JPH084458B2 - カカオ材料からのメチルキサンチンの除去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術の背景 しばらくの間、カカオ子（cacao bean）が少量のカフ
ェイン（1,3,7トリメチルキサンチン）およびかなり多
量のテオブロミン（3,7ジメチルキサンチン）を含んで
いることが知られていた。この関係は、特定の種類のカ
カオ子に依存しており、約２対１のテオブロミン対カフ
ェインの比から約10対１のテオブロミン対カフェインの
比まで変化する。さらに、テオブロミンはカフェインよ
り約100倍水溶性が低いことが見い出された。従って、
カカオ子からのこれらメチルキサンチンの有効な除去
は、主として、比較的不溶性のテオブロミンの大部分を
除去しそして同時に比較的より少量のより可溶性のカフ
ェインを除去する方法を扱わねばならない。本発明は、
テオブロミンおよびカフェインからなるメチルキサンチ
ンを除去する、カカオ子またはカカオ豆（cacao nib）
の改善された処理方法を指向するものである。このよう
なキサンチンは、プリンとして知られる広い化学的クラ
スのメンバーである。プリン系は一緒に縮合されたイミ
ダゾール環およびピリミジン環から構成されている。プ
リン分子の環は、ピリミジン環の左上すみの窒素原子か
ら出発して番号付けされ、６番目の位置までの時計の針
と反対回りに（左回りに）進み次にピリミジンの５番目
の位置から右回りに進んでイミダゾール環において7,8
および９の位置を与える。ジヒドロキシプリンはキサン
チンとして知られており同じ方法で番号付けされる。こ
の命名法システムは本明細書の全体を通じて使用する。

カカオ材料からこのようなメチルキサンチンの除去を
達成する種々の方法は従来提案されてきた。このような
従来方法の１つは、塩素化炭化水素溶剤、例えば、クロ
ロホルム、二塩化エチレンまたはテトラクロロエタンを
使用することによるこれらメチルキサンチンの抽出を含
んでいる。このような溶剤抽出法は米国特許第1,073,44
1号、第1,855,026号おび第1,925,326号の各明細書に示
されている。しかしながら、このような抽出溶剤の使用
は、とりわけ食品が関与している場合には勧められな
い。なぜならば、これら溶剤の残渣は食品中で望まいく
ないからである。カカオ子からテオブロミンを除去する
別の方法は、水による抽出を行ない次いでこの水性抽出
物を小分けして吸着剤を用いて処理することを含んでい
る。この方法は好ましくない化学物質、例えば、塩素化
炭化水素溶剤の使用を含んでいないが、最終的な脱プリ
ン化カカオ製品の味覚に悪影響を与える前記吸着剤の使
用に関連した困難を有している。さらに、テオブロミン
の除去の割合は限られている。

カカオ材料からメチルキサンチンを抽出するさらに別
の従来方法は、比較的少量の水を用いた処理によって膨
潤させたカカオ材料を、食品上許容され得る溶剤ガス、
例えば、超臨界亜酸化窒素または超臨界二酸化炭素と接
触させることを含んでなる。しかしながら、この方法は
長い処理時間を要し、しばしばテオブロミン含量の十分
な割合低下を達成しない。さらに、超臨界ガスからのメ
チルキサンチンの除去は、通常そうであるが超臨界ガス
の再使用が望ましい場合には、問題を与える。

コーヒーからカフェインを除去するさらに別の方法
は、米国特許第4,474,821号明細書に、向流操作におい
て複数の抽出容器を用いる向流抽出法として開示されて
いる。しかしながら、この特許の方法においては、酢酸
エチルおよび水からなる抽出溶剤が用いられ、酢酸エチ
ル−水共沸混合物が最終的に差圧蒸気ストリッピングに
よって除去される。この特許の方法においては、抽出溶
剤の乱流を用いて促進された脱カフェイン速度を得、こ
れによってカフェイン抽出時間を短縮する。この従来方
法は、有機溶剤を用いる他の抽出方法と同様に、生成物
または水抽出物の大部分が溶剤に暴露されることを必要
とするという不都合を有している。

