一种速溶咖啡果茶粉及其制备方法

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，具体的说，涉及一种速溶咖啡果茶粉及其制备方法。

背景技术

咖啡与茶叶、可可一起并称为世界三大饮料作物。咖啡果外型像樱桃，呈鲜红色、果肉滋味甘甜，咖啡果内含一对种子，即咖啡豆。新鲜的咖啡樱桃每千克含有超过430克的咖啡樱桃果肉，果肉占咖啡浆果干物质近30％。全球每年平均生产1000万吨咖啡豆，产生了大量咖啡果肉副产物。国内咖啡种植分布于云南、海南、广西和广东等省，其中云南咖啡在中国占主导地位(98％以上)。据报道，2015年云南小粒咖啡的种植面积已经超过180万亩，产量达13万吨，但每加工1000kg鲜咖啡果，就有500kg左右的咖啡果肉副产品被当成垃圾废弃物处理。目前，这些加工副产物多用于工业生产酒精、农药或淀粉酶等的原料，较少应用于食品饮料中。作为咖啡果实的一部分，咖啡果肉含酚类化合物和生物碱类物质，营养成分较为丰富，且含有天然咖啡因。因此，充分合理利用咖啡生豆加工副产物，探讨咖啡浆果在食品饮料行业中的应用前景，对促进产业经济和环境持续发展均具有重要意义。有报道将咖啡果肉加工成咖啡果茶、咖啡果酒、咖啡果醋等，但鲜有将咖啡果加工成速溶咖啡果茶粉的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种营养丰富的速溶咖啡果茶粉，所制备的速溶咖啡果茶粉为均匀粉末状，呈棕褐色，色泽均匀有光泽；具有浓郁的咖啡果香醇味，香气纯正，无异味，回甘明显。该产品溶解快、营养丰富，并具有一定的抗氧化活性，食用方便，特别适合于产业化生产。

为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

所述的速溶咖啡果茶粉，制备步骤如下：咖啡果水溶物通过喷雾干燥法制备，获得速溶咖啡果茶粉。

进一步优选，咖啡果水溶物提取步骤如下：咖啡果与水的料液比为1:10(g:mL)，果胶酶用量0.2～1.0％(按与水的体积比添加，即每100mL水中加入0.2～1.0g果胶酶)，60℃酶解1h。

进一步优选，咖啡果水溶物提取步骤如下：咖啡果与水的料液比为1:10(g:mL)，纤维素酶用量0.2～1.0％(按与水的体积比添加，即每100mL水中加入0.2～1.0g纤维素酶)，50℃酶解1h。

进一步优选，咖啡果水溶物提取步骤如下：咖啡果与水的料液比为1:10(g:mL)，果胶酶与纤维素酶的质量比3:1～1:3、果胶酶和纤维素酶混合用量0.2～8.0％(按与水的体积比添加，即每100mL水中加入0.2～8.0g果胶酶和纤维素酶混合酶)，酶解pH 3.0～7.0、酶解温度30～50℃、酶解时间0.5～6h。

进一步优选，所述咖啡果为干咖啡果，经粉碎处理；咖啡果水溶物经过滤离心、减压浓缩至固形物含量5～25％，添加助干剂并充分溶解，喷雾干燥，得到速溶咖啡果茶粉。

进一步优选，果胶酶与纤维素酶的质量比1:2、果胶酶和纤维素酶混合用量2.5％，酶解pH 3.5、酶解温度48℃、酶解时间2.5h。

进一步优选，咖啡果水溶物的固形物含量为18-20％；所述助干剂为麦芽糊精、β环状糊精、羧甲基纤维素中的一种。助干剂为麦芽糊精，其添加量30-60％(按提取液固形物计算)；助干剂为β环状糊精，其添加量6～12％；助干剂为羧甲基纤维素钠，其添加量4～10％。

进一步优选，助干剂麦芽糊精添加量为40％(按提取液固形物计算)。

进一步优选，喷雾干燥目标温度为140～165℃、喷雾干燥进料流量300～450mL/h。

进一步优选，3500rpm离心5min；减压浓缩温度为65℃。

本发明的有益效果：

本发明加工技术简单，可制备得到均匀粉末状的速溶咖啡果茶粉，呈棕褐色，色泽均匀有光泽；咖啡果水溶物提取率较高，具有浓郁的咖啡果香醇味，香气纯正，无异味；回甘明显。此外，该产品溶解快，营养丰富，并具有一定的抗氧化活性，食用方便，特别适合于产业化生产。

