CN114698711A - 一种酶解咖啡萃取液及其酶解工艺和在饮料中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种酶解咖啡萃取液及其酶解工艺，酶解工艺包括以下步骤：在咖啡冷萃液中加入添加量为0.05％～0.15％的蛋白酶，在酶解温度为45～55℃、pH为5.3～5.5的环境下，酶解2.5～3.5h，得到酶解咖啡萃取液。本发明还提供一种即饮碳酸咖啡饮料的制备工艺，包括以下步骤：S1：制备酶解咖啡萃取液；S2：在S1制得的酶解咖啡萃取液中加入食用香精，经冷却后灌装；S3：灌入碳酸水，然后密封并混匀，得到即饮碳酸咖啡饮料。相比于现有技术，利用蛋白质的酶解使咖啡萃取液的蛋白质含量大大减少，制得的酶解咖啡萃取液用于即饮碳酸咖啡的生产中，可以有效减缓即饮碳酸咖啡在生产过程中泡沫的产生程度，从而制得兼具浓香咖啡味和清爽气泡口感的即饮碳酸咖啡。

Description

一种酶解咖啡萃取液及其酶解工艺和在饮料中的应用

技术领域

本发明涉及食品加工领域，具体涉及一种酶解咖啡萃取液及其酶解工艺和在饮料中的应用。

背景技术

咖啡与茶、可可并称为世界三大饮料。咖啡树是属茜草科多年生常绿灌木或小乔木，原产于非洲埃塞俄比亚西南部高原地区，广布于南北纬20度的热带区域，中美洲、南美洲及非洲等地区有广泛种植，在我国，云南和海南地区为咖啡主产地。日常饮用的咖啡是用咖啡豆配合各种不同的烹煮器具制作出来的，而咖啡豆就是指咖啡树果实里面的果仁，再用适当的方法烘焙而成。

咖啡豆主要有阿拉比卡豆(Arabica)、罗布斯塔豆(Robusta)、利比里亚豆(Liberia)三大原种，最具有商业价值的是阿拉比卡豆和罗布斯塔豆。罗布斯塔豆原产于非洲刚果，具有较强的苦味且风味独特，因咖啡因含量高、可萃取出的固形物多以及价格低廉等优势而受推崇。咖啡生豆必须经过烘焙才能产生出咖啡的色、香、味，焙炒过程是影响咖啡风味品质的关键环节。烘焙分为三个阶段：脱水阶段、高温反应分解阶段、冷却阶段。咖啡风味物质的形成主要发生在第二阶段。所含成分如绿原酸、葫芦巴碱、多糖、脂肪和蛋白质等物质经美拉德、Strecker降解、焦糖化等反应生成500～700种挥发性呈香物质。

冷萃咖啡采用冷酿造方式把咖啡豆在冷水中浸泡至少12小时以上，使小风味物质如花果香被萃取出来，而偏大的风味物质如烟熏、焙烤味很难萃取出来，从而去除苦涩的味道，提取出口感更柔和、略带甜味的咖啡液。以此为原料制作的冷萃咖啡饮料不减风味，却拥有更低的酸度和丝滑口感，同时热量和含糖量更低。这种口感绝佳的冷萃咖啡为国际饮品市场注入一股新的力量。

即饮咖啡是以咖啡豆或咖啡制品为原料，可添加糖、乳或乳制品、植脂末、食品添加剂等，经加工制成的液体饮料，因其便捷性而深受消费者的欢迎。中国即饮咖啡市场近几年增长快速，各大饮料品牌纷纷看上即饮咖啡这一小众饮料市场，即饮咖啡产品越来越多，市场竞争激烈，但同时，即饮咖啡产品同质化严重，真正意义上的新产品较少。

碳酸咖啡，也称汤力咖啡或者气泡咖啡，是现代现磨咖啡中与拿铁咖啡、美式咖啡一样常见的品类，是以咖啡萃取液、碳酸水和冰块结合制作而成的一款在保留咖啡浓郁的香味的同时、却有着清爽气泡口感的咖啡。

