JP5214518B2

JP5214518B2 - コーヒー組成物の製造方法

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Publication number: JP5214518B2
Application number: JP2009084212A
Authority: JP
Inventors: 祐司松井
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010233485A

Description

本発明は、コーヒー組成物の製造方法に関する。

コーヒー飲料は嗜好品として広く愛好されている。しかしながら、コーヒーには刺激物であるカフェインも含有されているため、コーヒーの飲用が制限される場合がある。このため、カフェインを低減させる技術が検討されてきた。
特許文献１では、コーヒー抽出液に活性炭を混合または添加して、カフェインを低減化したコーヒー抽出液を得る方法が開示されている。
一方、コーヒーに含有されるクロロゲン酸類は各種の生理活性を示すことが知られている。しかしながら、コーヒー抽出液中にはクロロゲン酸の生理活性を阻害する物質が含まれており、単に抽出により得られたコーヒー組成物では十分な生理活性を奏するとは言えない。このため、活性炭等の多孔質吸着体を用いてコーヒー抽出液を処理することにより阻害物質を除去する検討が行われている。例えば、特定の細孔容量を有する吸着体を水性溶媒により洗浄した後にコーヒー抽出液と接触させる方法（特許文献２）や、加圧条件下にて多孔質吸着体とコーヒー抽出液を接触させるコーヒー組成物の製造方法（特許文献３）が提案されている。

特開平７−３１３０６２号公報特開２００７−５４０５７号公報特開２００７−５４０５８号公報

しかしながら、従来の多孔質吸着体処理においてはクロロゲン酸類を残存させることはできるものの、カフェインの除去率は不十分であった。一方、例えば多量の多孔質吸着体を用いた場合にはクロロゲン酸類も除去されてしまい、高濃度のクロロゲン酸類と低濃度のカフェインとを両立したコーヒー組成物の製造方法が求められていた。

本発明者らは、コーヒー抽出液を多孔質吸着体で処理する前に、コーヒー抽出液のｐＨを高く調整する工程を行うことにより、クロロゲン酸類の吸着除去を抑制したままカフェインを効率良く除去できることを見出した。
即ち本発明は、コーヒー豆からコーヒー抽出液を抽出する工程、該コーヒー抽出液のｐＨを０．２〜２高く調整する工程、及びｐＨ調整されたコーヒー抽出液を多孔質吸着体で処理する工程を含む、コーヒー組成物の製造方法である。

本発明によれば、簡易な手法により、カフェインが効率良く除去され、且つクロロゲン酸類濃度の高いコーヒー組成物が得られる。

本発明で用いるコーヒー抽出液は、１００ｇあたりコーヒー豆を生豆換算で１ｇ以上使用したものをいう。好ましくはコーヒー豆を２．５ｇ以上使用しているものである。更に好ましくはコーヒー豆を５ｇ以上使用しているものである。

本発明において、コーヒー抽出液を得るのに用いるコーヒー豆種としては、アラビカ種、ロブスタ種などがある。コーヒー豆の種類は、特に限定されないが、例えばブラジル、コロンビア、タンザニア、モカ、キリマンジェロ、マンデリン、ブルーマウンテン等が挙げられる。コーヒー豆は１種でもよいし、複数種をブレンドして用いてもよい。

コーヒー豆を焙煎により焙煎コーヒー豆とする方法については、特に制限はなく、焙煎温度、焙煎環境についても制限はないが、好ましい焙煎温度は１００〜３００℃であり、更に好ましくは１５０〜２５０℃である。好ましい焙煎方法としては直火式、熱風式、半熱風式があり、回転ドラムを有している形式が更に好ましい。また、風味の観点より焙煎後１時間以内に０〜１００℃まで冷却することが好ましく、更に好ましくは１０〜６０℃である。
焙煎コーヒー豆の焙煎度としては、ライト、シナモン、ミディアム、ハイ、シティ、フルシティ、フレンチ、イタリアンがあり、ライト、シナモン、ミディアム、ハイ、シティが好ましい。焙煎度を色差計で測定したＬ値としては、通常１５〜５０であり、好ましくは１６〜３５である。尚、焙煎度の違うコーヒー豆を混合しても良い。

