云南临沧产区咖啡干香感官特征解析及 杯品质量分析

胡荣锁，方乐天，况沁蕊，董文江,，陈治华，蒋快乐，龙宇宙，闫 林,

（1.中国热带农业科学院香料饮料研究所，海南 万宁 571533；2.海南大学食品科学与工程学院，海南 海口 570228；3.长江师范学院，重庆 408100；4.云南农业大学热带作物学院，云南 普洱 665000）

咖啡树属于茜草科多年生常绿灌木或小乔木，起源于非洲，现广泛种植与南北回归线之间约80 个国家和地区[1-2]，为咖啡种植户带来了可观的经济效益。作为三大饮料之一，咖啡以其独特迷人的风味和口感风靡全 世界[1]。消费者通常会根据咖啡风味选择自己喜欢的咖啡，而咖啡风味受多种因素影响，如产地产区、品种类型、加工处理、烘培方式等[3]，其中产地产区是影响咖啡最重要因素之一。

我国咖啡种植面积约为180万 亩，主要种植在云南省和海南省。临沧产区种植面积约为60万 亩，是仅次于普洱的第二大产区。临沧产区地形地势复杂，多种气候类型交叉分布，使其立体气候明显、干雨季分明、昼夜温差大。临沧产区降水主要集中在雨季（5—10月），占全年降水的85.2%[4]；受降水影响咖啡种植主要分布在南汀河和澜沧江及支流两岸坝区和河谷地区，该地区一般温度较高，全年无霜。优良的环境十分适宜咖啡种植，生产咖啡具有较佳的品质。2014年临沧产区咖啡获得“中国临沧精品咖啡豆示范区”称号。

临沧产区咖啡优良的品质，获得了科研工作者的青睐。张明达等[5]分析了云南省小粒咖啡种植生态适宜性，得出了临沧应结合横断山脉的影响，在适宜性高的区域加强规划；郑慧芳等[6]完成了临沧等地蛋白质、脂肪、总糖、粗纤维、水分、咖啡因、水浸出物、游离氨基酸等主要成分检测，得出咖啡生豆主要成分含量基础数据；张丰等[7]报道了临沧和普洱、保山烘焙咖啡的挥发性物质，共鉴定出65 种挥发性物质，其中呋喃类物质含量最高，且不同地区样品能够进行区分；董文江等[8]报道了临沧和普洱、保山、德宏4 个地区生咖啡挥发性成分的含量及组成方式，得出生咖啡中共检出42 种风味组分，以酸类为主；董文江等[9]也报道了采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）结合电子舌技术对临沧、普洱、保山、德宏4 个地区烘焙豆挥发性成分和滋味化合物进行分析，结果表明不同地区样品中滋味化合物差异明显。临沧咖啡的研究报道主要集中在国内部分，国外相关文件未检索到。

在咖啡杯品感官特征方面，萧自位等[10]分析云南小粒种咖啡生豆品质与海拔和纬度的相关性，并对咖啡生豆的品质进行综合评价，评分较高的咖啡豆主要分布在普洱和临沧地区；陈云兰等[11]报道了湿法加工酶法处理对咖啡杯品质量的影响，得出果胶酶的合理使用能保证咖啡杯品品质的稳定性；国外学者在咖啡杯品感官特征方面研究成果较多，诸如Pereira等[12]也报道了咖啡湿法加工对咖啡杯品感官的影响，结果发现在低海拔地区使用发酵剂和900 m以上使用自发发酵具有较高的感官效果；Bressani等[13]发表了利用酵母菌对半干加工咖啡处理，咖啡杯品感官质量会有所提升；Velasquez等[14]报道了不同成熟度咖啡杯品感官的差异。

课题组在前期研究的基础上，以凌丰公司协助采集的咖啡样品为样本，借助HS-SPME-GC-MS技术和香气活度值（odor activity value，OAV）分析方法，解析临沧咖啡风味感官特征，同时利用准确的杯品数据，确定临沧咖啡杯品质量。该研究将为临沧咖啡生产销售和产品推广提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

