一種通過美拉德反應製備反應型咖啡香料的方法及其應用的製作方法
2023-06-12 19:53:06 3
專利名稱：一種通過美拉德反應製備反應型咖啡香料的方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及香料的製備，特別是涉及一種通過美拉德反應(Maillard反應)製備反應型咖啡香料的方法及其應用。
背景技術：
咖啡作為世界上的三大飲料之一，越來越受到我國都市年輕人的青睞。眾所周知， 咖啡中的咖啡因會刺激大腦皮質，消除睡意，增加感覺和思考力，具有提神醒腦的作用。此外，咖啡還可以防止糖尿病，防治腫癌，降低炎症和心血管疾病的發生率。這些保健功效逐漸得到人們的重視和研究。Maillard反應是胺基酸與還原糖或羰基化合物之間發生的縮合、脫水、降解和氧化還原等一系列反應。通過Maillard反應可以產生種類豐富且分子量分布廣泛的化學物質，使整個反應物香氣飽滿，可以起到增香增色的作用。此外由於Maillard反應產物中含有大量的香味物質，而且大部分與煙香諧調，因而成為很好的煙用香料。隨著我國捲菸焦油含量不斷降低，菸草行業面臨的一個困難的挑戰性的問題就是要使捲菸保持足夠的香味， Maillard反應產物可以作為有效的增香物質在低焦油捲菸上使用，以增強捲菸的香味。值得注意的是，Maillard反應產物含有一定的抗氧化活性物質，具有較大的開發應用潛力，越來越受到人們的重視。利用胺基酸和還原糖類製備具有抗氧化作用的 Maillard反應產物，來取代合成抗氧劑，已成為國內外研究的熱點。目前，已有不少學者主張製備Maillard反應產物加入食品體系或者應用熱處理工藝促使食品形成Maillard反應產物，從而提高產品抗氧化穩定性。在菸草的加香加料中加入含有Maillard反應產物的香料，可以通過其抗氧化性成分去除捲菸抽吸過程中產生的自由基，降低對人體的損害。自70 年代以來，美國、日本、西德都已出現過以棕色化反應產物作為菸草增香劑的專利、文獻，如美國專利(US4306577)。在專利CN101497844A中報導了通過微生物發酵方法製備煙用咖啡香料的方法。 主要是通過微生物發酵取代自然發酵，所得咖啡香料具有獨特的酸香韻，添加到捲菸後有降低刺激、飽滿煙氣、掩蓋雜氣、使煙氣柔和以及改善口感的作用。孫鳳玲、蔡妙顏等研究各種胺基酸單獨與葡萄糖Maillard反應的產物，結果表明Maillard反應產物具有改變烤菸的色、香、味的作用，不同胺基酸反應產物的香氣特徵及在菸草中的加香效果不同。D.L Wu 和J.W Swain研究表明棕色化反應物香料適用於菸葉、菸草薄片加香，尤其適用於煙梗含量高的捲菸製品，且處理後的煙梗在捲菸配方中的使用量可達50%，從而使煙梗的利用率大大提尚。總之，Maillard反應的豐富產物既可達到飽滿香氣和增香增色等作用，又可作為天然抗氧化劑提高產品的抗氧化穩定性，是未來天然香料的主要發展方向之一。但是目前通過Maillard反應製備反應型咖啡香料及其在食品、菸草領域的應用的研究未見報導
發明內容
本發明所要解決的技術問題是彌補上述現有技術的不足，首次提出一種通過美拉德反應製備反應型咖啡香料的方法及其應用，實現其在食品或捲菸等領域的應用，填補國內外在反應型咖啡香料製備和應用方面的空白，同時又有效解決僅在食品和捲菸中添加咖啡提取物時造成的成本過高的難題。本發明的技術問題通過以下的技術方案予以解決