附图说明

图1是速溶咖啡果茶粉的抗氧化性质。

图2是果胶酶使用量对咖啡果水溶物提取率的影响。

图3是纤维素酶使用量对咖啡果水溶物提取率的影响。

图4是果胶酶和纤维素酶混合比例、混合用量、混合用使用时酶解pH、酶解时间、酶解温度对咖啡果水溶物提取率的影响。

图5是不同助干剂及其添加量对喷雾干燥所得咖啡果茶粉得率及其感官品质的影响。

图6是喷雾干燥目标温度、提取液固形物含量、进料流量对咖啡果茶粉得率的影响。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。

实施例1-3

一种速溶咖啡果茶粉，制备步骤如下：

1)干咖啡果水洗精致干燥，粉碎后过200目；

2)10g干咖啡果与100ml水(料液比1g:10mL)混合，加入果胶酶0.6％，60℃酶解1h，煮沸10min灭酶；过滤后3500rpm离心5min，取上清，65℃减压浓缩至固体18-20％，即得咖啡果水溶物；

3)添加助干剂并充分溶解，喷雾干燥目标温度140℃、进料流量350mL/h，经喷雾干燥得到速溶咖啡果茶粉。其中，实施例1-3助干剂的种类和用量如表1所示。

表1实施例1-3助干剂的种类及用量

实施例4-6

一种速溶咖啡果茶粉，制备步骤如下：

1)干咖啡果水洗精致干燥，粉碎后过200目；

2)10g干咖啡果与100ml水(料液比1g:10mL)混合，加入纤维素酶1.0％，50℃酶解1h，煮沸10min灭酶；过滤后3500rpm离心5min，取上清，65℃减压浓缩至固体18-20％，即得咖啡果水溶物；

4)添加助干剂并充分溶解，喷雾干燥目标温度160℃、进料流量400mL/h，经喷雾干燥得到速溶咖啡果茶粉。其中，实施例4-6助干剂的种类和用量如表2所示。

表2实施例4-6助干剂的种类及用量

实施例7-9

一种速溶咖啡果茶粉，制备步骤如下：

1)干咖啡果水洗精致干燥，粉碎后过200目；

2)10g干咖啡果与100ml水(料液比1g:10mL)混合，果胶酶与纤维素酶按质量比1:2混合，加入果胶酶和纤维素酶混合酶2.5％，pH3.548℃酶解2.5h，煮沸10min灭酶；过滤后3500rpm离心5min，取上清，65℃减压浓缩至固体18-20％，即得咖啡果水溶物；

5)添加助干剂并充分溶解，喷雾干燥目标温度155℃、进料流量350mL/h，经喷雾干燥得到速溶咖啡果茶粉。其中，实施例7-9助干剂的种类和用量如表3所示。

表3实施例7-9助干剂的种类及用量

实施例1-9结果分析

1、实施例1-9咖啡果茶粉制备方法的评价见表4。

表4实施例1-9咖啡果茶粉制备方法评价表

2、对利用实施例1-9方法所制得的咖啡果茶粉进行理化性质和抗氧化活性分析(见表5)。

(1)溶解时间的测定：用量筒取50mL常温蒸馏水与100mL烧杯中，把烧杯置于恒温磁力搅拌器上，然后称取2.00g咖啡果茶粉倒入烧杯中，同时调整恒温磁力搅拌器转速为892r/min并启动，记录咖啡果茶粉完全溶解所需的时间。

(2)堆积密度测定：称量2g样品倒进15mL量筒中测量其体积，质量体积之比即为堆积密度。堆积密度ρ＝m/V，式中ρ为样品堆积密度，m为样品质量，g；V为体积，mL。

(3)化学成分测定：采用卤素水分测定仪测定水分；灰分测定采用550℃灼烧法；总糖和多糖测定采用苯酚硫酸法；总多酚和总黄酮的测定采用福林酚比色法；蛋白质含量采用考马斯亮蓝法；氨基酸测定采用茚三酮比色法；还原糖测定采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法；采用HPLC法测定咖啡果茶粉中咖啡因成分。

表5速溶咖啡果茶粉的理化性质

(5)抗氧化活性研究：利用Heleno等人的方法来测定速溶咖啡果茶粉的还原力；根据Wang等人的方法测定速溶咖啡果茶粉对DPPH自由基和ABTS自由基的清除率。结果见图1。