コーヒー豆からの抽出方法についても制限はなく、例えば焙煎コーヒー豆から水〜熱水（０〜１００℃）などの抽出溶媒を用いて１０秒〜３０分抽出する方法が挙げられる。焙煎コーヒー豆は粉砕してもよく、粉砕度合いは、極細挽き（0.250-0.500ｍｍ）、細挽き（0.300-0.650ｍｍ）、中細挽き（0.530-1.000ｍｍ）、中挽き（0.650-1.500ｍｍ）、中粗挽き、粗挽き（0.850-2.100ｍｍ）、極粗挽き（1.000-2.500ｍｍ）や平均粒径３ｍｍや同５ｍｍ、同１０ｍｍ程度のカット品が挙げられる。抽出方法は、ボイリング式、エスプレッソ式、サイホン式、ドリップ式（ペーパー、ネル等）等が挙げられる。

抽出溶媒としては、水、アルコール含有水、ミルク、炭酸水などが挙げられる。抽出溶媒のｐＨは４〜７が好ましく、５〜７がより好ましい。
抽出器としては特に限定はなく、加熱可能な釜、攪拌及び攪拌可能な釜、コーヒーカップへ実質的に懸架可能なペーパー又は不織布の袋状構造体、上部にスプレーノズルを有し下部に実質的にコーヒー豆を固液分離可能な構造体（メッシュやパンチングメタルなど）を有するドリップ抽出器、上部及び下部に実質的にコーヒー豆の固液分離可能な構造体（メッシュやパンチングメタルなど）を有するカラム抽出器等が挙げられる。抽出器に加熱又は冷却可能な構造（例えば、電気ヒーター、温水や蒸気、冷水が通液可能なジャケット）を有していても良い。
抽出方法としてはバッチ式抽出法、半バッチ式抽出法、連続式抽出法が挙げられる。バッチ式抽出法又は半バッチ式抽出法の抽出時間は風味の観点より１０秒〜１２０分が好ましく、更に３０秒〜３０分が好ましい。

このようにして得られるコーヒー抽出液は、クロロゲン酸類を０．０１〜１質量％（以下、単に「％」という）含有する。ここで、当該クロロゲン酸類としては、モノカフェオイルキナ酸、フェルラキナ酸、ジカフェオイルキナ酸の三種が知られており、クロロゲン酸類の含有量はこれらの合計量で示される。モノカフェオイルキナ酸としては３−カフェオイルキナ酸、４−カフェオイルキナ酸及び５−カフェオイルキナ酸から選ばれる１種以上が挙げられる。またフェルラキナ酸としては、３−フェルラキナ酸、４−フェルラキナ酸及び３−フェルラキナ酸から選ばれる１種以上が挙げられる。ジカフェオイルキナ酸としては３，４−ジカフェオイルキナ酸、３，５−ジカフェオイルキナ酸及び４，５−ジカフェオイルキナ酸から選ばれる１種以上が挙げられる。

当該クロロゲン酸類、及びカフェインの含有量は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）により測定することができる。ＨＰＬＣにおける検出手段としては、ＵＶ検出が一般的であるが、ＣＬ（化学発光）検出、ＥＣ（電気化学）検出、ＬＣ−Ｍａｓｓ検出等により更に高感度で検出することもできる。

本発明の製造方法は、可溶性固形分（Ｂｒｉｘ値）が０．５〜４５のコーヒー抽出液に好ましく適用することができ、１〜３５のものがより好ましく、１〜２０のものがさらに好ましく、１〜１０のものが特に好ましい。ここでＢｒｉｘ値は、２０℃における糖用屈折計指示度を意味し、例えばAtago RX-5000（Atago社製）にて分析できる。