一種通過美拉德反應製備反應型咖啡香料的方法，包括如下步驟以焙烤咖啡粉、還原糖和復配胺基酸為原料，以水和丙二醇作為溶劑，在加熱條件下進行美拉德反應製備得到所述反應型咖啡香料；所述復配胺基酸為賴氨酸、精氨酸、穀氨酸、組氨酸、甘氨酸和亮氨酸中的至少四種。胺基酸與還原糖發生Maillard反應可生成種類豐富的含氮雜環化合物，這些雜環化合物有的可產生焦苦味等香氣，但Maillard反應產物較天然咖啡粉在特徵香氣和口感方面的豐富程度不足，上述方案通過添加天然咖啡粉參與反應，在加熱條件下，利用反應溶劑提取咖啡粉中豐富的香氣成分和口感物質，同時咖啡粉中的還原糖和游離胺基酸可以進一步參與Maillard反應，使Maillard反應產物的香氣與咖啡自身的香氣在加熱條件下實現較好的融合，使得反應型咖啡香料的香氣和口感更逼真；胺基酸是通過對比咖啡豆焙烤前後游離胺基酸變化情況以及對捲菸的評吸效果為依據進行復配，所選的胺基酸能夠反應產生焦苦味並且口感較苦，與咖啡的焦苦味能更好的融合，丙二醇流動性較好、可以與水完全互溶、粘稠度相對不高，可以最大限度的提取反應中的重要成分，並與其部分產物發生縮合生成香氣物質，而且對捲菸評吸無不良效果，還可以有效降低產品成本，通過添加水可以在反應前更好地分散和溶解胺基酸和還原糖，也可以為反應過程提供適宜的水分活度， 利於Maillard反應的進行。優選的，反應物中所述各組分的質量分數為復配胺基酸2-10%、還原糖6-19%、 焙烤咖啡粉13-25%、水6-21%和丙二醇40-61%，總量為100%。優選的，所述復配胺基酸為以下組合中的一種
賴氨酸25-29%、精氨酸8-14%、穀氨酸20-30%、組氨酸5-15%和甘氨酸1846%，總量為 100% ；
賴氨酸對-28%、穀氨酸5-10%、組氨酸20-26%、甘氨酸17-23%和亮氨酸13_20%，總量為 100% ；
賴氨酸25-29%、精氨酸27-39%、穀氨酸10_20%、甘氨酸6-1 和亮氨酸9_14%，總量為 100% ；
精氨酸50-65%、穀氨酸15-23%、甘氨酸13-18%和亮氨酸2_10%，總量為100%。基於各種胺基酸的Maillard反應產物的香氣類型和口感存在不同程度的差異， 上述方案優選能夠反應產生焦苦味並且口感較苦的胺基酸，同時，還參照咖啡豆焙烤前後游離胺基酸的變化情況，為了避免反應胺基酸選擇的片面性，復配胺基酸選上述4個組合中的一種參與Maillard反應，使反應產生的香氣與天然咖啡香氣相似程度更大。優選的，所述還原糖為葡萄糖、果糖和麥芽糖中的一種或者以下組合中的一種 葡萄糖40-60%、果糖30-53%和麥芽糖7-14%，總量為100% ；
葡萄糖30-50%和果糖50-70%，總量為100%。由於各種還原糖的結構，特別是羰基的位置不同，其參與Maillard反應生成的產物的種類和數量也存在較大差別，一般而言，果糖Maillard反應產物的焦香較重，主要生成吡嗪類物質；葡萄糖主要生成醛類物質，選擇還原糖時，根據咖啡豆中還原糖的種類以及不同還原糖與胺基酸的Maillard反應產物的香氣類型，綜合產品成本等問題，通過調節還原糖的種類和配比，調節產物的種類和配比進而調節產物的香氣類型和口感。優選的，包括以下步驟
(1)將所述復配胺基酸和還原糖用水攪拌均勻溶解；
(2)根據步驟(1)中復配胺基酸的水溶液的pH值，選用酸性或鹼性溶液調節pH至 7-10 ；
