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特表2024-541822環境に優しく拡張可能な新しいプロセスを使用することによるコーヒーベースの供給原料からのコーヒーオイルの抽出
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-13
(54)【発明の名称】環境に優しく拡張可能な新しいプロセスを使用することによるコーヒーベースの供給原料からのコーヒーオイルの抽出
(51)【国際特許分類】
   A23F 5/48 20060101AFI20241106BHJP
   B01D 11/02 20060101ALI20241106BHJP
   C11B 1/10 20060101ALN20241106BHJP
【FI】
A23F5/48
B01D11/02 A
C11B1/10
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024520822
(86)(22)【出願日】2022-10-11
(85)【翻訳文提出日】2024-06-03
(86)【国際出願番号】 EP2022078285
(87)【国際公開番号】W WO2023062026
(87)【国際公開日】2023-04-20
(31)【優先権主張番号】2114488.6
(32)【優先日】2021-10-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】524126600
【氏名又は名称】リヴァイヴ エコ リミテッド
【氏名又は名称原語表記】REVIVE ECO LTD
(74)【代理人】
【識別番号】100139723
【弁理士】
【氏名又は名称】樋口 洋
(72)【発明者】
【氏名】テイラー,ライアン
(72)【発明者】
【氏名】トンプソン,ダウン
(72)【発明者】
【氏名】ポッツ,ネイサン
(72)【発明者】
【氏名】ケネディ,スコット
(72)【発明者】
【氏名】ムーア,ファーガス
【テーマコード(参考)】
4B027
4D056
【Fターム(参考)】
4B027FB28
4B027FQ09
4B027FR04
4D056AB17
4D056AC09
4D056BA13
4D056CA18
4D056CA23
4D056DA01
4D056DA02
4D056DA06
(57)【要約】
本発明は、コーヒーベースの供給原料から抽出溶媒を用いてコーヒーオイルを抽出する方法であって、コーヒーベースの供給原料と抽出溶媒との混合物を機械的または磁気的攪拌下で少なくとも30分間保持し、次いで抽出溶媒を含む液相を分離し、抽出溶媒を液相から除去してコーヒーオイルを得、抽出溶媒はエステル溶媒である、方法、および、前記方法によって得られるコーヒーオイルに関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
抽出溶媒を用いてコーヒーベースの供給原料からコーヒーオイルを抽出する方法であって、前記コーヒーベースの供給原料および前記抽出溶媒の混合物を、機械的または磁気的撹拌下で少なくとも30分間保持し、その後、前記抽出溶媒を含む液相を分離し、前記抽出溶媒を前記液相から除去して、コーヒーオイルを取得し、前記抽出溶媒は、式(I)で表されるエステル溶媒であり、
【化1】
式中、RおよびR’は、独立して、置換または非置換の脂肪族または芳香族基を表す
ことを特徴とする、方法。
【請求項2】
前記方法は、15~25℃の温度で行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記方法は、少なくとも30分間、より好ましくは少なくとも1時間、さらにより好ましくは少なくとも16時間行われることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
【請求項4】
前記方法は、大気圧で行われることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記方法は、標準的な酸素リッチまたは不活性雰囲気中で行われることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記式(I)において、Rは、1~12個の炭素原子または1~6個の炭素原子を有する脂肪族基であることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記式(I)において、Rは、直鎖または分岐鎖のC1~C4アルキル基であることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
【請求項8】
前記式(I)において、R’は直鎖または分岐鎖のアルキル基であることを特徴とする、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記式(I)を有する化合物は酢酸エチルであることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
【請求項10】
前記コーヒーベースの供給原料は、焙煎コーヒー豆および使用済みコーヒー粉から選択されることを特徴とする、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
前記コーヒーオイルは、以下の工程:
-得られたコーヒーオイルを精製溶媒に溶解する工程と、活性炭を添加する工程と、機械的または磁気的撹拌下で少なくとも3時間維持してスラリーを得る工程;
-得られたスラリーを濾過し、前記コーヒーオイルを含む液相を分離する工程;
-好ましくは真空中で前記液相から前記精製溶媒を除去し、精製されたアラビカコーヒーオイルを単離する工程
を含む精製プロセスをさらに受けることを特徴とする、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
前記精製溶媒はヘプタンであることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
【請求項13】
前記精製プロセスは、得られたスラリーを濾過してコーヒーオイルを含有する液相を分離する工程、および、前記精製溶媒を好ましくは真空中で除去して精製されたコーヒーオイルを単離する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項10または11に記載の方法。
【請求項14】
トリグリセリド、脂肪酸、ステロール、メラノイジンおよびリン脂質を含むコーヒーオイルであって、前記脂肪酸およびトリグリセリドの組成は:
パルミチン酸 21~87ピーク面積%
ステアリン酸 4~21%ピーク面積%
オレイン酸 4~15%ピーク面積%
リノール酸 ≦50%ピーク面積%
リノレン酸 ≦2%ピーク面積%
アラキジン酸 1~8%ピーク面積%
ベヘン酸 ≦3%ピーク面積%
であることを特徴とする、コーヒーオイル。
【請求項15】
-4mg KOH/gオイル以下の酸価
-13~138g/100gのヨウ素価
-132~192のSAP値
-5mEq 酸素/Kg以下の過酸化物価
-コーヒーオイルの総重量に基づいて1.5質量%以下のカフェイン含有量
-コーヒーオイルの総重量に基づいて2質量%以下のトコフェロール含有量
-0~1g/mLの密度
を有することを特徴とする、請求項14に記載のコーヒーオイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コーヒーベースの供給原料からコーヒーオイルを抽出するためのプロセス、および前記プロセスを使用して抽出されたコーヒーオイルに関する。
【0002】
コーヒーは、世界中で最も人気のある飲料の1つであり、したがって、コーヒー産業およびその消費は、大量の残渣をもたらしている。いわゆる「残渣」から新しい価値のある製品を見出すことへの関心が高まっており、「コーヒーオイル」は、化粧品産業、食品産業またはバイオディーゼル生産において、および潜在的に医薬品産業において使用することができる製品として同定されている。
【0003】
コーヒーオイルは、主にトリグリセリド、脂肪酸、ステロール、メラノイジンおよびリン脂質を含有する。それは、アラビカコーヒー植物の様々な部分、コーヒー生豆または焙煎コーヒー豆、アラビカコーヒー使用済み粉などからの抽出によって得られる。工業的使用のために大量のコーヒーオイルの需要があり、したがって、コーヒーオイルの抽出のための高収率の工業的プロセスが必要とされる。アラビカコーヒーオイルを含む天然オイルについて一般的に報告されている品質パラメータは、酸価、脂肪酸組成、ヨウ素価、過酸化物価および鹸化価である。
【背景技術】
【0004】
使用済み粉からアラビカコーヒーオイルを抽出するための広く知られている方法は、超臨界流体抽出を使用することによるものである。この方法は、典型的には、高温および高圧を使用して、液化ガスでコーヒーオイルを抽出する。最も一般的な超臨界流体の1つはCO2である。CO2を使用する場合、必要とされる温度および圧力は他の超臨界流体よりも低いが、依然として、超臨界流体の使用のスケールアップに関連する爆発性の危険がある。閉鎖空間におけるCO2の蓄積はまた、人間に窒息リスクをもたらす。
【0005】
使用済みの粉からアラビカコーヒーオイルを得る別の一般的な方法は、ソックスレー抽出を利用する。この抽出法は、有機溶媒の沸騰を必要とする。次いで、凝縮蒸気が、コーヒー粉からコーヒーオイルを抽出する。プロセスの間にわたって有機溶媒を加熱して還流させる必要があるため、コストが増加し、プロセスのエネルギー効率が低下する。
【0006】
さらなる開発により、コーヒー抽出のための様々な抽出溶媒の効率が評価され、ヘキサンが最良の収率を提供することが示された(非特許文献1)。高収率をもたらすが、ヘキサンは毒性であり、特に大量に必要とされる工業規模で使用される場合、環境問題を引き起こす。
【0007】
毒性のヘキサンに代わる溶媒が特許文献1に開示されており、例えば、クロロホルム、アセトン、ジエチルエーテル、酢酸エチル、石油エーテルおよびエタノールを含む溶媒が、超音波抽出プロセスで使用される。超音波周波数は30~70KHZであり、超音波処理時間は5~40分である。超音波抽出原理は、音響または超音波キャビテーションの作動原理に基づく。しかしながら、そのようなプロセスは、通常の工業設備では見出されず高価である、超音波の発生のための特殊な設備を必要とする。さらに、コーヒーオイルの品質は、超音波処理によって影響を受け、コーヒーオイル中のトリグリセリドに損傷を与える可能性がある。例えば、コーヒーオイル中のトリグリセリドの骨格の分解が観察され、オイルの長期安定性に影響を及ぼし得るより多くの遊離脂肪酸を生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】中国特許出願公開第105925364号明細書
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】K. Somnuk, P. Eawlex, G. Prateepchaikul; Agriculture and Natural Resources; Vol 51 (2017); 181-189
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
したがって、本発明の目的は、高品質のコーヒーオイルを抽出するための高収率のプロセスを提供することであり、このプロセスは、簡単で標準的な工業設備を使用して工業規模で容易に適用することができ、簡単で、費用効率が高く、エネルギー効率が高く、環境に優しい。得られたオイルは、簡単で、費用効果的かつ拡張可能なプロセスを使用してさらに精製され、望ましくない成分の含有量が低いコーヒーオイルを単離することができる。
【課題を解決するための手段】
【0011】