本発明では、コーヒー抽出液と多孔質吸着体を接触させる前に、コーヒー抽出液のｐＨを０．２〜２高く調整する工程を行う。ｐＨの調整幅は０．４〜２が好ましく、０．５〜２がより好ましく、０．６〜１．５がさらに好ましい。この結果、コーヒー抽出液からカフェインが選択的に多孔質吸着体によって除去される。
ｐＨを０．２〜２高く調整するには、適当な濃度のアルカリ剤を添加するのが簡便である。アルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、並びに炭酸水素ナトリウムや炭酸ナトリウム等の炭酸塩、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム等のリン酸塩、アンモニウム塩等、アルカリ性を有する物質であれば使用できる。

本発明に用いる多孔質吸着体の種類としては、吸着技術便覧―プロセス・材料・設計―（平成１１年１月１１日、エヌ・ティー・エス発行、監修者：竹内雍）に記載されている、炭素質吸着材、シリカ・アルミナ系吸着材、高分子吸着材、キトサン樹脂などが使用できる。コーヒー風味を残存させる観点から、炭素質吸着材が好ましい。
炭素質吸着材としては、クロロゲン酸類の生理活性を阻害する物質、特にヒドロキシヒドロキノンを高い選択性をもって吸着する観点から、粉末状活性炭、粒状活性炭、活性炭繊維が好ましい。

粉末状及び粒状活性炭の由来原料としては、オガコ、石炭やヤシ殻などがあるが、ヤシ殻由来のヤシ殻活性炭が好ましく、特に、水蒸気などのガスにより賦活した活性炭が好ましい。このような水蒸気賦活活性炭の市販品としては、白鷺ＷＨ２Ｃ（日本エンバイロケミカルズ株式会社）、太閣ＣＷ（二村化学工業株式会社）、クラレコールＧＬ（クラレケミカル株式会社）等を用いることができる。

当該多孔質吸着体の使用量は、コーヒー抽出液の可溶性固形分（Ｂｒｉｘ値）に対して０．１〜２質量倍が好ましく、０．２〜１質量倍がより好ましく、０．３〜０．８質量倍がさらに好ましい。
接触処理手段としては、バッチ法又はカラム通液法が挙げられる。
バッチ法としては、コーヒー抽出液に、多孔質吸着剤を加え−１０〜１００℃で０．５分〜５時間撹拌した後、吸着剤を除去すればよい。処理時の雰囲気としては、空気下、不活性ガス下（窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、二酸化炭素）が挙げられるが、風味の観点より不活性ガス下が好ましい。
カラム通液法としては、吸着カラム内に吸着剤を充填し、コーヒー抽出液をカラム下部又は上部から通液させ、他方から排出させる。吸着剤の充填高さＬ及びＤ（径）の比Ｌ／Ｄは０．１〜１０が好ましい。吸着カラムの上段又は下段の少なくとも１つにメッシュ（網）又はパンチングメタルなど有し実質的に吸着剤が漏れ出さない分離構造体を有していることが好ましい。分離構造体の開口径は、吸着剤の平均粒径より小さければ良く、好ましくは吸着剤の平均粒径の１／２以下、特に好ましくは１／３以下の目開きが良い。具体的な開口径は、０．１〜１０００μｍが好ましい。

コーヒー抽出液の吸着処理温度は−１０℃〜１００℃が好ましく、風味の観点より０〜４０℃がより好ましい。吸着カラム内の吸着剤量（Ｋ[ｇ]）対するコーヒー抽出液を含む液流量（ＱＣ[ｇ／分]）の滞留時間（Ｋ／ＱＣ）は０．５〜３００分が好ましい。

本発明によれば、簡易な手法により、カフェインが効率良く除去され、且つクロロゲン酸類濃度が高いコーヒー組成物が得られる。原料豆や焙煎度によりカフェイン及びクロロゲン酸類の量は変化するが、カフェイン／クロロゲン酸類質量比が０．０５以下のものを得ることができ、好ましくは０．０４以下のものを、より好ましくは０．０３５以下のものを得ることができる。カフェイン／クロロゲン酸類質量比の下限は特に規定されないが、０．００１以上である。

