作为具有泡沫头饮料的泡沫稳定剂的果胶 本发明涉及果胶在稳定饮料的泡沫头方面的用途，例如稳定啤酒的泡沫头。
本发明还涉及生产这种果胶的方法以及经过这种果胶稳定的饮料。
果胶具体说是出现在双子叶植物细胞壁中的多糖类。果胶的主链包括α-D-半乳糖醛酸，同时残基可能包括L-鼠李糖、D-半乳糖、L-阿拉伯糖、D-木糖和L-果糖。每种类型的植物，原则上说甚至是每一个品种，都具有类型特定的果胶，其成分不同于其它类型/品种的果胶成分。
迄今，果胶已具体运用于类似果冻的制品中，例如果酱和其它水果冻制品。这些产品中使用的果胶一般是从苹果浆和柑橘属的果浆中分离的(例如参见US专利说明书No.4,943,443)。
US专利5,008,254描述了从糖用甜菜浆中分离地果胶，并且它可以用于提高诸如营养价值的各种性质及其许多应用，例如改进稠度、非吸湿性粘合剂、乳胶稳定剂等等。
在上述专利说明书的第15段，谈到了这些果胶作为泡沫改良剂的用途，在这个条件下涉及的是棉花糖和人造掼奶油。
当然，这些恒定不变的泡沫不能和例如啤酒这种饮料的泡沫头相比。
啤酒不同于其它饮料，除其它许多地方外，特别是啤酒具有持久的泡沫头。
由于啤酒的天然成分以及酿酒师专门的技能，能够获得优良品质的泡沫。
这种泡沫最重要的特性在于：
-紧密度
-缓慢、有规律地沉降
-良好的附着玻璃杯壁的能力
-泡沫干燥过程中形成细小目数的“粘附物”
对于消费者而言，这些参数对评赏啤酒特别重要，借助于可从市场上购买的仪器可以相对客观地测定这些参数。
为了获得高品质的泡沫，需要往各种啤酒中添加泡沫稳定剂。
一般的做法是使用褐藻醇(montol)物质，尽管也同样使用钴盐和铁盐。
因为这种物质对制备啤酒并不是必需的并且/或者并不是啤酒所固有的，所以很多国家不允许添加这种物质。
褐藻醇(montol)是聚丙二醇藻酸酯(β-D-甘露糖醛酸和α-L-guluronic acid的组合物，分子量在30,000和200,000之间)。该物质从藻类中分离出来。具体说是从掌形昆布(Lam inaria digitata)和巨藻属pyrifera(M acroystic pyrifera)褐藻中分离的。
撇开非啤酒所固有这个实际情况不论，使用褐藻醇(montol)公知的缺陷是它有可能在最终产品中产生沉淀。
本发明提供一种改进饮料泡沫头稳定性的方法，其中，在制备饮料的过程之前、制备过程当中或之后向饮料中添加一种或多种果胶。
优选添加的是从酒花植物或啤酒所必需用的其它起始原料中分离或提取的果胶，基于的理由是这些果胶从啤酒所固有的成分中衍生而来的，且因此不会影响味觉特性。利用市售的例如从柑橘属水果中得到的果胶也正好达到这种情况。
虽然在酿造啤酒的过程中酒花是以酒花球果、酒花颗粒、酒花浓缩物或异构化酒花提取物的形式加入，但它们的存在不会导致酒花中对成品啤酒起泡沫稳定作用的果胶的存在，这是因为酿造过程的操作条件(例如麦芽汁煮沸过程中中性pH下的高温条件)，举例说明，尤其是由于根据Albersheim(Albersheim等人，1960)的β-消去反应(羧甲基附近的苷键断裂)造成了果胶的破坏。由于果胶的破坏，其改善泡沫的能力也就消失了。
因此，涉及啤酒泡沫稳定剂的US专利说明书No.3,099,563是从酿造过程的剩余产物着手的，并不能涉及来自酒花或其它啤酒成分的果胶。根据该专利说明书的方法，无法清楚地知道利用实质上制备的物质。
根据本发明，优选从新鲜酒花或者酒花提取物副产物中分离的果胶开始着手。
本发明的果胶优选从酒花球果或酒花植物茎中获得。果胶不需要分离到高纯度，尽管这种情况是优选的，具体说由于可能存在有人们不希望的物质，如多酚，它会对最后成品的口感、颜色或泡沫稳定性产生负面影响。
本发明中，果胶的作用大概基于与褐藻醇(montol)作用同样的原理。果胶以及藻酸盐在啤酒中具有电荷(正如Benard等人在Ann.Fals.Exp.Chim.，1981中描述的那样)，使它们能够引起和啤酒蛋白的相互作用。这也许导致了较稳定的泡沫。
