!HU000007853T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 007 853
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA (51) Int. Cl.:
(30) Elsõbbségi adatok: 05104424 2005. 05. 24.
(73) Jogosult: NESTEC S. A., 1800 Vevey (CH)
EP
(72) Feltalálók: BEL-RHLID, Rachid, CH-1073 Savigny (CH); KRAEHENBUEHL, Karin, CH-1926 Fully (CH); LERCH, Konrad, CH-8118 Pfaffhausen (CH); AESCHBACH, Robert, CH-1800 Vevey (CH) (54)
HU 007 853 T2
A23F 5/18
(21) Magyar ügyszám: E 06 742731 (22) A bejelentés napja: 2006. 04. 28. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20060742731 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1887876 A1 2006. 11. 30. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1887876 B1 2009. 09. 16.
(2006.01) A23L 2/84 (2006.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 06125505 PCT/EP 06/003977
(74) Képviselõ: dr. Svingor Ádám, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
Oldható kávétermék
A leírás terjedelme 10 oldal (ezen belül 1 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1
HU 007 853 T2
A találmány tárgyköre A találmány tárgya kávétermék, kávétermék elõállítására szolgáló eljárás és az enzimek, szorbensek és/vagy oldószeres extrakciók alkalmazása kávékivonat (extraktum) kezelésére ilyen termék elõállítása céljából. A találmány háttere A kávéitalokat általában három lépésben állítják elõ. Ezek során a zöld kávészemeket pörkölik, a pörkölt szemeket megõrlik, majd az õrölt szemekbõl kivonják a kávé összetevõit. A pörkölési lépésben, a hõkezelés hatására különféle, az eredeti zöld kávébabból hiányzó aroma- és ízmolekulák jönnek létre. A pörkölési folyamatban számtalan és eddig még nem teljesen tisztázott kémiai átalakulás megy végbe. A pörkölési folyamatban ismerten lejátszódó reakciók és kémiai átalakulások közé tartoznak például a következõk: vízvesztés, Maillard-reakciók, karamellizáció, pirolízis, hidrolízis és fragmentáció. Ismert, hogy a pörkölési folyamat eredményeként jön létre a kávé keserû íze. A keserû ízt nemcsak a pörkölés mértéke befolyásolja (a sötétebb kávéknak keserûbb az ízük), hanem a kávé fajtája és a zöld babkávé kémiai összetétele (ízprekurzorok) is. Jól ismert, hogy a vásárlók egy jelentõs hányada nem szereti a kávé keserû ízét. Emiatt, különféle kísérletek történtek a keserû íz és a kávéban esetleg jelen lévõ nem kívánt tulajdonságok csökkentésére. Az EP–A1–861596 sz. európai közzétételi iratban (Kraft General Foods) kávékivonatban lévõ savas prekurzorok, például laktonok és észterek eltávolítását ismertetik, Az eltávolítás úgy történik, hogy a kávékivonatot a prekurzorok sókká alakítása céljából lúggal kezelik, majd semlegesítést végeznek a foszforsav, fumársav, almasav, borkõsav és adipinsav közül választott savval. A JP–A–9094080 sz. japán szabadalmi bejelentés (Fujiya KK) leírja, hogy a savas íz csökkentése és a keserû íz eltávolítása céljából a babkávét lúggal hidrolizálták, majd a kapott oldatot savval semlegesítették. Az EP–A–474005 sz. európai közzétételi irat (Jacobs Suchard AG) tárgyát képezi egy, a kávékivonatok ízének javítására szolgáló eljárás, amelyben legalább 0,3 és legfeljebb 1,0 nm pórusméretû lúgos molekulaszita alkalmazásával elválasztották a nem kívánt összetevõket a kivonatokból. A JP 2001–321116 sz. japán szabadalmi bejelentés (Kikkoman Corp) ismerteti a tannáz vagy klorogénsav-észteráz alkalmazását a keserû íz és csípõsség eltávolítására babkávéból. Felismerték, hogy a kávéban bizonyos fenolos vegyületek részt vesznek a termék megnövekedett keserû ízében. Konkrétan, ebben a vonatkozásban a klorogénsav-laktonokat (a továbbiakban „CAL-ok”) találták különösen problematikusnak. Klorogénsav-laktonok klorogénsavakból képzõdnek. Mindkét vegyülettípus jelen van a pörkölt kávéban, bár úgy tudjuk, hogy a kávé keserû íze sokkal kisebb mértékben köszönhetõ a klorogénsavnak (ha
5
10
15
20
25
30
35
40
2
egyáltalán a klorogénsavnak van ebben valami szerepe) mint a klorogénsav-laktonoknak. Továbbá, a klorogénsavakról kimutatták, hogy in vitro antioxidáns hatásúak (például gyökök megszüntetése, LDL-oxidációval szembeni ellenállás, DNS károsodása elleni védelem), patkányokban és hörcsögök vastagbelében, májában és nyelvében pedig mutációellenes hatásúak in vivo. Ezenfelül a klorogénsavak a gyomorban képesek csökkenteni a szisztemikus savkiválasztást, és ezzel a gyomorégésért valószínûleg felelõs irritáció ellen védik a gyomor nyálkahártyáját. Ennélfogva továbbra is igen kívánatos az olyan kávétermék elõállítása, amelynek kevésbé keserû az íze, és amelyben ugyanakkor az egészségre hasznos vegyületek jelentõs mennyiségben megmaradnak. Ezenfelül, kívánatos oly módon kezelni a pörkölt kávét, hogy abban lecsökkenjen a klorogénsav-laktonok szintje, viszont megmaradjon vagy legalábbis kisebb mértékben csökkenjen a kávéban jelen lévõ klorogénsav mennyisége. Klorogénsav-laktonokat az „Analysis of Bitter Fractions of Roasted Coffee by LC¹ESI-MS/New Chlorogenic Acid Derivatives”, szerk: Ginz és Engelhardt, kiad.: Institute of Food Chemistry, Technical University of Braunschweig (Schleinitzstrasse 20, DE¹38118, Németország) kiadvány ismertet. E dokumentum klorogénsav-laktonok kávéból történõ izolálásával foglalkozik, és megvizsgálja, hogy az ilyen laktonok mennyiben vesznek részt a pörkölt kávéból készült italok észlelhetõ keserû ízében. Azonban e dokumentumban nem ismertetik, hogy miként lehet olyan, csökkent mennyiségû klorogénsav-laktonokat tartalmazó pörkölt kávét elõállítani, amelyben a klorogénsavak szintje lényegében változatlanul megmarad. Ezenfelül a fentiekben hivatkozott dokumentumok egyike sem tesz különbséget a klorogénsavak és a klorogénsav-laktonok között, és így nem is merül fel bennük az a probléma, hogy miként lehet az utóbbi összetevõt úgy eltávolítani, hogy közben a klorogénsavak szintje lényeges mértékben ne csökkenjen. A fentiek tükrében, a találmány a fent említett elõnyök közül egynek vagy többnek biztosítására és/vagy a fenti problémák közül egynek vagy többnek felvetésére irányul.
