增強的食品和飲料組分的提取物的制作方法
【專利說明】増強的食品和飲料組分的提取物
[0001] 背景 [0002] 領域
[0003] 本發明實施方案總地涉及具有增強的營養素、風味和質地的提取物和飲料及其制 備方法。一些實施方案涉及通過水提取和過濾技術獲得的提取物和飲料。
[0004] 背景
[0005] 從可食用物質產生提取物和/或壓榨液體的常用方法涉及破碎可食用物質并用 溶劑對其進行提取。然而，為了提取更高濃度的更多所需的化合物，已經利用常規方法，如 加熱至高溫、重復加熱、超臨界萃取、延長的加工時間、苛性有機溶劑等。
[0006] 然而，暴露于在常規提取過程中使用的這些苛刻條件可能不利地影響所得提取物 和飲料中的風味、色素、營養素、抗氧化劑、多酚、維生素、黃酮類似物（fIavonoid)、植物化 學物質、營養藥物（neutraceuticals)和其他化合物以及品質。此外，單獨的常規溶劑提取 不能區分具有相似溶解度的化合物和組分。因此，為了獲得改進的飲料和提取物，研發了改 進的提取物的提取和加工方法。
[0007] 附圖簡述
[0008] 本發明公開內容之前的方面和許多伴隨的優勢將變得更容易理解，因為結合附圖 時，通過參考以下詳述，這些內容變得更好理解，其中：
[0009]圖1是顯示了蘇門答臘阿拉比卡（Sumatra Arabica)、巴西阿拉比卡（Brazil Arabica)、肯尼亞阿拉比卡（Kenya Arabica)、哥倫比亞阿拉比卡（Columbia Arabica)和羅 布斯塔越南（Robusta Vietnam)咖啡品種中的咖啡因、綠原酸、淀粉和鹿糖的天然產生百分 比的圖。
[0010] 圖2是顯示了蘇門答臘阿拉比卡、巴西阿拉比卡、肯尼亞阿拉比卡、哥倫比亞阿拉 比卡和羅布斯塔越南咖啡品種中的脂肪、灰分和可溶性纖維的天然產生百分比的圖。
[0011] 圖3是蘇門答臘阿拉比卡、巴西阿拉比卡、肯尼亞阿拉比卡、哥倫比亞阿拉比卡和 羅布斯塔越南咖啡品種中的碳水化合物、蛋白質和不溶性纖維的天然產生百分比的圖。
[0012] 圖4是顯示了根據一些實施方案，在過濾前后，綠色咖啡提取物中的各種組分的 百分比的雷達圖。
[0013] 圖5是顯示了根據一些實施方案，在過濾前后，綠色咖啡提取物中的脂肪、淀粉和 咖啡因的百分比的圖。
[0014] 圖6是顯示了根據一些實施方案，在過濾前后，綠色咖啡提取物中的灰分、蛋白 質、碳水化合物、蔗糖和綠原酸的百分比的圖。
[0015] 圖7是顯示了根據一些實施方案，與過濾后的下述組分的百分比相比，用常規提 煉技術獲得的綠色咖啡提取物中的淀粉、蛋白質、麥芽糖、果糖、葡萄糖和脂肪的百分比的 圖。
[0016] 圖8是顯示了根據一些實施方案，與過濾后的下述組分的百分比相比，用常規提 煉技術獲得的綠色咖啡提取物中的咖啡因、綠原酸、碳水化合物、灰分、蔗糖的百分比，以及 綠原酸與咖啡因的比例的圖。
[0017] 圖9是根據一些實施方案，使用水提取和過濾生產咖啡豆提取物的方法的流程 圖。
[0018] 圖10是顯示了根據一些實施方案，用常規提煉技術獲得的綠色咖啡提取物和用 過濾獲得的綠色咖啡提取物的亮度和顏色譜的圖。
[0019] 圖11是顯示了根據一些實施方案，通過過濾獲得的綠色咖啡提取物中的各種組 分的百分比的雷達圖。
[0020] 詳述
[0021] 呈現以下討論，使得本領域技術人員能夠制備和使用一個或多個本發明的實施方 案。本文中所述的一般原理適用于除了以下詳述那些以外的其他實施方案和應用，而沒有 脫離本發明公開內容的精神和范圍。因此，本發明的實施方案不旨在限于所示的特定實施 方案，而是符合與本文中公開或提出的原理和特征相一致的最寬范圍。
