食品和饮料芳香化的制作方法

本发明涉及使食品和饮料特别是咖啡芳香化的方法、保护食品和饮料芳香化合物，以及用于生产芳香化咖啡的套件和设备。

背景技术：

1、咖啡是当今世界上消费最多的饮料之一，通过用热水萃取烘焙并且研磨的咖啡豆来制备。从化学角度来看，咖啡泡制是极其复杂的，因为它含有许多不同的挥发性和非挥发性化合物，这些化合物有助于咖啡的风味和香味以及消费者的整体体验。咖啡泡制可以不同方式进行，这取决于是在家中、在办公室还是在咖啡店中饮用咖啡。

2、咖啡浓缩液是典型地用于专业市场咖啡机的产品。其通过充分萃取烘焙并且研磨的咖啡豆后再蒸发水而制得。包装好咖啡浓缩液后，在环境条件下冷冻或储存，分别产生冷冻咖啡浓缩液或常温咖啡浓缩液。图1显示了咖啡浓缩液的典型生产方法示例。常温咖啡浓缩液具有约7个月的保质期，而冷冻咖啡浓缩液具有约12个月的保质期。在常温咖啡浓缩液和冷冻咖啡浓缩液两者的保质期内，由于某些芳香化合物降解或与其他咖啡化合物反应，芳香化合物的浓度随时间流逝而降低，但降低速率不同。一些香味也可能在冷冻咖啡液中降解，但在常温咖啡液中不降解，反之亦然。例如，斯特雷克尔醛、酯和乙烯基化合物在冷冻条件下更稳定，而在环境条件下储存时降解更快。咖啡浓缩液中芳香化合物的浓度降低往往导致咖啡的气味和口味平淡，这是消费者所不希望的。

3、鉴于上述情况，本发明的实施方案的一个目的是提供一种用于制备咖啡浓缩液的方法，其使得能够制备具有改良口味和气味的咖啡。

4、本发明的实施方案的另一个目的是提供一种防止或减少咖啡浓缩液在储存期间芳香化合物降解的方法。

5、本发明的实施方案的又一个目的是提供一种可逆的保护芳香化合物的方法。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供了一种保护食品或饮料原料芳香化合物的方法，以下步骤：从食品或饮料原料中分离芳香化合物，用保护基团保护所分离的芳香化合物，以及储存所述受保护的芳香化合物。

2、该芳香化合物可选自包括咖啡、茶、可可和水果芳香化合物的群组。

3、优选地，该方法是保护咖啡芳香化合物的方法，并且该食品或饮料原料是咖啡。

4、根据本发明的第二方面，提供了受保护的食品或饮料原料芳香化合物，其包含一种或多种食品或饮料原料芳香化合物与保护基团的加合物。

5、受保护的芳香化合物可选自包括受保护的咖啡、茶、可可和水果芳香化合物的群组。

6、优选地，受保护的芳香化合物是受保护的咖啡芳香化合物。

7、所谓“保护基团”包括但不限于单独的化合物，其以可逆的方式与芳香化合物结合或反应，并且可与芳香化合物形成加合物、络合物或化合物。

8、受保护的咖啡化合物可存在于溶液中。

9、在本发明的第一方面和第二方面的优选实施方案中，芳香化合物是醛类并且保护基团包含缩醛。在一些实施方案中，通过使用多元醇化合物形成缩醛加合物来保护醛类。该多元醇化合物可以选自奎尼酸或奎尼酸的绿原酸酯，其可以是例如在酸上具有至少2个羟基的羟基肉桂酸和奎尼酸的酯。羟基肉桂酸酯的示例包括5-o-咖啡酰奎尼酸、5-o-阿魏酰奎尼酸或5-o-对香豆酰奎尼酸的酯。

10、令人惊讶的是，研究发现食品或饮料原料(诸如咖啡)的有益芳香化合物可以被保护用于随后添加到食品或饮料中，特别是将受保护的咖啡芳香化合物添加到液体(在常温常压下)或冷冻咖啡萃取物中，通过使用保护基团进行保护以形成可逆加合物，该可逆加合物使得能够在随后的食品或饮料制备(诸如咖啡制备或泡制)期间释放芳香化合物。

11、根据本发明的第三方面，提供了一种使食品或饮料原料芳香化的方法，该方法包括以下步骤：

12、a.从食品或饮料原料中分离食品或饮料原料芳香化合物；

13、b.用至少一个保护基团保护所分离的芳香化合物；

14、c.将受保护的芳香化合物与食品或饮料原料分别储存；以及

15、d.将受保护的芳香化合物与食品或饮料原料混合以从该保护基团中释放该芳香化合物。

16、根据本发明的第四方面，提供了一种使咖啡芳香化的方法，该方法包括以下步骤：

17、a.从咖啡中分离咖啡芳香化合物；

18、b.用至少一个保护基团保护所分离的咖啡芳香化合物；

19、c.将受保护的芳香化合物与咖啡分别储存；以及

20、d.将受保护的咖啡芳香化合物与咖啡混合以从该保护基团中释放该咖啡芳香化合物。

21、步骤(c)可包括将受保护的芳香化合物与咖啡浓缩液分开储存。步骤(d)可包括将受保护的咖啡芳香化合物与咖啡浓缩液混合。步骤(c)和(d)中的咖啡浓缩液可源于在步骤a中已从其中汽提出芳香化合物的咖啡，或者可源于不同的咖啡起始原料。咖啡浓缩液可在环境条件下储存，或者可在冷藏条件下储存(<10℃)，或者可在步骤(d)之前冷冻和解冻。