第1の態様では、本発明は、抽出溶媒を使用することによって、コーヒーベースの供給原料からコーヒーオイルを抽出するプロセスに関し、コーヒーベースの供給原料と抽出溶媒との混合物を機械的または磁気的撹拌下で少なくとも30分間保持し、その後、抽出溶媒および抽出されたコーヒーオイルを含む液相を分離する。さらに、液相から抽出溶媒を除去してコーヒーオイルを得る。本発明によれば、抽出溶媒はエステル溶媒である。驚くべきことに、エステル溶媒を使用する場合、溶媒を加熱する必要なく抽出プロセスについて良好な収率が得られることが見出された。これにより、拡張可能で、使用が容易であり、望ましくない成分が回避されたコーヒーオイルがもたらされ、したがって、必要とされる処理および精製工程がより少ない、効率的な抽出プロセスが可能になる。
【0012】
このプロセスは、例えば、大型ジャケット付き反応器、機械的または磁気的撹拌およびヌッチェ濾過のような標準的なスケールアップ装置および工程を使用して実施することができる。開発されたプロセスは、ヘキサンなどの毒性溶媒を必要とせず、代わりに持続可能かつ容易に拡張可能な低毒性エステル溶媒を使用する。
【0013】
好ましい実施形態では、プロセスは、周囲温度(約15~25℃)で行われる。
【0014】
別の好ましい実施形態では、前述のものと自由に組み合わせることができ、プロセスは少なくとも1時間行われる。
【0015】
さらに好ましい実施形態では、前述のものと自由に組み合わせることができ、このプロセスは大気圧で行われる。
【0016】
さらに好ましい実施形態では、前述のものと自由に組み合わせることができ、プロセスは、標準的な酸素リッチ雰囲気または不活性雰囲気(窒素、アルゴンまたはCO2)下で行われる。
【0017】
好ましくは、エステル溶媒は、脂肪族および芳香族、直鎖および分岐のアセテート、プロピオネートおよびブチレートの群から選択される。
【0018】
最も好ましい実施形態では、エステル溶媒は酢酸エチルである。
【0019】
さらなる実施形態では、前述のものと自由に組み合わせることができ、コーヒーベースの供給原料は、焙煎コーヒー豆およびコーヒー使用済み粉から選択される。
【0020】
さらなる実施形態では、前述のものと自由に組み合わせることができ、コーヒーオイルは、さらに精製プロセス(脱色および脱臭)を受けて、望ましくない成分を除去し、淡黄色から無色のオイルを得る。望ましくない成分の含有量が低いため、精製プロセスは非常に単純であり、費用効果が高く、スケールアップが容易である。
【0021】
さらなる好ましい実施形態では、前述のものと自由に組み合わせることができ、精製のプロセスは、以下の工程を含む:
-オイルを好適な溶媒に溶解する工程と、活性炭を溶液に添加する工程と、機械的または磁気的撹拌下で溶液を少なくとも3時間維持する工程;
-得られたスラリーを濾過し、コーヒーオイルを含む液相を分離する工程;
-好ましくは真空中で溶媒を除去し、精製コーヒーオイルを単離する工程。
【0022】
好適な溶媒は、例えば、非極性有機溶媒、好ましくはヘプタンである。
【0023】
さらに、プロセスは、ケーキを溶媒で洗浄する工程、および、溶媒を除去する前に得られた洗浄物を濾液と混合する工程を含んでもよい。
【0024】
第2の態様において、本発明は、トリグリセリド、脂肪酸、ステロール、メラノイジンおよびリン脂質を含むコーヒーオイルに関し、脂肪酸およびトリグリセリドの組成は以下の通りである:
パルミチン酸 21~87ピーク面積%
ステアリン酸 4~21%ピーク面積%
オレイン酸 4~15%ピーク面積%
リノール酸 ≦50%ピーク面積%
リノレン酸 ≦2%ピーク面積%
アラキジン酸 1~8%ピーク面積%
ベヘン酸 ≦3%ピーク面積%。
【0025】
好ましい実施形態によれば、得られたオイルは以下を有する:
-任意選択的に、4mg KOH/gオイル以下の酸価、および/または
-任意選択的に、13~138g/100gのヨウ素価、および/または
-任意選択的に、132~192のSAP値、および/または
-任意選択的に、5mEq 酸素/Kg以下の過酸化物価、および/または
-任意選択的に、コーヒーオイルの総重量に基づいて1.5質量%以下のカフェイン含有量、および/または
-任意選択的に、コーヒーオイルの総重量に基づいて2質量%以下のトコフェロール含有量、および/または
-任意選択的に、0~1g/mLの密度。
【0026】
分析方法を以下に記載する。
【0027】
本発明の異なる態様および実施形態は、例示的な実施形態の以下の説明および図面においてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0028】
図1】廃棄される使用済みの粉からコーヒーオイルを得るための抽出プロセスの概要を示す図
図2】本発明によるコーヒーオイルサンプル中のα-トコフェロールの標準溶液から得られる検量線
図3】本発明によるコーヒーオイルサンプル中の過酸化物価の計算のために得られる検量線
図4】本発明によるコーヒーオイルサンプル中のカフェイン含有量を特定するための標準溶液のHPLCクロマトグラム
図5】カフェイン含有量を特定するための本発明によるコーヒーオイルサンプルのHPLCクロマトグラム
図6】本発明によるコーヒーオイルサンプル中の脂肪酸組成を特定するためのブランクサンプルのGCクロマトグラム
図7】本発明によるコーヒーオイルサンプル中の脂肪酸組成を特定するためのリノール酸メチルマーカーのGCクロマトグラム
図8】本発明によるコーヒーオイルサンプル中の脂肪酸組成を特定するための脂肪酸メチルエステルUSPリファレンススタンダード混合物のGCクロマトグラム
図9】本発明によるコーヒーオイルサンプルのGCクロマトグラム
【発明を実施するための形態】
【0029】
<コーヒーベースの供給原料>
本発明によれば、コーヒーベースの供給原料は、コーヒーオイルが抽出される投入材料として使用される。好ましい例の中で、コーヒーベースの供給原料は、焙煎コーヒー豆およびアラビカコーヒー使用済み粉、または一般に入手可能な任意の他の通常使用される種類のコーヒーを含む。焙煎コーヒー豆は、加熱プロセス(焙煎プロセス)に供されるコーヒー生豆から得られる。好ましい実施形態では、コーヒー使用済み粉が使用され、これは、抽出プロセス中に得られる残渣として既存のコーヒー産業の副産物であり、抽出プロセスに費用効率が高く環境に優しい代替物を提供する。
【0030】
開発されたプロセスへの投入材料は、好ましくは10質量%以下の含水量を有する。水分が10%を超える場合、ボトリチス・シネレア(Botrytis cinerea)(腐敗した果実/ベッグに見られる一般的な灰色のカビ)などの微生物は、例えば、使用済みの粉上で繁殖し始める可能性があり、これは、リパーゼ酵素を産生しトリグリセリドを分解する生物をもたらす可能性がある。したがって、生物を死滅させるために注意深く乾燥を実施する必要がある。IR加熱を使用する水分計を使用して、例えば加熱の関数として質量損失を追跡して、投入材料中の含水量を重量測定することができる。あるいは、IRプローブを用いた乾燥トンネル、ならびにIR乾燥を用いて、同じアプローチが使用されてもよい。
【0031】
<抽出溶媒>
コーヒーオイルの抽出は固液抽出プロセスであり、上記のような固体投入材料を機械的撹拌下で液体溶媒と混合して抽出混合物を形成する。プロセス中、コーヒーオイルは、抽出溶媒とも呼ばれる液体溶媒の助けによって固体投入材料から浸出される。エステル溶媒が抽出溶媒として使用される場合、持続可能で拡張可能かつ費用効果の高い抽出プロセスが実施されることが見出された。
【0032】
エステル溶媒は、カルボン酸RCOOHの少なくともヒドロキシル基が、例えばアルコールR’-OHに由来するアルコキシ基で置換された化合物を表す。本発明によれば、エステル溶媒は、式(I)で現れる:
【化1】
式中、RおよびR’は、独立して、置換または非置換の脂肪族または芳香族基を表す。好ましくは、Rは、1~12個の炭素原子を有する脂肪族基である。
【0033】
より好ましくは、Rは、直鎖または分枝鎖のC1~C4アルキル基である。さらにより好ましくは、Rは、直鎖または分枝鎖のC2~C4アルキル基である。例示的なRはC1~C4アルキル基であり、本発明の範囲を限定することなく、メチル、エチル、プロピル、ブチルである。このような溶媒は非毒性であり、抽出プロセスのための環境に優しい代替物を提供する。
【0034】
好ましくは、R’は直鎖または分岐鎖アルキル基である。より好ましくは、R’はC1~C6アルキル基である。例示的な芳香族基は、本発明の範囲を限定することなく、フェニル基およびベンジル基である。例示的なC1~C6アルキル基は、本発明の範囲を限定することなく、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルおよびヘキシルである。さらにより調製すると、R’はエチルである。
【0035】
式(I)を有する化合物の好ましい例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n-ブチル、酢酸t-ブチル、酢酸ベンジル、酢酸イソアミル、フェニル酢酸エチル、プロピオン酸エチルまたは酪酸エチルが挙げられる。
【0036】
<撹拌>
本発明による抽出プロセスは、機械的および/または磁気的撹拌下で行われ、これは、固体投入材料が液体抽出溶媒中に懸濁され、機械的および/または磁気的撹拌を使用することによって混合物が均一に懸濁されたままであるプロセスを意味する。機械的撹拌は、機械的動力を流体循環または撹拌に変換する機械的撹拌機を使用することによって得られる。例示的な撹拌機としては、タービン撹拌機、パドル撹拌機、アンカー撹拌機、プロペラ撹拌機、ヘリカル撹拌機などが挙げられるが、これらに限定されない。磁気的撹拌は、磁化されたスターラーバー(楕円形、長円形または十字形)および電流を用いてスターラーバーを動かし、懸濁液を撹拌することによって達成される。反応器に組み込まれたバッフルは、磁気的であろうと機械的であろうと撹拌を改善する。したがって、抽出混合物の超音波処理は、本発明による撹拌下では行われないことが理解される。
【0037】
<撹拌時間>
本発明によれば、コーヒーベースの供給原料および抽出溶媒から形成される抽出混合物は、少なくとも30分間、機械的または磁気的撹拌下に保たれる。プロセスを30分未満で行う場合、収率の著しい低下が観察される。
【0038】
好ましくは、抽出混合物は、少なくとも30分および最大で24時間、さらにより好ましくは少なくとも1時間および最大で16時間、機械的および/または磁気的撹拌下に保たれる。プロセスが24時間以上行われる場合、所与の時間内に処理できる材料が少なくなるため、プロセス効率が低下する。
【0039】
<反応温度>
好ましくは、抽出プロセスは周囲温度で行われる。周囲温度とは、15~25℃、59~77°Fまたは288.15~298.15Kの温度であると理解される。この温度より高い温度で加熱すると、エネルギー効率が低下し、トリグリセリドとエステル溶媒とのトランスエステル化(例えば、脂肪酸がエチルエステル(EEFA)に変換される)またはオイルの熱分解が生じ得る。
【0040】
プロセスが15℃より低い温度で実施される場合、温度と共に溶媒容量が低下し得るので、オイルの収率の低下が観察される可能性がある。同時に、冷却はエネルギーの消費を必要とし、したがって、反応温度を周囲温度に維持するよりエネルギー効率が低くなる。
【0041】
<反応圧力>
好ましくは、抽出プロセスは大気圧で行われる。「大気圧」なる用語は、1.01325bar、101325Pa、1013.25hPa、1013.25mbar、760mmHg、29.9212インチHgまたは14.696psiと定義される。より高い圧力がプロセスにおいて使用される場合、エネルギーの消費が必要となり、したがって、エネルギー効率が低くなる。また、圧力が高くなると、オイルの劣化につながり得る。
【0042】
<不活性雰囲気>