如果果胶的电荷确实与泡沫稳定作用有关，将分离的果胶进行部分皂化/脱酯反应可能会有利。这样可以将70％的正常平均酯化度降至40-50％。
在上述由Benard等人的出版物中只提到了可以存在的果胶在测定褐藻醇(montol)过程时起到干扰，而关于这些果胶的任何作用均未提及。
本发明的果胶可以在煮沸麦芽汁结束前约10分钟(并非极限)到制备过程结束前的任何所需的时刻添加进去。在任何条件下，都必须足够地推迟添加果胶，以尽可能地防止上面所说的破坏发生。优选的情况是在嫩啤酒(bright beer)过滤之前添加果胶，因为借助于过滤可以除去任何可能存在的沉淀。在酿造过程中，当实行所知的后加酒花步骤时(在麦芽汁煮沸结束前添加酒花制备物)，可以将果胶制备物适当地添加到所说的酒花制备物中。
本专业技术人员能够很容易地确定为达到改善稳定性目的而需要添加的果胶的量。他们将根据尤其是根据果胶制备物的纯度以及将要添加制备物的啤酒的类型作出决定。通常，需要添加的制备物的量会在0.5-20g/hl之间，优选3g/hl左右。
理论上，本发明可应用于所有类型的希望改进泡沫头的啤酒。本发明特别适合用于如比尔森型(pilsner type)的啤酒(具有特征啤酒花香味的罐底发酵金黄色啤酒)。
根据本发明，利用酒花分离出的果胶达到的泡沫稳定性至少和褐藻醇(montol)达到的泡沫稳定性同样优良，且没有缺点附加在里面；此外当果胶的纯度足够高时，甚至可以获得出人意料的较好的泡沫稳定效果。
本发明将在以下实施例中说明并且通过这些实施例作出解释。
实施例1前言
利用果胶进行泡沫的稳定可能基于的原因是果胶在啤酒中带有电荷。结果是它可能在泡沫层的表面形成化合物。酒花含有1-3％(d.s.)的果胶。由此，从酒花中分离果胶并且同市售的来自Quest Intemational的果胶进行比较。结果
当果胶加入到啤酒中，经过两天的摇瓶保温之后，的确可以观察到泡沫稳定性的提高。表1给出有关泡沫的数值(Nibem测量计)。表1 泡沫稳定性 平均 试验 (秒) 减去 对照酒花果胶 (1g/hl) 276 273 274 39 5″ 266 285 275 40 10″ 282 269 275 40果胶 1″ 283 262 272 37(粘度200) 5″ 283 305 289 54 10″ 300 301 300 65果胶 1″ 275 271 273 38(200816) 5″ 289 288 288 53 10″ 286 304 300 65对照 0″ 225 245 235 -
1.果胶在啤酒中以5g/hl的用量，表现出良好的泡沫稳定特性
2.酒花组成的泡沫稳定特性仅基于那些苦味物质，还基于那些来自酒花的果胶。
方法
根据以下方法，从酒花球果的水提取液中可以提取出果胶(1-3％d.s.)：
1.将用0.3NHCl提取的提取物在70℃下保温4小时。此后用Na2CO3调节至pH3，然后离心。
2.接着，加入Al2(SO4)3，并且用Na2CO3调节至pH4。经离心分离沉淀。
3.下一步，加入Al2(SO4)3，并且用Na2CO3调节至pH4。经离心分离沉淀。
将果胶按照表1指出的剂量加到装有啤酒的瓶子中。然后，在室温下缓慢摇瓶两天。最后在工作实验室中测定泡沫的稳定性，一式两份。
实施例22.1原料
用北方酿造原料A、B和C(荷兰酒花)(Northem Brewer A、B和C)进行研究性实验。用4种其它品种(德国酒花)重复实验。北方酿造原料A和B(Northem BrewerA和B)来源于同一地区，北方酿造原料C(Northem BrewerC)来自另一个的地区。表2 酒花的品种 酒花球果 茎 残料 Northem brewer A x x - Northem brewer B x x - Northem brewer C x x - — Hersbrücker x x x Aroma perle x x x Northem brewer x - x Brewer gold x x x
