Una composición enzimática estabilizada que comprende una enzima y una cantidad eficaz de un material derivado del café para estabilizar la enzima,

en la que la composición está en una forma seca y en la que la composición contiene enzima al aproximadamente 1 a aproximadamente 25 por ciento y material derivado del café al aproximadamente 75 a aproximadamente 99 por ciento

Campo de la Invención

Esta invención está dirigida a composiciones enzimáticas estabilizadas. Más específicamente, esta invención está dirigida a composiciones enzimáticas estabilizadas con materiales derivados del café. Las composiciones enzimáticas estabilizadas son especialmente útiles en la producción de productos de café.

Antecedentes de la Invención

Las enzimas de uso alimenticio generalmente se producen por fermentación microbiana o por extracción de tejidos vegetales o animales. Las enzimas en bruto, las cuales generalmente están en disolución acuosa, se pueden purificar y concentrar mediante técnicas tales como centrifugación, ultrafiltración por membrana, microfiltración, precipitación de sal, precipitación de disolvente y similares. A continuación, las enzimas refinadas se estandarizan y se formulan en una forma comercializable, tal como un líquido acuoso, un polvo granulado seco o una forma granular aglomerada. Con frecuencia se usan preparaciones no formuladas (tales como concentrados enzimáticos acuosos o precipitados de sal) para los propósitos de la investigación pero no son comunes como enzimas comerciales debido a la dificultad en la manipulación, la alta probabilidad de crecimiento microbiano y/o la actividad disminuida durante el almacenamiento. La estabilización de las enzimas implica tanto inhibición del crecimiento microbiano como conservación de la actividad enzimática durante el procesamiento y almacenamiento. La actividad enzimática puede disminuir debido a un número de procesos naturales, que incluyen oxidación, hidrólisis térmica y proteólisis. El crecimiento microbiano es más común en sistemas acuosos y menos importante en formulaciones secas. Sin embargo, no todas las enzimas se pueden secar fácilmente y en muchos casos se pueden preferir las formulaciones acuosas debido a la falta de contaminantes atmosféricos y a la facilidad de uso.

Se pueden añadir ciertos materiales o ingredientes autorizados para uso alimenticio a formulaciones enzimáticas líquidas o secas para (1) estabilizar la actividad enzimática durante la purificación, el procesamiento, almacenamiento y/o consumo, (2) inhibir el crecimiento de microorganismos, (3) permitir la estandarización del ingrediente activo y/o (4) facilitar administraciones más convenientes de la enzima. Tales materiales o ingredientes incluyen antimicrobianos que inhiben el crecimiento microbiano en el producto, estabilizadores que preservan la actividad enzimática durante el secado, almacenamiento o consumo, dispersantes que ayudan a humedecer o dispersar la enzima, agentes tampón que controlan el pH de la formulación y durante el uso y agentes de carga/estandarización que permiten el ajuste de la actividad a un nivel estandarizado y la administración conveniente de la enzima. Ejemplos de antimicrobianos de uso alimenticio incluyen ácido sórbico, ácido propiónico, sorbato de potasio, eritorbato de sodio. Otros estabilizadores incluyen azúcares tales como sucrosa y lactosa, polioles tales como glicerol, sorbitol, manitol, sales tales como cloruro de sodio, cloruro de potasio, cloruro de amonio, ácidos orgánicos tales como ácido cítrico, materiales proteínicos tales como leche sin grasa, y concentrado de proteína de suero, y similares, oligómeros tales como polivinilpirrolidona, polietilénglicol y materiales amfotéricos tales como betaina y gamma-aminodibutirato. No siempre se conoce bien el mecanismo (modo de acción) de la estabilización; pero parece implicar protección de la proteína enzimática (o en algunos casos, de la entidad no-proteica requerida para la actividad) de la desnaturalización o desactivación de extremos térmicos, desecación, corte, tensión osmótica, tensión de pH, gradientes iónicos, proteólisis y otras fuerzas adversas. Los agentes tampón incluyen ácido acético, acetato de sodio, fosfato de sodio, ácido sulfúrico, carbonato de calcio y similares. Los dispersantes incluyen lecitina, saponinas y similares. Si la preparación enzimática es para ser secada, puede ser preferible añadir ingredientes de formulación o estabilizantes al líquido acuoso antes del secado ya que se mezclan mejor con las enzimas y los estabilizadores pueden proteger las enzimas durante el secado.