抽出は、標準的な酸素リッチ雰囲気下で小規模で行うことができる。スケールアップ設備では、抽出溶媒の引火点によるリスクを低減するために、不活性雰囲気下でプロセスを実施することが好ましい。引火点とは、抽出溶媒が気化して空気中で発火性混合物を形成することができる最低温度であると理解される。不活性雰囲気は、例えば窒素またはアルゴンのような不活性ガスによって得られる。より大きな規模では、抽出は、好ましくは、適切なジャケット付き反応器中で行われる。反応器材料としては、ステンレス鋼、ハステロイ、プラスチック、軟鋼およびガラスが挙げられるが、これらに限定されない。ジャケットは、反応器の外側の温度に関係なく内部温度を制御する能力を提供する。
【0043】
<抽出溶媒からのオイルの分離>
抽出溶媒は、当業者に既知の任意の方法によってコーヒーオイルから除去することができる。例えば、抽出溶媒は、ロータリーエバポレーターまたはワイプドフィルムエバポレーターを使用し、約60℃まで最小限に加熱することによって、減圧下でコーヒーオイルから除去することができる。
【0044】
<得られたコーヒーオイルの収率の算出>
得られたコーヒーオイルの収率は、下記式1に基づいて算出される:
【数1】
式中、算出されたコーヒーオイルの質量は、溶媒の除去後に計量されるコーヒーオイルの質量を表し、乾燥された使用済みコーヒー粉の質量は、抽出溶媒と混合される使用済みコーヒー粉の質量を表す。使用済みコーヒー粉に乾燥工程を実施してその水分を低減する場合、使用済みコーヒー粉の質量は、乾燥された使用済みコーヒー粉の質量を表す。
【0045】
<精製プロセス>
本発明によるコーヒーオイルは、そのまま使用してもよいし、さらなる精製プロセスに供してもよい。精製は、例えば、オイルの脱色および/または脱臭を得るために、または望ましくない成分を除去するために行われ得る。好ましい用途では、除去される望ましくない成分はメラノイジンである。メラノイジンは、糖とアミノ酸が結合すると(メイラード反応を介して)形成される褐色の高分子量不均質ポリマーである。メラノイジンは、オイルの褐色の原因である。コーヒー豆の焙煎プロセス中に、メラノイジンはさらに生成され、その結果、いくつかの用途では、コーヒーオイル中のメラノイジンの含有量が、所望の用途には高すぎる場合がある。メラノイジンはオイル中に沈殿し、二相生成物をもたらし、これはその後の適用において処理することが困難である(例えば、サンプリングの再現性が低下する)。
【0046】
精製のプロセスは、以下の工程を含む:
-オイルを適切な溶媒に溶解する工程、活性炭を溶液に添加する工程、および溶液を機械的または磁気的撹拌下で少なくとも3時間維持する工程;
-得られたスラリーを濾過し、アラビカコーヒーオイルを含む液相を分離する工程;
-好ましくは真空中で溶媒を除去して、精製されたアラビカコーヒーオイルを単離する工程。
【0047】
好適な溶媒は、例えば、非極性有機溶媒、好ましくはヘプタンである。
【0048】
任意選択的に、プロセスは、ケーキを溶媒で洗浄する工程、および、溶媒を除去する前に得られた洗浄物を濾液と混合する工程を含む。好ましくは、洗浄は2回行われる。
【0049】
精製プロセスは、濾過済みまたは未濾過の得られたコーヒーオイルに対して行うことができる。濾過されていないコーヒーオイルについては、オイルは、最初に、オイル中に存在する任意の固体粒子を除去するプロセスを受ける。好ましくは、濾過プロセスは真空下で行われる。非限定的な例として、濾過プロセス中、オイルを真空下でフリット3焼結漏斗に通す。
【0050】
<得られたコーヒーオイル中の望ましくない成分の含有量の算出>
望ましくない成分(例えば、メラノイジン)の含有量は、以下の式2に基づいて算出される:
【数2】
式中、元のコーヒーオイルの質量は、溶媒と混合する前に精製プロセスを受けるコーヒーオイルの質量であり、精製されたアラビカコーヒーオイルの質量は、精製プロセスで使用される溶媒の蒸発後に生じるオイルの質量を表す。
【0051】
<コーヒーオイル組成物>
本発明によれば、上述の抽出プロセスを使用することによって、改善された特性を有するコーヒーオイルを得ることができる。
【0052】
コーヒーオイルまたはアラビカコーヒー種子オイルは、主にトリグリセリド、脂肪酸、ステロール、メラノイジンおよびリン脂質を含有する脂質オイルを指す。アラビカコーヒー種子オイルは、NMRにより最大95%のトリグリセリドを含有し得る。
【0053】
好ましい実施形態では、脂肪酸組成物は、以下を含む:
パルミチン酸 21~87ピーク面積%
ステアリン酸 4~21%ピーク面積%
オレイン酸 4~15%ピーク面積%
リノール酸 ≦50%ピーク面積%
リノレン酸 ≦2%ピーク面積%
アラキジン酸 1~8%ピーク面積%
ベヘン酸 ≦3%ピーク面積%。
【0054】
ピーク面積%を特定する方法は、米国薬局方、 USP 43-NF38 p.6676 <401> Fixed Fats and Oilsに開示されているcGMP分析によって行われる。例えば、USPによれば、個々の脂肪酸量を計算する式は、以下の通りである:
【数3】
【0055】
分析および計算の方法の例は、本特許出願において以下に記載されている。
【0056】
脂肪酸組成物という用語は、本明細書で使用される場合、コーヒーオイル加水分解の生成物中に存在する異なる脂肪酸の量を指し、全てコーヒーオイル中に存在する、トリグリセリド中の遊離脂肪酸および結合脂肪酸の両方を含む。脂肪酸組成は、ガスクロマトグラフィーから生成されたクロマトグラムにおける積分シグナルから得られるピーク面積のパーセンテージとして記録される。
【0057】
本発明の好ましい実施形態によれば、5mEq酸素/g以下の過酸化物価を有するコーヒーオイルを得ることができる。過酸化物価という用語は、オイル中に存在する酸化の尺度を指す。この値が高い場合、ラジカル分解/酸化の兆候である。
【0058】
上記と自由に組み合わせ可能な別の好ましい実施形態によれば、ヨウ素価が130g/100gオイル以下のコーヒーオイルを得ることができる。ヨウ素価という用語は、オイルの不飽和の尺度を指し、オイル100g当たり消費されるヨウ素のグラム(g/100g)として測定される。
【0059】
上記のいずれかの実施形態と自由に組み合わせ可能なさらに別の好ましい実施形態によれば、3mgKOH/g以下の酸価を有するコーヒーオイルを得ることができる。酸価(または遊離脂肪酸)という用語は、オイル中に存在する遊離脂肪酸を中和するのに必要な水酸化カリウムの量を指す。遊離脂肪酸または酸価は、オイル1グラム当たりの水酸化カリウムのミリグラム(mg/g)で測定される。酸価は、オイル中に存在する非結合脂肪酸のレベルを示し、様々なレベルがオイルのpHおよび品質に潜在的に影響を及ぼす。
【0060】
上記の実施形態のいずれかと自由に組み合わせ可能なさらに別の好ましい実施形態によれば、140mg/g以上185mg/g以下の鹸化値を有するコーヒーオイルを得ることができる。鹸化値という用語は、オイル中に存在する遊離脂肪酸を中和し、オイル1g中のエステルを鹸化するために必要とされる水酸化カリウムの量を指す。鹸化値は、オイル1グラム当たりの水酸化カリウムのミリグラム(mg/g)で測定される。鹸化値は、オイル中に存在する、トリグリセリド中のエステルとして結合した総脂肪酸および結合していない遊離脂肪酸の量を示す。
【0061】
上記の実施形態のいずれかと自由に組み合わせ可能なさらに別の好ましい実施形態によれば、コーヒーオイルの総重量に基づいて1.5質量%以下のカフェイン含有量を有するコーヒーオイルを得ることができる。
【0062】
上記の実施形態のいずれかと自由に組み合わせ可能なさらに別の好ましい実施形態によれば、コーヒーオイルの総重量に基づいて2質量%以下のトコフェロール含有量を有するコーヒーオイルを得ることができる。
【0063】
上記の実施形態のいずれかと自由に組み合わせ可能なさらに別の好ましい実施形態によれば、0.861g/mL以下および0.989g/mL以上の密度を有するコーヒーオイルを得ることができる。密度という用語は、オイルの単位体積当たりの質量を指し、油は水よりも密度が低いため、オイルの親油性を示す。
【実施例
【0064】
以下、廃棄される使用済みの粉からコーヒーオイルを得るための抽出プロセスの例示的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、そうでなければ埋め立て地に送られる廃棄される使用済みの粉からコーヒーオイルを得るための抽出プロセスの概要を示す。このプロセスは、本発明に記載されるようなコーヒーベースの供給原料のものであれば、任意の他のタイプの投入材料に等しく適用可能であり得る。第1に、廃棄されるコーヒー粉を、含水率が10質量%以下になるまで乾燥させる。乾燥された使用済みコーヒー粉を、周囲温度および大気圧で本発明による抽出溶媒と混合し、機械的および/または磁気的撹拌下で少なくとも30分間保持する。コーヒー粉を濾別し、濾液を真空中で濃縮して、褐色のアラビカコーヒーオイルを得る。
【0065】
出発材料は、様々の地元のカフェ店によって提供された。
【0066】
全ての抽出に使用される使用済みコーヒー粉は、異なるカフェの廃棄コーヒー粉の混合物である。各バッチを使用前に混合して、均質な内容物を確保した。
【0067】
これらのカフェの1つから、バージン豆(ダークロースト)を回収した。豆を「UUOUU Mini Grinder」を用いて粉砕し、篩に通して、粉砕されていない豆を除去した。篩にかけた生成物を、使用済みコーヒー粉の抽出との直接比較のために抽出プロセスに使用した。
【0068】
<様々な溶媒を用いてコーヒーオイルを抽出するプロセス-実験室規模の実験>
実施例1~11、21~24および比較例1は、地元のカフェから得られた同じバッチの使用済みコーヒー粉を用いて行った。
【0069】
実施例1
使用済みコーヒー粉(制限試薬;LR、10.07g)を、100mL丸底フラスコ中で、周囲温度および大気圧で16時間、酢酸メチル(50mL;5vol)と共に撹拌した。コーヒー粉を濾過し、ケーキを酢酸メチル(10.07mL;1vol)で2回洗浄した。濾液を真空中で濃縮して、1.31gの褐色アラビカコーヒーオイルを得た(収率13.1%)。
【0070】
収率の計算は、式1に基づいて行われる:
【数4】
【0071】
実施例2
実施例1と同様にして、使用済みコーヒー粉(制限試薬;LR)を酢酸エチル(5vol)と共に周囲温度、大気圧で16時間攪拌し、褐色アラビカコーヒーオイルを得た(収率14.1%)。
【0072】
実施例3
実施例1と同様にして、使用済みコーヒー粉(制限試薬;LR)を酢酸n-プロピル(5vol)と共に周囲温度、大気圧で16時間攪拌し、褐色アラビカコーヒーオイルを得た(収率14.3%)。
【0073】
実施例4
実施例1と同様にして、使用済みコーヒー粉(制限試薬;LR)を酢酸イソプロピル(5vol)と共に周囲温度、大気圧で16時間攪拌し、褐色アラビカコーヒーオイルを得た(収率14.4%)。
【0074】
実施例5
実施例1と同様にして、使用済みコーヒー粉(制限試薬;LR)を酢酸tert-ブチル(5vol)と共に周囲温度、大気圧で16時間攪拌し、褐色アラビカコーヒーオイルを得た(収率16.4%)。
【0075】
実施例6
実施例1と同様にして、使用済みコーヒー粉(制限試薬;LR)を酢酸n-ブチル(5vol)と共に周囲温度、大気圧で16時間攪拌し、褐色アラビカコーヒーオイルを得た(収率14.2%)。
【0076】
実施例7
実施例1と同様にして、使用済みコーヒー粉(制限試薬;LR)を酢酸イソアミル(5vol)と共に周囲温度、大気圧で16時間攪拌し、褐色アラビカコーヒーオイルを得た(収率13.1%)。
【0077】
実施例8
実施例1と同様にして、使用済みコーヒー粉(制限試薬;LR)をプロピオン酸エチル(5vol)と共に周囲温度および大気圧で16時間攪拌し、褐色アラビカコーヒーオイルを得た(収率13.1%)。
【0078】
実施例9
実施例1と同様にして、使用済みコーヒー粉(制限試薬;LR)を酪酸エチル(5vol)と共に周囲温度および大気圧で16時間撹拌し、褐色アラビカコーヒーオイルを得た(収率13.2%)。
【0079】
実施例10