(3)將焙烤咖啡豆粉碎後加入所述步驟O)的混合液中，加入丙二醇攪拌均勻，加熱反應即得所述反應型咖啡香料。優選的，所述焙烤咖啡粉的品種選自藍山咖啡、巴西咖啡、哥倫比亞咖啡和義大利咖啡中的至少兩種，粒徑為150-830 μ m。由於不同咖啡品種在色、香、味、酸度和酒味濃淡等方面存在差異，本發明之所以選擇兩種以上的咖啡，主要是通過不同品種之間的搭配使咖啡香氣和口感更為飽滿豐富， 避免單一品種咖啡香氣口感相對單薄的現象。此外，咖啡品種配比選擇還需考慮成本的問題，在得到香氣焦苦和口感較苦的咖啡反應物的同時，還應儘可能的降低生產成本。在咖啡粉粒徑的選擇上，主要考慮如下兩個因素，一是咖啡粉經粉碎後在加熱過程中其內部成分更容易被溶劑浸提出來，所以咖啡粉粒徑相對而言越細越好；二是Maillard反應結束後需經過濾工藝除去反應物中不溶的咖啡粉，而過細的咖啡粉因丙二醇的大量存在而對分離造成一定的困難，所以，咖啡粉的粒徑在150-830 μ m為宜。優選的，所述的水是蒸餾水或雙蒸水；所述的水是蒸餾水或雙蒸水；所述步驟(2) 中的酸性溶液是HCl或吐504，鹼性溶液是Na0H、K0H或濃氨水；所述步驟(3)中的加熱條件為90-130°C，60-120分鐘，加熱過程中回流並不斷攪拌，反應完成後停止加熱，循環水冷卻至55°C以下，3000-5000轉/min離心20-40分鐘除渣，所得上清液即為所述反應型咖啡香料。雖然Maillard反應在室溫下即可發生，但為了加速反應進程，可以通過加熱推動反應進行，結合反應過程中產物的性質，通過改變反應溫度、反應時間、反應體系的溶劑配比，以上技術方案是優化出的最佳反應參數，得到品質最佳的反應產物。一種利用上述任意一項的方法製備得到的反應型咖啡香料。一種採用上述的方法製備的反應型咖啡香料的應用，所述應用包括對菸草的增香的應用和對食品香料中的應用。優選的，將所述反應型咖啡香料單獨配成溶液或者配入常規菸草香料中，按菸草原料量的0. 1-2 %。，以加香或加料的方式噴灑於菸草物料中；或者，將所述反應型咖啡香料單獨配成溶液或者配入常規食品香料中，按食品原料量的0. 5-2 %。，以加香或加料的方式添加於食品物料中。本發明與現有技術對比的有益效果是本發明首次公開一種通過Maillard反應製備反應型咖啡香料及其應用，填補了國內外在反應型咖啡香料製備和應用方面的空白， 同時又有效解決僅在食品和捲菸中添加咖啡提取物時造成的成本過高的難題；咖啡粉作為一種常見的天然香料，將其作為主要反應物，通過添加胺基酸、還原糖等其他反應原料進行Maillard反應，製備工藝過程簡單，成本低廉，與市售咖啡香料相比，咖啡的天然香氣與美拉德反應的香味有機結合在一起，使咖啡中的香味物質與美拉德反應產生的香味物質互相存託，可以得到具有濃鬱厚實的香醇風味，並有較明顯的苦味與炭燒味，在較高溫度下仍具有良好的香氣穩定性，添加到捲菸中咖啡香氣明顯，有豐富和飽滿煙氣、降低刺激、掩蓋雜氣、柔和煙氣以及改善口感等作用。
具體實施例方式下面結合優選具體實施方式
對本發明進行詳細的闡述。本發明是將咖啡粉作為反應物加入美拉德反應中，可以使咖啡的天然香氣與美拉德反應的香味有機結合在一起，使咖啡中的香味物質與美拉德反應產生的香味物質互相存託，而如果採用在Maillard反應結束後再添加咖啡粉的方式，至少存在如下缺點首先需要再加熱咖啡粉才能使咖啡自身的香氣和口感物質萃取出來，耗能較多；其次，Maillard 反應完成後添加咖啡粉，經調香師鑑定發現所得反應產物香氣與咖啡粉的天然香氣明顯脫節，融合性較差。在一種實施例中，通過美拉德反應製備反應型咖啡香料的方法，包括如下步驟以焙烤咖啡粉、還原糖和復配胺基酸為原料，以水和丙二醇作為溶劑，在加熱條件下進行美拉德反應製備得到所述反應型咖啡香料；所述復配胺基酸為賴氨酸、精氨酸、穀氨酸、組氨酸、 甘氨酸和亮氨酸中的至少四種。