発明の記載 本発明は、脱プリン化された最終製品に悪影響を及ぼ
すいかなる工程をも使用することなく、および有機溶剤
に暴露される最終製品の量を最小にする、カカオ材料中
に存在する実質的にすべてのメチルキサンチンを除去す
る方法を指向するものである。本発明者らは、約40℃〜
約60℃の範囲内の温度まで加熱した水によるカカオ材料
の抽出がこのような水抽出を何回も繰り返した場合でさ
えカカオ材料中に存在するメチルキサンチンのすべては
除去しないということを見い出した。このことはとりわ
けテオブロミン除去の場合にそうであり、除去されずに
残留するテオブロミンは１％〜３％のオーダーである。
しかしながら、本発明者らは、約45℃〜約55℃の水によ
る１回またはそれ以上の抽出工程の後に約90℃〜約105
℃の水による数回の抽出工程を行なった場合大いに改善
されたテオブロミン除去が達成されるということを見い
出した。本発明者らは、このような低温水抽出の後に連
続の有意に高温の水抽出工程を用いることにより、これ
らの抽出温度のいずれか一方を単独で用いた際に得られ
るよりはるかに高い割合の全テオブロミン除去が得られ
るということを見い出した。明らかに、約45℃〜約55℃
での水抽出は、引き続きの約90℃〜約105℃における連
続の水抽出工程がいずれか一方の温度単独で前には除去
されなかった残留テオブロミンを除去するように、カカ
オ豆混合物の内容物およびおそらくは構造を変化させ
る。最初に低温抽出を行なわずに連続の高温抽出工程を
用いた場合には、テオブロミンのすべては除去されな
い。同様に、後に連続の高温抽出工程を行なわない低温
抽出を用いた場合にもテオブロミンのすべては除去され
ない。この驚くべき予想外の結果は、種々の温度および
多数の抽出工程を用いてカカオ豆の水抽出から得たデー
タに基づいて第１表および第２表に示す。これらの表の
データは、本明細書の一部を構成する図面の第２図およ
び第３図の各曲線を作製する際に用いた。

第１表および第２表に示すデータは以下のようにして
得た。

例 １ 均一の集団の袋から得られた各450gの生の選別され脱
胚芽されたカカオ豆の４セットを準備した。各セットに
ついて、豆を100メッシュステンレス鋼円筒濾管内に入
れ、次いでこれを外部循環水浴によって恒温に維持され
たジャケット付ステンレス鋼抽出溜め内に入れた。抽出
溜めに1400mlの水を加え、１分間当り約500mlの速度で
運転する再循環ポンプを20分間使用して抽出器の底部か
ら上部へ再循環することによって水を連続的にカカオ豆
中に撹拌した。最初の抽出の後さらに７回抽出を行な
い、これらの抽出において毎回1100mlの水を添加して液
体の初期容量に戻した。４つのセットの各々は以下の記
載からわかるように特定の目的を有していた。

４つの抽出セットを次のように実施した： １−ａ 第１のセットにおいては、８回の抽出すべてを
55℃で実施した。

１−ｂ 第２のセットにおいては、８回の抽出すべてを
95℃で実施した。

１−ｃ 第３のセットにおいては、３回の抽出を55℃で
行ないその後５回の抽出を95℃で実施した。

１−ｄ 第４のセットにおいては、３回の抽出を55℃で
行ないその後５回の抽出を105℃で実施した。（105℃の
温度を達成するために、抽出器を適当な正圧に保っ
た。）これら４つ抽出法の結果を第１表に示す。

上記の結果の意味は第２図に示される曲線を調べると
明らかである。55℃曲線は抽出されたテオブロミンの累
積量の一様の上昇を示しており、この曲線は８回の抽出
後破線よりかなり下で終わっている。この破線は標準AO
AC分析法を用いて得られる理論的テオブロミン量を表わ
している。95℃曲線は４回の抽出後顕著に平らになり８
回の抽出後は実質的に破線のレベルで終わっている。し
かしながら、下端に55℃をそして上端に55℃＋95℃を印
した曲線は破線のかなり上で終わっており、55℃での３
回の抽出の後に95℃で５回の抽出を行なった場合にはテ
オブロミンの除去における実質的増加が見られることを
示している。

例 ２ ３つの抽出セットについて例１の手順を繰り返しそし
てこの３つの抽出セットを以下のように実施した： ２−ａ 第１のセットにおいては、55℃で１回の抽出を
行なった後95℃で７回の抽出を行なった。

２−ｂ 第２のセットにおいては、55℃で２回の抽出を
行なった後95℃で６回の抽出を行なった。

２−ｃ 第３のセットにおいては、55℃で３回の抽出を
行なった後95℃で５回の抽出を行なった。

抽出回数は、１回および７回、または２回および６
回、または３回および５回について匹敵する結果である
と言えよう。最初の抽出温度が約55℃より高くなくかつ
約45℃より低くなかった場合に許容され得る結果が得ら
れる。

例 ３ ７つの抽出セットについて例１の手順を繰り返しそし
てこの７つの抽出セットを以下のように実施した： ３−ａ 第１のセットにおいては、40℃で３回の抽出を
行なった後95℃で５回の抽出を行なった。

