Результат интеллектуальной деятельности: ПРИМЕНЕНИЕ ТИОЭФИРНЫХ ВКУСОАРОМАТИЧЕСКИХ ДОБАВОК ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ВКУСОАРОМАТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОТОВОГО К УПОТРЕБЛЕНИЮ КОФЕ ПОСЛЕ АВТОКЛАВИРОВАНИЯ И ХРАНЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к кофе, готовому к употреблению (RTD-кофе). В частности, настоящее изобретение относится к добавлению тиоэфиров, таких как метилацетат, этилацетат, пренилацетат или фурфурилацетат или их смесей в качестве предшественников вкусоароматических добавок к RTD-кофе, и оптимизации условий термической обработки для инициирования химической реакции превращения тиоацетата в тиольную форму с заданной скоростью для придания улучшенных вкусоароматических свойств при употреблении после термической обработки и хранения.

Уровень техники

Для приготовления RTD-кофе обычно порошкообразный кофейный экстракт или жидкий кофейный экстракт растворяют в воде, в которую добавляют кофейный ароматизатор вместе с необязательными добавками, такими как бикарбонат и сахар. Затем полученный раствор термически обрабатывают. Уровень летучих компонентов кофейного аромата, в частности соединений серы и азота, снижается, а кислотность кофе возрастает при термической обработке, а также во время хранения, что тем самым отрицательно влияет на вкусоароматические свойства RTD-кофе.

Метантиол и фурфурилтиол являются ключевыми ароматическими соединениями в кофе, придающими атрибут обжаренности и ароматический кофейный признак (O.G.Vitzthum, P.Werkhoff. Measurable changes of roasted coffee aroma in oxygen-permeable bag packs. Chemie, Mikrobiologie, Technologie der Lebensmittel, 1979, 6(1), 25-30.). Предшественники вкусоароматических добавок метилтиоацетат и фурфурилтиоацетат, которые генерируют метантиол и фурфурилтиол, соответственно, путем гидролиза, являются химически более стабильными по отношению к окислению по сравнению с соответствующими тиолами. Метилтиоацетат и фурфурилтиоацетат были идентифицированы в кофе (I. Flament, Coffee Flavor Chemistry, John Wiley & Sons, LTD., 2002). Патент США 3702253 раскрывает примеры добавления вкусоароматических агентов, таких как фурфурилтиоацетат, в чистом виде или в сочетании с другими вкусоароматическими сернистыми соединениями, к растворимому кофе для того, чтобы модифицировать вкус и аромат растворимого кофе. Эти вкусоароматические агенты могут быть добавлены на любой удобной стадии процесса приготовления растворимого кофе, такой как разведение обезвоженного твердого растворимого кофе приемлемым раствором вкусоароматического агента желаемой степени разбавления, сопровождающегося сушкой. Вкусоароматические агенты в твердой или жидкой форме можно также добавлять непосредственно в концентрированный кофейный экстракт, а смесь сушить до состояния растворимого кофейного продукта, который содержит вкусоароматический агент как его составную часть. Вкусоароматические агенты могут быть включены в сухой порошок для напитка с забеливателем или без него.

Тиольные соединения, такие как фурфурилтиол (FFT), дают гораздо лучший вкусовой и ароматический вклад, чем тиоацетатные соединения. Однако тиольные соединения разлагаются быстро и легко, что дает RTD-продукту небольшой остаточный ароматический/вкусовой эффект. Напротив, тиоацетатные соединения, такие как фурфурилтиоацетат (FFT-Ac), являются более устойчивыми, чем тиолы, но не обеспечивают такой же степени вкусового и ароматического эффекта, как более легко разлагающееся тиольное соединение.

Обычно вкусоароматические агенты добавляют в конце процесса изготовления, т.к. известно, что дополнительные стадии обработки, такие как автоклавирование, могут вызвать потерю вкуса и аромата и возрастание кислотности, а это способствует снижению вкусоароматических свойств, в частности, при продолжительном хранении продукта. Хотя до некоторой степени успешные попытки были предприняты для ослабления влияния термической обработки на потерю вкуса и аромата и повышение кислотности, проблема ухудшения вкусоароматических свойств при хранении все еще остается нерешенной. Настоящее изобретение ниже решает эти проблемы.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение преодолевает проблемы существующего уровня техники путем предложения способа поддерживания постоянной подачи быстро разлагающихся тиольных соединений. С помощью этого способа теперь возможно производить термически обработанный RTD-кофейный напиток, имеющий улучшенные вкусовые и ароматические свойства, которые сохраняются в течение, по меньшей мере, 4 месяцев при температуре окружающей среды.