実施例1と同様にして、100mL丸底フラスコ中で、使用済みコーヒー粉(制限試薬;LR)を酢酸ベンジル(5vol)と共に周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。コーヒー粉を濾過し、ケーキを酢酸ベンジル(1vol)で2回洗浄した。褐色の溶液が得られ、これは、前述の実施例の全てのオイルと同様の色であった。使用した有機溶媒の揮発性が低いため、オイルを単離することができなかった。溶液を脂肪酸組成について分析し、結果は先の実施例と同様であった。
【0080】
実施例11
実施例1と同様にして、100mL丸底フラスコ中で、使用済みコーヒー粉(制限試薬;LR)をフェニル酢酸エチル(5vol)と共に周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。コーヒー粉を濾過し、ケーキをフェニル酢酸エチル(1vol)で2回洗浄した。褐色の溶液が得られ、これは、前述の実施例の全てのオイルと同様の色であった。使用した有機溶媒の揮発性が低いため、オイルを単離することができなかった。溶液を脂肪酸組成について分析し、結果は先の実施例と同様であった。
【0081】
比較例1
100mL丸底フラスコ中で、使用済みコーヒー粉(制限試薬;LR、10.02g)をヘキサン(50mL;5vol)と共に周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。コーヒー粉を濾過し、ケーキをヘキサン(10mL;1vol)で2回洗浄した。濾液を真空中で濃縮して、1.23gの褐色アラビカコーヒーオイル(収率12.3%)を得た。
【0082】
収率の計算は、式1に基づいて行われる:
【数5】
【0083】
これらの実施例からの結果を表1に要約する。
【表1】
【0084】
表1から、抽出溶媒としてヘキサンを使用することは、環境に優しくなく、効率が低く、本発明による抽出溶媒を使用することによって得られるよりも収率が明らかに低いことが観察できる。
【0085】
<コーヒーオイルの抽出プロセス;経時的な収率評価>
次に、抽出溶媒として酢酸エチルを使用して、周囲温度および大気圧で、乾燥した使用済みコーヒー粉からコーヒーオイルを抽出する際の、経時的な収率の発展が観察される。結果を表2にまとめる。
【0086】
実施例21
使用済みコーヒー粉(60.87g;制限試薬;LR)を、500mlの丸底フラスコ中で、周囲温度および大気圧で30分間、酢酸エチル(300ml;5vol)と共に撹拌した。コーヒー粉を濾過し、ケーキを酢酸エチル(60ml;1vol)で2回洗浄した。濾液を真空中で濃縮して、褐色アラビカコーヒーオイル(収率13.4%)を得た。
【0087】
実施例22
周囲温度および大気圧で1時間であることを除いて、実施例21と同様にして、使用済みコーヒー粉を酢酸エチルと共に攪拌し、褐色アラビカコーヒーオイルを得た(収率13.0%)。
【0088】
実施例23
周囲温度および大気圧で6時間であることを除いて、実施例21と同様にして、使用済みコーヒー粉を酢酸エチル共に攪拌し、褐色アラビカコーヒーオイルを得た(収率13.6%)。
【0089】
実施例24
周囲温度および大気圧で48時間であることを除いて、実施例21と同様にして、使用済みコーヒー粉を酢酸エチルと共に撹拌し、褐色アラビカコーヒーオイルを得た(収率14.0%)。
【0090】
結果を表2にまとめる。
【表2】
【0091】
表2から、16時間後の収率は同様の値のままであることが観察できる。16~48時間の収率は同様であるので、追加の時間にわたってプロセスを稼働させ続けるために必要とされるエネルギーは正当化されず、プロセスは非効率になる。
【0092】
<脱脂された使用済みコーヒー粉からコーヒーオイルを再抽出するプロセス>
実施例31
実施例22と同様に、酢酸エチルを用いて抽出した使用済みコーヒー粉を、その後10%以下まで乾燥させ、酢酸エチルで再抽出した。乾燥脱脂使用済みコーヒー粉(60.42g;LR)を、500mL丸底フラスコ中で、周囲温度および大気圧で16時間、酢酸エチル(300mL;5vol)と共に撹拌した。コーヒー粉を濾過し、ケーキを酢酸エチル(60mL;1vol)で2回洗浄した。濾液を真空中で濃縮して、褐色アラビカコーヒーオイル(1.17g;収率1.9%)を得た。見ての通り、再抽出後に回収されるコーヒーオイルの量は非常に少なく、これは、本発明による第1の抽出において効率的なプロセスが実行されることを意味する。
【0093】
<スケールアップ実験>
実施例41~42は、地元のカフェから得られた使用済みコーヒー粉の別のバッチを使用して実施した。20Lのガラスジャケット付き反応器を抽出プロセスに使用した。
【0094】
実施例41
使用済みコーヒー粉(2kg;制限試薬;LR)を、20Lのガラスジャケット付き反応器中で、周囲温度および大気圧で1時間、酢酸エチル(10L;5vol)中で撹拌した。コーヒー粉を焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。反応器およびケーキを酢酸エチル(2L;1vol)で洗浄した。ケーキをさらなる酢酸エチル(2L;1vol)で洗浄した。溶媒を、大気圧および高温で反応器から蒸留により除去した。最終濃縮をロータリーエバポレーターにおいて真空中で完了し、褐色の天然アラビカコーヒーオイル(235g;11.8%)を得た。
【0095】
実施例42
使用済みコーヒー粉(2kg;制限試薬;LR)を、20Lのガラスジャケット付き反応器中で、周囲温度および大気圧で2時間、酢酸エチル(10L;5vol)中で撹拌した。コーヒー粉を焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。反応器およびケーキを酢酸エチル(2L;1vol)で洗浄した。ケーキをさらなる酢酸エチル(2L;1vol)で洗浄した。溶媒を、大気圧および高温で反応器から蒸留により除去した。最終濃縮をロータリーエバポレーターにおいて真空中で完了し、褐色の産出アラビカコーヒーオイル(226g;12.7%)を得た。
【0096】
<望ましくない成分(例えば、メラノイジン)の含有量>
同じバッチからの使用済みコーヒー粉を、周囲温度および大気圧で1時間、および還流で1時間、酢酸エチルで抽出した。得られたコーヒーオイルを以下の実験で使用した。
【0097】
実施例51
周囲温度および大気圧で1時間、酢酸エチルで抽出することによって得られたアラビカコーヒーオイル(16.34g;LR)をヘプタン(65mL;4vol)に溶解した。ヘプタン中のコーヒーオイルの溶液を、活性炭(12.35g;75質量%)を含有する500mLフラスコに添加した。フラスコをヘプタン(16mL;1vol)ですすぎ、洗浄液を、木炭、ヘプタンおよびオイルを含有するフラスコに加えた。スラリーを周囲温度および大気圧で3時間撹拌した。スラリーを濾過した。フラスコおよびケーキをヘプタン(16mL;1vol)で2回洗浄した。ケーキのみをヘプタン(16mL;1vol)でさらに2回洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で濃縮し、黄色脱色および脱臭されたアラビカコーヒーオイル(13.99g;85.6%)を得た。アンビエント抽出した産出アラビカコーヒーオイルの脱色中の質量損失は2.35g(14.4%)である。
【0098】
実施例52
還流下で1時間の酢酸エチルによる抽出によって得られたアラビカコーヒーオイル(17.88g;LR)をヘプタン(71mL;4vol)に溶解した。ヘプタン中のコーヒーオイルの溶液を、活性炭(13.43g;75質量%)を含有する500mLフラスコに添加した。フラスコをヘプタン(18mL;1vol)ですすぎ、洗浄液を、木炭、ヘプタン、およびオイルを含有するフラスコに加えた。スラリーを周囲温度および大気圧で3時間撹拌した。スラリーを濾過した。フラスコおよびケーキをヘプタン(18mL;1vol)で2回洗浄した。ケーキのみをヘプタン(18mL;1vol)でさらに2回洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で濃縮して、黄色脱色および脱臭されたアラビカコーヒーオイル(14.64g;81.9%)を得た。アンビエント抽出した産出アラビカコーヒーオイルの脱色中の質量損失は3.24g(18.1%)である。
【0099】
この結果により、還流下で酢酸エチルによる抽出によって得られたコーヒーオイルは、周囲温度および大気圧で酢酸エチルによる抽出によって得られるコーヒーオイルよりも、メラノイジンの含有量が高いことが分かった。
【0100】
<様々なエステルを用いた抽出>
以下の実施例は、同じバッチからの使用済みコーヒー粉を使用して行った。
【0101】
実施例61
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.07g;LR)および酢酸メチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸メチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸メチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は暗橙色オイルであった(1.37g;収率13.6%)。
【0102】
実施例62
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.06g;LR)および酢酸メチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で1時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸メチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸メチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は暗橙色オイルであった(1.02g;収率10.1%)。
【0103】
比較例2
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.04g;LR)および酢酸メチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを還流下で1時間撹拌した。内容物を周囲温度に冷却した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸メチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸メチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は褐色オイルであり、暗褐色/黒色の固体沈殿物が存在した(1.05g;収率10.5%)。
【0104】
実施例63
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.02g;LR)および酢酸n-プロピル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸n-プロピル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸n-プロピル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は暗橙色オイルであった(1.23g;収率12.3%)。
【0105】
実施例64
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.04g;LR)および酢酸n-プロピル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で1時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸n-プロピル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸n-プロピル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は暗橙色オイルであった(1.03g;収率10.3%)。