[0022] 已經發現了許多飲料組分含有抗氧化劑和其他促進健康的化合物。例如，最近的 研究表明飲用咖啡可以降低2型糖尿病、帕金森病、心臟病、哮喘和一些形式的癌癥的風 險。茶也已經顯示出具有抗癌、抗糖尿病、抗關節炎和抗抑郁的特性。因此，非常關注這些 飲料中所含的各種化合物及其可能作為健康補充劑的用途。還已經進行了工作，從這些可 食用原材料提取了認為促進人和動物健康的所需化合物。
[0023] 在許多常規提取技術過程中，已經使用高熱、重復加熱、超臨界萃取延長的處理時 間和苛性有機溶劑，從大量原材料分離所需的化合物。然而，提取過程中使用的這些技術可 能導致飲料組分內的所需化合物的分解，以及與不需要的組分具有相似溶解度的所需組分 丟失。由于常規想法是通過化學或熱打開細胞，從大量原材料中分離化合物，使得提取得到 了最佳提高，因此在嘗試中已經使用熱和溶劑的許多變化來提高產量以及從可食用來源獲 得更多所需的化合物，但很少成功。此外，已經使用壓力將二氧化碳帶至其臨界點，以將其 用作用于超臨界萃取的溶劑，但這樣的壓力沒有充分提高所需化合物的產量。
[0024] 使用有機溶劑的提取技術被廣泛使用；然而，這樣的提取技術具有使用水提取不 會產生的明顯缺陷。這樣的缺陷中的一些包括，但不限于，由于與有機溶劑相關的應力而引 起的提取材料內的化合物的變性和/或定性結構變化；與可燃、爆炸性和/或有毒溶劑相關 的危險；與特定的溶劑和/或專門的設備相關的高成本；最終產品中剩余的溶劑殘余物以 及與攝入這樣的溶劑相關的相關健康問題；等。此外，一些文化和宗教原則禁止食用在任何 加工狀態下使用有機溶劑醇制備的食物或飲料。溶劑提取還不能夠從產品中區分、分離和 除去溶解于溶劑中的不合需要的化合物。
[0025] 在一些情況中，水提取可能優于有機溶劑提取，因為其避免了以上與有機溶劑提 取相關的缺陷。此外，由于水提取的清潔性質和產品中不存在有機溶劑殘余物，水提取在健 康、營養或補充劑產品中的制備中尤為有用。然而，水提取也不能從產品中區分、分離和除 去溶解于水中的不合需要的化合物。
[0026] 在一些實施方案中，使用過濾克服了以上溶劑提取或水提取的缺陷。例如，水提取 和過濾的結合可以避免有機溶劑提取的不利方面，同時提供具有比使用有機溶劑提取或其 他技術可能的更高濃度的所需組分和更低濃度的不合需要的組分的提取物。此外，涉及膜 過濾的一些實施方案允許只使用避免了有機溶劑提取的不利和不健康方面的水提取獲得 相當大產量的所需化合物。
[0027] -些實施方案中使用的膜過濾能夠基于分子或顆粒的大小而不是其溶解度來區 分提取物中的分子和顆粒。除了避免與其他提取技術相關的缺陷，本發明的方法能夠以通 過其他提取方法不可獲得的產量來獲得特定的化合物。在一些實施方案中，使用一個濾器。 在其他實施方案中，使用兩個濾器。在再其他實施方案中，使用三個或更多個濾器。濾器可 以相同或不同。在一些實施方案中，每個單獨的濾器允許不同大小的顆粒通過。
[0028] 特定可食用原料中存在的所需化合物中的一些包括綠原酸。在一些實施方案中， 提高了可食用原料的提取物中的綠原酸的產量。特定原料中存在的綠原酸是認為具有有利 的代謝、抗高血壓和誘導體重減輕特性等等的有力抗氧化劑。在一些實施方案中，使用水提 取從食品或飲料原料中提取綠原酸。然而，來自這樣的提取的綠原酸的濃度不能高到足以 成為完全有效的。此外，提取物含有其他不合需要的組分，其中許多不能通過提取去除，因 為那些組分的溶解度與所需的化合物（如綠原酸）相似。因此，一些實施方案涉及以提高 所需提取物組分的濃度并降低不合需要組分的濃度的方式過濾可食用原料的提取物。在一 些實施方案中，使用多重過濾處理來選擇性地操控組分濃度。多個濾器可以是不同類型的 濾器，其允許不同大小的顆粒通過。例如，第二或隨后的濾器可以濾掉比第一濾器更小分子 量的顆粒。