45 A találmány összefoglalása Ennek megfelelõen a találmány elsõ szempontja szerint a találmány tárgya pörkölt és õrölt babkávéból származó termék, amely termékben az 5CQA-nak a 50 3CQAL-hoz viszonyított tömegaránya (lásd alább) a legalább 12:1-tõl a legfeljebb 1 000 000:1 arányig terjedõ tartományba esik. A találmány egy másik szempontja szerint a találmány tárgya pörkölt és õrölt babkávéból származó, 55 oldható kávétermék, amelyben az összes (a meghatározottak szerinti) CQA tömegaránya a legalább 22:1-tõl a legfeljebb 1000,000:1 arányig terjedõ tartományba esik. A találmány egy még további szempontja szerint a 60 találmány tárgya eljárás csökkent mennyiségû kloro2
1
HU 007 853 T2
génsav-laktonokat tartalmazó, folyékony kávékészítmény elõállítására, amely eljárásban a kávékivonatban lévõ klorogénsav-laktonok hidrolizálása céljából kávékivonatot kezelünk enzimmel. A találmány egy még további szempontja szerint, a találmány tárgya enzim alkalmazása kávétermék, például kávékivonat kezelésére a kávéital keserûségének csökkentése céljából, amely során az enzim a klorogénsavakkal szemben szelektíven eltávolítja a CAL-okat. A CAL¹ok szintje még oly módon is csökkenthetõ, ha egy adott kávékivonatot bizonyos körülmények között szorbenssel vagy folyadékkal extrahálunk. Ennek megfelelõen, a találmány tárgya eljárás kávékészítménybõl készült kivonat kezelésére a CAL¹ok szintjének csökkentése céljából, amely eljárás a következõ lépéseket tartalmazza: (i) õrölt termék elõállítása céljából kávészemeket pörkölünk és õrlünk; (ii) kivonatkészítés céljából az õrölt terméket vízzel és/vagy gõzzel extraháljuk; és (iii) a kivonatot szilárd szorbenssel érintkeztetjük, amely szorbens az apoláros összetevõk eltávolítására alkalmas és klorogénsavval és – adott esetben – koffeinnel legalábbis részlegesen telítve van. A találmány e további szempontja szerint, a találmány tárgya a fentiekben meghatározott szilárd szorbens alkalmazása CAL¹ok kávékivonatból való eltávolítására, csökkent keserûségû kávékészítmény elõállítása céljából. Továbbá, a találmány tárgya eljárás kávékészítmény kezelésére a CAL¹ok szintjének csökkentése céljából, amely eljárás a következõ lépéseket tartalmazza: (i) õrölt termék elõállítása céljából kávészemeket pörkölünk és õrlünk;
5
10
15
20
25
30
2
(ii) kivonatkészítés céljából az õrölt terméket vízzel és/vagy gõzzel extraháljuk; és (iii) a kivonatot szerves oldószerrel érintkeztetjük, amely oldószer az apoláros összetevõk eltávolítására alkalmas és klorogénsavval és – adott esetben – koffeinnel legalábbis részlegesen telítve van. A találmány e szempontja szerint, a találmány tárgya a fentiekben meghatározott szerves oldószer CAL¹ok kávékivonatból való eltávolítására történõ alkalmazása csökkent keserûségû kávékészítmény elõállítása céljából. A leírás szerinti értelemben, a „tartalmaz” kifejezés nem teljes és nem korlátozza a lépéseket, összetevõket vagy komponenseket a „tartalmaz” kifejezés után leírtakra, hanem azt jelenti, hogy „magában foglal, de nem korlátozódik arra”. A találmány részletes leírása A találmány tárgyát csökkent mennyiségû CAL-okat és változatlan vagy legalábbis lényegesen nem csökkent mennyiségû klorogénsavakat tartalmazó termékek képezik. CAL-oknak nevezzük az 1. ábrán bemutatott A vagy B általános szerkezetû vegyületek csoportját. Az OR3, OR4 és OR5 csoport a két lehetséges epimer bármelyike lehet. Az R3, R4 és R5 csoportok – egymástól függetlenül – az alábbiak közül választottak: kaffeoil, feruoil, kumaroil, dimetoxi-cinnamoil, szinapoil vagy H, vagy ezek keveréke. Olyan esetekben, ahol az R3–R5 csoportok egy vagy több acilláncot tartalmaznak, az acilláncban lévõ kettõs kötés „transz” vagy „cisz” konfigurációjú lehet. A klorogénsavak C általános képletét az 1. ábra mutatja be. Néhány ismert klorogénsav-laktont és klorogénsavat mutat be a következõ táblázat.