临沧产区咖啡主要是临沧凌丰咖啡有限公司（以下简称凌丰公司）集中种植管理。样品采集工作由凌丰公司协助完成，共14 个样品，采集信息见表1。加工方式采用湿法水洗加工处理、日晒干燥，样品采集后于26 ℃恒温保存备用[15]。

表1 临沧产区咖啡采集区域及样品信息Table 1 Altitudes of coffee-producing areas in Lincang

3-辛醇标准品 美国Sigma公司。

Probatino型咖啡烘焙机 德国Probat公司；7890B-5977B型GC-MS联用仪（配CTC自动进样器） 美国Agilent公司；50/30 μm CAR/DVB/PDMS萃取头 上海安谱实验科技股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 样品烘焙

咖啡样品采用1 kg咖啡烘焙机进行烘焙，该烘焙机使用液化天然气作为燃料。样品烘焙前先开机预热30 min，以使设备稳定，减少实验误差，同时也具有清洗咖啡机的作用。咖啡样品175 ℃加入烘焙机，烘焙机燃气火力定为1.75，且保存不变，整个烘焙过程约为618～638 s之间，出炉温度在194～195 ℃之间。

1.2.2 HS-SPME-GC-MS检测

烘焙咖啡样品采用统一粒度研磨，取样品1.00 g装入SPME样品瓶，用于GC-MS检测，检测方法参考文献[16]。 HP-5MS色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），进样口温度250 ℃；升温程序：40 ℃保持2 min，以 13 ℃/min升至100 ℃，保持2 min，以3 ℃/min升至200 ℃，保持1 min，以8 ℃/min升至230 ℃，保持2 min；载气（He）：流量1.00 mL/min，压力48.75 kPa，采用不分流方式进样。电子电离源；离子源温度230 ℃；电子能量70 eV；扫描方式为Scan；质量扫描范围m/z30～350；扫描速率781 u/s。

1.2.3 化合物定量

使用3-辛醇外标半定量法，默认每个化合物对3-辛醇的相对响应因子为1，为计算准确使用二氯甲烷为溶剂绘制3-辛醇标准曲线[17]，回归方程y=1.05×10－5x－8.58，其中，y为化合物含量（μg/g），x为化合物峰面积，R2=0.99，呈线性相关。

1.2.4 咖啡杯品测评

将统一炒好的咖啡豆样品分别寄往雀巢咖啡云南分公司、云南农业大学热带作物学院和云南保山市景兰咖啡师职业培训学校，请三方分别组织5 名以上专业咖啡杯测师（获得Q-grande证书的国际质量咖啡品鉴师或专业从事咖啡杯测工作人员），按照精品咖啡协会（specialty coffee association，SCA）规定的操作流程进行评判，即使用五杯杯测法，每个咖啡杯放入13.75 g咖啡粉，倒入250 mL干净无味的热水（约93 ℃），然后杯测师进行杯测，得到数据进行整理分析[15]。

1.3 数理统计分析

2 结果与分析

2.1 临沧产区咖啡干香组分分析

咖啡干香是烘焙咖啡豆粉碎后散发出的香味，也就是挥发性风味组分；咖啡干香品质会直接影响消费者的购买行为。通过HS-SPME-GC-MS技术分析临沧产区14 个样品干香风味组分，结果见表2。通过计算OAV得出临沧咖啡干香特征组分，其风味描述和OAV范围见 表3。从表2可以看出，临沧产区咖啡共有85 种干香组分，其中7 种含量较高，分别为糠醛、5-甲基糠醛、丁基环戊烯醇酮、1-乙酰氧基丙酮、羟丙酮、乙酸、2-乙酰基呋喃，占全部组分的（74.37±1.38）%。酮类干香组分含量最多，占（39.18±1.27）%，例如2,3-戊二酮、丁基环戊烯醇酮、1-乙酰氧基丙酮、羟丙酮、1-乙酰氧基-2-丁酮、二氢-2-甲基-3(2H)-呋喃酮、1-羟基-2-丁酮、2-羟基-3-甲基-2-环戊烯-1-酮、1-(2-呋喃基)-1-丙酮、2(5H)-呋喃酮等32 种干香组分物质。醛类的干香组分略少于酮类，占（33.17±1.76）%，糠醛和5-甲基-2-呋喃甲醛是含量较高的醛类。