また、本発明方法により製造されるコーヒー組成物には、乳成分として、生乳、牛乳、全粉乳、脱脂粉乳、生クリーム、濃縮乳、脱脂乳、部分脱脂乳、練乳等を適宜配合できる。

クロロゲン酸類の分析法：
コーヒー抽出液のクロロゲン酸類の分析法は次の通りである。分析機器はＨＰＬＣを使用した。装置の構成ユニットの型番は次の通り。ＵＶ−ＶＩＳ検出器：Ｌ−２４２０（（株）日立ハイテクノロジーズ）、カラムオーブン：Ｌ−２３００（（株）日立ハイテクノロジーズ）、ポンプ：Ｌ−２１３０（（株）日立ハイテクノロジーズ）、オートサンプラー：Ｌ−２２００（（株）日立ハイテクノロジーズ）、カラム：ＣａｄｅｎｚａＣＤ−Ｃ１８内径４．６ｍｍ×長さ１５０ｍｍ、粒子径３μm（インタクト（株））。
分析条件は次の通りである。サンプル注入量：１０μＬ、流量：１．０ｍＬ／ｍｉｎ、ＵＶ−ＶＩＳ検出器設定波長：３２５ｎｍ、カラムオーブン設定温度：３５℃、溶離液Ａ：０．０５Ｍ酢酸、０．１ｍＭ１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸、１０ｍＭ酢酸ナトリウム、５（Ｖ／Ｖ）％アセトニトリル溶液、溶離液Ｂ：アセトニトリル。

濃度勾配条件
時間溶離液Ａ溶離液Ｂ
０．０分１００％０％
１０．０分１００％０％
１５．０分９５％５％
２０．０分９５％５％
２２．０分９２％８％
５０．０分９２％８％
５２．０分１０％９０％
６０．０分１０％９０％
６０．１分１００％０％
７０．０分１００％０％

ＨＰＬＣでは、試料１ｇを精秤後、溶離液Ａにて１０ｍＬにメスアップし、メンブレンフィルター（ＧＬクロマトディスク２５Ａ，孔径０．４５μｍ，ジーエルサイエンス（株））にて濾過後、分析に供した。
クロロゲン酸類の保持時間（単位：分）
（Ａ¹）モノカフェオイルキナ酸：５．３、８．８、１１．６の計３点（Ａ²）フェルラキ
ナ酸：１３．０、１９．９、２１．０の計３点（Ａ³）ジカフェオイルキナ酸：３６．６
、３７．４、４４．２の計３点。ここで求めた９種のクロロゲン酸類の面積値から５−カ
フェオイルキナ酸を標準物質とし、質量％を求めた。

Ｂｒｉｘの測定法：
２０℃における糖用屈折計示度をもってコーヒー抽出液の固形分量とした。測定にはAtago RX-5000（Atago社製）を用いた。

カフェインの分析法：
クロロゲン酸類の分析方法と同じ分析機器及び分析条件を用い、但し、紫外線吸光光度計検出波長を２７０nmとして分析を行った。

調製例１
金属メッシュを備えたカラム型抽出機に焙煎度Ｌ２２のブラジル豆（アラビカ種）を０．４ｋｇ仕込み、９８℃のイオン交換水（ｐＨ５．７）を流通して、２．４ｋｇのコーヒー抽出液を得た（６倍抽出）。得られた抽出液を適宜分取してイオン交換水で濃度調整を行い、下記分析値を有する活性炭処理前コーヒー抽出液（コーヒー抽出液（１））を調製した。
Ｂｒｉｘ：３．６％
ｐＨ：４．７
クロロゲン酸類量：３０９ｍｇ／１００ｍｌ
カフェイン量：１７５ｍｇ／１００ｍｌ

比較例１
コーヒー抽出液（１）２５０ｍｌに、活性炭４．５ｇ（白鷺ＷＨ２Ｃ、コーヒー抽出液の可溶性固形分（Ｂｒｉｘ）に対して５０％相当量）を添加し、１時間（室温２５℃）、攪拌（３００ｒｐｍ／ｍｉｎ）し、活性炭処理コーヒー抽出液を得た。

実施例１及び２
コーヒー抽出液（１）に１０％炭酸水素ナトリウムを添加し、ｐＨを５．１及び５．５に調整し、次いで比較例１と同様にして活性炭処理コーヒー抽出液を得た。