【0106】
比較例3
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.08g;LR)および酢酸n-プロピル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを還流下で1時間撹拌した。内容物を周囲温度に冷却した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸n-プロピル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸n-プロピル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は褐色オイルであり、褐色固体沈殿物が存在した(1.23g;収率12.2%)。
【0107】
実施例65
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.08g;LR)および酢酸イソプロピル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸イソプロピル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸イソプロピル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は暗橙色オイルであった(1.29g;収率12.8%)。
【0108】
実施例66
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.05g;LR)および酢酸イソプロピル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で1時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸イソプロピル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸イソプロピル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は暗橙色オイルであった(1.11g;収率11.0%)。
【0109】
比較例4
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.07g;LR)および酢酸イソプロピル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを還流下で1時間撹拌した。内容物を周囲温度に冷却した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸イソプロピル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸イソプロピル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は褐色オイルであり、暗褐色/黒色の固体沈殿物が存在した(1.22g;収率12.1%)。
【0110】
実施例67
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.05g;LR)および酢酸n-ブチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸n-ブチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなるn-ブチルアセテート(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は暗橙色-褐色オイルであった(1.25g;収率12.4%)。
【0111】
実施例68
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.00g;LR)および酢酸n-ブチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で1時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸n-ブチル(10ml;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなるn-ブチルアセテート(10ml;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は暗橙色オイルであった(1.02g;収率10.2%)。
【0112】
比較例5
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.04g;LR)および酢酸n-ブチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを還流下で1時間撹拌した。内容物を周囲温度に冷却した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸n-ブチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなるn-ブチルアセテート(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は褐色オイルであり、固体沈殿物が存在した(1.25g;収率12.5%)。
【0113】
実施例69
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.04g;LR)および酢酸t-ブチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸t-ブチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸t-ブチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は暗橙色オイルであった(1.14g;収率11.4%)。
【0114】
実施例70
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.03g;LR)および酢酸t-ブチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で1時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸t-ブチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸t-ブチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は暗橙色オイルであった(1.00g;収率10.0%)。
【0115】
比較例6
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.07g;LR)および酢酸t-ブチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを還流下で1時間撹拌した。内容物を周囲温度に冷却した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸t-ブチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸t-ブチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は褐色-黒色沈殿物を有する褐色オイルであった(1.17g;収率11.6%)。
【0116】
実施例71
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.06g;LR)および酢酸ベンジル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸ベンジル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸ベンジル(10mL;1vol)で洗浄した。溶媒の揮発性が低いため、生成物を単離することができなかったが、得られた溶液を外観について分析した。得られた溶液は淡褐色-黄色の透明溶液であった。
【0117】
実施例72
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.05g;LR)および酢酸ベンジル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で1時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸ベンジル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸ベンジル(10mL;1vol)で洗浄した。溶媒の揮発性が低いため、生成物を単離することができなかったが、得られた溶液を外観について分析した。得られた溶液は淡褐色-黄色の透明溶液であった。
【0118】
比較例7
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.08g;LR)および酢酸ベンジル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを還流下で1時間撹拌した。内容物を周囲温度に冷却した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸ベンジル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸ベンジル(10mL;1vol)で洗浄した。溶媒の揮発性が低いため、生成物を単離することができなかったが、得られた溶液を外観について分析した。得られた溶液は暗褐色の透明溶液であった。
【0119】
実施例73
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.07g;LR)および酢酸エチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は暗橙色-褐色オイルであった(1.19g;収率11.8%)。
【0120】
実施例74
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.05g;LR)および酢酸エチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で1時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は暗橙色-褐色オイルであった(1.04g;収率10.3%)。
【0121】
比較例8
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.09g;LR)および酢酸エチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを還流下で1時間撹拌した。内容物を周囲温度に冷却した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は暗褐色オイルであり、固体沈殿物が存在した(1.13g;収率11.2%)。
【0122】
実施例75
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.01g;LR)およびエチルフェニルアセテート(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキをフェニル酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなるエチルフェニルアセテート(10mL;1vol)で洗浄した。溶媒の揮発性が低いため、生成物を単離することができなかったが、得られた溶液を外観について分析した。得られた溶液は淡褐色-黄色の透明溶液であった。