表2 临沧产区咖啡干香风味组分Table 2 Flavor components of coffee from different producing areas of Lincang

续表2

在众多的干香组分中，只有OAV大于1的组分会对咖啡香气造成影响。由表3可以看出，共有特征风味组分27 种，每种组分赋予临沧咖啡不同的风味特征，相比于普洱咖啡（特征风味组分22 种）[18]，临沧咖啡的香味化合物更丰富，可能是临沧产区丰富的区域小生境造成的。影响临沧咖啡香气的主要为酮类、醛类、酚类和酸类等组分，该系列组分主要通过美拉德反应形成。酮类物质OAV大于1的组分8 种，其中，2,3-戊二酮、羟基丙酮、3-乙基-2-羟基-2-环戊烯-1-酮、呋喃酮OAV均超过1 570.64±1 857.01，2,3-戊二酮是临沧咖啡中最重要的风味物质，其OAV最高为87 144.41±37 834.11，为临沧咖啡赋予了蜂蜜、黑巧克力、奶油、焦糖香气，并带有烤坚果底香[19]。羟基丙酮的OAV排在第3位（10 572.01±1 053.45），为临沧咖啡赋予了焦糖风味和甜味。酮类组分主要赋予了临沧咖啡焦糖、枫糖浆、甜味、果香和烟草等风味。

表3 临沧产区咖啡干香特征组分风味描述及OAVTable 3 Sensory properties and OAV of characteristic components responsible for dry aroma of coffee from different producing areas of Lincang

醛类化合物5 种，主要为苯乙醛、糠醛、5-甲基-2-呋喃甲醛，其OAV超过170.85±12.82；苯乙醛的OAV为21 225.21±5 829.12，仅次于2,3-戊二酮，为临沧咖啡赋予了花香和蜂蜜香味。酚类化合物有6 种，主要为2-甲氧基苯酚和4-叔丁基苯酚。相比于普洱咖啡香气组分[18]，临沧咖啡的2-甲氧基苯酚和3-甲基苯酚OAV较低，咖啡中烟味、木质和皮革的香气较淡，从而提高了临沧咖啡香气品质；普洱咖啡中呋喃酚的OAV为14 732.23±3 782.98[18]，临沧咖啡中没有该种香气组分，但是其感官特性与临沧咖啡中呋喃酮的相同，呋喃酮的OAV相较于呋喃酚低，所以临沧咖啡中焦糖水果味和果酱般气味没有普洱咖啡明显。酸性化合物4 种，主要为异戊酸，OAV达到388.1±35.72，为临沧咖啡赋予酸奶酪的风味。咖啡中酸性组分会给咖啡赋予酸味，但是由于其随着烘培程度的增加含量下降，进而提高咖啡的品 质[20]。普洱咖啡中主要酸性组分是醋酸，仅为咖啡赋予酸性风味，可见在酸性风味上临沧咖啡风味更丰富。

除了以上典型风味特征外，临沧咖啡还具有枫糖浆、酸奶酪、甘草、柑橘、烟草等风味，虽然含量较少，但其风味的存在丰富了临沧咖啡的风味谱系，使临沧咖啡风味更加多样化，增加风味质量。