还利用市售的柑橘属果胶(DE67％)和褐藻醇(montol)进行泡沫稳定实验，以便用于比较。使用参比的比尔森型啤酒作泡沫实验。2.2方法1)果胶提取
用水(酸化到pH2)提取酒花植物的独立部分(茎、球果、叶和残料)以便分离果胶。采纳附件1规定的过程。2)测定AUA含量以及酯化的程度
通过滴定/皂化/滴定的手段测定分离果胶部份的纯度。JECFA：食品添加剂说明摘要(Compendium of food additive specifications)，第2卷，联合国食品和农业组织(Food and A griculture O rganization of the United Nations)，Rome1992，p1055。
这样可以测定AUA(脱水半乳糖醛酸)的含量。用同样方式还测定果胶部份的酯化程度(DE)。3)测定果胶对泡沫的影响
将纯化的果胶部份加到啤酒中，以便测定其对泡沫稳定性的影响。具体过程由附件2描述。2.3结果2.3.1荷兰酒花
在两个时间点收获荷兰酒花植物，以便研究植物成熟时期的变化(时间1是收获的固定时节；酒花球果具有所要求的成熟度(植物A)；时间2是经过收获固定时节之后的大约3星期(叶、球果和茎都凋谢)(植物B和C))。表3显示的是经过提取的果胶部份的得率。整个植物的叶给出的果胶得率太低，因此不再单独考虑酒花叶。
表3从荷兰酒花植物中提取的得率 果 胶 称重 提取物体积 果胶重量 ％ (g) (ml) (mg) 提取出的 茎 A 20 100 440 2.2 茎 B 90 500 310 0.34 茎 C 610 2600 3500 0.57 球果A 30 250 440 1.2 球果B 75 600 520 0.69 球果C 160 1300 1400 0.88
在收获的固定时节，从茎和球果中分离的果胶比经过该时节大约3星期得到的果胶多。特别是茎对收获时节敏感(提取的果胶含量减少75-85％)。果胶部分的纯度也降低了(％AUA从80降到70)。球果和茎的酯化程度在时间上保持相等，且都为75％。
图1表示酒花果胶与市售柑橘属果胶(DE67％)以及褐藻醇(montol)比较，对啤酒泡沫稳定性的影响(结果给在附件3的表中)。假设用于投料的果胶部份为100％纯度。但是，茎A和球果A的AUA含量为80％，茎B和C以及球果B和C的AUA含量为70％。如果与褐藻醇(montol)相比，这个因素应当考虑进去。在用荷兰酒花作实验时这个含量不用校准，但用德国酒花作实验时要校准。
达到5g/hl时，茎/球果果胶(A和B)起的泡沫稳定作用与褐藻醇(montol)起的作用相同。在较高浓度下，果胶起的作用与褐藻醇(montol)相比时就落在后面(部分原因是由于果胶部份的纯度为70-80％)。从植物C中提取的茎/球果果胶表现出不同的特点。球果果胶对泡沫稳定性具有负效应，而茎果胶与植物A和B的茎果胶相比就具有对泡沫稳定性较大的正效应。这可能是因为球果果胶(植物C)中较多泡沫负作用成分(例如多酚)被同时提取出来了。2.3.2德国酒花
同样从4种不同德国酒花品种的茎、球果和残料中提取果胶。得率在表4中给出。在实验过程中，由于荷兰酒花植物的叶得率低，便不再考虑酒花的叶子。残料是茎、叶以及球果的混合物，例如收获后遗留在田地间的混合物。
表4 从德国酒花植物中果胶提取的得率 果 胶 称重 提取物体积 果胶重量 ％ (g) (ml) (mg) 提取出的 茎 1 250 1250 2.64 1.06 茎 2 250 1250 5.46 2.18 茎 4 250 1250 4.99 2.00 球果1 165 1750 4.36 2.64 球果2 165 1750 3.26 1.98 球果3 165 1750 2.36 1.43 球果4 150 1750 3.01 2.00 残料1 250 1750 4.04 1.62 残料2 250 1750 3.75 1.50 残料3 250 1750 6.73 2.69 残料4 250 1750 4.78 1.92