22、以下陈述在适用时适用于本发明的第一方面至第四方面中的每一个。

23、咖啡可以是烘焙咖啡或咖啡萃取物。在一些实施方案中，烘焙咖啡是全豆烘焙咖啡或烘焙并且研磨的咖啡。在其他实施方案中，咖啡萃取物可以是一级、二级或三级萃取物，或一级、二级或三级萃取物的混合物，进一步的萃取物，优选地为一级萃取物。本发明的方法还可应用于部分萃取的烘焙咖啡或咖啡渣。

24、咖啡可以是烘焙和研磨咖啡萃取物，并且可包括烘焙并且研磨的咖啡在水溶液中的萃取物(其在本文中也可被称为“咖啡液”)。咖啡可包含烘焙并且研磨的咖啡萃取物的浓缩水溶液，该浓缩水溶液包含至少15wt.％、20wt.％、22.5wt.％、25wt.％或至少27.5wt.％的咖啡固体。在一些实施方案中，咖啡可包含浓缩水溶液，该浓缩水溶液包含至少30wt.％、40wt.％或至少50wt.％的咖啡。咖啡浓度的优选范围是在15wt.％与55wt.％之间。在一些实施方案中，咖啡可以由一级萃取物、二级萃取物、三级萃取物或它们的任何混合物形成。

25、咖啡芳香化合物可以通过蒸汽蒸馏从咖啡中分离。在一个实施方案中，可以对一级咖啡萃取物溶液进行蒸汽蒸馏。因此，所分离的咖啡芳香化合物可存在于蒸汽馏出物中。

26、咖啡芳香化合物优选地包含醛类。适当地，醛类包括斯特雷克尔醛。斯特雷克尔醛通常在烘焙期间由存在于生(未烘焙)咖啡豆中的氨基酸前体形成。特别地，斯特雷克尔醛可包含乙醛、2-甲基丙醛、2-甲基丁醛和3-甲基丁醛；并且在一些实施方案中存在于蒸汽馏出物中。

27、当咖啡芳香化合物包含醛类(适当地为斯特雷克尔醛)时，可通过形成该醛类的可逆缩醛加合物来保护它。因此，可使用缩醛保护基团来保护该醛类。

28、缩醛保护基团或加合物可通过使醛类与保护化合物反应而形成。醛类可存在于蒸汽馏出物中。蒸汽馏出物可与保护化合物混合以保护醛类。

29、在一个实施方案中，保护化合物可以是天然存在于咖啡豆中的化合物。应当理解，天然存在的化合物可被分离并用于保护醛类，或者可替代使用天然存在的化合物的合成形式来保护醛类。

30、保护化合物可包含多元醇。多元醇是包含多个羟基的化合物，其能够与醛类芳香化合物反应并形成缩醛加合物。有利地，多元醇的羟基与醛类之间的反应是可逆的，这意味着可以通过将受保护的醛类暴露于引起缩醛基团水解的条件来释放醛类芳香化合物。

31、保护化合物可包含奎尼酸、羟基肉桂酸和奎尼酸的绿原酸酯，或它们的衍生物。例如，酯可以是在酸上具有至少2个羟基的羟基肉桂酸和奎尼酸的酯。羟基肉桂酸酯的示例包括5-o-咖啡酰奎尼酸、5-o-阿魏酰奎尼酸或5-o-对香豆酰奎尼酸。这些绿原酸和奎尼酸天然存在于咖啡豆中并包含用于与醛类芳香化合物反应的多个羟基。

32、在一些实施方案中，醛类与奎尼酸之间的反应可在0℃至100℃之间，诸如10℃至90℃之间的温度下进行。在一些实施方案中，该反应可在常温左右进行，而在其他实施方案中，该反应可在60℃至70℃左右进行。可通过在此温度范围内加热蒸汽馏出物来实现。当醛类与奎尼酸在60℃至70°℃的温度下反应时，观察到缩醛形成速率加快。

33、醛类与绿原酸或奎尼酸之间的反应可在酸性ph下进行。适当地，该反应可在ph2.5至ph 5.5，诸如ph 3至ph 5.5或ph 3.5至ph 5.5下进行。缩醛的形成是由酸催化的，并且已发现ph水平越高，则形成的缩醛基团越少。

34、醛类与绿原酸或奎尼酸之间的反应可使用等摩尔浓度的醛类和绿原酸或奎尼酸进行。当使用等摩尔浓度的醛类和绿原酸或奎尼酸进行反应时，醛类和绿原酸或奎尼酸之间的缩醛形成最快。此外，使用等摩尔浓度能够获得高浓度的缩醛基团。