1. táblázat Név
Szerkezet
R3
R4
R5
3-O-kaffeoil-D-kínasav-lakton (3CQAL)
A
4-O-kaffeoil-D-kínasav-lakton (4CQAL)
A
kaffeoil
H
–
H
kaffeoil
–
3-O-feruloil-D-kínasav-lakton (3FQAL)
A
feruloil
H
–
4-O-feruloil-D-kínasav-lakton (4FQAL)
A
H
feruloil
–
5-O-kaffeoil-D-kínasav (5CQA)
C
H
H
kaffeoil
4-O-kaffeoil-D-kínasav (4CQA)
C
H
kaffeoil
H
3-O-kaffeoil-D-kínasav (3CQA)
C
kaffeoil
H
H
Összes CQA=3CQA+4CQA+5CQA
C
Kínasav laktonszármazékai
Klorogénsav-származékok
Egyértelmû, hogy más klorogénsav-laktonok és klorogénsavak is létezhetnek és akár jelen is lehetnek a kávéban, és hogy a fentiekben megadott kifejezések 55 magukban foglalnak minden olyan vegyületet, amelyek szerkezete megfelel az A/B vagy C képletnek (megfelelõen). Felismertük, hogy a 3¹O-kaffeoil-D-kínasav laktonja (a továbbiakban „3CQAL”) különösen reprezentálja az 60 3
összes CAL¹t abban a tekintetben, hogy a 3CQAL¹on végzett kezelések hatását mutató mérések teljes mértékben jelzik, hogy az ilyen kezelések általában milyen hatást gyakorolnak a CAL-okra. Ennélfogva fontos, hogy a 3CQAL szintje lényeges mértékben csökkenjen a végtermékben. Ugyanakkor kívánatos az is, hogy a klorogénsavak („CQA¹k”) – amelyek a CAL¹ok prekurzorai – mennyi-
1
HU 007 853 T2
sége az itt megadott okokból megmaradjon vagy legalábbis kisebb mértékben csökkenjen. Az 5¹O-kaffeoilD-kínasav (a továbbiakban „5CQA”) különösen reprezentálja az összes CQA¹t mégpedig abban, hogy a 5CQA¹n végzett kezelések hatását mutató mérések teljes mértékben jelzik, hogy az ilyen kezelések milyen hatást gyakorolnak általában a CQA-kra. Ennélfogva, a találmány egyik szempontja szerint elengedhetetlen, hogy az 5CQA 3CQAL-hoz viszonyított tömegaránya 12:1 vagy ennél nagyobb, elõnyösen 15:1 vagy ennél nagyobb, elõnyösebben 20:1 vagy ennél nagyobb, legelõnyösebben 50:1 vagy ennél nagyobb, például, 80:1 vagy ennél nagyobb legyen. Kívánatos, hogy az ital kiegyensúlyozott ízének biztosítása végett egy kis mennyiségû klorogénsav-lakton maradjon a termékben. Ennélfogva, az 5CQA 3CQALhoz viszonyított tömegaránya 1000,000:1 vagy ennél kevesebb, elõnyösen 750 000:1 vagy ennél kevesebb, elõnyösebben 500 000:1 vagy ennél kevesebb, legelõnyösebben 250 000:1 vagy ennél kevesebb, például 100 000:1 vagy ennél kevesebb. A találmány egy további szempontja szerint, a találmány szerinti termékekben az összes CQA (3CQA, 4CQA és 5CQA összege) 3CQAL-hoz viszonyított tömegaránya megnõtt. Így az összes CQA 3CQAL-hoz viszonyított tömegaránya 22:1 vagy ennél nagyobb, elõnyösen 30:1 vagy ennél nagyobb, elõnyösebben 50:1 vagy ennél nagyobb, legelõnyösebben 75:1 vagy ennél nagyobb, például 100:1 vagy ennél nagyobb. Az összes CQA 3CQAL-hoz viszonyított tömegaránya is 1 000 000:1 vagy ennél alacsonyabb, elõnyösen 750 000:1 vagy ennél alacsonyabb, elõnyösebben 500 000:1 vagy ennél alacsonyabb, ennél is elõnyösebben 250 000:1 vagy ennél alacsonyabb, legelõnyösebben 100 000:1 vagy ennél alacsonyabb, például 50 000:1 vagy ennél alacsonyabb. Felismertük, hogy a találmány szerinti megoldásban való alkalmazásra megfelelõ termékekben a 3CQAL szintje a jelen lévõ koffein szintjéhez képest lecsökkent. Ennek megfelelõen, a találmány szerinti termékek másfelõl és/vagy még tovább meghatározhatók a koffein és a 3CQAL relatív szintjeivel. Miután ismert, hogy a koffein fokozza a rövid idõtartamú szellemi frissességet, ezért a koffein szintjének fenntartása vagy a 3CQAL szintjének csökkenéséhez képest kisebb mértékû csökkenése is felettébb kívánatos lehet. Így, a koffein 3CQAL-hoz viszonyított tömegaránya elõnyösen 40:1 vagy ennél nagyobb, elõnyösebben 70:1 vagy ennél nagyobb, még elõnyösebben 100:1 vagy ennél nagyobb, legelõnyösebben 130:1 vagy ennél nagyobb, például, 200:1 vagy ennél nagyobb. Meglepetésünkre úgy találtuk, hogy a sók – például káliumsók – szintje nem emelkedett meg jelentõsen a találmány szerinti termékekben. A káliumsókról ismert, hogy részt vesznek a keserû ízérzetben és az ilyen összetevõk magas szintje egyértelmûen nemkívánatos. Ennek megfelelõen a találmány szerinti kávétermékek a kérdéses termék összes szárazanyag-tartalmából kiindulva a káliumsó-tartalom elõnyösen 10 tö-
2