从德国酒花中提取的果胶部份比从荷兰酒花中提取的多。但是，这些制备物的纯度与荷兰酒花比较是低的。其中可能的原因归于对德国酒花来说，在同一时间里提纯的原料较多。AUA含量示于图2(结果示于附件6的表格中)。
果胶部份的平均纯度在60％左右。所有分离果胶部份的酯化程度为70％左右(结果示于附件6的表格中)。
图3-5表示的是不同酒花果胶部份与市售柑橘属果胶(DE67％)以及褐藻醇(montol)相比，对参比啤酒泡沫稳定性的影响(结果示于附件4的表格中)。这些图中，果胶部份的纯度假设为60％。由此褐藻醇(montol)添加的浓度也降至60％，以便能够很好地在二者之间比较。
在被加入到参比啤酒之后，茎果胶、酒花球果果胶和褐藻醇(montol)都给出差不多相等的泡沫稳定性。添加3g/hl时，泡沫改进度为大约40秒。用量为3g/hl时，残料果胶给出的平均泡沫改进度为35秒。对整个果胶部分来说，稳定作用是品种依赖性的。如果调整果胶部份的用量，以致加入1、5和10gAUA/hl，泡沫稳定性并非成比例地增加(参见图6，结果示于附件5的表格中)。果胶部份只有60％的平均纯度，其它40％可能由泡沫负效应成分组成。如果增加果胶部分的用量，更多的泡沫负效应成分同样也会最终存在于啤酒中。为了减轻或消除这个问题，果胶部份必须更进一步纯化。
将果胶部分加入到水和啤酒中，然后研究是否能通过褐藻醇(montol)试验手段检测到分离的果胶部份。甘露糖醛酸作为标准物被包括在内。图7表示色谱图。从中证明根据该方法，果胶是不可检测到的。标准啤酒的过程和加入了酒花果胶的标准啤酒过程是完全相同的。2.4结论
果胶可以从酒花植物的不同部分(茎、球果)提取出来。试验证明叶中的果胶得率非常低。从收割后残留在田野的残料中却能够提取到足够的果胶。果胶部份的纯度(AUA含量)证明是依赖于收获的时期、纯化过程中原料的量以及酒花的品种。荷兰酒花植物的平均酯化程度为75％而德国酒花植物为70％。茎、球果或残料之间的差别很少能辨别的出。添加到比尔森型参比啤酒之后，“茎”和“酒花球果”果胶产生最好的泡沫改进程度，并且这些结果可以和添加褐藻醇(montol)相比较。每hl添加3g果胶或褐藻醇(montol)产生大约40秒的泡沫改进度。实施例2的附件附件1来自酒花的果胶提取物1将分开的酒花部分(球果、叶、茎和残料)磨碎(提前用氮冷冻)。2加入用HCl酸化至pH2的温水。3在80℃下恒定搅拌，保持2小时。4通过干酪布过滤。5将上清液和96％乙醇(1∶2)混合，不必中和。6通过干酪布过滤。7用60％乙醇洗脱沉淀2x。
用96％乙醇洗脱沉淀1x(伴随用超型塔(ultraturrax)进行中等精磨)。8通过于酪布过滤。9在陪替氏培养皿中干燥过夜。附件2果胶对泡沫影响的测定1将干燥的果胶压碎并加热溶于5ml水中，然后按以下浓度添加到啤酒中：3mg/瓶(大约1g/hl)、15mg/瓶(大约5g/hl)、30mg/瓶(大约10g/hl)。为达到这个目的，假设果胶部分为100％纯度。进行研究时添加物基于果胶部分的实际纯度。2摇瓶(摇速50rpm)48小时(荷兰酒花)或60小时(德国酒花)。3利用Nibem测量计测定泡沫稳定性。
附件3 啤酒添加果胶之后泡沫稳定性的结果(从荷兰酒花中分离的果胶)
