咖啡濃縮液常溫化保存研究

黃大蘇，熊文惠，劉子圓，*

（1.天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津300457；2.廣東順大食品調料有限公司，廣東潮州200070）

咖啡濃縮液常溫化保存研究

黃大蘇1，2，熊文惠1，劉子圓1，*

（1.天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津300457；2.廣東順大食品調料有限公司，廣東潮州200070）

為降低冷凍咖啡濃縮塊儲存成本和運輸成本，將其由冷凍保存，改為常溫保存。利用添加適量的小蘇打或β-環狀糊精、黃原膠的混合穩定劑來降低咖啡濃縮液中形成的沉淀。發現添加0.05%小蘇打、0.01%黃原膠和0.03%β-環狀糊精的混合穩定劑時咖啡濃縮液的穩定性較好；通過檢測25、40、55℃3個溫度下長期保存咖啡濃縮液的穩定性，最終確定25℃為最佳保存溫度。

咖啡濃縮液；小蘇打；保存溫度；β-環狀糊精；穩定性

咖啡是茜草科（Rubiaceae）咖啡屬（Coffea）多年生常綠灌木或小喬木，原產于非洲中北部，現已廣泛種植在拉丁美洲、非洲、亞洲、大洋洲等熱帶及亞熱帶地區。目前已超過70多個國家和地區種植咖啡。咖啡的種類達90多個，栽培較多的主要有阿拉比卡咖啡（Coffea Arabica）和羅伯斯塔咖啡（Coffea Robusta）、利比里亞咖啡（Coffea Liberica）[1]。

咖啡與可可、茶被稱為世界三大飲料，咖啡是三者中產銷量和經濟價值均居首位的熱帶經濟作物。咖啡產品在美國銷量最大，其次德國、巴西、法國、日本等。全世界喝咖啡的人數超過15億，目前年消費超過900萬噸，消費量在逐年增加。中國咖啡消費市場每年市場增長速度為15%左右，而國際市場每年增長速度僅為2%。故咖啡的市場還有很大的潛力。

咖啡具有提神醒腦和抗氧化等多種作用[2]。是世界上流行廣泛的飲料之一[1]，咖啡中的咖啡堿能刺激神經系統，提高大腦記憶和識別能力[3]，促進胰島素的分泌并降低糖尿病的風險[4]。

以咖啡濃縮液為主要原料，咖啡濃縮液中含咖啡因、丹寧酸、脂肪、蛋白質、糖、纖維、礦物質等；其外觀為褐色液體，香醇的咖啡味，口味純正，無異味。沖泡后口感香醇濃厚，入口后甘甜。與其他食物相較，只有酸、甜、苦、咸4種液化滋味[5]；其理化指標：咖啡因≥5 000 mg/kg，可溶性固形物含量為（11±0.5）Brix，pH值為5.5±0.5。咖啡濃縮液通常以冷凍方式保存，在常溫下其芳香物質容易揮發而損失，因在萃取過程中產生大量的水溶性纖維等而導致沉淀，咖啡濃縮液在酸性環境下，風味物質加速分解，其中丹寧酸（綠原酸）會逐漸分解成焦梧酸至風味變差。故在論文設計中為確保咖啡濃縮液的穩定，添加小蘇打調整咖啡濃縮液非過酸，提高其pH值；添加β-環狀糊精，可與咖啡濃縮液中的風味物質形成包結復合物，使風味物質穩定地存在咖啡濃縮液中[6]；黃原膠對咖啡濃縮液中因研磨和萃取而產生的極細粉不溶性粉末具有良好的懸浮作用。黃原膠溶膠分子能形成超結合帶狀的螺旋共聚體，構成脆弱的類似膠的網狀結構，所以能夠支持固體小顆粒的形態，具有高懸浮能力。

通過對穩定劑的組合復配試驗提高其穩定性，并根據不同的溫度保存試驗確定其最佳的常溫保存溫度。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

咖啡濃縮液：上海根萊食品有限公司；小蘇打、黃原膠、β-環狀糊精：汕頭市鴻鰲食用化工有限公司。

1.2 儀器與設備

PL4002電子天平、AL204分析天平、MS32001LE電子天平、FE20KPH計：德國梅特勒-托利多公司；冰箱：德國羅伯特·博世有限公司；IMH60-S培養箱：美國Thermo Fisher Scientific公司；PT-20T管式超高溫UHT殺菌機：日本Powerpoint公司；Anke TDL-5-A離心機：上海安亭科學儀器廠；PX-5000α-Bev糖度計：日本ATAGO公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

咖啡濃冷凍液塊——解凍——調配攪拌——超高溫瞬時殺菌——灌裝——保存試驗——檢測

1.3.2 試驗方法

向咖啡濃縮液樣品中添加不同的穩定劑，不同的穩定劑添加量以及不同的保存溫度，對樣品進行pH值測定；對樣品進行稀釋，對稀釋樣品和未稀釋樣品進行感官評價；在常溫4 000 r/min離心10 min后測定其沉淀物的質量。

將添加穩定劑的咖啡濃縮液分別放入25、40、55℃恒溫箱中放置保存[7-9]，定期檢測。

1.4 檢測方法

1.4.1 pH值的檢測[10]

用FE20K PH計測定。

1.4.2 離心沉淀率（%）檢測[11]