meg% vagy ennél kevesebb, elõnyösebben 8 tömeg% vagy ennél kevesebb, legelõnyösebben 6 tömeg% vagy ennél kevesebb. Kezelés enzimmel A kávéfeldolgozás során nem lényeges, hogy melyik stádiumban végezzük az enzimkezelést, amennyiben a kezelés még a végsõ oldható kávétermék kialakítása elõtt történik. Ennélfogva, a babkávé enzimes 10 kezelése történhet a pörkölés után, az õrlés után és/vagy az extrakció után. Legelõnyösebb, ha az enzimkezelést az extrahált terméken végezzük. A leírás szerinti értelemben, az „extrahálás” kifejezés azt jelenti, hogy vizet vagy gõzt alkalmazunk a 15 kávé összetevõi komplex keverékének pörkölt, õrölt kávészemekbõl való extrahálására. 5
20
25
30
35
40
45
50
55
60 4
Enzimek A találmány egyik szempontja szerint, a találmány szerinti termékeket egy vagy több enzim alkalmazásával állítjuk elõ. Elõnyösek a hidrolázok – például, észterázok, lipázok, tannáz – és karboanhidráz, illetve ezek keverékei közül választott enzimek. Különösen elõnyösek az észterázok (EC 3.1.1.1). Különösen elõnyös észteráz az immobilizált, sertésfélék májából származó észteráz. Egy másik alkalmas észteráz például a sertésmájból származó észteráz. A találmány szerinti megoldásban való alkalmazásra megfelelõ tannázok (EC 3.1.1.20) közé tartozik az Eupergit C¹n immobilizált, Aspergillus oryzae-bõl származó tannáz. Ez az immobilizált tannáz a kitanítás részét képezõ EP–A–0777972 sz. európai közzétételi iratban van leírva. Alkalmas lipázok (EC 3.1.1.3) közé tartoznak a következõk: Candida rugosa-ból származó lipáz, Geotrichum candidum-ból származó lipáz, Aspergillus nigerbõl származó lipáz és palatáz. A karboanhidráz (EC 4.2.2.1) is megfelelõ a találmány szerinti megoldásban való alkalmazásra. Módszertan A kávéitalokat általában három lépésben állítják elõ, amelyek során a zöld kávészemeket pörkölik, a pörkölt szemeket megõrlik, majd az õrölt szemekbõl kivonják a kávé összetevõit. Egy elsõ elõnyös eljárásban a kávéõrleményt vízzel és/vagy gõzzel extraháljuk az oldható kávé szakember által ismert gyártási folyamata szerinti specifikus hõmérséklet- és nyomásgradienseken. A kapott kivonatot az enzimmel érintkeztetjük elõnyösen a CAL¹ok hidrolizálására és a lehetõ legtöbb CQA¹k megõrzése céljából. Egy második elõnyös eljárásban, az oldható kávéitalt a házi körülményekre jellemzõ fõzési extrakcióval, például filteres fõzéssel állítjuk elõ. Ezután a kávékivonatot az alábbiakban leírt enzimes kezelésnek vetjük alá. Az enzimet bármilyen módon érintkeztethetjük a kávékivonattal, amennyiben a kérdéses mód elegendõ idõt biztosít ahhoz, hogy a CAL¹ok kellõen átalakuljanak. Az enzimet ekkor eltávolítjuk a keverékbõl, vagy
1
HU 007 853 T2
csak egész egyszerûen inaktiváljuk. Például nem immobilizált enzimet adunk közvetlenül a kávéhoz, mely esetben a reakció végén az enzimet egyszerûen dezaktiváljuk. Esetleg, az enzimet szûrõágyon rögzítjük vagy egy oszlopban tartjuk, és a kivonatot ezen nyomjuk keresztül. Immobilizált enzimek alkalmazásával végzett kezelés esetén, az eljárás végezhetõ adagonként („batchwise”) (például, hozzáadjuk az enzimet, reagáltatjuk, majd kiszûrjük) és/vagy történhet folyamatos módban (például oszlopban vagy rögzített ágyas reaktorban, amelyen átfolyatjuk a kávéoldatot). Az alkalmazott enzim mennyisége függ a kérdéses enzimkészítménytõl, az enzim aktivitásától és specificitásától, azonban ezt a szakember egyszerû kísérletezéssel könnyen meg tudja határozni. Például a sertésfélék májából származó észteráz esetében elõnyös, ha a kávékivonat szárazanyagtartalmára számítva az enzim mennyisége legalább 0,005 E/mg és legfeljebb 100 E/mg közé, elõnyösebben legalább 0,007 E/mg és legfeljebb 50 E/mg közé, legelõnyösebben legalább 0,01 E/mg és legfeljebb 10 E/mg közé esik, például 0,2–1 E/mg. Az enzimreakció lefutási hõmérsékletének elõnyösen a legalább 10 °C és legfeljebb 80 °C közötti tartományba, elõnyösebben a legalább 20 °C és legfeljebb 60 °C közötti tartományba, legelõnyösebben pedig a legalább 30 °C és legfeljebb 50 °C közötti tartományba kell esnie. A reakció során az oldat pH¹ja elõnyösen a legalább 4,0 és legfeljebb 8,0 közötti tartományba, elõnyösebben a legalább 4,5 és legfeljebb 7,0 közötti tartományba, legelõnyösebben a legalább 5,0 és legfeljebb 6,5 közötti tartományba esik. A reakció idõtartama jellemzõen legalább 1 perc és legfeljebb 72 óra közötti, elõnyösen legalább 1 óra és legfeljebb 24 óra közötti, legelõnyösebben legalább 1 óra és legfeljebb 4 óra közötti. A kávé szárazanyag-tartalmának elõnyösen a legalább 1 g/l és legfeljebb 500 g/l közé, elõnyösebben a legalább 10 g/l és legfeljebb 100 g/l közé kell esnie. Kezelés szorbenssel Esetleg és/vagy ráadásul, a találmány szerinti termék elõállítható úgy is, hogy bizonyos körülmények között, vizes kávékivonatot érintkeztetünk szorbenssel.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