В частности, настоящее изобретение удовлетворяет потребность промышленности путем добавления тиоэфиров, таких как тиоацетаты, в качестве предшественников вкусоароматических добавок, к кофейному продукту перед термообработкой и оптимизации условий термообработки для инициирования непрерывной химической реакции, которая превращает тиоэфиры или тиоацетаты в тиолы. Например, превращение тиоацетатов в тиолы происходит со скоростью, равной скорости разложения тиола, что тем самым обеспечивает то, что напиток содержит достаточное количество тиольного соединения для поддержания сбалансированных вкуса и аромата в течение длительного периода. Путем регулирования условий термообработки скорость, при которой тиоацетаты превращаются в тиолы, может быть оптимизирована для того, чтобы обеспечить содержание в напитке количеств тиола, достаточных для того, чтобы вкус и аромат оставались сбалансированными в течение длительного периода. В одном воплощении, FFT-Ac и метилтиоацетат (МТ-Ас) превращаются в FFT и метантиол, соответственно, со скоростью, компенсирующей потерю метантиола (МТ) и FFT во время термообработки и хранения, тем самым вкус образующегося RTD-кофе при употреблении трансформируется от вкуса, более напоминающего "растворимый кофе", к вкусу, более напоминающему "свежезаваренный" кофе. В другом воплощении был включен пренилтиоацетат.

Изобретение также относится к термообработанному и прошедшему хранение, готовому к употреблению, жидкому кофейному продукту, содержащему кофейный экстракт, стабилизатор, буфер, воду и тиоэфирный вкусоароматический предшественник в количестве, достаточном для обеспечения улучшенного вкусоароматическими свойствами продукта после термической обработки и хранения жидкого продукта в течение более чем 4 месяцев при температуре окружающей среды и в течение более чем 1 месяца хранения при 60°C.

Изобретение также относится к способу приготовления готового к употреблению жидкого кофейного продукта, имеющего улучшенные вкусоароматические свойства, содержащему прибавление тиоэфирного вкусоароматического предшественника к жидкому продукту и термообработку полученного продукта. Преимущественно, тиоэфирный вкусоароматический предшественник добавляют в количестве, достаточном для обеспечения улучшения вкусоароматических свойств продукта после термической обработки и хранения жидкого продукта в течение более чем 4 месяцев при температуре окружающей среды и в течение более чем 1 месяца хранения при 60°C.

Жидким продуктом, подлежащим термообработке, обычно заполняют консервные банки так, чтобы оставалось свободное пространство над продуктом, заполненное газообразным азотом. Преимущественно, вкусоароматический предшественник добавляют в виде 1-10% раствора в этаноле.

В этих продуктах и способах тиоэфирный вкусоароматический предшественник, предпочтительно, представляет собой фурфурилацетат, тиоацетат, метилтиоацетат, пренилтиоацетат или их смесь и присутствует в количестве около 0,005-7 мг/кг, предпочтительно, в количестве около 0,1-5 мг/кг. Продукт может также включать, по меньшей мере, один подсластитель или, по меньшей мере, один забеливатель для окрашивания и придания вкуса и аромата напитку.

Краткое описание чертежей

Фигуры 1A-D показывают разложение фурфурилтиоацетата при 38°C (кривые A и B) или 60°C (кривые C и D) в черном RTD-кофе.

Фигуры 1E-H показывают разложение фурфурилтиоацетата при 38°C (кривые E и F) или 60°C (кривые G и H) в RTD-кофе с молоком.