[0029] 在一些實施方案中，使用多個濾器。濾器可以以任何順序或組合來使用，并且每 個濾器可以是，例如，0. 0001 ym濾器、0. 0005 ym濾器、0. 001 ym濾器、0. 002 ym濾器、 0? 003 y m 濾器、0? 004 y m 濾器、0? 005 y m 濾器、0? 006 y m 濾器、0? 007 y m 濾器、0? 008 y m 濾 器、0? 009 y m 濾器、0? 01 y m 濾器、0? Oil y m 濾器、0? 012 y m 濾器、0? 013 y m 濾器、0? 014 y m 濾器、0. 015 y m 濾器、0. 016 y m 濾器、0. 017 y m 濾器、0. 018 y m 濾器、0. 019 y m 濾器、 0. 02 y m 濾器、0. 03 y m 濾器、0. 04 y m 濾器、0. 045 y m 濾器、0. 05 y m 濾器、0. 055 y m 濾器、 0. 06 y m 濾器、0. 065 y m 濾器、0. 07 y m 濾器、0. 08 y m 濾器、0. 09 y m 濾器、0.1 y m 濾器、 0. 11 y m 濾器、0. 12 y m 濾器、0. 13 y m 濾器、0. 14 y m 濾器、0. 15 y m 濾器、0. 16 y m 濾器、 0. 17 y m 濾器、0. 18 y m 濾器、0. 19 y m 濾器、0. 20 y m 濾器、0. 25 y m 濾器、0. 3 y m 濾器、 0. 4 y m濾器、0. 5 y m濾器、0. 6 y m濾器、0. 7 y m濾器、0. 8 y m濾器、0. 9 y m濾器、I y m濾器、 2 y m濾器、3 y m濾器、4 y m濾器、5 y m濾器、6 y m濾器、7 y m濾器、8 y m濾器、9 y m濾器或 IOym濾器。在一些實施方案中，濾器可以具有約〈1K至約500K Mff CO (分子量截留）。
[0030] -些實施方案涉及從可食用原料的提取物除去不合需要的組分。在一些實施方案 中，從提取物除去脂肪。除了飲食關注問題，可食用產品中的脂肪在其分解時是有害的，并 且可以嚴重地影響食品或飲料的組成。此外，由于脂肪易于酸腐的趨向，食品或飲料中所含 的脂肪可以很大程度上降低食品或飲料的保質期。酸腐是通過脂肪和氧之間的生化反應引 起的。在這個過程中，脂肪的長鏈脂肪酸降解并形成短鏈化合物。這些反應產物的一個實例 是丁酸，其引起含腐敗脂肪的食品或飲料的酸腐味道和氣味。這些游離脂肪酸還可以經歷 進一步的自氧化。氧化通常與不飽和脂肪通過自由基介導的過程發生。這些化學過程可以 在酸腐的食品和飲料中產生高反應性分子，其產生令人不愉快的和有害的氣味和風味。除 了降低保質期和新鮮度，這些化學過程還可以破壞食品或飲料中的營養素、維生素和抗氧 化劑。一些實施方案涉及用一個或多個濾器過濾可食用原料的提取物，以降低或消除提取 物中的脂肪。除了可以制備無脂肪產品或基本上無脂肪產品，由于不存在脂肪或存在低脂 肪，這樣的產品的保質期得到很大程度提高。減少的脂肪降低了酸腐的發生率和嚴重程度， 由此顯著提高了產品的保質期。
[0031] 另外，一些實施方案涉及從提取物除去色素化合物，以影響提取物的顏色。提取物 的許多商業用途需要較淺的顏色，使得不會遮掩所需的飲料顏色。例如，不包括添加的染 料或人造添加劑的所