El café soluble, también denominado café instantáneo, es una alternativa conveniente al más tradicional café tostado y molido R&G (siglas del Inglés “Roast and Ground”). Sin embargo, los cafés instantáneos con frecuencia comercializan el sabor fuerte del grano R&G para la conveniencia de la preparación rápida. El café soluble generalmente se produce mediante extracción e hidrólisis térmica del café tostado y molido (R&G), seguido de separación y secado del extracto. Con frecuencia los cafés solubles pueden tener un sabor y aroma desequilibrados debido al alto grado de procesamiento y pérdidas asociadas. Las altas temperaturas y presiones usadas en tales procesos con frecuencia producen malos sabores indeseados, generando así un producto de menor calidad en comparación con el tradicional café R&G.

La calidad inferior de los cafés solubles ha sido un problema de hace mucho tiempo. Se han realizado diversos intentos para diseñar un proceso de café soluble de alto rendimiento que elimine los malos sabores indeseados y retenga la mayoría del sabor y aroma del café como sea posible. Se ha explorado el uso de enzimas en la producción del café soluble en un intento de resolver este problema de hace mucho tiempo.

Por ejemplo, el documento de Patente U.S. Nº 2.282.138 de Kellogg describe la producción de café soluble usando una enzima de conversión, tal como taka diastasa, para tratar el material de café. Este proceso usa corriente a alta presión (103,422 kPa (15 psi)) para suavizar y soltar la matriz del grano de café seguido de enfriamiento y tratamiento posterior con la enzima a temperaturas no considerablemente por encima de 65ºC y generalmente entre 48 y 54ºC.

El documento de Patente U.S Nº 4.983.408 de Colton describe un proceso que usa enzimas para hacer solubles componentes del café después de someter el café molido a un pretratamiento “explosión por vapor” seguido de una rápida descompresión a presiones atmosféricas. Las enzimas usadas incluyen amilasas, hemicelulasa, celulasa, proteasa, celobiasa, pectinasa y lipasas.

El documento de Patente U.S. Nº 4.904.484 de Small et al. describe un método para producir café R&G mediante el tratamiento de granos de café verde o parcialmente tostados con enzimas antes de un tueste final. Las enzimas usadas incluyen enzimas digestivas de la pared celular, digestivas de componente de almacenamiento celular o fenol oxidasas. Las enzimas digestivas de pared celular incluyen celulasas, hemicelulasas, pectinasas, glucanasas, manasas y ligninasas. Las enzimas digestivas de componente de almacenamiento celular incluyen amilasas, glucosidasas, manosidasas, dextranasas y proteasas. Las enzimas fenol oxidasas incluyen tirosinasa, fenolasa y otros extractos tales como tés, zumo de manzana, zumo de pera y zumo de uva.

Se ha informado del uso de materiales de café tales como posos de café usado como nutriente de fermentación para la producción microbiana de enzimas. Véase, por ejemplo, Regalado et al., J. Sci. Food Agr., 80:9, pp, 1.343-1.350 (2.000).

Más recientemente, se han preparado extractos de café soluble preparados usando enzimas en un proceso de hidrólisis asociado con las tecnologías de permeación por membrana (véase Rep. 1745702).