Раскрытие изобретения

Обычно RTD-кофе имеет менее интенсивные вкус и аромат, чем свежий кофе, и это вызвано тем, что компоненты аромата и вкуса разлагаются во время стадий обработки, таких как термическая обработка и хранение. В этой работе найдено, что прибавление тиоэфирных предшественников вкусоароматических добавок, таких как метилтиоацетат или фурфурилтиоацетат, к RTD-кофе перед термической обработкой улучшает вкус и аромат и позволяет сохранить эти свойства во время хранения, что приводит к более свежему, более чистому и более обжаренному и карамелизированному, но менее горькому и золистому RTD-кофе. Это неожиданный результат, т.к. предполагается, что эти предшественники вкусоароматических добавок разлагаются во время термической обработки и хранения. Также было обнаружено, что уровень вкусоароматического предшественника остается высоким во время длительного хранения. Более того, уровень вкусоароматических молекул: либо метантиола, либо фурфурола также является повышенным, по сравнению с контрольными образцами, как результат гидролиза предшественника, инициированного кислотностью RTD-кофе. Благодаря повышенному уровню предшественников вкусоароматических добавок, эффект улучшения вкуса и аромата все еще является ощутимым при употреблении спустя более чем 4 месяца хранения при температуре окружающей среды и в течение более чем одного месяца хранения при 60°C.

Соответственно, настоящее изобретение улучшает вкусоароматические свойства термически обработанного кофейного продукта путем прибавления тиоэфирного вкусоароматического предшественника, предпочтительно, фурфурилтиоацетата, метилтиоацетата, пренилтиоацетата или их смеси, присутствующих в количестве, достаточном для обеспечения улучшения вкусоароматических свойств продукта в течение более чем 4 месяцев хранения при температуре окружающей среды и в течение более чем 1 месяца хранения при 60°C.

В одном воплощении настоящего изобретения, концентрация вкусоароматического предшественника в кофейном продукте, подлежащем термической обработке, изменяется в пределах от около 0,005 до 7 мг/кг, предпочтительно, в пределах от около 0,1 до 5 мг/кг.

Кофейный продукт, подлежащий термической обработке, в настоящем изобретении, кроме того, содержит кофейный экстракт, стабилизатор, буфер и воду, предпочтительно, воду с пониженным содержанием кислорода.

Кофе может быть получен из обжаренных арабики, робусты или любого сочетания зерен, молотого и быстрорастворимого порошка и, предпочтительно, в форме твердых концентрированных кофейных экстрактов. Концентрация твердых кофейных экстрактов составляет, приблизительно, 0,5-20 мас.%, более предпочтительно, 0,75-1,5 мас.% и наиболее предпочтительно, 0,95-1,1 мас.%. Эти твердые экстракты растворяют в воде с образованием жидкого продукта. Вода составляет, между приблизительно, 80-95 мас.%, более предпочтительно, между приблизительно, 85-92 мас.%, и, наиболее предпочтительно, между приблизительно, 85-90 мас.% от общей массы продукта.

Продукт, кроме того, содержит буферы, такие как водорастворимые соли калия или натрия для регулирования pH. Любые водорастворимые буферы могут быть использованы. В дополнение к солям калия или натрия, другие, такие как карбонат калия или натрия, бикарбонат калия или натрия, дикалийгидрофосфат или динатрийгидрофосфат, калийдигидрофосфат или натрийдигидрофосфат, трикалийфосфат или тринатрийфосфат, гидроксид калия или натрия, сукцинат калия или натрия, малат калия или натрия, цитрат калия или натрия, и их смеси. Предпочтительно, буфер выбирают из группы, состоящей из бикарбоната натрия или калия, карбоната натрия или калия, цитрата натрия или калия и динатрийгидрофосфата или дикалийгидрофосфата. Показатель pH конечного продукта обычно устанавливают между, приблизительно, 6 и 8 и, предпочтительно, между 6,5 и 7,7. Соль калия или натрия может присутствовать в количестве от около 0,1% до около 0,2% по массе от общей массы композиции.

Продукт может также содержать стабилизатор. Стабилизатор может содержать общепринятые эмульгаторы и камеди и может также содержать, по выбору, молочный продукт.