2
A szorbens klorogénsavakkal, és – igény szerint – koffeinnel, legalább részlegesen telített. Ez elõsegíti, hogy a klorogénsavak és a koffein ne távozzanak el a kivonatból a szorbensen való átfolyatáskor. Részleges vagy teljes telítés úgy érhetõ el, ha a szorbenst elõzõleg a kívánt specifikus vegyületekkel telítjük. Esetleg, a kívánt vegyületekkel való telítés céljából a szorbensen egy vagy több adag olcsó kávékivonatot áramoltatunk át. Úgy találtuk, hogy ha 2 olcsó adagot alkalmazunk adagonként 1 g szorbensre 1 g kávékivonatot számolva, a további kivonatokból a klorogénsavak és koffein felvétele erõsen lecsökken. A szorbens klorogénsavakkal és – adott esetben – koffeinnel való legalább részleges telítettségének esetleges eléréséhez kívánatos, hogy a szorbens szilárd formában legyen. Különösen elõnyös, ha a szorbens granulált, bár a szorbens lehet akár gél formában is, jelen lehet mátrixként vagy bármilyen más olyan alkalmas formában, amelyen a kávékivonatot át lehet folyatni. Elõnyös, ha granulált szorbens szemcsemérete 10–100, elõnyösebben 20–60 lyuknagyságú (nedvesen). Kívánatos, hogy az átlagos pórusátmérõ legalább 50 és legfeljebb 150 Å, elõnyösebben legalább 80 és legfeljebb 120 Å legyen. A pórustérfogat elõnyösen legalább 1,4 és legfeljebb 2,2 ml/g, elõnyösebben legalább 1,6 és legfeljebb 2,0 ml/g legyen és a szorbens felszíni területének elõnyösen a legalább 500 és legfeljebb 1300 m2/g közötti tartományba, elõnyösebben a legalább 650 és legfeljebb 950 m2/g közötti tartományba kell esnie. A találmány tárgya továbbá, szilárd szorbens alkalmazása kávékivonat kezelésére a CAL¹ok szintjének csökkentése és ezáltal csökkent keserûségû kávékészítmény elõállítása céljából. A szilárd szorbenst jellemzõen oszlopban vagy más alkalmas tartályban biztosítjuk, amelyen át a kávékivonat átfolyatható. Bár a találmány szerinti megoldás szempontjából a tartály természete nem lényeges, azonban fontos, hogy a szorbens immobilizálva legyen a tartályban. Ez megvalósítható úgy például, hogy mindkét végén szûrõeszközzel ellátott oszlopot biztosítunk, ahol a szûrõeszközök pórusmérete a szorbens átmérõjénél kisebb. Esetleg, a szorbenst immobilizálni lehet a tartályban elhelyezett és onnan eltávolítható szilárd hordozón. Ez elõnyös, mivel lehetõvé teszi a szorbens eltávolítását – például csere céljából, ha egyszer az már elvesztette hatékonyságát – és új szorbens behelyezését anélkül, hogy a tartályt szét kellene szerelni.
Szorbens Elõnyös, ha a szorbenst apoláros komponensek visszatartására alkalmas szorbensek közül választjuk ki. A találmány szerinti eljárásban való alkalmazásra 50 szolgáló különösen elõnyös szorbensek közé tartoznak az alábbiak: aktív szén, polisztirol-divinil-benzol (elérMódszertan hetõk XAD4, XAD16 néven, a Supelcótól) PVPP (elérA találmány egy elsõ megvalósítási módjában, elõhetõ Polyclar néven, a Sigmától) és Eupergit C és C ször a kávészemek pörkölésével és õrlésével õrölt ter250L (N,N’-metilén-bisz-(metakril-amid), glicidil-metak- 55 méket, majd az õrölt termékbõl víz alkalmazásával kérilát, allil-glicidil-éter és metacil-amid kopolimerjei, a szített kávéfolyadék extrahálásával kávékivonatot állíRohm GmbH-tól). tunk elõ. Apoláros vegyületekkel szembeni szelektivitása és Szakaszos üzemmódban, a kivonat egy részét ekfolyamatos feldolgozásra való alkalmassága miatt legkor egy adag szilárd szorbenssel kezeljük, elõnyösen elõnyösebb a XAD16. 60 1 g kávékivonat (Te) 1 g szorbenssel. Keverés után, a 5
1
HU 007 853 T2
kávékivonatot szûrjük és a visszanyert szorbenst alkalmazzuk egy következõ adag kivonat ugyanolyan módon való kezelésére. Ezen eljárást többször ismételjük, amíg csak a szorbens ki nem merül. Ekkor friss adag szorbenssel helyettesítjük. Folyamatos módban, a kivonatot szorbenssel, elõnyösen valamilyen tartályban, elõnyösen oszlopban, például üvegbõl vagy rozsdamentes acélból készült oszlopban, immobilizált szilárd szorbenssel kezeljük oly módon, hogy a kivonatot átáramoltatjuk a tartályon a szakember által könnyen meghatározható áramlással. Amikor a szorbens kimerül, akkor eltávolítjuk és friss adag szorbenssel helyettesítjük. A kezelt kávékivonatot ekkor hagyományos eljárások szerinti folyékony