与现磨咖啡中的碳酸咖啡不同，即饮咖啡的碳酸咖啡产品在生产过程中，没有冰块降低咖啡萃取液和碳酸水的混合温度和减缓两者的对冲速度，会产生大量浓密的且消泡剂也难以消除的泡沫，在生产过程中造成困扰，限制生产条件，降低生产效率。形成泡沫通常采用的方法有：一是将气体通过一个多孔分配器鼓入低浓度的蛋白质溶液中产生泡沫；二是将一个预先被加压的气体溶于要生成泡沫的蛋白质溶液中，突然减压，系统中的气体则会膨胀而形成泡沫；三是在有大量气体存在的条件下，通过打擦或振荡蛋白质溶液而产生泡沫，这也是碳酸咖啡在生产过程中最常遇到的产生泡沫的原因，并且所产生的泡沫短时间内无法消除，导致泡沫喷涌，灌装灌不满且瓶内容量难以确定，甚至对产品造成污染。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种酶解咖啡萃取液的酶解工艺，通过使用蛋白酶对咖啡萃取液进行前处理的方法，利用蛋白质的酶解使咖啡萃取液的蛋白质含量大大减少，以此来减缓即饮碳酸咖啡在生产过程中泡沫的产生程度。

本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：

一种酶解咖啡萃取液的酶解工艺，包括以下步骤：在咖啡冷萃液中加入添加量为0.05％～0.15％的蛋白酶，在酶解温度为45～55℃、pH为5.3～5.5的环境下，酶解2.5～3.5h，得到酶解咖啡萃取液。

相比于现有技术，本发明通过使用蛋白酶对咖啡萃取液进行前处理的方法，利用蛋白质的酶解使咖啡萃取液的蛋白质含量大大减少，制得的酶解咖啡萃取液用于即饮碳酸咖啡的生产中，可以有效减缓即饮碳酸咖啡在生产过程中泡沫的产生程度，从而制得兼具浓香咖啡味和清爽气泡口感的即饮碳酸咖啡。

优选地，酶解的pH值为5.5。

优选地，酶解温度为45℃。

优选地，蛋白酶的添加量为0.1％。

优选地，酶解时间为3h。

本发明的另一目的是提供采用上述酶解工艺制得的酶解咖啡萃取液。将其应用于即饮碳酸咖啡的生产中，可以有效减缓即饮碳酸咖啡在生产过程中泡沫的产生程度。

本发明的另一技术目的是提供一种即饮碳酸咖啡饮料，其采用上述酶解工艺制得的酶解咖啡萃取液作为原料制备而成。

本发明的另一技术目的是提供一种即饮碳酸咖啡饮料的制备工艺，包括以下步骤：

S1：在咖啡冷萃液中加入添加量为0.05％～0.15％的蛋白酶，在酶解温度为45～55℃、pH为5.3～5.5的环境下，酶解2.5～3.5h，得到酶解咖啡萃取液；

S2：在S1制得的酶解咖啡萃取液中加入食用香精，经冷却后灌装；

S3：灌入碳酸水，然后密封并混匀，得到即饮碳酸咖啡饮料。

相比于现有技术，采用本发明提供的即饮碳酸咖啡饮料的制备工艺制得的即饮碳酸咖啡饮料风味良好且稳定，其兼具浓香咖啡味且具有清爽气泡口感，通过酶解咖啡萃取液的加入，相比现有即饮咖啡所采用的速溶咖啡粉，不仅咖啡的品质大幅提高，同时减缓了即饮碳酸咖啡在生产和储存过程中泡沫的产生程度，更好地保留即饮碳酸咖啡的良好口感，并提高了其储存稳定性。

优选地，步骤S2中，所述食用香精包括修饰香精、甜感香精和咖啡香精。修饰香精、甜感香精和咖啡香精，稳定性好，香气柔和自然，添加后可以保证产品货架期的风味稳定。

优选地，所述酶解咖啡液的添加量为4.5％，修饰香精的添加量为0.02％，甜感香精的添加量为0.04％，咖啡香精的添加量为0.10％。

说明书附图

图1是即饮碳酸咖啡的制备工艺流程图。

图2是蛋白酶的添加量对咖啡萃取液酶解过程的影响曲线图。

图3是酶解温度对咖啡萃取液酶解过程的影响曲线图。

图4是酶解时间对咖啡萃取液酶解过程的影响曲线图。

图5是pH值对咖啡萃取液酶解过程的影响曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加明确，下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。需要说明的是，下述实施例和实验例中，用到的材料有：