对比分析

1、酶解法提取咖啡果水溶物

以咖啡果水溶物提取率作为衡量提取效果的指标。咖啡果水溶物提取率(％)＝咖啡果水溶物质量/原料果质量×100。

(1)对影响咖啡果水溶物提取率的因素即果胶酶或纤维素酶使用量、果胶酶和纤维素酶混合比例、混合用量、混合用使用时酶解pH、酶解时间、酶解温度等因素进行单因素试验

Ⅰ.不同果胶酶用量对水溶物提取率的影响：称取10g粉碎后的咖啡果，置于带塞三角瓶中，加入100mL水，加入果胶酶0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％，于60℃酶解1h。酶解结束后，煮沸10min灭酶，离心收集上清液，干燥，称量咖啡果水溶物质量，计算咖啡果水溶物提取率，结果见图2。

Ⅱ.不同纤维素酶用量对水溶物提取率的影响：称取10g粉碎后的咖啡果，置于带塞三角瓶中，加入100mL水，加入纤维素酶0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％，于50℃酶解1h。酶解结束后，煮沸10min灭酶，离心收集上清液，干燥，称量咖啡果水溶物质量，计算咖啡果水溶物提取率，结果见图3。

Ⅲ.不同果胶酶和纤维素酶混合比例对水溶物提取率的影响：称取10g粉碎后的咖啡果，置于带塞三角瓶中，加入100mL水，加入果胶酶和纤维素酶质量比3:1、2:1、1:1、1:2、1:3，总酶量0.6％，于40℃酶解1h。酶解结束后，煮沸10min灭酶，离心收集上清液，干燥，称量咖啡果水溶物质量，计算咖啡果水溶物提取率，结果见图4。

果胶酶和纤维素酶混合用量对水溶物提取率的影响：称取10g粉碎后的咖啡果，置于带塞三角瓶中，加入100mL水，按混合酶的最佳比例，加入总酶量0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％、2.0％、4.0％、6.0％、8.0％于40℃酶解1h。酶解结束后，煮沸10min灭酶，离心收集上清液，干燥，称量咖啡果水溶物质量，计算咖啡果水溶物提取率，结果见图4。

果胶酶和纤维素酶混合用使用时酶解pH值对水溶物提取率的影响：称取10g粉碎后的咖啡果，置于带塞三角瓶中，加入100mL水，调整pH值依次为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0，按最佳比例及最佳用量加入混合酶，于40℃酶解1h。酶解结束后，煮沸10min灭酶，离心收集上清液，干燥，称量咖啡果水溶物质量，计算咖啡果水溶物提取率，结果见图4。

果胶酶和纤维素酶混合用使用时酶解时间对水溶物提取率的影响：称取10g粉碎后的咖啡果，置于带塞三角瓶中，加入100mL水，调整pH值为最佳，按最佳比例及最佳用量加入混合酶，于40℃酶解0.5h、1h、2h、4h、6h。酶解结束后，煮沸10min灭酶，离心收集上清液，干燥，称量咖啡果水溶物质量，计算咖啡果水溶物提取率，结果见图4。

果胶酶和纤维素酶混合用使用时酶解温度对水溶物提取率的影响：称取10g粉碎后的咖啡果，置于带塞三角瓶中，加入100mL水，调整pH值为最佳，按最佳比例及最佳用量加入混合酶，于30℃、35℃、40℃、45℃、50℃下酶解最佳时间。酶解结束后，煮沸10min灭酶，离心收集上清液，干燥，称量咖啡果水溶物质量，计算咖啡果水溶物提取率，结果见图4。

(2)对影响咖啡果水溶物提取率的因素即果胶酶和纤维素的混合用量、酶解pH、酶解时间、酶解温度进行正交实验

为了确定酶解法提取咖啡果水溶物的最佳工艺，根据以上单因素实验结果只选取果胶酶和纤维素的混合用量(A)、pH(B)、酶解时间(C)、酶解温度(D)为考察因素，以水溶物提取率为考察指标，采取L9(43)正交表探索最佳实验条件。各因素水平见表6，结果见表7。由图4可知，果胶酶和纤维素酶混合比例为1:2时，水溶物提取率最高，因此，选择两者混合比例1:2为最佳混合比例。由表7可知，果胶酶和纤维素的混合用量对水溶物提取率影响最大，呈正相关，均值为3时数值最大，因此混合用量为2.5％为宜。酶解pH对提取率有较大影响，pH为3.5时，提取率最高。各因素对实验结果的影响大小顺序为A>B>D>C，即混合酶用量>pH>酶解温度>酶解时间，最佳组合为A3B1C3D3，即酶解法提取咖啡果水溶物的最佳条件为：温度48℃、酶解时间2.5h、酶解pH3.5、混合酶用量为2.5％。经验证试验表明，此条件下的提取率为56.53％，得到的水溶物最多。