-基于100％纯度添加 添加的量 (g/hl)实际AUA含量 (g/hl) 泡沫稳定性 (秒) 试验减去 对照(秒)市售果胶 1 1 273 16 93.9.29 5 5 276 19 对照257秒 10 10 287 30 93.10.12 1 1 273 7 对照267秒 5 5 285 18 10 10 296 29 93.10.28 1 1 288 8 对照276秒 5 5 313 37 10 10 320 44茎A 1 0.8 265 8 93.9.29 5 4 281 24 对照257秒 10 8 285 28 93.10.28 1 0.8 275 -1 对照276秒 5 4 308 32 10 8 316 40茎B 1 0.7 298 22 93.10.26 5 3.5 310 34 10 7 320 44茎C 1 0.7 276 9 93.10.12 5 3.5 305 38 对照267秒 10 7 318 51 93.10.28 1 0.7 283 7 对照276秒 5 3.5 328 52 10 7 - -球果A 1 0.8 265 8 93.9.29 5 4 284 27 对照257秒 10 8 284 27 93.10.28 1 0.8 265 -9 对照276秒 5 4 312 36 10 8 319 43球果B 1 0.7 289 13 93.10.26 5 3.5 290 14 10 7 293 17球果C 1 0.7 238 -29 93.10.12 5 3.5 192 -75 对照267秒 10 7 180 -87 93.10.28 1 0.7 247 -19 对照276秒 5 3.5 215 -61 10 7 192 -84褐藻醇(montol) 1 1 297 21 93.10.28 5 5 314 38 对照276秒 10 10 340 64
附件4 啤酒添加果胶之后泡沫稳定性的结果(从德国酒花中分离的果胶)
-基于100％纯度添加 实验 93.11.15 添加的量 (g/hl)实际AUA含量 (g/hl) 泡沫稳定性 (秒) 试验减去 对照(秒) 对照水 - - 302 - 对照水 - - 306 - 市售果胶 1 1 323 19 5 5 337 33 10 10 356 52 褐藻醇(montol) 0.6 0.6 314 10 1 1 335 31 3 3 346 42 5 5 367 63 6 6 368 64 10 10 381 77 茎1 1 0.66 319 15 5 3.3 346 42 10 6.6 354 50 茎2 1 0.75 323 19 5 3.75 343 39 10 7.5 374 69 茎4 1 0.64 320 16 5 3.2 336 32 10 6.4 468 64 球果1 1 0.61 325 21 5 3.05 351 47 10 6.1 365 61 球果2 1 0.65 316 12 5 3.25 342 38 10 6.5 366 62 球果3 1 0.56 319 15 5 2.8 346 42 10 5.6 360 56 球果4 1 0.6 313 9 5 3 341 37 10 6 359 55 残料1 1 0.55 320 16 5 2.75 - - 10 5.5 345 41 残料2 1 0.56 320 16 5 2.8 339 35 10 5.6 351 47 残料3 1 0.72 309 5 5 3.8 334 30 10 7.2 360 56 残料4 1 0.65 314 10 5 3.25 343 39 10 6.5 352 46
附件5 啤酒添加果胶之后泡沫稳定性的结果(从德国酒花中分离的果胶)
-基于所测定的纯度添加 实验 93.11.19 添加的量 (g/hl) 实际AUA含量 (g/hl) 泡沫稳定性 (秒) 试验减去 对照(秒) 对照水 301 - 茎 1 5.2 1 322 21 31 5 348 47 51 10 359 58 茎 4 4.7 1 323 22 23 5 341 40 47 10 373 72 褐藻醇(montol) 1.8 1.8 311 10 3 3 329 28 9 9 343 42 15 15 358 57 18 18 369 68 30 30 378 77