és/vagy szilárd kávétermékek elõállítására alkalmazzuk. Oldószeres extrakció A találmány szerinti termékek klorogénsavval és – igény szerint – koffeinnel legalább részlegesen telített oldószer alkalmazásával végzett oldószeres extrakcióval is elõállíthatók. Az oldószer vízzel nem elegyedõ oldószer és elõnyösen olyan oldószerek közül választjuk ki, amelyek apoláros komponensek extrahálására alkalmasak. Különösen elõnyös oldószerek közé tartozik a hexán, diklór-metán, dietil-éter vagy az etil-acetát. Illékonysága és könnyû eltávolíthatósága miatt az etil-acetát a legelõnyösebb oldószer. Az extrakció elõnyösen folyadék/folyadék (kávékivonat/oldószer) extrakció, bár a szilárd/folyadék (õrölt kávé vagy oldható kávépor/oldószer) extrakció is lehetséges. Módszertan Elõször vizes kávékivonatot készítünk a fentiekben leírtak szerint. Extrakciós tölcsérben a vizes kivonat egy részét azonos térfogatnyi etil-acetáttal kezeljük. A két folyékony fázis elválasztása után, a részlegesen telített szerves fázist a kávékivonat további adagjai sorozatához alkalmazzuk ismét. Végtermék Az enzimek, szorbensek alkalmazásával vagy oldószeres extrakcióval kezelt kivonatot különféle végtermékek elõállítására lehet alkalmazni. Például a kezelt kivonatot hagyományos módon fagyasztva-szárítva vagy befúvással szárítva azonnal oldódó kávéterméket készítünk. Esetleg, a kivonatot folyékony kávékoncentrátum vagy például azonnal iható kávéital elõállítására alkalmazzuk. A fent említett minden készítmény esetében a
2
kávé végtermék egy vagy több további más összetevõvel, például, ízesítõkkel, tejjel, tejszínnel, cikóriával, gabonapehellyel és cukorral kombinálva is alkalmazható. Példák A találmány szerinti megoldást a következõ – a találmányt semmiben sem korlátozó – példákkal illusztráljuk. A találmány szerinti mintákat számmal, az összehasonlító mintákat pedig betûvel jeleztük. Hacsak más10 ként nincs jelezve, minden érték szárazanyagtömegre vonatkoztatott százalékban van megadva. 5
15
20
25
30
35
40
45
50
1. példa: Oldható kávé enzimes kezelése Robusta kávészemeket pörköltünk és õröltünk. Az õrölt kávéból vizes kivonatot készítettünk oly módon, hogy az õrölt kávét legalább 110 °C és legfeljebb 130 °C közötti hõmérsékleten kezeltük, hogy az õrölt babkávé össztömegének körülbelül 25%¹át kitevõ extraktumot állítsunk elõ. A kivonatot befúvással szárítottuk. A szárított kávékivonatból 15 g¹ot feloldottunk 500 ml forrásban lévõ vízben. Szobahõmérsékletre való lehûlés után, a kávéoldatot (50 ml) nyolc 100 ml¹es lombikba osztottuk szét. A kávéoldatokhoz különféle mennyiségû immobilizált, sertésmájból származó észterázt adtunk (0,2 E/mg kávé, 0,5 E/mg kávé és 1 E/mg kávé). A lombikokat 40 °C¹ra melegített vízfürdõbe tettük és 0 h, 2 h és 4 h reakcióidõ elteltével mintákat vettünk. Az enzim eltávolítása végett a keverékeket szûrtük (150 mm átmérõjû szûrõn) és érzékszervi analízishez a kapott kávéoldatokat 1,3%-osra (t.s.) hígítottuk. Mintaelemzés Kávémintákat készítettünk 70%¹os metanolban (1% t.s.) és a kivonatokat 0,45 mm pórusméretû fecskendõszûrõkön (Millipore SLHA 025 BS) át szûrtük. Klorogénsavakat, laktonokat és koffeint HPLC-vel kvantifikáltunk. Az analízist integrált Agilent-1100 rendszer (részei: bináris pumpa, automata mintavevõ, oszlopfûtõ, UV detektor (Agilent, Palo Alto, CA) és Q¹Trap tandem tömegspektrométer (AB/MDS Sciex, Concord, Kanada) alkalmazásával végeztük. CC 250/4 Nucleosil 100-5C18 oszlopra (Macherey-Nagel, Oensingen, Svájc) 1% t.s. oldatokat (5 ml) injektáltunk. Az eluensrendszer Millipore víz, 0,1% TFA és CH3CN vagy Millipore víz, 0,1% HCOOH és MeOH volt (1 ml/min áramlási sebesség). Kereskedelmi forgalomban beszerezhetõ vagy szintetikus standardokból (10–200 mg/ml tartományban) készült külsõ kalibrációs görbét alkalmaztunk az egyedi összetevõk mennyiségi meghatározására. Az eredményeket a következõ táblázat tartalmazza.
2. táblázat Enzimmel kezelt minták Minta
Enzim (1)
Idõ (órák)
A
0
0
B
0
2
3CQAL (2)
Összes CQA (2)
100 98,6
6
SCQA:3CQAL (3)
Összes CQA:3CQAL (3)
Koffein: 3CQAL (3)
100
9,4
20
34
100,6
8,2
17
30
1
HU 007 853 T2
2
2. táblázat (folytatás) Minta
Enzim (1)
Idõ (órák)
3CQAL (2)
Összes CQA (2)
SCQA:3CQAL (3)
Összes CQA:3CQAL (3)
1
0,2
2
47,7
101,2
19
41
70
2
0,5
2
13,5
100,6
59
128
217
3
1
2
2,0
75,6
185
650
1 468
C
0
4
95,3
100,2
18
30
4
0,2
4
23,8
100,3
33
72
123
5
0,5
4
2,7
99,4
286
620
1 063
6
1
4
n.d.