Продукт может, как правило, содержать подсластитель или сочетание подсластителей. Подсластитель может представлять собой любой подсластитель, обычно используемый в пищевой промышленности, либо натуральный, либо искусственный, например сахароспирты и сахара, такие как сахароза, фруктоза, декстроза, мальтоза, лактоза, твердая часть высокофруктозного кукурузного сиропа, эритрит или их смеси. Подсластитель может быть любым подходящим синтетическим или натуральным подсластителем, который может быть высокоинтенсивным подсластителем, и может быть использован в сочетании с сахаром или сахароспиртом. Примеры таких подсластителей включают, например, сукралозу, ацесульфам калия (ацесульфам-К) и их смеси. Подсластитель может, кроме того, содержать смесь натуральных или синтетических подсластителей, таких как сахар или сахароспирт, использованных в сочетании, например, с высокоинтенсивным подсластителем. Любая смесь или сочетание натуральных или искусственных подсластителей может быть использована. Другие подсластители, обычно используемые в пищевой промышленности и при производстве напитков, могут быть использованы при желании. Предпочтительно, подсластитель выбирают из группы, состоящей из сахарозы, декстрозы, фруктозы, высокофруктозного кукурузного сиропа, сукралозы и ацесульфама-К. Обычно подсластитель будет присутствовать в количестве или количествах, обеспечивающих желаемую сладость, и типичный диапазон составляет от около 0,5% до около 6 мас.% от общей массы композиции.

Если желательно забеливание кофейного продукта, продукт может дополнительно содержать забеливатель. Забеливатели могут включать молоко, сливки, сыворотку, йогурт, мороженое, эмульгаторы, мальтодекстрины, пектины, натуральные и синтетические камеди и натуральные или химически модифицированные крахмалы или их смеси. Предпочтительно, забеливатель представляет собой молоко, сливки, немолочные сливки, соевое молоко, рисовое молоко и кокосовое молоко.

Продукт может, кроме того, предусматривать обогащение витаминами. Любой витамин, обычно используемый в пищевой промышленности, может быть использован, такой как (но, не ограничиваясь перечисленным) аскорбиновая кислота, биотин, фолиевая кислота, ниацинамид и рибофлавин. Наиболее предпочтительным витамином, используемым в продукте, является аскорбиновая кислота.

Продукт может дополнительно содержать вкусоароматический компонент, либо натуральный, либо искусственный, по желанию, такой как миндаль, амаретто, анис, яблоко, бренди, карамель, капучино, сидр, корица, вишня, шоколад, шоколадная мята, какао, кофе, мятный ликер, французская ваниль, виноград, лесной орех, ирландские сливки, лимон, орех макадамия, мокко, апельсин, персик, мята перечную, фисташки, клубника, ваниль, грушанка или их смеси. Любая другая вкусоароматическая добавка, обычно применяемая в пищевой промышленности и при производстве напитков, может быть использована. Предпочтительные вкусоароматические добавки к продукту включают миндаль, амаретто, карамель, капучино, сидр, корицу, шоколад, шоколадную мяту, какао, кофе, мятный ликер, лесной орех, мокко, мяту перечную, ваниль или их смеси. Наиболее предпочтительные вкусоароматические добавки включают какао, ваниль, карамель и шоколадную мяту. Обычно вкусоароматическая добавка или вкусоароматические добавки присутствуют в количестве от около 0,1% до около 1 мас.% от всей массы продукта.

Изобретение также относится к способу придания аромата и вкуса готовому к употреблению кофейному напитку, содержащему кофейный экстракт, стабилизатор, буфер и воду, который содержит (1) прибавление тиоэфирного предшественника общей структуры R-S-CO-R' к напитку, где R выбирают из группы: метил, этил, пропил, изопропил, пренил, фурфурил, где R' выбирают из группы: Н, метил, этил, пропил, изопропил, и где тиоэфирный предшественник присутствует в пределах от 0,005 до 7 мг/кг, как например 0,01-7 мг/кг, для обеспечения улучшения вкусоароматических свойств указанного напитка в течение более чем 4 месяцев хранения при температуре окружающей среды и в течение более чем 1 месяца хранения при 60°C; и (2) термическую обработку полученного продукта, такую как автоклавирование, ультравысокотемпературная обработка (UHT), пастеризация, в температурном диапазоне от 85°C до 170°C в инертной атмосфере. Эффект термической обработки может быть выражен величиной F₀. Величину F₀ обычно используют в пищевой промышленности для выражения воздействия термической обработки на микроорганизмы, и она является эквивалентной времени выдерживания при 121°C с учетом подавления микроорганизмов и выражается в минутах. F₀ рассчитывают так:

F₀=t*10^(T-121)/10

где t представляет собой время обработки в минутах, а Т представляет собой истинную температуру обработки в градусах Цельсия.