在另一個實施例中，反應物中所述各組分的質量分數為復配胺基酸2_10%、還原糖6-19%、焙烤咖啡粉13-25%、水6-21%和丙二醇40-61%，總量為100%。在一些實施例中，所述復配胺基酸可以為以下組合中的一種賴氨酸25-29%、精氨酸8-14%、穀氨酸20-30%、組氨酸5-15%和甘氨酸1846%，總量為100% ；賴氨酸對-28%、穀氨酸5-10%、組氨酸20-26%、甘氨酸17-23%和亮氨酸13_20%，總量為100% ；賴氨酸25_29%、 精氨酸27-39%、穀氨酸10-20%、甘氨酸6-1 和亮氨酸9-14%，總量為100% ；精氨酸50_65%、 穀氨酸15-23%、甘氨酸13-18%和亮氨酸2-10%，總量為100%。還原糖為葡萄糖、果糖和麥芽糖中的一種或者以下組合中的一種葡萄糖40-60%、果糖30-53%和麥芽糖7-14%，總量為 100% ；葡萄糖30-50%和果糖50-70%，總量為100%。復配胺基酸的組合和還原糖的組合可以以任意組合反應。在另一些實施例中，方法可以具體包括以下步驟(1)將所述復配胺基酸和還原糖用水攪拌均勻溶解；( 根據步驟(1)中復配胺基酸的水溶液的PH值，選用酸性或鹼性溶液調節PH至7-10 ； (3)將焙烤咖啡豆粉碎後加入所述步驟(2)的混合液中，加入丙二醇攪拌均勻，加熱反應即得所述反應型咖啡香料。其中，焙烤咖啡粉的品種可以選自藍山咖啡、 巴西咖啡、哥倫比亞咖啡和義大利咖啡中的至少兩種，粒徑可以為150-830 μ m。水可以是蒸餾水或雙蒸水；步驟(2)中的酸性溶液可以是HCl或吐504，鹼性溶液可以是Na0H、K0H或濃氨水；步驟(3)中的加熱條件優選為90-130°C，60-120分鐘，加熱過程中回流並不斷攪拌， 反應完成後停止加熱，循環水冷卻至以下，3000-5000轉/min離心20-40分鐘除渣，所得上清液即為所述反應型咖啡香料。以下通過更有選的實施例對本發明進行詳細說明。實施例1分別稱取如下胺基酸賴氨酸1. 3克、精氨酸0. 5克、穀氨酸1. 1克、組氨酸0. 6克和甘氨酸1. 1克，然後加入20克水攪拌溶解，待胺基酸完全溶解過後用5 mol/L NaOH溶液調節體系PH至8，再加入葡萄糖10克、果糖6克和麥芽糖2克，攪勻。再加入50克丙二醇和 20克粒徑為150-830 μ m的咖啡粉(其中藍山咖啡10克、巴西咖啡5克和哥倫比亞咖啡5 克)，升高反應物溫度至90°C並保持恆定溫度120分鐘，加熱過程中保持回流狀態且不斷攪拌。反應結束後將反應物冷卻至室溫，3000轉/min離心40分鐘除渣，所得上清液反應型咖啡香料。該反應產物具有濃鬱厚實的咖啡香味，有較明顯的苦味，添加到捲菸中具有增濃煙氣、降低刺激、掩蓋雜氣以及改善口感的作用。實施例2
分別稱取如下胺基酸亮氨酸3. 4克、賴氨酸5. 1克、穀氨酸1. 7克、組氨酸4. 5克和甘氨酸3. 8克，然後加入30克水攪拌至胺基酸全部溶解，用3mol/L HCl溶液調節體系pH至9， 然後加入葡萄糖16克和果糖20克，攪勻。再加入80克丙二醇和30克粒徑為150-830 μ m 的咖啡粉(其中藍山咖啡10克和義大利咖啡30克)。升高反應物溫度至110°C並保持恆定溫度90分鐘，加熱過程中保持回流狀態且不斷攪拌。反應結束後將反應物冷卻至室溫， 5000轉/min離心20分鐘除渣，所得上清液即為反應型咖啡香料。該反應產物反應強度高， 具有飽滿濃鬱的天然咖啡香氣，炭燒味明顯，添加到捲菸中具有增滿煙氣、協調煙香、改善餘味、降低刺激以及掩蓋雜氣等作用。實施例3