離心沉淀率/%=離心后沉淀物的質量（g）/樣品的質量（g）×100

1.4.3 感官評價檢測

感官評價細則如表1[2]。

表1 感官評價標準Table 1Sensory evaluation criteria

通過對上述3個檢測方法綜合考慮，引進Z值，Z值為綜合以上3種檢測方法，并根據pH值（30%）、離心沉淀率（30%）、感官評價（40%）計算出綜合得分，以做最終評價。

2 結果與分析

2.1 穩定劑對咖啡濃縮液穩定性影響分析

根據咖啡濃縮液的特性，本次試驗選用了黃原膠、小蘇打和β-環狀糊精3種穩定劑進行復配試驗。分別選取小蘇打添加量0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%，黃原膠添加量0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%，β-環狀糊精添加量0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%各5個水平進行單因素試驗，并對樣品進行pH測定、離心沉淀率以及感官品評進行綜合評價。根據單因素試驗結果，進行正交試驗，因素水平見表2。

通過L9（34）正交試驗結果進行分析，選出最優的穩定劑復配組合。

表2 穩定劑復配正交試驗因素水平表Table 2Factors and levels of orthogonal test

根據因素水平表進行正交試驗，試驗結果如表3所示。

由表3可知，各因素的極差R按照從大到小的順序依次是A＞C＞B。由此可判定影響咖啡濃縮液的穩定性的穩定劑種類按照主次順序排列是ACB，即對咖啡濃縮液穩定性影響最大的是小蘇打的添加量，其次是β-環狀糊精的添加量，黃原膠的添加量對咖啡濃縮液的穩定性影響最小。并通過上表可知，咖啡濃縮液中穩定劑的最佳復配組合為A2B1C3，對正交試驗結果進行驗證試驗，試驗最終Z值為90，與試驗結果相符。得出最佳的穩定劑復配組合為小蘇打添加量為0.05%，黃原膠添加量為0.01%，β-環狀糊精添加量為0.03%，此時咖啡濃縮液體系較穩定。

表3 穩定劑復配正交試驗結果Table 3Orthogonal test results of stabilizer

2.2 不同貯藏溫度對咖啡濃縮液穩定性的影響分析

根據咖啡濃縮液的特性，本次試驗選用了25、40、55℃3種溫度進行保存試驗。通過在不同溫度下貯藏的pH變化，沉淀率，以及感官品質評價的結果進行分析，選出最優的咖啡濃縮液貯藏溫度。試驗結果如圖1～圖3。

圖1 不同貯藏溫度下pH隨時間的變化Fig.1The changes of pH with time at different storage temperatures

圖2 不同貯藏溫度下沉淀率隨時間的變化Fig.2The changes of precipitation rate with time at different storage temperatures

圖3 不同貯藏溫度下感官品質評價隨時間的變化Fig.3The changes of sensory quality evaluation with time at different storage temperatures

由圖1可知，在不同溫度下保存的咖啡濃縮液總體的的pH趨勢均是先降低，后趨于穩定。經預試驗發現當咖啡濃縮液的沉淀越多，即穩定性越差時，pH越小，酸性越大。經過每周對咖啡濃縮液的的pH檢測結果可知，咖啡濃縮液在第7周以后體系基本穩定，并且在25℃時pH減小程度小于40℃小于55℃，說明在這3個溫度保存時咖啡濃縮液在25℃時穩定性最佳。

由圖2可知，在不同溫度下保存的咖啡濃縮液的沉淀率整體趨勢是逐漸增高的，在第11周以后趨于穩定，且隨保存溫度的升高，咖啡濃縮液的沉淀逐漸增多，在25℃時咖啡濃縮液的沉淀率較小。

由圖3可知，在不同溫度下保存的咖啡濃縮液及其稀釋液的感官品質評價分數整體趨勢是逐漸減小的，在第9周以后趨于穩定，且隨保存溫度的升高，咖啡濃縮液及其稀釋液的感官品質評價分數降低，在25℃時咖啡濃縮液的感官品質評價分數相對較高。

綜合上述3個檢測方法指標以及節能減排的因素最終確定咖啡濃縮液的貯存溫度為25℃。

3 結論

本文研究影響咖啡濃縮液穩定劑的因素，穩定劑復配組合正交試驗結果表明，咖啡濃縮液的最佳穩定劑復配組合為0.05%小蘇打、0.01%黃原膠、0.03% β-環狀糊精。咖啡濃縮液不同溫度的保存試驗表明，在盡量節能情況下最佳的保存溫度為25℃。

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Study on the Preservation of Coffee Concentrate in Room Temperature

HUANG Da-su1，2，XIONG Wen-hui1，LIU Zi-yuan1，*
（1.College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China；2.Guangdong Shun Da Food Seasoning Co.，Ltd.，Chaozhou 200070，Guangdong，Cnina）

To reduce the cost of storage and transportation，the method of storage of coffee concentrate would bechanged from cryopreservation to room temperature.Baking soda and the mixture of β-cricoid dextrin and xanthan gum were used to improve the stability of coffee concentrate.The results showed that the coffee concentrate had good stability by adding 0.05%baking soda，0.03%β-cricoid dextrin and 0.01%xanthan gum.By measuring the stability of the coffee concentrate after a long-time storage at 25，40，55℃，25℃was determined as the optimum storage temperature.

coffee concentrate；baking soda；storage temperature；beta cyclodextrin；stability

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.09.034

2016-08-16

黃大蘇（1982—），男（漢），碩士，研究方向：食品添加劑與功能配料。

*通信作者：劉子圓（1992—），女（漢），在讀碩士。