蛋白酶(AP-200A)：安琪酵母股份有限公司；

咖啡冷萃液：咖享供应链管理有限公司；

CO₂气体(食品级)。

甜感香精：雅迪香料(广州)有限公司，型号：KYT-001，用于增加甜味的香精；

修饰香精：雅迪香料(广州)有限公司，型号：KYK-002，用于修饰产品顺滑感及厚重度的香精；

咖啡香精：雅迪香料(广州)有限公司，型号：KYC-001。

CO₂气容量依据GB/T 10792-2008碳酸饮料(汽水)中的二氧化碳气容量的减压器法进行测定。

实施例1

本实施例提供一种酶解咖啡萃取液的酶解工艺，包括以下步骤：

在咖啡冷萃液中加入添加量为0.1％的蛋白酶，在酶解温度为45℃、pH为5.5的环境下，酶解3h，得到酶解咖啡萃取液。

本实施例为最佳实施例，其他工艺参数的实施例不一一列举，具体可以见下文实验例参数优化部分。

实施例2

请参阅图1，本实施例提供一种即饮碳酸咖啡饮料的制备工艺，包括以下步骤：

S1：在咖啡冷萃液中加入添加量为0.1％的蛋白酶，在酶解温度为45℃、pH为5.5的环境下，酶解3h，得到酶解咖啡萃取液；

S2：在S1制得的酶解咖啡萃取液中加入修饰香精、甜感香精和咖啡香精等食用香精，经冷却后灌装；灌装用的容器需经过清洗、检验合格后再进行灌装；

S3：灌入碳酸水，然后密封并混匀，得到即饮碳酸咖啡饮料成品。其中，碳酸水为饮用水经过处理和冷却后，充入二氧化碳进行气水混合得到的。

本实施例采用最佳配比，按照1吨产量计算包括如下重量的原料：酶解咖啡液45kg，修饰香精0.2kg，甜感香精0.4kg，咖啡香精1kg，加碳酸水并定容至1000L。

实验例概述

从图1可知，影响即饮碳酸咖啡饮料的主要因素为酶解咖啡液和食用香精，其中包括咖啡萃取液酶解工艺的影响因素。以下实验例选择蛋白酶的添加量、酶解温度、酶解时间和pH，通过单因素试验分别研究优化酶解工艺；在单因素的基础上，通过正交实验法确定咖啡萃取液的酶解最佳工艺。然后选择酶解咖啡液、修饰香精、甜感香精和咖啡香精，通过单因素试验研究分别研究酶解咖啡液和香精的添加量对于即饮碳酸咖啡饮料风味的影响；在单因素的基础上，通过正交实验法确认最佳添加量。

一、单因素实验研究咖啡萃取液的酶解工艺：

研究咖啡萃取液的酶解工艺过程中，选定四个维度进行研究与分析，即蛋白酶的添加量、酶解时间、酶解环境的pH和温度。从每个维度单独进行分析研究，为正交实验确定方案基础。

二、正交实验法确定咖啡萃取液酶解工艺和风味优化方案：

在单因素的基础上，采用L₉(3⁴)正交实验，研究蛋白酶的添加量、酶解温度、酶解时间和pH对咖啡萃取液酶解的影响，确定咖啡萃取液的酶解最佳工艺，因素水平表见表1。

在单因素的基础上，采用L₉(3⁴)正交实验，研究酶解咖啡液、修饰香精、甜感香精、咖啡香精添加量对即饮碳酸咖啡饮料风味的影响，确认最佳添加量，因素水平表见表2。

表1 L₉(3⁴)正交实验水平因素表

表2 L₉(3⁴)正交实验水平因素表

三、对照实验探究香精对即饮碳酸咖啡饮料货架期的影响：

通过设计对照组，探究修饰香精和甜感香精对即饮碳酸咖啡饮料货架期的影响，和探究咖啡香精对即饮碳酸咖啡饮料货架期的影响。

四、感官品评：

本试验感官品评分为起泡性评价、风味品评和喜好度品评。起泡性评价主要用于确认咖啡萃取液酶解的工艺条件，风味品评主要用于筛选白砂糖和香精搭配的风味稳定性，喜好度品评主要确认即饮碳酸咖啡饮料整体风味的喜好度。