76,9
6570
21 957
48 663
8,4
Koffein: 3CQAL (3)
(1) Sertésmájból származó észteráz (E/mg kávé) (2) A kezeletlen kivonatban jelen lévõ összes mennyiséghez viszonyított tömeg% (3) Tömegarány
Érzékszervi értékelés A kávé értékelését 6–9 tagú csoport végezte. Minden részt vevõ kapott a mintákból és azokat keserûsé- 20 gük alapján egy lineáris 0–10 skálán (ahol, 0=nem keserû, 10=extrém keserû) értékelniük kellett. A minták közötti öblítést vízzel és egy darab hámozott almával végezték. Az átvitel elkerülése végett minden sorozat minta közé 1 perces szünetet iktattunk. Az adatfeldol- 25
gozás FIZZ szoftverrel (Biosystemes, Couternon, Franciaország) történt. A csoport által a „keserûség intenzitására” megadott átlagos pontszámot varianciaanalízissel számítottuk ki és kezeltük. Ez a teszt lehetõvé teszi az „F” érték (Fischer-teszt) kiszámítását és annak meghatározását, hogy van¹e a minták keserûsége között szignifikáns különbség. Az eredményeket a következõ táblázat tartalmazza.
3. táblázat Enzimmel kezelt minták érzékszervi értékelésének eredményei Minta
Kávé
Sertésmájból származó észteráz (E/mg)
Idõ (órák)
Keserûség intenzitása (csoport által adott pontszámok átlaga)
A
50 ml, 3% t.s.
0
0
8,0
B
50 ml, 3% t.s.
0
2
n.d.
1
50 ml, 3% t.s.
0,2
2
4,3
2
50 ml, 3% t.s.
0,5
2
n.d.
3
50 ml, 3% t.s.
1
2
3,3
C
50 ml, 3% t.s.
0
4
n.d.
4
50 ml, 3% t.s.
0,2
4
5,5
5
50 ml, 3% t.s.
0,5
4
4,2
6
50 ml, 3% t.s.
1
4
4,0
n.d.=nincs meghatározva
Az eredmények demonstrálják, hogy az enzimmel kezelt minden minta lényegesen alacsonyabb keserûségi pontszámot kapott a referenciamintához képest 50 (F¹teszt, P<0,05). 2. példa: Kezelés szorbensekkel Robusta kávéból kivonatot készítettünk az 1. példá55 ban leírtak szerint. 1. Eljárás (7–14. minták) Polyclar/PVPP¹t (3 g, Sigma) vagy aktív szenet (Norit C granular, 3 g) vagy XAD4¹et, illetve XAD16¹ot (3 g, Supelco) adtunk 3 g Robusta kivonatot tartalmazó 60 7
200 ml Millipore vízhez. A szuszpenziót szobahõmérsékleten 2,5 órán át kevertük, majd szûrõpapíron (az aktív szén esetében+Celite) szûrtük. A visszanyert és részlegesen telített szorbens két további, egymást követõ adag friss kávéhoz alkalmaztuk ugyanazon módon. A szûrleteket Virtis Benchtop K berendezésben fagyasztva szárítottuk. 2. Eljárás (15. minta) XAD16 oszlopon (30 g, 2 cm belsõ átmérõjû és 20 cm magas oszlop) folyamatos kezelést végeztünk az alábbiak szerint. A szorbenst vízben felszuszpendáltuk és vízzel, etanollal, majd ismét vízzel mostuk és az osz-
1
HU 007 853 T2
lopba töltöttük. Az 1,5%¹os (t.s.) kávékivonatot folyamatosan átfolyattuk az oszlopon. Húsz ml/min átfolyási sebesség mellett 200 ml¹es frakciókat gyûjtöttünk és a fentiekben leírtak szerint fagyasztva szárítottuk.
2
Mintaelemzés A mintákat HPLC-vel analizáltuk a fentiekben leírtak szerint. Az eredmények az alábbiakban vannak megadva.
4. táblázat Szilárd fázisú kezelés friss és részlegesen telített szorbenssel Minta
Szorbens (1)
Ciklus (2)
Összkitermelés (3)
Össz CQA (3)
Koffein (3)
5CQA: 3CQAL (4)
Összes CQA: 3CQAL (4)
Koffein: 3CQAL (4)
7
P
1
75
81
83
36
76
142
8
P
3
86
95
91
21
45
78
9
C
1
53
43
16
83
185
121
10
C
3
77
86
74
23
50
78
11
XAD16
1
75
90
59
22
48
58
12
XAD16
3
84
93
90
16
28
13
XAD4
1
82
88
54
16
35
40
14
XAD4
3
91
98
91
11
24
40
15
XAD16
9
91
119
99
30
62
100
D
nincs
nincs
100
100
100
9
20
34
7,6
(1) P=Polyclar, C=aktív szén, XAD4/XAD16=polisztirol-divinil-benzol (2) Ciklus „1”=friss szorbens, ciklus „3”=részlegesen telített szorbens (két adag kivonatot már átáramoltattunk a szorbensen, és a mérés a harmadik adagon történt). (3) A kezeletlen kivonatban jelen lévõ összes mennyiséghez viszonyított tömeg% (4)Tömegarány
Érzékszervi értékelés A kávéfrakciók értékelése a fentiekben leírtak szerint zajlott. Az eredményeket a következõ táblázatok tartalmazzák.
6. táblázat Az 2. eljárás szerint végzett kezelés érzékszervi eredményei 40
5. táblázat Az 1. eljárás szerint végzett kezelés érzékszervi eredményei Minta
Keserûség intenzitása (csoport által adott pontszámok átlaga)
7
3,3
8
4,7
9
1,8
10
4,0
11
2,0
12
4,1
13
3,0
14
5,1
D
7,0
45
Minta
Keserûség intenzitása (csoport által adott pontszámok átlaga)
15
2,6
D
5,4
Az eredmények demonstrálják, hogy a szorbenssel kezelt minden minta lényegesen alacsonyabb keserûségi pontszámot kapott a referenciamintához képest (F¹teszt, P<0,05). 50
55
60 8
3. példa: Oldószeres extrakció Robusta kávéból kivonatot készítettünk az 1. példában leírtak szerint. Robusta kivonatból 3 g¹ot feloldottunk 200 ml Millipore vízben és az oldatot 200 ml etilacetáttal extraháltuk. A szerves kivonatot egy második adag friss kávékivonat (3 g 200 ml¹ben) kezelésére alkalmaztuk, és e második lépést még kétszer megismételtük. A kapott kávékivonatot külön etanollal elválasztottuk (adagonként háromszor) és végül fagyasztva szárítottuk.