３−ｂ 第２のセットにおいては、50℃で３回の抽出を
行なった後95℃で５回の抽出を行なった。

３−ｃ 第３のセットにおいては、55℃で３回の抽出を
行なった後95℃で５回の抽出を行なった。

３−ｄ 第４のセットにおいては、60℃で３回の抽出を
行なった後95℃で５回の抽出を行なった。

３−ｅ 第５のセットにおいては、70℃で３回の抽出を
行なった後95℃で５回の抽出を行なった。

３−ｆ 第６のセットにおいては、80℃で３回の抽出を
行なった後95℃で５回の抽出を行なった。

３−ｇ 第７のセットにおいては、毎回95℃で８回の抽
出を行なった。

これらの７つの抽出法の結果を第３表に示す。

上記の結果の意味は第３図に示した曲線を調べると明
白である。この第３図には、プロットされた各点に、抽
出されたテオブロミンの累積量を示すｇ数が印されてい
る。各曲線の温度も表示されている。95℃曲線を除く各
々については２つの温度が示されている。その第１の温
度は特定の曲線の下の部分（３回抽出）に当てはまり、
そして第２の温度は上の部分（追加の５回抽出）に当て
はまる。この実験の示すところは、初期温度が50℃±５
℃である場合に最大の抽出が生ずるということである。

発明を実施するための好ましい条件 本発明の方法を実施するための便利な出発点（10）
（第１図）は、よく知られている標準的手順を用いて、
カカオ子から得られる多量の生のカカオ豆を用意するこ
とからなる。実際的に言えば、本発明の方法は、最初の
生のカカオ豆からカフェインおよびテオブロミンを含む
実質的にすべての水溶性材料を分離しそのことによって
カカオ豆の水抽出物および多量の湿潤カカオ豆を生成す
る連続の水抽出工程からなる。この水抽出は２つの全く
異なる温度での連続工程によって実施される：（１）は
豆は最初に約45℃〜約55℃の水で抽出される。（２）こ
れに続いて約90℃〜約105℃の水で約４〜５回抽出され
る。各抽出の後、実質的にすべての液体を抽出容器から
排出し、次いで水を添加する。

実質的にすべてのメチルキサンチンおよび大部分の水
溶性材料を除去された、水抽出工程後に残った湿ったカ
カオ豆（27）を徐々に乾燥させる（28）。豆中の水分が
約４％より下のポイントに達した後、豆を保存し最終的
には磨砕して（29）生カカオマス（30）として知られる
生成物を得る。ポンプ輸送可能な液体を得るために、こ
のマスを再磨砕する。この再磨砕した生カカオマス（3
1）は、最初に豆から抽出された水溶性材料（26）の固
形分とブレンドされるのにすぐ使用できる。

抽出工程から得られた水抽出物は小粒子を取り除くた
めにフィルタープレス（13）または遠心清澄器によって
濾過される。次いで、濾過された抽出物は、約10,000ま
たは約20,000のカットオフ分子量を有する分離膜を用い
た限外濾過工程（14）に付される。この膜からの瀘液
（15）は、水抽出物に初めから存在していた水の97％以
上を含み、そしてカフェイン、テオブロミンおよび膜の
カットオフ値より小さい分子を含んでいる。残留してい
る材料は、分子量が20,000より大きい可溶性のカカオ材
料を含む限外濾過残量物（retentate）（23）である。
水は最初の容量のわずか３％であり極めて少量のカフェ
インおよびテオブロミンを含んでいる。

前記残留物中に残留する少量の２つの主要なメチルキ
サンチン、すなわちジメチルキサンチンおよびトリメチ
ルキサンチンは、残留物に同容量（最初の３％）の水を
添加することによって実施されるダイアフィルトレーシ
ョン（24）によって最小にされる。次いで、別の同容量
の水を添加し、ダイアフィルトレーション（24）の過程
を少なくとも４回繰り返す。ダイアフィルトレーション
工程の濾液を主なる濾液（15）に添加する。瀘液の最終
的容量は、抽出物の初期容量の約109〜115％である。約
10％のカカオ固体を含有する残留物を、ものと容量が約
1/2または1/3の容量に低減されるまでエバポレータ中で
濃縮する。この溶液〔最終UF残留物（25）と呼ぶ〕は一
層は処理に適した状態にある。