实验例1：蛋白酶添加量对咖啡萃取液酶解过程的影响

保持酶解环境pH为5.5、温度为45℃的同一条件下，酶解时间为3小时，蛋白酶添加量分别为0.01％、0.05％、0.10％、0.15％、0.20％，酶解时间结束后，以酶解咖啡液添加量为4％进行碳酸化后所测得的CO₂气容量为评定指标，实验结果如图2所示。

由于咖啡萃取液在碳酸化的过程时出现泡沫涌出的现象，导致最终碳酸化后所测得的CO₂气容量偏低，如图2所示，当蛋白酶添加量为0.01％时，泡沫涌出的现象比较严重，所测得的CO₂气容量平均值为1.58倍，达不到所需的CO₂气容量，酶解程度很低；当蛋白酶添加量为0.05％时，所测得的CO₂气容量平均值为2.35倍，接近于最终即饮碳酸咖啡饮料产品所需的CO₂气容量，酶解程度接近预期；蛋白酶添加量在0.1％至0.2％的区间范围内，所测得的CO₂气容量各平均值均达到了2.4倍以上，且随着蛋白酶添加量的增加，所测得的CO₂气容量提升缓慢。根据最终即饮碳酸咖啡饮料产品的成本等各项需求，确定正交实验中蛋白酶添加量作为单因素水平为0.05％，0.10％和0.15％。

实验例2：酶解温度对咖啡萃取液酶解过程的影响

保持酶解环境pH为5.5和蛋白酶添加量为0.10％的同一条件下，酶解时间为3小时，酶解温度分别为40、45、50、55、60，酶解时间结束后，以酶解咖啡液添加量为4％进行碳酸化后所测得的CO₂气容量为评定指标，实验结果如图3所示。

由于咖啡萃取液在碳酸化的过程时出现泡沫涌出的现象，导致最终碳酸化后所测得的CO₂气容量偏低，如图3所示，当酶解温度为40℃时，出现了轻微的泡沫涌出现象，所测得的CO₂气容量平均值为2.09倍，达不到所需的CO₂气容量，酶解程度较低；当酶解温度为45℃和50℃时，所测得的CO₂气容量平均值分别为2.42和2.44倍，相差不大，液接近于最终即饮碳酸咖啡饮料产品所需的CO₂气容量；当酶解温度为55℃和60℃时，所测得的CO₂气容量平均值分别为2.50和2.49倍，均达到了最终即饮碳酸咖啡饮料所需的CO₂气容量，酶解程度达到预期。根据最终即饮碳酸咖啡饮料产品的成本等各项需求，确定正交实验中酶解温度作为单因素水平为45℃，50℃和55℃。

实验例3：酶解时间对咖啡萃取液酶解过程的影响

保持酶解环境pH为5.5、温度为45℃和蛋白酶添加量为0.10％的同一条件下，酶解时间分别为2h、2.5h、3h、3.5h、4h，酶解时间结束后，以酶解咖啡液添加量为4％进行碳酸化的气压为评定指标，实验结果如图4所示。

由于咖啡萃取液在碳酸化的过程时出现泡沫涌出的现象，导致最终碳酸化后所测得的CO₂气容量偏低，如图4所示，当酶解时间为2.5h时，依然存在轻微的泡沫涌出现象，所测得的CO₂气容量平均值为2.35倍，达不到所需的CO₂气容量，酶解程度与预期存在差距；当酶解时间为3h时，所测得的CO₂气容量平均值为2.42倍，接近于最终即饮碳酸咖啡饮料产品所需的CO₂气容量，且随着酶解时间的加长，所测得的CO₂气容量几乎没有变化，说明酶解反应临近结束。根据最终即饮碳酸咖啡饮料产品的成本等各项需求，确定正交实验中酶解时间作为单因素水平为2.5h，3h和3.5h。