1
HU 007 853 T2
2
Érzékszervi/analitikai értékelés A kávéfrakciók érzékszervi/analitikai értékelése a fentiekben leírtak szerint zajlott. Az eredményeket a következõ táblázat tartalmazza. 7. táblázat Folyadék/folyadék extrakció részlegesen telített etil-acetáttal Minta
Ciklus (1)
Kitermelés (2)
Érzékszervi pontszám (3)
5CQA:3CQAL (4)
Össz 5CQA:3CQAL (4)
Koffein:3CQAL (4)
16
1
72
2.9
132
279
308
17
4
97
5,4
34
73
127
D
0
100
7,0
9
20
34
(1) Ciklus „1”=friss oldószer, ciklus „4”=az oldószer részlegesen telített (3 adag kivonatot már elõzõleg extraháltunk vele) (2) A kezeletlen kivonatban jelen lévõ összes mennyiséghez viszonyított tömeg% (3) Keserûség intenzitása (csoport által adott pontszámok átlaga) (4) Tömegarány
Az eredmények demonstrálják, hogy az oldószerrel kezelt minden minta lényegesen alacsonyabb keserûségi pontszámot kapott a referenciamintához képest (F¹teszt, P<0,05). Bár a találmány szerinti megoldást a specifikus megvalósítási módok révén ismertettük, e leírást nem a találmány szerinti megoldás korlátozására szántuk. Az ismertetett megvalósítási módok különféle módosításai és a találmány alternatív megvalósítási módjai a találmány leírásából a szakember számára egyértelmûek. Ennélfogva, a mellékelt igénypontokból egyértelmû, hogy az ilyen módosítások is a találmány oltalmi körébe tartoznak.
25
30
35 SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Pörkölt és õrölt kávébabból származó kávétermék, amelyben az 5¹O-kaffeoil-D-kínasav (5CQA) 3¹Okaffeoil-D-kínasav laktonhoz (3CQAL) viszonyított tömegaránya a legalább 12:1-tõl a legfeljebb 1 000 000:1 arányig terjedõ tartományba esik. 2. Az 1. igénypont szerinti kávétermék, amelyben az 5CQA-nak a 3CQAL-hoz viszonyított tömegaránya a legalább 15:1-tõl a legfeljebb 75 000:1 arányig terjedõ tartományba esik. 3. Az 1. igénypont szerinti kávétermék, amelyben az 5CQA-nak a 3CQAL-hoz viszonyított tömegaránya a legalább 50:1-tõl a legfeljebb 25 000:1 arányig terjedõ tartományba esik. 4. Pörkölt és õrölt kávébabból származó kávétermék, amelyben az összes klorogénsav (CQA) 3CQALhoz viszonyított tömegaránya a legalább 22:1-tõl a legfeljebb 1 000 000:1 arányig terjedõ tartományba esik. 5. A 4. igénypont szerinti kávétermék, amelyben az összes CQA-nak a 3CQAL-hoz viszonyított tömegaránya a legalább 30:1-tõl a legfeljebb 750 000:1 arányig terjedõ tartományba esik.
40
45
50
55
60 9
6. A 4. igénypont szerinti kávétermék, amelyben az összes CQA-nak a 3CQAL-hoz viszonyított tömegaránya a legalább 50:1-tõl a legfeljebb 500 000:1 arányig terjedõ tartományba esik. 7. A 4. igénypont szerinti kávétermék, amelyben az összes CQA-nak a 3CQAL-hoz viszonyított tömegaránya a legalább 75:1-tõl a legfeljebb 250 000:1 arányig terjedõ tartományba esik. 8. A 4. igénypont szerinti kávétermék, amelyben az összes CQA-nak a 3CQAL-hoz viszonyított tömegaránya a legalább 100:1-tõl a legfeljebb 100 000:1 arányig terjedõ tartományba esik. 9. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti kávétermék, amelyben a termék szárazanyag-tartalmának össztömege alapján a káliumsó-tartalom 10 tömeg% vagy ennél kevesebb. 10. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti kávétermék, amely kávékivonat enzimes kezelésével állítható elõ. 11. A 10. igénypont szerinti kávétermék, ahol az enzim hidroláz. 12. A 11. igénypont szerinti kávétermék, ahol az enzim észteráz. 13. A 12. igénypont szerinti kávétermék, ahol az észteráz sertésfélék májából származó észteráz vagy sertésmájból származó észteráz. 14. Eljárás klorogénsav-laktonok csökkent szintjét tartalmazó folyékony kávétermék elõállítására, amely eljárásban: (i) kávékivonatot kezelünk valamilyen enzimmel a kivonatban lévõ klorogénsav-laktonok egy részének hidrolizálása céljából. 15. A 14. igénypont szerinti eljárás, ahol az enzim észteráz, elõnyösen sertésfélék májából származó észteráz vagy sertésmájból származó észteráz. 16. Enzim alkalmazása kávétermék, például kávékivonat kezelésére egy adott kávéital keserûségének csökkentése céljából, ahol az enzim klorogénsavakkal szemben szelektíven csökkenti a klorogénsav-laktonok mennyiségét.
HU 007 853 T2 Int. Cl.: A23F 5/18
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Szabó Richárd osztályvezetõ Windor Bt., Budapest