分別稱取如下胺基酸亮氨酸0. 5克、賴氨酸1. 3克、精氨酸1. 5克、穀氨酸0. 7克和甘氨酸0. 5克，加入10克水攪拌溶解，然後用濃氨水調節體系pH至7。再加入葡萄糖10克， 攪勻。再加入100克丙二醇和40克粒徑為150-830 μ m的咖啡粉(其中巴西咖啡13克、哥倫比亞咖啡3克，義大利咖啡20克)。升高反應物溫度至130°C並保持恆定溫度60分鐘， 加熱過程中保持回流狀態且不斷攪拌。反應結束後將反應物冷卻至室溫，4500轉/min離心 15分鐘除渣，所得上清液即為反應型咖啡香料。實施例4
分別稱取如下胺基酸亮氨酸0. 5克、精氨酸5. 9克、穀氨酸1. 7克和甘氨酸1. 5克，加入30克水攪拌溶解，再用3mol/L H2SO4溶液調節體系pH至10。然後加入葡萄糖3克和果糖6克，攪勻。再加入80克丙二醇和20克粒徑為150-830 μ m的咖啡粉(其中藍山咖啡和義大利咖啡各10克)。升高反應物溫度至100°C並保持恆定溫度90分鐘，加熱過程中保持回流狀態且不斷攪拌。反應結束後將反應物冷卻至室溫，3500轉/min離心20分鐘除渣，所得上清液即為反應型咖啡香料。實施例5
一種利用上述任一實施例製備得到的反應型咖啡香料。得到的反應型咖啡反應物，經離心操作，已經除去了反應前加入的焙烤咖啡粉的殘渣，是咖啡浸提物(即反應過程中溶劑丙二醇和水提取的咖啡粉的成分)和美拉德反應產物的混合物。實施例6
一種利用上述任一實施例製備得到的反應型咖啡香料的應用，所述應用包括對菸草的增香的應用和對食品增香中的應用。
對菸草的增香的應用可以是將所述反應型咖啡香料單獨配成溶液或者配入常規菸草香料中，按菸草原料量的0. 1-2 %。，以加香或加料的方式噴灑於菸草物料中，菸草物料可以為復烤菸片、菸絲或再造菸葉，如可以是將反應型咖啡香料用無毒且無不良氣味的有機溶劑進行稀釋，稀釋倍數為5-8倍，然後將稀釋液噴灑於捲菸菸絲上，用量約為菸絲質量的0. 1-2 %。，所述有機溶劑可以是丙二醇、甘油、山梨醇或木糖醇或者它們的水溶液。對食品增香中的應用，可以是將所述反應型咖啡香料單獨配成溶液或者配入常規食品香料中，按食品原料量的0. 5-2 %。，以加香或加料的方式添加於食品物料中。如將反應型咖啡香料用無毒且無不良氣味的有機溶劑進行稀釋，稀釋倍數為5-15倍，然後將稀釋液應用於目標風味為焦苦型咖啡風格的冰激凌、飲料和醃漬檳榔等食品中，用量約為食品質量的0. 5-2 %。，所述有機溶劑包括丙二醇、乙醇或三醋酸甘油酯或者它們的水溶液。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種通過美拉德反應製備反應型咖啡香料的方法，其特徵在於，包括如下步驟以焙烤咖啡粉、還原糖和復配胺基酸為原料，以水和丙二醇作為溶劑，在加熱條件下進行美拉德反應製備得到所述反應型咖啡香料；所述復配胺基酸為賴氨酸、精氨酸、穀氨酸、組氨酸、 甘氨酸和亮氨酸中的至少四種。
2.如權利要求1所述的通過美拉德反應製備反應型咖啡香料的方法，其特徵在於，反應物中所述各組分的質量分數為復配胺基酸2-10%、還原糖6-19%、焙烤咖啡粉13-25%、 水6-21%和丙二醇40-61%，總量為100%。