調製例２
調製例１と同様にして、金属メッシュを備えたカラム型抽出機に焙煎度Ｌ２２のコロンビア豆（アラビカ種）を仕込み、Ｂｒｉｘ１５％のコーヒー抽出液を得た。得られた抽出液を適宜分取してイオン交換水で濃度調整を行い、下記分析値を有する活性炭処理前コーヒー抽出液（コーヒー抽出液（２））を調製した。
Ｂｒｉｘ：１２．９％
ｐＨ：４．７
クロロゲン酸類量：１１９０ｍｇ／１００ｍｌ
カフェイン量：５９９ｍｇ／１００ｍｌ

比較例２
コーヒー抽出液（２）２５０ｍｌに、活性炭１６ｇ（白鷺ＷＨ２Ｃ、コーヒー抽出液の可溶性固形分（Ｂｒｉｘ）に対して５０％相当量）を添加し、１時間（室温２５℃）、攪拌（３００ｒｐｍ／ｍｉｎ）し、活性炭処理コーヒー抽出液を得た。

実施例３及び４
コーヒー抽出液（２）に１０％炭酸水素ナトリウムを添加し、ｐＨを５．１及び５．５に調整し、次いで比較例２と同様にして活性炭処理コーヒー抽出液を得た。

実施例１〜４、比較例１〜２の活性炭処理コーヒー抽出液（コーヒー組成物）の分析値を表１に示す。

比較例３
コーヒー抽出液（２）０．９ｋｇを、活性炭５８ｇ（白鷺ＷＨ２Ｃ、コーヒー抽出液の可溶性固形分（Ｂｒｉｘ）に対して５０％相当量）を充填したカラム（内径３６ｍｍ、長さ１１０ｍｍ）に、２５℃、流速１６．４ｍｌ／ｍｉｎで通液した。コーヒー抽出液がなくなった時点で水を加え、最終活性炭処理コーヒー抽出液が１．２９ｋｇとなったところで処理を終了した。

実施例５
コーヒー抽出液（２）に１０％炭酸水素ナトリウムを添加し、ｐＨを５．５に調整し、次いで比較例３と同様にして活性炭処理コーヒー抽出液を得た。

調製例３
調製例１と同様にして、金属メッシュを備えたカラム型抽出機に焙煎度Ｌ１６．５のベトナム豆（ロブスタ種）を０．４ｋｇ仕込み、９８℃のイオン交換水を流通して、２．４ｋｇのコーヒー抽出液を得た（６倍抽出）。得られた抽出液を適宜分取してイオン交換水で濃度調整を行い、下記分析値を有する活性炭処理前コーヒー抽出液（コーヒー抽出液（３））を調製した。
Ｂｒｉｘ：３．７％
ｐＨ：５．３
クロロゲン酸類量：４３ｍｇ／１００ｍｌ
カフェイン量：２９０ｍｇ／１００ｍｌ

比較例４
コーヒー抽出液（３）２５０ｍｌに、活性炭４．６ｇ（白鷺ＷＨ２Ｃ、コーヒー抽出液の可溶性固形分（Ｂｒｉｘ）に対して５０％相当量）を添加し、１時間（室温２５℃）、攪拌（３００ｒｐｍ／ｍｉｎ）し、活性炭処理コーヒー抽出液を得た。

実施例６
コーヒー抽出液（３）に１０％炭酸水素ナトリウムを添加し、ｐＨを５．７に調整し、次いで比較例４と同様にして活性炭処理コーヒー抽出液を得た。

実施例５及び６、比較例３及び４の活性炭処理コーヒー抽出液（コーヒー組成物）の分析値を表２に示す。

Claims

コーヒー豆からコーヒー抽出液を抽出する工程、該コーヒー抽出液のｐＨを０．２〜２高く調整する工程、及びｐＨ調整されたコーヒー抽出液を活性炭で処理する工程を含む、コーヒー組成物の製造方法。
焙煎度がＬ１５〜Ｌ５０の焙煎コーヒー豆を用いる、請求項１記載のコーヒー組成物の製造方法。