Se muele en húmedo finamente un sólido de café tostado para formar una suspensión de café. La suspensión de café se trata con una cantidad eficaz de una enzima adecuada para formar una mezcla de reacción y a continuación se trata a aproximadamente 20 a aproximadamente 90ºC para hidrolizar los componentes de café de los sólidos del café tostado para formar el material de café soluble. El material de café soluble se extrae con agua y a continuación se separa en un retenido, el cual comprende la enzima y otras partículas insolubles, y un permeado, el cual comprende el extracto de café soluble purificado, usando una membrana semi-permeable. Las enzimas especialmente útiles en este proceso incluyen hidrolasas tales como mananasa, celulasa, hemicelulasa, proteasa, pectinasa, nucleasa y lipasa. Este proceso proporciona un café soluble que tiene un sabor superior más equilibrado sin compuestos de degradación térmica indeseados en comparación con el proceso térmico mientras que mantiene el comparable rendimiento de solubilización.

Mientras que las enzimas hacen... [Seguir leyendo]

1. Una composición enzimática estabilizada que comprende una enzima y una cantidad eficaz de un material derivado del café para estabilizar la enzima, en la que la composición está en una forma seca y en la que la composición contiene enzima al aproximadamente 1 a aproximadamente 25 por ciento y material derivado del café al aproximadamente 75 a aproximadamente 99 por ciento.

2. La composición de la Reivindicación 1, en la que la enzima es una enzima hidrolasa.

3. La composición de la Reivindicación 1 ó 2, en la que la enzima hidrolasa se selecciona entre el grupo que consiste en mananasa, celulasa, glucanasa, hemicelulasa, lipasa, esterasa, proteasa, arabinasa, galactanasa, arabino-galactanasa, nucleasa, pectinasa, isomerasa, amilasa, ligninasa y mezclas de las mismas.

4. La composición de cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3, en la que el material derivado del café se selecciona entre el grupo que consiste en café soluble, café tostado y molido, aceite de café, posos de café usado, granos de café verde molido, extracto de café acuoso, extracto de grano de café verde y mezclas de los mismos.

5. Un método para producir un extracto de café soluble, comprendiendo dicho método:

(1) tratar los sólidos de café tostado para formar una suspensión de café que contiene sólidos de café;

(2) tratar la suspensión de café con una cantidad eficaz de una enzima en la forma de una composición enzimática estabilizada a una temperatura y durante un tiempo suficiente para hidrolizar los sólidos de café para formar un material de extracto de café soluble, en el que la composición enzimática estabilizada es la composición de cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4; y

(3) tratar el material de extracto de café soluble para obtener el extracto de café soluble.

6. El método de la Reivindicación 5, en el que la suspensión de café en la etapa (1) se forma mediante molienda húmeda de los sólidos de café tostado y en la que el extracto de café soluble en la etapa (3) se obtiene mediante separación del material de extracto de café soluble en un retenido y un permeado, en el que el permeado comprende el extracto de café soluble.

7. El método de la Reivindicación 6, en el que la separación del material de extracto de café soluble en un retenido y un permeado se lleva a cabo usando una membrana semipermeable que tiene un límite de peso molecular desde aproximadamente 20.000 a aproximadamente 50.000 Daltons.

8. Un método semicontinuo o continuo para producir un extracto de café soluble, comprendiendo dicho método:

(1) tratar los sólidos de café finamente molido con una cantidad eficaz de una enzima en la forma de una composición enzimática estabilizada para hidrolizar los sólidos de café para formar un material de extracto de café soluble que contiene extracto de café soluble, en el que la composición enzimática estabilizada es la composición de cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4;

(2) hacer circular el material de extracto de café soluble a través de un dispositivo de separación de membrana semipermeable para formar continuamente un retenido y un permeado, en el que el permeado contiene el extracto de café soluble y se recoge continuamente y en el que al menos una porción del retenido se recicla al recipiente.

9. El método de la Reivindicación 8, en el que la membrana semipermeable tiene un límite de peso molecular desde aproximadamente 20.000 a aproximadamente 50.000 Daltons.