3.如權利要求1或2所述的通過美拉德反應製備反應型咖啡香料的方法，其特徵在於， 所述復配胺基酸為以下組合中的一種賴氨酸25-29%、精氨酸8-14%、穀氨酸20-30%、組氨酸5-15%和甘氨酸1846%，總量為 100% ；賴氨酸對-28%、穀氨酸5-10%、組氨酸20-26%、甘氨酸17-23%和亮氨酸13_20%，總量為 100% ；賴氨酸25-29%、精氨酸27-39%、穀氨酸10_20%、甘氨酸6-1 和亮氨酸9_14%，總量為 100% ；精氨酸50-65%、穀氨酸15-23%、甘氨酸13-18%和亮氨酸2_10%，總量為100%。
4.如權利要求3所述的通過美拉德反應製備反應型咖啡香料的方法，其特徵在於，所述還原糖為葡萄糖、果糖和麥芽糖中的一種或者以下組合中的一種葡萄糖40-60%、果糖30-53%和麥芽糖7-14%，總量為100% ；葡萄糖30-50%和果糖50-70%，總量為100%。
5.如權利要求4所述的通過美拉德反應製備反應型咖啡香料的方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)將所述復配胺基酸和還原糖用水攪拌均勻溶解；(2)根據步驟(1)中復配胺基酸的水溶液的pH值，選用酸性或鹼性溶液調節pH至 7-10 ；(3)將焙烤咖啡豆粉碎後加入所述步驟O)的混合液中，加入丙二醇攪拌均勻，加熱反應即得所述反應型咖啡香料。
6.如權利要求5所述的通過美拉德反應製備反應型咖啡香料的方法，其特徵在於，所述焙烤咖啡粉的品種選自藍山咖啡、巴西咖啡、哥倫比亞咖啡和義大利咖啡中的至少兩種， 粒徑為 150-830 μ m。
7.如權利要求5所述的通過美拉德反應製備反應型咖啡香料的方法，其特徵在於，所述的水是蒸餾水或雙蒸水；所述步驟(2)中的酸性溶液是HCl或吐504，鹼性溶液是NaOH、 KOH或濃氨水；所述步驟(3)中的加熱條件為90-130°C，60-120分鐘，加熱過程中回流並不斷攪拌，反應完成後停止加熱，循環水冷卻至55°C以下，3000-5000轉/min離心20-40分鐘除渣，所得上清液即為所述反應型咖啡香料。
8.一種利用權利要求1-7任意一項所述的方法製備得到的反應型咖啡香料。
9.權利要求1-7中任一權利要求所述的方法製備的反應型咖啡香料的應用，其特徵在於所述應用包括對菸草的增香的應用和對食品的增香中的應用。
10.根據權利要求9所述的反應型咖啡香料在菸草增香中的應用，其特徵在於將所述反應型咖啡香料單獨配成溶液或者配入常規菸草香料中，按菸草原料量的0. 1-2. 0 %。，以加香或加料的方式噴灑於菸草物料中；或者，將所述反應型咖啡香料單獨配成溶液或者配入常規食品香料中，按食品原料量的0. 5-2. 0 %。，以加香或加料的方式添加於食品物料中。
全文摘要
本發明公開了一種通過美拉德反應製備反應型咖啡香料的方法，其特徵在於，包括如下步驟以焙烤咖啡粉、還原糖和復配胺基酸為原料，以水和丙二醇作為溶劑，在加熱條件下進行美拉德反應製備得到所述反應型咖啡香料；所述復配胺基酸為賴氨酸、精氨酸、穀氨酸、組氨酸、甘氨酸和亮氨酸中的至少四種；填補國內外在反應型咖啡香料製備和應用方面的空白，同時又有效解決僅在食品和捲菸中添加咖啡提取物時造成的成本過高的難題。
文檔編號A23F5/46GK102228121SQ20111018170
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者代麗, 餘漢謀, 姜興濤, 曲家妮, 朱文科, 李慶廷, 燕飛宇, 肖海鴻, 藍錦明 申請人:深圳波頓香料有限公司