35、在一些实施方案中，绿原酸或奎尼酸与醛类的摩尔比可以为50:1至1:50、25:1至1:25、10:1至1:10，或5:1或1:5。当使用非等摩尔浓度比时，仍可制备数量可观的缩醛，但制备速率略微降低。

36、蒸汽馏出物中醛类的总浓度可在1pmol/ml与1mmol/ml之间，诸如在1nmol/ml与1mmol/ml之间。在一些实施方案中，醛类的浓度为1mol/ml、5mol/ml、10mol/ml、15mol/ml或至少25μmol/ml。研究发现，醛类与奎尼酸之间的反应是取决于浓度的，并且当溶液中醛类和绿原酸或奎尼酸的总浓度为25μmol/ml或更高时，形成了高浓度的缩醛。

37、所保护的醛类可以在碱性ph下储存。研究发现，通过将缩醛保持在碱性ph下，例如通过加入碱，可以稳定缩醛。当ph为碱性时，缩醛在经绿原酸或奎尼酸处理的蒸汽馏出物中保持稳定。

38、适当地，受缩醛保护的醛类可储存在ph 4至ph 10下，更优选地在ph 5.5至ph 9下，并且最优选地在ph 7至ph 8下。

39、受保护的咖啡芳香化合物可与温度至少为70℃，适当地温度至少为90℃的咖啡混合。例如，这可以通过在预期温度下在水中稀释浓缩咖啡萃取物，然后添加受保护的醛类来实现。另选地，咖啡浓缩物、水和受保护的醛类可同时混合。观察到缩醛在70℃或更高温度下开始水解，并且当温度提高到至少90℃时，可得到水解速率显著加快。

40、包含受保护的醛类的蒸汽馏出物可以在使用前稀释。在一些实施方案中，可以最高达1000倍的稀释倍数进行稀释，诸如10倍至30倍、15倍至25倍或约20倍。例如，当用户从咖啡机制备热泡咖啡时，可能发生这种稀释。

41、热泡咖啡液将是微酸性的，并且ph将在ph 4.5至ph 5.5之间。酸性ph(诸如热咖啡溶液中发现的ph)非常适合通过水解缩醛保护基团来释放结合的芳香醛。研究发现，当溶液的ph为ph 3.5至ph 5.5时，醛类芳香化合物可以加快速率释放。在这样的ph下，缩醛加合物可逆地形成单独的醛和保护化合物(例如多元醇)，从而释放芳香并增浓咖啡中的有益芳香。

42、根据本发明的第五方面，提供了一种饮料制备设备，该设备包括用于储存饮料原料的第一容器和用于储存根据本发明的第一方面生产的受保护的饮料芳香化合物的第二容器，以及水源和加热器，其中该设备被构造成在用户启动该设备时，将该饮料原料、该受保护的芳香化合物和热水混合。

43、该饮料原料优选为咖啡，并且该受保护的饮料芳香化合物优选为受保护的咖啡芳香化合物。

44、根据本发明的第五方面的设备可适当地包括根据本发明的第一方面至第四方面所述的特征中的任何或全部特征。

45、该设备可以是能够分别接收用于储存咖啡和受保护的咖啡醛类化合物的容器的咖啡制备设备。

46、在一些实施方案中，该设备可包括三个容器。在这些实施方案中，第一容器和第二容器可分别储存咖啡和受保护的咖啡芳香化合物，并且第三容器可包含例如牛奶。

47、在一些实施方案中，第二容器可包含经绿原酸或奎尼酸处理的蒸汽馏出物。绿原酸或奎尼酸蒸汽馏出物可包含受保护的斯特雷克尔醛芳香化合物。绿原酸或奎尼酸蒸汽馏出物可具有7至8的ph。

48、在一些实施方案中，受保护的芳香化合物可被灭菌，诸如例如通过热处理(例如，在136℃或更高温度下持续至少4秒，优选地约6秒)。然后可以将灭菌产品包装在无菌包装中，诸如无菌袋、无菌包或其他容器中。

49、第一容器、第二容器和第三容器可从设备移除。可移除的容器使得其能够被适当地处置或再灌装。

50、根据本发明的第六方面，提供了一种用于生产芳香化的咖啡的套件，该套件包括储存在第一容器中的咖啡和储存在第二容器中的受保护的芳香化合物。

51、咖啡可以如上所述，并且可以是咖啡萃取物溶液，诸如浓缩液，或所谓的咖啡“液”。咖啡萃取物溶液或咖啡液可冷冻或可在环境条件下储存。

52、根据本发明的第六方面的套件可适当地包括根据本发明的第一方面至第五方面所述的特征中的任何或全部特征。

53、该套件可另外地包括第三容器，例如用于储存牛奶的容器。

54、第二容器可包含经绿原酸或奎尼酸处理的咖啡芳香成分，其可以是蒸汽馏出物的形式。绿原酸或奎尼酸咖啡芳香成分的ph可以是ph7至ph8。

55、第一容器和第二容器可适用于根据本发明的第五方面的设备。