В одном воплощении изобретения термическую обработку осуществляют в условиях, позволяющих получить величину F₀ между 3 и 45.

В одном воплощении изобретения, тиоэфирный предшественник присутствует в пределах от 0,1 до 5 мг/кг. Предпочтительно, тиоэфирный предшественник представляет собой фурфурилтиоацетат, метилтиоацетат, пренилтиоацетат или их смесь.

В способе настоящего изобретения инертная атмосфера является предпочтительной и ее создают с помощью газообразного азота высокой степени чистоты, аргона, закиси азота или диоксида углерода.

В другом воплощении настоящего изобретения температурный диапазон, использованный в ходе термической обработки для получения вкуса и аромата, составляет от 121,6°C до 143°C с величинами F₀ от 3 до 45.

В настоящем способе кофейный экстракт может быть получен из обжаренных арабики, робусты или любого сочетания зерен, молотого и быстрорастворимого порошка, а буфер может быть выбран из группы, состоящей из бикарбоната натрия или калия, карбоната натрия или калия, цитрата натрия или калия и динатрийгидрофосфата или дикалийгидрофосфата.

В одном воплощении настоящего способа, стабилизатор может содержать общепринятые эмульгаторы и камеди и может также содержать, по выбору, молочный продукт.

В другом воплощении настоящего способа готовый к употреблению кофейный напиток дополнительно содержит один или более одного подсластителя, выбранного из группы, состоящей из сахарозы, декстрозы, фруктозы, высокофруктозного кукурузного сиропа, сукралозы и ацесульфама-К.

В еще одном воплощении настоящего способа, готовый к употреблению кофейный напиток дополнительно содержит один или более одного забеливателя, выбранного из группы, состоящей из молока, сливок, немолочных сливок, соевого молока, рисового молока и кокосового молока.

Настоящее изобретение также относится к способу генерирования кофейных ароматических и вкусовых нот, содержащему добавление FFT-Ac и инициирование химической реакции с желаемой скоростью, для того чтобы генерировать желаемый уровень FFT, который служит в качестве усилителя аромата и вкуса. Химическая реакция может быть запущена с помощью термообработки, такой как автоклавирование, ультравысокотемпературная обработка (UHT), пастеризация, в температурном диапазоне от 85°C до 170°C в инертной атмосфере.

Примеры

Следующие примеры являются лишь иллюстрацией настоящего изобретения, и их не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения любым способом, т.к. эти примеры и другие их эквиваленты будут очевидны лицам, квалифицированным в данной области, в свете настоящего раскрытия и сопровождающей формулы изобретения.

Пример 1. Черный RTD-кофе

Кофе арабика обжаривают, перемалывают, экстрагируют в инертной атмосфере и хранят в канистре под защитой азота.

Конечный продукт - Черный RTD-кофе, имеющий рецептуру, показанную в Таблице 1, готовят следующим образом:

(1) смешивают сахар и натрий бикарбонатный буфер в защитной атмосфере азота при перемешивании;

(2) к вышеуказанному добавляют под защитой азота кофейный экстракт из канистры при перемешивании;

(3) добавляют вкусоароматический предшественник (фурфурилтиоацетат добавляют в виде 1% раствора в этаноле) при перемешивании;

(4) заполняют стальные консервные банки со свободным пространством над продуктом, заполненным газообразным азотом, закатывают и автоклавируют при F₀=35.

Вкусоароматический предшественник фурфурилтиоацетат приобретают в фирмах, специализирующихся на вкусоароматических добавках.

Контрольный конечный продукт Черный RTD-кофе готовят путем добавления этанола без вкусоароматического предшественника (см. Рецептуру в Таблице 2).

Для дальнейшего сравнения также приготовлен другой конечный продукт - Черный RTD-кофе с добавлением вкусоароматической добавки (фурфурилтиол добавляют в виде 1% раствора в этаноле) вместо вкусоароматического предшественника (см. Рецептуру в Таблице 3).

Конечные продукты: Черный-RTD-кофе и контрольные продукты хранят при -40°C, 38°C и 60°C.