附件6德国酒花品种的果胶部份纯度(AUA含量)以及酯化程度(DE) 样品 AUA(mg) AUA(％) DE(％) 市售的果胶 285 95 69 茎 1 146 66 76 茎 2 227 75 70 茎 4 192 64 73 球果1 183 61 69 球果2 194 65 75 球果3 164 56 72 球果4 181 60 66 残料1 164 55 75 残料2 167 56 77 残料3 225 72 70 残料4 195 55 77
实施例33.1原料
使用以下酒花提取物的残余物：A 乙醇提取物的残余物B CO2提取物的残余物C CO2提取物的残余物D 己烷提取物的残余物
同样进行市售柑橘属果胶(DE67％)、褐藻醇(montol)以及来自酒花茎和酒花球果的预先提纯的果胶部分的泡沫稳定实验(按实施例2)，以便进行比较。
将参比啤酒用于泡沫实验。3.2 方法3.2.1)果胶提取
用水(酸化至pH2)提取研磨过的残余物，以便分离果胶。过程效仿附件1排列的顺序。3.2.2)测定果胶对泡沫的影响
将提纯的果胶部份加到啤酒中，以便测定其对泡沫稳定性的影响。过程如附件2中描述。3.3结果
在生产酒花提取物之后，从不同酒花提供者中得到残余物。从这些残余物中分离果胶。得率见表5。将来自这些残余物的果胶得率和来自新鲜原料(球果及茎)的得率进行比较。来自两种提供者的CO2提取物中获得的残余物显露出不同的果胶得率。但是用于两种提供者的提取过程并不完全得知且使用的是不同的酒花品种。实施例2已经显示出品种影响可以分离的果胶量。
表5从制备不同酒花提取物过程中产生的残余物中提纯果胶部份的得率 样品 果胶得率(％)残余物乙醇提取物A 2.3残余物CO2提取物B 1.8残余物CO2提取物C 2.5残余物己烷提取物D 2.4
图8表示残余物果胶和市售柑橘属果胶、褐藻醇(montol)以及茎果胶间相比，对比尔森型啤酒的泡沫稳定性的影响(参见实施例2)。附件3中的表格给出结果。假设添加的果胶部分为100％纯度。然而残余物果胶部份的AUA含量会更低(未测)。如果与褐藻醇(montol)进行比较时，这个因素应当考虑进去。
乙醇和己烷提取残余物得到的果胶的泡沫稳定作用并不显著。添加了这些果胶的啤酒显示出与对照啤酒泡沫稳定性实质上相等的泡沫稳定性。可以观察到来自CO2提取物的残余物的果胶在添加之后的正效应。加量为10g果胶/hl时，泡沫改进度为26秒。在没有对果胶部份的纯度进行校正的情况下，来自茎和球果的果胶(提前实验)增加到40秒。附件1(实施例3) 从酒花中提取果胶1磨碎不同的提取物(预先用氮冷冻过)。2加入用HCl酸化至pH2的温水(水∶原料的比例参见表4.1)。3在80℃下恒定搅拌保持2小时。通过干酪布过滤。上清液与96％醇(1∶1.5)混合，不必中和。4通过于酪布过滤。5用96％醇洗脱沉淀3x。6通过干酪布过滤。7在陪替氏培养皿中干燥过夜。附件2(实施例3)测定果胶对泡沫的影响1将干燥的果胶压碎并加热溶于5ml水中，然后按以下浓度添加到啤酒中：15mg/瓶(大约5g/hl)和30mg/瓶(大约10g/hl)。为达到这个目的，假设果胶部分为100％纯度。2室温下摇瓶(摇速50rpm)60小时。3利用Nibem测量计测定泡沫稳定性。
附件3加入不同果胶部份的啤酒的泡沫稳定性 样品 加量 泡沫稳定性 增加的稳定性 g/hl 秒 秒对照样 - 280 -对照水 - 300 -残余物己烷提取物A 5 300 0 10 294 0残余物CO2提取物B 5 302 2 10 327 27残余物CO2提取物C 5 300 0 10 326 26残余物乙醇提取物D 5 296 0 10 298 0褐藻醇(montol) 5 345 45 10 361 61市售果胶 5 323 23 10 355 55茎 1 10 344 44球果1 10 338 38