表6酶解法提取咖啡果水溶物正交试验因素水平表

表7酶解法提取咖啡果水溶物的正交试验结果

2、喷雾干燥

将上述(A

(1)助干剂种类及添加量对咖啡果茶粉得率的影响

咖啡果提取液是一种含糖量较高的食品，咖啡果提取液浓缩液黏度较大，不适合直接喷雾干燥，需要添加助干剂。选取麦芽糊精、β环状糊精和羧甲基纤维素钠作为助干剂，其添加量分别为提取液固形物的20～60％、4～12％、2～10％。在提取液固形物含量为20％、进料流量400mL/h、目标温度为160℃条件下，研究不同助干剂及其添加量对喷雾干燥所得咖啡果茶粉得率及其感官品质的影响，感官评分标准见表8。得率的计算公式如下：

表8咖啡果茶粉感官质量评分标准

不同助干剂及其添加量对喷雾干燥所得咖啡果茶粉得率及其感官品质的影响见图5。由图5可知，当麦芽糊精添加量为40％时，评分最高。当麦芽糊精添加小于40％时，喷出的粉末粘度大，容易结块。在麦芽糊精添加量大于40％时，咖啡果粉的色泽和气味明显变差，有着较大的麦芽糊精的味道。在添加β环状糊精或羧甲基纤维素钠为咖啡果提取液助干剂时，其所得咖啡果粉感官评分均小于添加麦芽糊精。在综合考虑得率与感官评分后得出，添加40％麦芽糊精为助干剂时，得率和感官评分都是最好的。故确定咖啡果提取液中添加40％麦芽糊精做为助干剂最为适合。

(2)喷雾干燥目标温度对咖啡果茶粉得率的影响

在咖啡果提取液固形物含量为20％，添加40％麦芽糊精做为助干剂，使进料流量固定为400mL/h，研究喷雾干燥目标温度140℃、150℃、160℃、170℃、180℃对咖啡果茶粉得率的影响，结果见图6。当目标温度在140～180℃时，咖啡果粉得率随温度升高而上升，当目标温度为160℃时出粉率最高，之后随着温度升高，咖啡果粉得率降低，且产品有焦糊、结块的现象。故选取160℃作为最佳目标温度。

(3)咖啡果提取液固形物含量对咖啡果茶粉得率的影响

将咖啡果提取液减压浓缩至固形物含量为30％，再依次稀释至5％、10％、15％、20％、25％备用。添加40％麦芽糊精做为助干剂，喷雾干燥目标温度为160℃，进料流量400mL/h，研究提取液固形物含量为5％、10％、15％、20％、25％对咖啡果茶粉得率的影响，结果见图6。当物料固形物含量在5～20％时，咖啡果粉得率随物料浓度增大而上升，当进料的物料浓度高于20％时，咖啡果粉得率随着物料固形物含量上升而下降。选取20％作为提取液固形物含量。

(4)喷雾干燥进料流量对咖啡果茶粉得率的影响

按20％提取液固形物含量，添加40％麦芽糊精做为助干剂，以160℃为喷雾干燥目标温度，研究进料流量200mL/h、300mL/h、400mL/h、500mL/h、600mL/h对咖啡果茶粉得率的影响，结果见图6。随着进料流量的逐渐增大，喷雾干燥的咖啡果粉得率呈现缓缓上升在400mL/h时达到顶峰后迅速下降；在进料流量加大到400mL/h时，咖啡果粉得率达到最大。选取400mL/h作为进料流量。

(5)采用正交试验优化喷雾干燥工艺参数

影响咖啡果茶喷雾干燥出粉得率的因素主要是喷雾干燥目标温度、咖啡果提取液固形物含量、物料进料流量，为了找出咖啡果茶喷雾干燥的最佳喷雾条件，选择三因素三水平，采用L9(33)设计正交表(表9)，以咖啡果粉得率为指标，选出最佳的喷雾干燥的条件，结果见表10。由表10可知，在麦芽糊精添加量为咖啡果提取液固形物含量的40％条件下，各试验因素对咖啡果粉出粉率的影响主次顺序为:A>B>C，即目标温度＞咖啡果提取液固形物含量＞进料流量。根据极差分析可知以上三因素的最优组合条件为A1 B1 C1即目标温度155℃、提取液固形物含量18％、进料流量350mL/h时，咖啡果粉喷雾干燥的得率最高。在最优条件下，对最优喷雾干燥参数进行2次重复验证试验，得率为71.71％，再次证明此参数就是咖啡果粉喷雾干燥的最优条件。

表9喷雾干燥工艺参数正交试验因素水平表

表10咖啡果茶粉喷雾干燥正交试验结果

最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。