Пример 2. RTD-Кофе на молочной основе

Экстракт кофе Арабика готовят, как описано в Примере 1.

(а) Приготовление раствора молочной основы, имеющей рецептуру, показанную в Таблице 4:

(1) предварительное растворение стабилизатора в воде с использованием высокосдвигового перемешивания;

(2) добавление предварительно растворенного стабилизатора к нагретым молоку и сливкам при перемешивании;

(3) гомогенизация; и

(4) хранение в канистре в атмосфере азота.

(b) Приготовление конечного продукта RTD-кофе с молоком, имеющего рецептуру, показанную в Таблице 5:

(1) смешивание сахара и буфера в защитной атмосфере азота при перемешивании;

(2) добавление к вышеуказанному кофейного экстракта под защитой азота из канистры при перемешивании;

(3) добавление молочной основы из канистры при перемешивании;

(4) прибавление вкусоароматического предшественника (фурфурилтиоацетат в виде 1% раствора в этаноле) или вкусоароматической добавки (фурфурилтиол в виде 1% раствора в этаноле) при перемешивании; и

(5) загрузка в стальные консервные банки со свободным пространством над продуктом, заполненным газообразным азотом, закатывание и автоклавирование при F₀=35.

Контрольный конечный продукт RTD-кофе с молоком готовят без вкусоароматического предшественника или вкусоароматической добавки (см. Рецептуру в Таблице 7).

Результаты сенсорного анализа и химического анализа являются следующими.

Сенсорный анализ

12 дегустаторов, обладающих опытом выявления вкусовых различий кофейных продуктов, оценивали и сравнивали предыдущие образцы. Каждый образец, прошедший хранение, сравнивали с замороженным эталоном (-40°C, образец с фурфурилтиоацетатом) и оценивали по шкале от -5 до +5, где значение 0 соответствовало замороженному эталону.

Результаты для черных кофепродуктов представлены ниже:

Продукт Черный кофе с добавкой FFT-ацетата, который хранили 4 недели при 60°C, имел более интенсивный вкус обжаренности и менее интенсивный кислый вкус.

Результаты для кофепродуктов на молочной основе представлены ниже:

Продукт на молочной основе с FFT-ацетатом, который хранили 4 недели при 60°C, имел более интенсивный кофейный аромат, более выраженный аромат обжаренности, более выраженный вкус обжаренности и наиболее низкий молочный кислый вкус.

Химический анализ

Для оценки pH предыдущих образцов на протяжении хранения использовали стандартный лабораторный способ.

Для черных кофепродуктов результаты оценки pH являются следующими:

После 4 недель хранения при 60°C черный кофе с FFT-ацетатом имел pH на 0,18 и 0,20 единиц выше по сравнению с Контрольным продуктом и с содержащим Фурфурилтиол продуктом, соответственно. Возникновение ощущения кислоты в RTD-кофе является хорошо известной проблемой и влияет на сенсорные свойства продукта во время хранения. Добавление FFT-ацетата обеспечивает способ предотвращения образования кислоты и улучшения вкуса и аромата RTD-кофе.

Для продуктов на основе молока результаты оценки pH являются следующими:

Неожиданно, pH продукта на молочной основе с FFT-ацетатом сохранялся высоким на протяжении хранения. Он составлял на 0,35 и 0,13 единиц выше, чем для Контрольного и содержащего Фурфурилтиол, продуктов, соответственно, после 4 недель хранения при 60°C. Это высокое значение pH, вероятно, объясняет, почему продукт с FFT-ацетатом после хранения имел менее интенсивный кислый молочный вкус по сравнению с Контрольным и содержащим Фурфурилтиол продуктами. Мы наблюдали меньшее образование кислого молочного вкуса во время хранения при использовании такой же рецептуры на молочной основе с FFT-ацетатом, при дегустации параллельно с необработанным Контрольным образцом в предыдущем исследовании при хранении при 38°C в течение 6 месяцев.

Во время хранения контролировали содержание двух химических соединений в этих продуктах с использованием метода Изотопного Разведения с Калибровкой/Твердофазной Микроэкстракции для Анализа Паровой Фазы (SPME) и меченых стандартов. Это были фурфурилтиол и фурфурилтиоацетат (см. фигуры 1А-Н).