【0123】
実施例76
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.03g;LR)およびエチルフェニルアセテート(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で1時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキをフェニル酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなるエチルフェニルアセテート(10mL;1vol)で洗浄した。溶媒の揮発性が低いため、生成物を単離することができなかったが、得られた溶液を外観について分析した。得られた溶液は淡褐色-黄色の透明溶液であった。
【0124】
比較例9
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.03g;LR)およびエチルフェニルアセテート(50mL;5vol)を添加した。スラリーを還流下で1時間撹拌した。内容物を周囲温度に冷却した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキをフェニル酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなるエチルフェニルアセテート(10mL;1vol)で洗浄した。溶媒の揮発性が低いため、生成物を単離することができなかったが、得られた溶液を外観について分析した。得られた溶液は暗褐色の透明溶液であった。
【0125】
実施例77
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.07g;LR)および酢酸イソアミル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸イソアミル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸イソアミル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて70~75℃で真空濃縮した。オイルの最終濃縮中に酢酸エチルとの共沸蒸留を使用して、生成物から残留酢酸イソアミルを除去した。単離した生成物は暗橙色-褐色オイルであった(1.37g;収率13.6%)。
【0126】
実施例78
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.08g;LR)および酢酸イソアミル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で1時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸イソアミル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸イソアミル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて70~75℃で真空濃縮した。オイルの最終濃縮中に酢酸エチルとの共沸蒸留を使用して、生成物から残留酢酸イソアミルを除去した。単離した生成物は暗橙色-褐色オイルであった(1.32g;収率13.1%)。
【0127】
比較例10
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.09g;LR)および酢酸イソアミル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを還流下で1時間撹拌した。内容物を周囲温度に冷却した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸イソアミル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸イソアミル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて70~75℃で真空濃縮した。オイルの最終濃縮中に酢酸エチルとの共沸蒸留を使用して、生成物から残留酢酸イソアミルを除去した。単離した生成物は褐色オイルであり、暗褐色/黒色の固体沈殿物が存在した(1.32g;収率13.1%)。
【0128】
実施例79
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.06g;LR)およびプロピオン酸エチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキをプロピオン酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなるプロピオン酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて55~60℃で真空中で濃縮した。単離した生成物は暗橙色-褐色オイルであった(1.25g;収率12.4%)。
【0129】
実施例80
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.01g;LR)およびプロピオン酸エチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で1時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキをプロピオン酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなるプロピオン酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて55~60℃で真空中で濃縮した。単離した生成物は暗橙色-褐色オイルであった(1.04g;収率10.4%)。
【0130】
比較例11
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.04g;LR)およびプロピオン酸エチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを還流下で1時間撹拌した。内容物を周囲温度に冷却した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキをプロピオン酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなるプロピオン酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて55~60℃で真空中で濃縮した。単離した生成物は褐色オイルであり、暗褐色/黒色の固体沈殿物が存在した(1.26g;収率12.5%)。
【0131】
実施例81
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.01g;LR)および酪酸エチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酪酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる量の酪酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて55~60℃で真空中で濃縮した。単離した生成物は暗橙色-褐色オイルであった(1.25g;収率12.5%)。
【0132】
実施例82
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.02g;LR)および酪酸エチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で1時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酪酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる量の酪酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて55~60℃で真空中で濃縮した。単離した生成物は暗橙色-褐色オイルであった(1.15g;収率11.5%)。
【0133】
比較例12
100mL丸底フラスコに、使用済みコーヒー粉(10.07g;LR)および酪酸エチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを還流下で1時間撹拌した。内容物を周囲温度に冷却した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酪酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる量の酪酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて55~60℃で真空中で濃縮した。単離した生成物は褐色オイルであり、暗褐色/黒色の固体沈殿物が存在した(1.45g;収率14.4%)。
【0134】
実施例61~82の結果は、周囲温度および大気圧での抽出が、還流抽出と同様の効率を有することを示した。これは、特にプロセスが少なくとも16時間行われる場合に当てはまる。さらに、周囲温度および大気圧での抽出によって得られたオイルは、還流での抽出によって得られたオイルよりも官能特性が改善された。
【0135】
<抽出温度の影響>
実験61~73と同じバッチからの使用済みコーヒー粉を以下の実験に使用した。
【0136】
実施例91
100mLの丸底フラスコに、酢酸エチル(50mL;5vol)を添加した。溶媒を50±2.5℃に加熱した。熱い溶媒に、使用済みコーヒー粉(10.05g;LR)を添加した。スラリーを50±2.5℃で1時間撹拌した。スラリーを周囲温度(22.8℃)に冷却した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離された生成物は、固体が存在しない暗橙色-褐色オイルであった(1.10g;収率10.9%)。
【0137】
周囲温度から50℃へ抽出温度を上昇させることによって、周囲温度と比較して収率の点でわずかな改善しか示されなかった。したがって、温度の上昇は、予想されたように有意な影響を収率に及ぼさない。
【0138】
<未使用の焙煎コーヒー粉の抽出>
実施例101
100mL丸底フラスコに、未使用の焙煎コーヒー粉(10.01g;LR)および酢酸エチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で16時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離された生成物は褐色オイルであり、褐色-黒色沈殿物(1.54g;15.4%収率)が存在した。
【0139】
実施例102
100mL丸底フラスコに、未使用の焙煎コーヒー粉(10.08g;LR)および酢酸エチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを周囲温度および大気圧で1時間撹拌した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は褐色オイルであり、黒色-褐色沈殿物が存在した(1.32g;収率13.1%)。
【0140】
実施例103
