烘焙程度对云南小粒咖啡香气品质的影响

周斌，任洪涛

（云南省香料研究开发中心，云南昆明650051）

咖啡是特色热带农产品，近几年，咖啡的产量、贸易量在持续增长，是国际贸易量最大的农产品之一。随着咖啡文化的传播，中国咖啡的消费量也在不断增长。中国咖啡生产地主要是云南、海南、台湾。从种植面积及咖啡豆产量来说云南都占有主导地位[1-2]。云南种植的主要是小粒咖啡，即阿拉比卡咖啡，云南种植的咖啡豆具有“浓而不苦，香而不烈、略带果酸味”的特点，可与世界最好的咖啡—蓝山咖啡相媲美，曾被国际咖啡组织（ICO）评为一类产品[3-4]。

咖啡豆在没有烘焙前，即生豆时是没有香味的。经过烘焙，给咖啡豆加热，咖啡豆发生了美拉德反应和焦糖化反应，发生了一系列化学变化，产生了大量的新化合物，正是这些化合物使咖啡具有了特征的香气、色泽和口感。现在国内对于咖啡香气的研究较少[5-7]，研究主要集中在适应性栽培研究、丰产栽培研究、抗病选育研究、病虫害研究等方面[8-11]，对于烘焙对咖啡香气品质的影响研究较少。一般认为烘焙程度较浅时，咖啡口感较酸，烘焙较深时，咖啡口感较苦，适合的烘焙，能释放出咖啡豆的最大香气。但是并没有多少数据来论证这个说法。

在研究中，对浅、中、深3种烘焙程度的云南小粒咖啡豆采用同时蒸馏萃取法提取香气成分，应用气相色谱-质谱法对提取物进行分析检测，经过定性定量分析，对比了不同烘焙程度对云南小粒咖啡香气的影响，确定了149个香气化合物。经过品评，同时结合香气分析，认为云南小粒咖啡采用中度烘焙能够反映其特点。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

烘焙度为浅、中、深的3种云南小粒咖啡：购买于云南爱伲集团；二氯甲烷（分析纯）：上海试四赫维化工有限公司；无水硫酸钠：北京化工厂；蒸馏水：自制。

1.2 仪器与设备

Agilent6890-5973气质联用仪（HP6890气相色谱、HP5973质谱检测器、HP7683自动进样器）：美国安捷伦公司；同时蒸馏萃取器：自制；R3旋转蒸发仪：瑞士步琪公司。

1.3 实验条件

1.3.1 提取方法

分别称取烘焙度为浅、中、深的30 g云南小粒咖啡样品放入同时蒸馏萃取器中，加入300 mL蒸馏水；同时蒸馏萃取器的另一边加入30 mL二氯甲烷，提取3 h，提取液用无水硫酸钠脱水后，浓缩至1 mL，用GC-MS分析。

1.3.2 色谱条件

气相毛细管柱为：HP-5MS60 m×0.32 mm×0.25 μm弹性石英毛细管柱；载气：氦气；进样口温度：250℃；柱流速1.2 mL/min，进样量1 μL；升温程序：起始温度50℃（保持5min），按5℃/min升到250℃，保持15min；分流比：30︰1。

1.3.3 质谱条件

离子源：EI；气质接口温度：280℃；离子源温度：230℃；四级杆温度：150℃；电子倍增器电压： 1894 V；电子能量：70 eV。

2 结果与分析

按照上述实验对样品香气成分提取后，用GC-MS法对提取物分析，总离子流图见图1（以中度烘焙的样品为例），对各成分进行定性定量分析，利用GC-MS自带的NIST谱图库检索，一共确定了148个成分，采用峰面积百分归一化法对各成分进行定量分析。结果见表1。

图1 云南小粒咖啡香气成分总离子流图Fig.1 GC-MS total ionic chromatogram of aroma components of Coffee arabica in Yunnan province

表1 不同烘焙度的云南小粒咖啡主要香气成分及其含量Table 1 The main compounds of Coffee arabica in Yunnan province by different roase degree and content

续表1 不同烘焙度的云南小粒咖啡主要香气成分及其含量Continue table 1 The main compounds of Coffee arabica in Yunnan province by different roase degree and content

续表1 不同烘焙度的云南小粒咖啡主要香气成分及其含量Continue table 1 The main compounds of Coffee arabica in Yunnan province by different roase degree and content

续表1 不同烘焙度的云南小粒咖啡主要香气成分及其含量Continue table 1 The main compounds of Coffee arabica in Yunnan province by different roase degree and content