实验例4：pH对咖啡萃取液酶解过程的影响

保持酶解环境的温度为45℃和蛋白酶添加量为0.10％的同一条件下，酶解时间为3小时，pH分别为5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7，酶解时间结束后，以酶解咖啡液添加量为4％进行碳酸化的气压为评定指标，实验结果如图5所示。

由于咖啡萃取液在碳酸化的过程时出现泡沫涌出的现象，导致最终碳酸化后所测得的CO₂气容量偏低，如图5所示，当pH为5.1和5.2时，泡沫涌出的现象相对比较严重，所测得的CO₂气容量平均值均低于为2.2倍，达不到所需的CO₂气容量，酶解程度较低；当pH为5.3时，所测得的CO₂气容量平均值为2.44倍，接近于最终即饮碳酸咖啡饮料产品所需的CO₂气容量，酶解程度达到预期；当pH为5.6时，所测得的CO₂气容量平均值下降到了2.37倍，且当pH为5.7时，所测得的CO₂气容量平均值下降到了2.33倍，说明此时酶解程度因pH的增大而降低。根据最终即饮碳酸咖啡饮料产品的成本等各项需求，确定正交实验中pH作为单因素水平为5.3，5.4和5.5。

实验例5：正交实验法确定最优咖啡萃取液酶解工艺

通过单因素试验研究蛋白酶添加量、酶解温度、酶解时间和pH。采用感官品评法对不同工艺下的即饮碳酸咖啡饮料进行评定，详细评分标准详见表，选择评分较高的为最优单因素条件。

表3感官品评标准

根据单因素试验结果设计四因素三水平实验，并且对于试验饮料感官进行评分。感官评分结果详见表4。由表4可知：影响气泡产生的因素作用大小分别为pH>酶解温度>蛋白酶添加量>水酶解时间。同时蛋白酶添加量为0.1％，pH为5.5，酶解温度为45℃，酶解时间为3h时，感官评分最高。

表4正交试验感官评分结果

实验例6：正交实验法对即饮碳酸咖啡饮料风味进行优化

通过单因素试验研究酶解咖啡液、修饰香精、甜感香精和咖啡香精的添加量。采用感官品评法对不同工艺下的即饮碳酸咖啡饮料进行评定，详细评分标准详见表5，选择评分较高的为最适单因素条件。

表5感官品评标准

根据单因素试验结果设计四因素三水平实验，并且对于试验饮料感官进行评分。感官评分结果详见表6。由表6可知：影响饮料风味的因素作用大小分别为咖啡香精添加量>酶解咖啡液添加量>甜感香精添加量>修饰香精添加量。同时酶解咖啡液添加量为4.5％，修饰香精添加量为0.02％，甜感香精添加量为0.04％，咖啡香精添加量为0.10％时，感官评分最高。

表6正交试验感官评分结果

通过以上正交试验后，确定了饮料中咖啡萃取液酶解工艺、酶解咖啡液的最佳添加量、香精的最佳搭配和添加量，后经过喜好度品评确定饮料的配方，即为实施例2所公开的工艺和配方。

对照实验：

为了研究修饰香精、甜感香精对即饮碳酸咖啡饮料货架期的影响，本对照实验设置一组按照最佳比例的配制工艺和香精添加量，而对照组不加修饰香精和甜感香精，采用UHT杀菌的方式，制成即饮碳酸咖啡饮料，所得到的成品放置在54℃恒湿恒温箱加速模拟货架期变化，分别保温5天、7天、9天、13天，采用感官品评法进行评定，详细评分标准详见表5。感官评分结果详见表7。

表7货架期试验感官评分结果

由表7可以看出修饰香精和甜感香精都添加的饮料评分整体较高，保温13天后仍然能保持较好的风味。添加了修饰香精或甜感香精的饮料整体风味都有较高的提升，喜好度更高，只添加甜感香精比只添加修饰香精的饮料，口感变化相对较小。无添加修饰香精或甜感香精的饮料整体评分较低，在保温5天后风味开始有较大幅度的下降。由此可见，修饰香精和甜感香精对即饮碳酸咖啡饮料的风味保持有明显的作用，可以保证饮料在货架期储存中保持良好的风味，掩盖货架期植物提取物对风味的不良影响，提高饮料风味的稳定性。