100mL丸底フラスコに、未使用の焙煎コーヒー粉(10.04g;LR)および酢酸エチル(50mL;5vol)を添加した。スラリーを還流下で1時間撹拌した。内容物を周囲温度に冷却した。スラリーを焼結漏斗(フリット3)を通して濾過した。フラスコおよびケーキを酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。ケーキのみをさらなる酢酸エチル(10mL;1vol)で洗浄した。濾液および洗浄液を合わせて真空中で45~50℃で濃縮した。単離した生成物は褐色オイルであり、黒色-褐色沈殿物が存在した(1.53g;15.2%収率)。
【0141】
<定性分析>
分析方法の例は、実施例22に関連して以下に記載されている。しかしながら、同じ方法を使用して、本発明による任意のコーヒーオイル組成物を特徴付けることができる。
【0142】
<酸価>
酸価は、USP 43-NF38 p.6676 <401> Fixed Fats and Oilsに説明されるように特定される。
【0143】
各実施例についてデータを収集したので、データを傾向分析し、各値について許容範囲が得られた。データセットについて、データ点の数および各々の値は既知である。これから、式2に従って平均値を計算した:
【数6】
【0144】
許容範囲の上限値および下限値を得るために、上方管理限界(UCL)および下方管理限界(LCL)を計算した。以下、各式について、標準偏差の算出に用いた式(式3)と共に説明する:
【数7】
式中、
xi=データセットからの各値
μ=データセットの平均
N=データセット中のデータ点の数。
【0145】
表3に示される以下のデータは、実施例22について得られたものである:
【表3】
【0146】
【数8】
【0147】
数値は、計算されたUCLおよびLCLを包含するように四捨五入される。このデータセットについて、範囲を最も近いmgに四捨五入した。抽出したコーヒーオイルの酸価は4mg/g以下であった。
【0148】
<密度>
質量をOHAUS Navigator(商標)NV422天秤で記録した。エッペンドルフシングルチャネルピペット(1~10ml)を用いて体積を測定した。
【0149】
実施例22からのコーヒーオイル1mLを正確に測定し、秤量した(0.97g)。式4を用いて密度を算出した:
【数9】
式中、
ρ=試料の密度(g/mL)
m=採取した試料の正確な質量(g)
V=秤量した試料の総体積(mL)。
【0150】
式4を用いたコーヒーオイルの計算例:
【数10】
【0151】
<SAP値>
SAP値は、USP 43-NF38 p.6676 <401> Fixed Fats and Oilsに説明されるように特定される。水酸化カリウムペレット(≧85%)は、Scientific Laboratory Suppliesから入手した。メタノール(99%)をAlfa Acerから入手した。フェノールフタレイン溶液(Indicator; Reag. Ph.Eur.; 1% in ethanol)および0.5N塩酸(Volumetric; Reag. Ph.Eur., 0.5M; 0.5N)は、Honeywell Flukaから入手した。質量をOHAUS Navigator(商標)NV422天秤で記録した。使用したガラス製体積計は、クラスA分析グレードであった。エッペンドルフシングルチャネルピペット(1~10mL)を使用して、より小さい体積を測定した。
【0152】
手順は以下の通りであった:実施例22からの1.49gのコーヒーオイルを500mL丸底フラスコに秤量した。これに、25mLの0.5Nアルコール性水酸化カリウムを添加した。内容物を90分間還流した。内容物を冷却した。これに、1mLのフェノールフタレインTSを添加した。溶液を0.25N塩酸VSで、ピンク色が除去され、初期の色が観察されるまで滴定した。必要とされる0.25N塩酸VSの体積は21.8mLであった。1mLのフェノールフタレインを含む25mLの0.5N水酸化カリウム溶液でブランク滴定を行った。ブランク力価は45.0mLであった。
【0153】
鹸化価は、式5に従って計算した:
【数11】
式中、
Mr=水酸化カリウムの分子量(56.11)
VB=ブランク試験で消費された塩酸の体積(mL)
VT=実際の試験で消費された塩酸の体積(mL)
N=塩酸溶液の正確な規定度
W=試験に使用された物質の質量。
【0154】
実施例22については、式5によるSAP値は、以下である:
【数12】
【0155】
<遊離脂肪酸値>
遊離脂肪酸値は、USP 43-NF38 p.6676 <401> Fixed Fats and Oilsに説明されるように決定される。メタノール(HPLCグレード、99.9%)および1N水酸化カリウム溶液をFisherから入手し、ジエチルエーテル(純度、>99.5%)をハネウェルから入手した。使用したガラス製体積計は、クラスA分析グレードであった。質量をOHAUS Navigator(商標)NV422天秤で記録した。手順は以下の通りである:
実施例22からの1.02gのコーヒーオイルを、ジエチルエーテルおよびメタノールの1:1混合物50mLに溶解した。この混合物を、沈殿が形成されるまで少なくとも30秒間、0.01N水酸化カリウム溶で滴定した(力価=1.8mL水酸化カリウム、0.01N)。
【0156】
0.01N水酸化カリウムの力価を用いて、式6を使用して試料の遊離脂肪酸(FFA)値を特定することができる:
【数13】
Mr=水酸化カリウムの分子量(56.11g/mol-1
V=滴定に使用した0.01N水酸化カリウムの力価(mL)
N=使用した水酸化カリウム溶液の正確な規定度(N)
W=滴定に使用した試料の質量(g)。
【0157】
以下の計算は、実施例22に適用可能である:
FFA=(56.11×1.8)×(0.01/1.02)
FFA=0.99mg/g。
【0158】
<ヨウ素価>
ヨウ素価は、USP 43-NF38 p.6676 <401> Fixed Fats and Oilsに説明されるように特定される。一臭化ヨウ素(98%)、ヨウ化カリウム(99%)およびデンプン指示薬溶液(1%, Acculute Standard Volumetric Solution)をAlfa Acerから入手し、酢酸、氷酢酸(99%)をFisherから入手し、0.1Nチオ硫酸ナトリウム溶液をハネウェルから入手した。使用したガラス製体積計は、クラスA分析グレードであった。エッペンドルフシングルチャネルピペット(1~10mL)を使用して、より小さい体積を測定した。質量をOHAUS Navigator(商標)NV422天秤で記録した。手順は以下の通りである:
ヨードブロミド試験溶液(TS)-2.03gのヨードブロミドを100mLの氷酢酸に溶解し、遮光したガラス容器に保存した。ヨウ化カリウム試験溶液(TS)-16.49gのヨウ化カリウムを100mLの脱イオン水に溶解し、遮光したガラス容器に保存した。
【0159】
試料滴定:実施例22からの0.20gのコーヒーオイルを25mLのジクロロメタンに溶解した。これに、25mLのヨードブロミドTSを添加した。溶液を、10分毎に混合しながら、遮光して30分間静置した。これに、30mLのヨウ化カリウムTSおよび100mLの脱イオン水を添加した。溶液を、ヨウ素色が淡くなるまで0.1Nチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定し、この時点で、3mlのデンプン指示薬溶液を添加した。0.1Nチオ硫酸ナトリウムの滴定を、水相中のヨウ素色が完全になくなるまで続けた。力価は36.8mLと記録された。
【0160】
ブランク滴定:25mLのジクロロメタンを容器に加え、これに25mLのヨードブロミドTSを加えた。溶液を、10分毎に混合しながら、遮光して30分間静置した。これに、30mLのヨウ化カリウムTSおよび100mLの脱イオン水を添加した。溶液を、ヨウ素の色が淡くなるまで0.1Nチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定した。この時点で、3mlのデンプン指示薬溶液を添加した。0.1Nチオ硫酸ナトリウムの滴定を、水相中のヨウ素色が完全になくなるまで続けた。力価は46.4mLと記録された。
【0161】
試料力価およびブランク力価を用いて、式7を使用して、オイル中の不飽和度を表すヨウ素価を計算することができる:
【数14】
式中、
Ar=ヨウ素の原子量(126.90)
VB=ブランクによって消費された0.1Nチオ硫酸ナトリウムの体積(mL)
VS=試料によって消費された0.1Nチオ硫酸ナトリウムの体積(mL)
N=チオ硫酸ナトリウム溶液の正確な規定度(N)
W=採取された試料の質量(g)。
【0162】
以下の計算は、実施例22に適用可能である:
ヨウ素価=[126.90×(46.4-36.8)×0.1]/(10×0.2)
ヨウ素価=60.9gI/100g。
【0163】
<トコフェロール含有量>
全てのUV-可視分光光度測定をJenway 7205分光光度計で行った。α-トコフェロール(95%;合成)をACROS Organicsから得た。イソプロパノールはReAgentから入手した。質量をOHAUS Navigator(商標)NV422天秤で記録した。使用したガラス製体積計は、クラスA分析グレードであった。エッペンドルフシングルチャネルピペット(1~10mL)を使用して、より小さい体積を測定した。
【0164】
トコフェロール標準溶液:0.10gのα-トコフェロールを100mLメスフラスコに秤量した。これをイソプロパノールで体積希釈した。混合物を、α-トコフェロールの完全な溶解が観察されるまで振盪した。この溶液(A-1000μg/mL)を使用して、1~100μg/mL(B~L)の範囲のさらなる11種の標準溶液を作製した。
【0165】
試料溶液:実施例22から採取した0.97gの試料をバイアルに秤量した。これに、10mLのイソプロパノールを添加した。この溶液(試料溶液1)を、試料が完全に溶解するまで振盪した。100mLメスフラスコに、1mLの試料溶液1を添加した。これをイソプロパノールで体積希釈し、完全に混合するまで振盪した(試料溶液2)。100mLメスフラスコに、1mLの試料溶液2を添加した。これをイソプロパノールで体積希釈し、完全に混合するまで振盪した(試料溶液3)。
【0166】
UV-Vis分析:表4による試料溶液A~Lを、290nmにおけるUV-Visによって分析した。イソプロパノールのみからなるブランクも290nmで分析した。標準溶液から検量線を得た。吸光度について2.0~2.50の範囲内の任意の値を廃棄し、これらによって検出器が飽和した。グラフに最も適合する直線を適合させ、式を用いて試料中のトコフェロール含有量を計算した。全ての試料溶液をUV-Visによって分析した。標準溶液から得られたデータ点において最も中心に位置する値をトコフェロールの計算に使用した。少なくとも8つのデータ点がグラフ上に残っていれば、標準に対する最良適合線に対する任意の明らかな外れ値をグラフから除去した。最良適合線からの式を式8に示す:
【数15】
式中、
y=吸光度
x=濃度(μg/mL)
m=勾配
C=y切片。
【0167】
したがって、UV-Visによって測定された希釈試料中のα-トコフェロール濃度は、式9に従う:
【数16】
【0168】
α-トコフェロール/コーヒーオイル1グラムの値は、上記の濃度計算および元の試料中のコーヒーオイルの質量から計算することができる。
【0169】
以下の計算は、実施例22に適用可能である:
【表4】
【0170】
図2は、α-トコフェロールの標準溶液から得られた検量線を示す。最良適合線について得られる方程式は、以下の通りである:
【数17】
【0171】
試料溶液3の吸光度は0.423であった。試料中のα-トコフェロールの量は、以下のように計算することができる:
【数18】
【0172】
<過酸化物価>
全てのUV-可視分光光度測定を、Jenway 7205分光光度計で行った。過酸化水素(水中30%)を、Fisher、Pierce(商標)定量的過酸化物アッセイから得た:脂質適合性製剤をThermo Scientificから得た。
【0173】
作業試薬調製-100μLの試薬A(Pierce(商標)定量的過酸化物アッセイ:脂質適合性製剤)を10mLの試薬C(Pierce(商標)定量的過酸化物アッセイ:脂質適合性製剤)に添加した。