从表1可以看出，实验一共鉴定了148种化合物。云南小粒咖啡香气成分中相对含量大于1%的化学成分有：2-甲基吡嗪、糠醛、糠醇、2-乙酰基呋喃、5-甲基呋喃醛、乙酸糠醇酯、2-乙酰吡咯、3-乙基-2，5-甲基吡嗪、3，4-二氢吡喃、邻甲氧基苯酚、5-丁基-2-甲基哌啶、1-（6-甲基-2-吡嗪基）-1-乙酮、4-氨基嘧啶、1-糠基吡咯、2-甲酰基-1-甲基吡咯、3-甲基-4丙基-2，5-呋喃二酮、2-甲基-5H-6，7-二氢环戊基哌嗪、2-（2'-呋喃基）- 吡嗪、2，4-二羟基苯乙酮、4-乙基-2-甲氧基苯酚、吲哚、2，2-二糠基醚、4-羟基-2-甲基苯乙酮、4-乙基酯-2-甲氧基苯酚、1-糠醇-2-甲酰基吡咯等。这些化合物是云南小粒咖啡的主香成分。结果表明咖啡香气中含有大量的酮类（9.2%）、醇类（12.34%）、醛类（13.02%）、烯类（2.94%）、呋喃（4.41%）、吡嗪（10.0%）、吡咯（11.54%）类化合物。

从表1看出，3种烘焙度的云南小粒咖啡香气成分大部分是相同的，存在一些差别。如：随着烘焙度的加深，产生了一些新的香气化合物，如：Trans-10-甲基-4-异喹啉；也有一些化合物转化了，如：4-乙烯基苯酚。3种烘焙程度的云南小粒咖啡中相同化合物的相对含量是不相同的。如5-甲基呋喃醛，浅、中烘焙度的咖啡相对含量分别为：4.60%、4.97%，而深烘焙度的相对含量为：2.26%，只是浅、中烘焙度的49.13%、45.47%；如4-乙基酯-2-甲氧基苯酚，浅、中烘焙度的咖啡相对含量分别为：0.95%、0.81%，而深烘焙度的相对含量为：5.48%，是浅、中烘焙度的5.77、7.76倍。其中随着烘焙度加深，含量由小到大的主要化合物有：苯酚、邻甲氧基苯酚、反式罗勒烯、顺式二氢香芹醇、1-糠基吡咯、3-甲基-4-乙烯基-2-己酮、4-乙基-2-甲氧基苯酚、吲哚、2，2-二糠基醚、4-乙基酯-2-甲氧基苯酚、1，5-庚二烯-3-炔、间甲基苯甲醛、5-甲基吲哚等。随着烘焙度加深，含量由大到小的主要化合物有：糠醛、2-乙酰基呋喃、5-甲基呋喃醛、N-甲基-2-吡咯甲醛、2-乙酰吡咯、3-乙基-2，5-甲基吡嗪、3，4-二氢吡喃、3-甲基-2-乙基顺式丁烯二酸酐、5-丁基-2-甲基哌啶、1-（6-甲基-2-吡嗪基）-1-乙酮、N-甲基-2-吡咯甲醛、2-甲酰基-1-甲基吡咯、1-糠醇-2-甲酰基吡咯等。某些化合物在中烘焙度时含量大，如：乙酸糠醇酯、2-乙基-5-甲基吡嗪等。

对这3种烘焙度的云南小粒咖啡进行了品评：浅烘焙度的云南小粒咖啡具有强烈的酸味；中烘焙度的云南小粒咖啡以苦味为主，略带点酸味，略有甜味；深烘焙度的云南小粒咖啡苦味强烈，表面有油酯。

3 结论

云南的小粒咖啡具有很好的品质。本试验的目的是为了研究云南小粒咖啡在烘焙过程中香气成分的变化特点。经过实验发现云南小粒咖啡经过烘焙，其香气成分主体基本相似，区别主要在成分含量的差别，以及一些成分的差别。其中浅、中烘焙度的云南小粒咖啡香气成分以及含量相似，而深烘焙度的云南小粒咖啡香气成分与二者差别相对较大。

在烘焙过程中发生了美拉德反应和焦糖化反应。美拉德反应主要是羟基和氨基的反应，在咖啡中由于氨基酸和还原糖的种类较多，反应的产物差别很大。焦糖化反应主要有两类物质产生：糖的脱水产物以及糖的裂解产物。

在咖啡烘焙过程中，由于烘焙程度不同，即美拉德和焦糖化这两个反应的程度不同，产生出的香气成分及含量是不同的。从结果可以看出，随着反应的深入，香气化合物含量变化明显，有新化合物产生，有些化合物转化了，这些都是由于美拉德反应和焦糖化反应程度不同引起的。经过分析后，结果表明烘焙后的咖啡中香气成分主要是吡嗪类化合物、呋喃类化合物、吡咯类化合物、吡喃类化合物、吡啶类化合物、嘧啶类化合物，还有大量的醛酮类、酚类、酯类、醇类化合物，由这些复杂的化合物组成了云南小粒咖啡特殊的香气风味。同一种咖啡豆由于烘焙不同，所表现出来的风味是不同的。从香气成分、含量以及品评结果看出，云南小粒咖啡在中烘焙度时能较全面的反映其特点。

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