为了研究咖啡香精对饮料货架期的影响，设置一组按照最佳比例的配制工艺和香精添加量，而对照组不加咖啡香精，采用UHT杀菌的方式，制成即饮碳酸咖啡饮料，所得到的成品放置在54℃恒湿恒温箱加速模拟货架期变化，分别保温5天、7天、9天、13天，采用感官品评法进行评定，详细评分标准详见表5。感官评分结果详见表8。

表8货架期试验感官评分结果

由表8可以看出添加咖啡香精的饮料评分整体较高，保温13天后仍然能保持较好的风味，风味变化程度也较小。可见添加了咖啡香精的饮料整体风味都有较高的提升，喜好度更高。而无添加咖啡香精的饮料整体评分较低，在保温5天后风味开始有较大幅度的下降。由此可见，咖啡香精对即饮碳酸咖啡饮料的风味保持有明显的作用，可以保证饮料在货架期储存中保持良好的风味，掩盖货架期植物提取物对风味的不良影响，提高饮料风味的稳定性。

本发明通过咖啡萃取液酶解工艺研究、酶解咖啡液的添加量和食用香精的搭配来优化风味，克服即饮碳酸咖啡饮料在生产时出现的泡沫涌出现象，成功开发出一款即饮碳酸咖啡饮料，解决即饮咖啡饮料创新性不足的问题，为即饮咖啡的创新方案提供参考。

此外，本发明通过货架期模拟实验发现，修饰香精、甜感香精和咖啡香精对即饮碳酸咖啡饮料货架期的风味稳定性都有着积极的作用，咖啡香精的作用会大于修饰香精和甜感香精，修饰香精和甜感香精在保持即饮咖啡碳酸咖啡饮料货架期的风味稳定性互为协同作用。本发明研制的即饮碳酸咖啡饮料不仅能够克服即饮碳酸咖啡生产时出现的泡沫涌出现象，更能满足人们对饮料产品创新的高要求。该即饮碳酸咖啡饮料极大地还原现磨咖啡中的碳酸咖啡，让大众不用到门店也可以随时随地体验到碳酸咖啡的清爽，实现了即饮咖啡的便利优势。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种酶解咖啡萃取液的酶解工艺，其特征在于，包括以下步骤：

在咖啡冷萃液中加入添加量为0.05％～0.15％的蛋白酶，在酶解温度为45～55℃、pH为5.3～5.5的环境下，酶解2.5～3.5h，得到酶解咖啡萃取液。

2.根据权利要求1所述的酶解工艺，其特征在于，酶解的pH值为5.5。

3.根据权利要求1所述的酶解工艺，其特征在于，酶解温度为45℃。

4.根据权利要求1所述的酶解工艺，其特征在于，蛋白酶的添加量为0.1％。

5.根据权利要求1所述的酶解工艺，其特征在于，酶解时间为3h。

6.一种酶解咖啡萃取液，其特征在于，采用如权利要求1～5任一项所述的酶解工艺制得。

7.一种即饮碳酸咖啡饮料，其特征在于，采用如权利要求6所述的酶解咖啡萃取液为原料制备而成。

8.一种即饮碳酸咖啡饮料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在咖啡冷萃液中加入添加量为0.05％～0.15％的蛋白酶，在酶解温度为45～55℃、pH为5.3～5.5的环境下，酶解2.5～3.5h，得到酶解咖啡萃取液；

S2：在S1制得的酶解咖啡萃取液中加入食用香精，经冷却后灌装；

S3：灌入碳酸水，然后密封并混匀，得到即饮碳酸咖啡饮料。

9.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于，步骤S2中，所述食用香精包括修饰香精、甜感香精和咖啡香精。

10.根据权利要求9所述的制备工艺，其特征在于，所述酶解咖啡液的添加量为4.5％，修饰香精的添加量为0.02％，甜感香精的添加量为0.04％，咖啡香精的添加量为0.10％。

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