【0174】
過酸化水素の30%(9.8M)ストック溶液を連続希釈して、10~100μMの範囲の7つの標準溶液を得た。
【0175】
各標準溶液90μLを作業試薬900μLに添加し、続いてメタノール10μLを添加し、各溶液を20分間放置した後、各溶液の吸光度を560nmで測定し、検量線を作成した。
【0176】
実施例22からの90μLのコーヒーオイルを900μLの作業試薬に添加し、続いて10μLのメタノールを添加した。溶液を20分間静置した後、吸光度を560nmで測定した。試料の吸光度値を検量線と比較して、コーヒーオイルの過酸化物価を計算した。
【0177】
試料溶液1~7をUV-Visにより560nmで分析した。水および作業試薬のみからなるブランクも560nmで分析した。標準溶液から検量線を得た。吸光度について2.0~2.50の範囲内の任意の値を廃棄し、これらによって検出器が飽和した。グラフに最も適合する直線を適合させ、式を用いて試料の過酸化物価を計算した。全ての試料溶液をUV-Visによって分析した。標準溶液から得られたデータ点において最も中心に位置する値を過酸化物価の計算に使用した。最良適合線からの式は、式10に従って以下の通りである:
【数19】
式中、
y=吸光度
x=濃度(μg/mL)
m=勾配
C=y切片。
【0178】
したがって、UV-Visによって測定された試料の過酸化物価は、式11で計算される:
【数20】
【0179】
コーヒーオイルのmmolの値は、濃度計算から産出することができる。
【0180】
過酸化物価は、脂肪またはオイル1キログラム当たりの過酸化物酸素の量として定義され、ミリ当量単位で表される。(注記:1ミリ当量=0.5ミリモル;
1mEqのO2=1mmol/2=0.5mmolのO2、式中2は原子価である)。
【0181】
以下の計算は、実施例22に適用可能である:
【表5】
【0182】
図3は、過酸化物価の計算のために表5のデータから得られた検量線を示す。最良適合線について得られる式は、以下の通りである:
y=0.0108x+-0.144
【0183】
コーヒーオイルの試料の吸光度は0.754であり、過酸化物価の濃度は以下のように計算した:
X=(y+0.144)/0.0108=(0.754+0.144)/0.0108=83μM
=(83/1000)×2×0.97=0.161mEqO/kg。
【0184】
<カフェイン含有量>
カフェイン含有量は、USP29-NF24 Page 338に説明されるようにHPLCクロマトグラフィーによって特定される。
【0185】
テトラヒドロフラン(HPLCグレード、99.8%)、アセトニトリル(HPLCグレード、99.8%)および氷酢酸(99%)は、Fisher Scientificによって供給された。カフェイン(99.7%)および無水酢酸ナトリウム(99%)は、Alfa Acerによって供給された。テオフィリン(99+%)は、Acros Organicsによって供給された。
【0186】
手順は以下の通りである-
移動相調製において、1.64gの無水酢酸ナトリウムを2Lの脱イオン水に溶解した。溶液を0.2ミクロンフィルターで濾過した。1910mLのこの溶液を取り、別の容器に移した。これに、50mLのアセトニトリルおよび40mLのテトラヒドロフランを添加した。溶液を注意深く混合し、氷酢酸を用いてpHを約4.5に調整した。
【0187】
システム適合性調製溶液1について-0.10gのテオフィリンを100mLメスフラスコ中に測定した。これに約80mLの移動相を加え、全ての固体が完全に溶解するまで溶液を45℃に加熱した。溶液を移動相で容量まで希釈し、振盪して混合した。
【0188】
システム適合性調製溶液2について-2mLのシステム適合性溶液1を100mLメスフラスコ中に正確に測定した。溶液を移動相で容量まで希釈し、振盪して混合した。
【0189】
標準調製溶液3について-0.10gのカフェインを100mLメスフラスコ中に正確に測定し、約50mLの移動相を添加した。固体が完全に溶解するまで溶液を振盪した。溶液を移動相で容量まで希釈した。混合物を振盪して合わせた。
【0190】
標準調製溶液4について-20mLの標準溶液3を100mLのメスフラスコ中に測定し、これに20mLのシステム適合性溶液2および20mLの移動相を添加した。混合物を振盪して合わせ、移動相を容量まで添加した。
【0191】
試料調製-実施例22のコーヒーオイル0.2gを秤量し、10mLの移動相で希釈した。溶液を一晩撹拌した。試料を注入前に0.22μmフィルターに通した。
【0192】
ダイオードアレイ検出器(G1315Bダイオードアレイ検出器)を備えた高速液体クロマトグラフ(HPLC;Agilent 1100)によって、HPLCアッセイを実施し分析した。BDS Hypersil 5μm-C18カラム(Thermo、4.6mm×150mm)を25℃で使用した。注入容量は10μLであった。10mM酢酸ナトリウム緩衝液pH4.5/アセトニトリル/テトラヒドロフラン(955:25:20v/v/v)からなる定組成移動相で化合物を溶出した。分離した化合物を275nmでモニターし、流速を1mL/分に設定した。
【0193】
標準溶液4および試料をクロマトグラフィーにかけ、ピーク応答を記録した。カフェインおよびテオフィリンについての相対保持時間は、それぞれ1.0および0.70であり、USP29-NF24、p.338に説明されるカフェインアッセイについてのUSP仕様に準拠した。
【0194】
以下の計算は、実施例22に適用可能である:
図4は、標準溶液4のHPLCクロマトグラムを示し、表6に示すように2つのピーク応答を有する。
【表6】
【0195】
図5は、カフェイン含有量を特定するためのコーヒーオイル試料のHPLCクロマトグラムを示し、表7に示されるようにカフェインに対応する1つのピーク応答を有する:
【表7】
【0196】
米国薬局方モノグラフ(USP29-NF24 Page 338)から指示されるように、カフェインおよびテオフィリンについての相対保持時間は、それぞれ約1.0および0.69であるべきである。ピークX対ピークYの相対保持時間を計算するために、式12が適用される:
【数21】
式中、
RRT(X)は、ピークYに対するピークXの相対保持時間である。
RT(X)は、ピークXの保持時間である。
RT(Y)は、ピークYの保持時間である。
【0197】
この具体例について:
RRT(1)=3.337/4.616
RRT(1)=0.72。
【0198】
標準溶液4および/アッセイにおけるカフェインのピーク応答を使用して、アッセイ試料中のC10のmg量を、式13を使用して計算することができる:
【数22】
式中、
mass=mg単位の試料中のカフェインの質量
C=標準溶液4中のmg/ml単位のカフェインの濃度。
【0199】
およびrは、それぞれ試料調製物および標準溶液4調製物から得られたカフェインのピーク応答である。
【0200】
計算例:
質量=50×0.2×(151.026/727.476)
質量=2.08mg/200mg
質量=1.04mg/100mg。
【0201】
<コーヒーオイル中の脂肪酸組成>
コーヒーオイル中の脂肪酸組成は、米国薬局方、USP 43-NF38 p.6676 <401> Fixed Fats and Oilsに説明されるようにガスクロマトグラフィー(GC)によって特定される。
【0202】
以下の方法および計算は、実施例22に適用可能である。
【0203】
試薬:水酸化カリウムペレット(≧85%)は、Scientific Laboratory Suppliesから入手した。メタノール(99%)をAlfa Acerから入手した。メタノール性三フッ化ホウ素(12%;1.5M)およびn-ヘプタン(HPLCグレード;99%)をACROS Organicsから入手した。硫酸ナトリウム(無水;99%)をAlfa Acerから入手した。リノール酸メチル(99%)は、ACROS Organicsから入手した。脂肪酸メチルエステル混合物(USPリファレンススタンダード;FAME標準混合物;100mg;25FAME’s)は、Scientific Laboratory suppliesから入手した。使用したガスクロマトグラフィーシステムは、G1530A Agilent 6890 GCであった。GCカラムはAgilentから購入した(DB-Wax;品番122-7032;30m×0.25mm;0.25μm;7インチ;溶融シリカ)。GC法は、Agilent Technologies; Column Selection for the Analysis of Fatty Acid Methyl Esters; Application; Food Analysis; Page 4-5; Method 1に基づいた。
【0204】
標準溶液:100mgのリノール酸メチルを10mLのn-ヘプタン(10mg/mL)に溶解した。1mLのリノール酸メチル10mg/mL溶液を9mLのn-ヘプタンで希釈することによって、1mg/mLのリノール酸メチル溶液を作製した。リファレンススタンダード混合物およびマーカーとして使用した1mg/mLのリノール酸メチル標準の両方をガスクロマトグラフィーによって分析した。パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、オレイン酸メチル、リノレン酸メチル、アラキジン酸メチルおよびベヘン酸メチルの他の標準溶液を同様に作製し、ガスクロマトグラフィーによって分析して、保持時間のマーカーを得た。
【0205】
試料消化:実施例22によるコーヒーオイルの試料0.1gを丸底フラスコに秤量した。これに、2mLの20g/Lメタノール性水酸化カリウムを添加した。内容物を30分間還流した。これに、凝縮器を通して2mLのメタノール性三フッ化ホウ素溶液を添加した。内容物を30分間還流した。これに、凝縮器を通して4mLのn-ヘプタンを添加した。内容物を5分間還流した。内容物を30~60分間冷却した。冷却した混合物に、15mLの飽和塩化ナトリウム溶液を添加した。混合物を分液漏斗に移した。水相を廃棄した。有機相を10mLの脱イオン水で洗浄した。水相を廃棄した。有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。乾燥した有機相を綿毛栓付きピペットで濾過した。得られた溶液をガスクロマトグラフィーによって分析した。機器および実験条件の詳細を以下の表8に提供する。
【表8】
【0206】
すべての脂肪酸エステルシグナルのピーク面積を積分する。次いで、ピーク面積を使用して、各シグナルのピーク面積%を計算することができる。すべてのシグナルを積分した後、%ピーク面積<0.05%を有する任意のシグナルを除去する。各シグナルは、保持時間を標準脂肪酸エステル混合物で観察された保持時間と比較することによって同定される。式14を用いて、以下のようにしてピーク面積%を算出する:
【数23】
式中、
A=各シグナルについて得られたピーク面積応答
B=クロマトグラムで積分された全シグナルのピーク面積の合計から溶媒シグナルを差し引いたもの。
【0207】
本実施例の結果を表12に示す。
【0208】
本実施例によれば、以下のGCクロマトグラムおよびデータが得られた:
-ブランク試料のGCクロマトグラムを図6に示し、対応するデータを以下の表9に示す
-リノール酸メチルマーカーのGCクロマトグラムを図7に示し、対応するデータを以下の表10に示す
-リファレンススタンダード混合物のGCクロマトグラムを図8に示し、対応するデータを以下の表11に示す;および
-コーヒーオイルのサンプルのGCクロマトグラムを図9に示し、対応するデータおよびピーク面積の計算を以下の表12に示す。
【0209】
【表9】
【0210】
【表10】
【0211】
【表11-1】
【表11-2】
【0212】
【表12-1】
【表12-2】
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
【国際調査報告】