濾過工程（15）の後に残った材料は、20,000未満の分
子量を有する水溶性物質を含んでおり、濃縮プロセス
（16）に付される。この濃縮プロセス（16）において、
含有される水の少なくとも80％が、固体の濃縮および海
水の脱塩に対して商業的に利用可能な公知の物理的方法
である逆浸透によって除去される。カフェイン、テオブ
ロミン、カカオ固形物および水溶性の低分子量物質を含
有する濃縮された濾液（17）を、塩化メチレンを用いた
向流抽出（18）に付する。この向流抽出は、水と塩化メ
チレンの間での２種類のメチルキサンチンの分配係数に
基づくものである。塩化メチレンは、塩化メチレン溶剤
の比重を利用して分配カラム内を上から下に循環するよ
うに、一定速度で再循環させそして再蒸留する。向流抽
出工程に用いられる分配カラムは、約30℃〜約38℃の温
度に維持される。濃縮された濾液は、塩化メチレンの蒸
留速度に等しい速度で分配カラム中に底からポンプ輸送
される。97％より良好なカフェインの除去を得るために
は、濃縮濾液の各容量に対して６容量の塩化メチレンを
再蒸留しなければならないが、テオブロミンの抽出の場
合には同じ効率に対して18容量が必要である。この結果
は、直列に反応性カラムの数を増やすことによって、必
要とされるだけ同じカラム内に濃縮濾液を再循環させる
ことによってまたは比例して濃縮濾液の流速を減少させ
ることによって得ることができる。

向流抽出から得られる濃縮濾液はここではメチルキサ
ンチンが抽出された画分の形である。カフェインおよび
テオブロミン（19）は塩化メチレン抽出工程の後エバポ
レータから高い純度で回収される。次いで、メチルキサ
ンチンが抽出された画分（20）を減圧下で蒸発させ溶剤
の少残留量のすべてを実質的に除去する。固形分が約10
容量％に達するまで蒸発を継続する。この濃縮材料を最
終濾液（21）と呼ぶ。

ここで最終濾液および最終UF残留物（25）を合する
（22）。次いで、合した最終溶液を、通常の乾燥技法、
例えば、凍結乾燥または噴霧乾燥によって乾燥させる
（26）。このようにして得られた粉末を再磨砕された生
カカオマス（31）に添加し、次いで公知の設計のカカオ
マスロースタ（32）でローストする。

第２の別法は、合した最終溶液（22）を濃縮しこれを
カカオマス反応器内に直接注入することである。溶液を
数回の工程で添加して、同じ反応器内で全部のカカオマ
スをローストする前に水を蒸発させる。ローストされた
カカオマスは、品質、風味および官能性（fonctionalit
y）において通常のカカオ液と同等であるが、キサンチ
ン刺激物、とりわけテオブロミンを実質的に含んでいな
い。

上記のプロセス全体の記載は、本発明の多段階抽出プ
ロセスを用いる１方法を説明するために提供されたもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するための１方法を示す
フローチャートである。 第２図は、第１表に示されたデータをグラフに描いたも
のであり、直交座標の横座標に抽出回数をとりそして縦
座標に抽出されたテオブロミン量をとることによって低
温抽出、高温抽出および低温と高温とを組み合わせた抽
出を示す一連の曲線からなる図である。各曲線に当ては
まる温度は引出線によって示されている。 第３図は、第３表に示されたデータをグラフ化したもの
であり、種々の初期段階温度で操作される２つの温度抽
出系の効果を示す一連の曲線からなる図である。 第１図中、 10……カカオ豆、 11……水抽出、 33……カカオ液、 である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カカオ子からテオブロミンおよびカフェイ
   ンを除去する方法であって、カカオ豆を約45℃〜約55℃
   の温度における低温水抽出に付す工程に続く約90℃〜約
   105℃の温度における一連の高温水抽出工程、抽出濾液
   を除去する工程および次いで、このようにして得られた
   カカオマスからテオブロミンおよびカフェインを実質的
   に含まないカカオ液を回収する工程を含んでなる方法。
2. 【請求項２】さらに、低温セットの抽出による少なくと
   も１回の水抽出工程および高温セットの抽出による少な
   くとも３回の水抽出工程を含んでいることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】さらに、前記低温抽出を約55℃で実施しそ
   して高温抽出工程を約95℃で実施することを特徴とす
   る、特許請求の範囲第２項記載の方法。
4. 【請求項４】さらに、前記除去された抽出濾液を限外濾
   過およびダイアフィルトレーションに付して限外濾過残
   留物を得る工程および次いで、カカオマスからテオブロ
   ミンおよびカフェインが抽出されたカカオ液を回収する
   前にカカオマスに前記残留物を添加する工程を特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項記載の方法。
5. 【請求項５】さらに、前記抽出濾液からメチルキサンチ
   ンを除去する工程および次いで、このようにして得られ
   たメチルキサンチンが抽出された画分を、カカオマスか
   らカカオ液に処理する前に、前記カカオマスに添加する
   工程を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の方法。
6. 【請求項６】さらに、限外濾過およびダイアフィルトレ
   ーション工程からの抽出濾液を濃縮および向流抽出工程
   に付し、次いで、カカオマスからカカオ液に処理する前
   に前記メチルキサンチンが抽出された画分をカカオマス
   に添加することを特徴とする、特許請求の範囲第４項記
   載の方法。
7. 【請求項７】さらに、前記濃縮工程を逆浸透によって実
   施することを特徴とする、特許請求の範囲第６項記載の
   方法。