀，得到功能性咖啡。
118.每2.5克功能性冻干咖啡中添加的金银花提取物的质量为3g，其中金银花提取物中，绿原酸含量为10％。
119.10.2
120.取步骤2得到的冻干咖啡复溶后，得到咖啡溶解液，将过量绿原酸溶解于咖啡溶解液中，静置，离心，弃去上清液，将沉淀烘干后称重，测得本实施例的绿原酸溶解度为4.2％。
121.对比例
122.步骤1，取浓度为10％的50ml咖啡浓缩液置于锥形瓶中，标记为未剪切组；
123.步骤2，取所述咖啡浓缩液在-80℃进行预冻12h，然后在冷冻干燥机中-40℃进行冻干48h，获得冻干粉，即所述冻干咖啡。
124.步骤3：将过量绿原酸溶解于咖啡溶解液中，静置，离心，弃去上清液，将沉淀烘干后称重，测得本实施例的绿原酸溶解度为2.6％。
125.表1
[0126] 剪切条件绿原酸溶解度实施例112000r/min 6min2.8％实施例212000r/min 8min2.7％实施例312000r/min 10min3.1％实施例412000r/min 12min3.3％实施例512000r/min 14min3.0％实施例614500r/min 6min3.0％实施例714500r/min 8min3.5％实施例814500r/min 10min3.2％实施例914500r/min 12min4.0％实施例1014500r/min 14min4.2％对比例1不剪切2.6％
[0127]
由表1分析得，实施例的绿原酸溶解度呈现上升的趋势，如图1所示，经剪切处理的咖啡浓缩液随着时间增加，对于绿原酸溶解度会有一定提升。咖啡浓缩液剪切过程，大分子转化成小分子，咖啡浓缩液中的固形物暴露更多的疏水性基团，可结合更多的绿原酸。
[0128]
在实施例10的剪切过程中会丧失部分香气成分，故综合判断后，实施例9的剪切条件优于实施例10的剪切条件。取实施例9的步骤2得到的1g冻干咖啡，加入200mg绿原酸，得到的功能性咖啡溶于100ml水中，溶解需要51s；取对比例的步骤2得到的1g冻干咖啡，加入
200mg绿原酸，得到的功能性咖啡溶于100ml水中，溶解需要1min39s。
[0129]
实施例11
[0130]
为了进一步研究绿原酸的影响，进行动物实验。
[0131]
本实施例中的咖啡液是指将实施例9的步骤2得到的2g冻干咖啡粉溶解于200ml中得到的溶液。绿原酸为市售纯绿原酸粉，以下d-半乳糖120mg/kg，是指小鼠的灌胃量为小鼠体重(单位为kg)*120mg/kg，同理的，绿原酸100mg/kg，是指小鼠的灌胃量为小鼠体重(单位为kg)*100mg/kg。
[0132]
1)正常对照组：基础饲料，自由饮水摄食。每日灌胃水0.2ml
[0133]
2)模型对照组：基础饲料，自由饮水摄食。每日灌胃d-半乳糖120mg/kg 0.2ml
[0134]
3)阳性对照组：基础饲料，自由饮水摄食。每日灌胃d-半乳糖120mg/kg及vc100mg/kg 0.2ml
[0135]
4)咖啡对照组：基础饲料，自由饮水摄食。每日灌胃d-半乳糖120mg/kg及0.2ml咖啡液
[0136]
5)绿原酸高剂量实验组：基础饲料，自由饮水摄食。每日灌胃d-半乳糖120mg/kg及绿原酸200mg/kg、0.2ml咖啡液
[0137]
6)绿原酸中剂量实验组：基础饲料，自由饮水摄食。每日灌胃d-半乳糖120mg/kg及绿原酸100mg/kg、0.2ml咖啡液
[0138]
7)绿原酸低剂量实验组：基础饲料，自由饮水摄食。每日灌胃d-半乳糖120mg/kg及绿原酸50mg/kg、0.2ml咖啡液
[0139]
备注：有咖啡液的组别即将药品溶解于咖啡液灌胃。
[0140]
选取三月龄健康成年昆明雄性小鼠(26g
±
2g)，自然昼夜、自由进食、进水，适应性喂养7d后按期体重随机分为7组，10只/组，使用d-半乳糖模型。通过受试样品对d-半乳糖模型动物丙二醛、sod、gsh-px水平及血红蛋白和总蛋白含量的影响进行抗氧化功效评价。
[0141]
建立动物模型：通过连续大量给予动物d-半乳糖，使动物细胞内半乳糖浓度增高，在醛糖还原酶的催化下，还原成半乳糖醇。半乳糖醇不能被细胞进一步代谢、堆积在细胞内，打破了细胞的正常糖代谢平衡，导致衰老的发生。
[0142]
定期称量体重，30d后，采血或制备组织匀浆，测定动物丙二醛、sod、csh-px水平、血红蛋白和总蛋白含量及器官指数的变化。
[0143]
指标测量方法：
[0144]
1)血常规：检测各组动物血常规
[0145]
2)elisa：检测各组动物血清和肝脏匀浆液的丙二醛、sod、csh-px含量(每组5只，无复孔；共70样品)
[0146]
3)器官指数的变化：试验结束时，每组随机选取5只小鼠，空腹12h,称重、屠宰，分离出脾脏和胸腺并称重，计算免疫器官指数。
[0147]
免疫器官指数(g/kg)＝免疫器官重(g)/宰前活重(kg)。
[0148]
如图2所示，mda为脂质过氧化作用的主要产物，mda水平较低表明有较少的脂质过氧化和氧化损伤较弱。肝脏中，绿原酸组别mda含量显著低于正常对照组和模型对照组，说明绿原酸对小鼠的抗氧化功能有提高效果。绿原酸组别肝脏中mda含量低于咖啡对照组含量，说明加入绿原酸的效果优于单纯咖啡效果。
[0149]
如图3所示，血清中，绿原酸组别mda含量显著低于其他对照组，说明绿原酸可显著降低血清中mda含量，提高小鼠抗氧化能力，而绿原酸中剂量组mda含量最低，说明绿原酸100mg/kg即为最优浓度。绿原酸组别血清中mda含量低于咖啡对照组含量，说明加入绿原酸的效果由于单纯咖啡效果。
[0150]
如图4所示，抗氧化酶可有效地清除异物代谢所产生的自由基，gsh gsh-px和sod sod作为自由基清除系统的抗氧化酶存在于所有氧代谢的细胞，使免受自由基损害，并为被氧化的细胞膜提供修复机制。肝脏中，绿原酸组gsh gsh-px活力高于模型对照组，说明绿原酸有效果，中剂量组效果最好。
[0151]
如图5所示，胸腺和脾脏是主要的免疫器官，能反映衰老过程中氧化损伤水平。与正常组相比，绿原酸较模型对照脾脏和胸腺指数均有所提高说明可以延缓小鼠体内脏器的萎缩，进而增强免疫力。免疫器官指数高于咖啡对照组，则说明加入绿原酸效果单纯咖啡。
[0152]
综上所述，100mg/kg为最优量，也就是每0.2ml咖啡液中添加3mg的绿原酸可起到最优的降低mda、抗氧化能力和增强免疫力的效果。
[0153]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。