2.2 干香风味组分差异性分析

以临沧产区咖啡干香风味组分为基础作聚类热图，见图1。通过颜色差异可直观区分不同区域间风味组分含量差异，也可看出以样品采集区域聚类分析。由于受光照、温度、海拔、土壤和降水等因素影响，不同区域间样品风味组分存在含量差异。2,3-戊二酮作为最主要的特征干香组分，可直观看出云县（C）、双江（G）、凤庆（A）、沧源（F）和耿马（D）含量较高，永德（B）和临翔（K）含量较少；耿马（M）、临翔（L）、双江（N）和沧源（E）含量一般。从杯测得分可以看出含量较高和较低组在干香得分和总分上均有较佳表现，而含量中间组得分较差，可能是含量高组突出了咖啡的蜂蜜、奶油、黑巧、坚果、焦糖等风味，而含量低组由于2,3-戊二酮含量低，突出了枫糖浆、柑橘、酸奶酪等特殊风味。

图1 临沧产区咖啡干香风味组分聚类热图Fig. 1 Cluster heat map of flavor components responsible for dry aroma of coffee from Lincang

在聚类分析方面，由于为云县、永德和临翔三县相邻，样品C、H、I、K和L均种植在澜沧江及支流西岸，气候类型相似，产生干香组分较为一致，其聚为一类；样品M和样品N聚为一类，主要由于两地相邻，两地杯品总分都略低，可能是受种植区域环境影响。其他样品聚为一类，该组样品种植在地理位置上差别较大，分布于不同河流两岸，但可聚为一类，可能是云南多山地，不同海拔和不同气候类型造成[26]。当然同样区县内不同乡咖啡样品存在差异，聚类在不同区域，最典型的为沧源班老，可见独特的地理环境形成了一个个独特的小生境，产生了极佳品质的咖啡。因此，选择合适的海拔和种植环境有助于提高临沧咖啡的整体品质[27]。

2.3 咖啡杯品质量分析

如图2所示，仅有香气、风味、酸味、醇度、余韵、平衡感和总评7 个指标以及总分，共8 个分析图；一致性、干净度和甜度得分均为10 分，故不体现。

图2 临沧产区咖啡杯品质量指标分析图Fig. 2 Analysis of cupping quality indicators of coffee from different producing areas in Lincang

杯测作为测评咖啡质量的技术，在国外已广泛使用，例如Mohammed[15]、Bressanello[19]、Velasquez[14]、Adhikari[28]等均使用杯测技术对咖啡质量进行评价，但在我国使用较少，仅有杜华波[29]、张洪波[30]和高敏[31]等。由图2可知，较多指标上都有一致的评分，例如样品F的干香、风味、平衡，样品C的风味、酸度、醇度和总评等指标，当然在某些指标上也存在得分差异，例如香气和风味得分在6.50～8.00均有覆盖，这可能是咖啡生长环境多样性，使咖啡风味多样性，杯测师在评判时存在个人偏好造成的。

从整体来看咖啡各指标得分在7.00～7.50之间，虽然有些偏差，但整体偏差不大，说明临沧咖啡质量整体稳定。香气指标整体得分高于其他指标，说明临沧咖啡香气质量整体较佳。杯测得分达到精品级的咖啡7 个，其中81 分以上样品2 个，80.00～81.00 分样品5 个；虽未达到精品级，但得分较高的样品7 个，其中79.50～79.99 分样品5 个，双江邦丙咖啡样品得分79.35，耿马勐简咖啡样品78.00 分。邦丙和勐简两地咖啡得分虽略低，但也是一款整体较优的咖啡。

值得一提的是，81 分以上的咖啡样品有2 个，分别为沧源班老和永德崇岗的咖啡样品，在精品咖啡中有较佳得分，说明临沧地区有生产优质咖啡的环境条件。同时环境多样性也较为突出，同样地区的咖啡得分也存在差异。

3 结论与讨论

本实验利用HS-SPME-GC-MS技术和OAV明确咖啡干香组分感官特征，得出临沧咖啡中共有干香组成86 种，样品间组分含量差异不大；特征干香组分27 种 （OAV＞1），为临沧咖啡赋予蜂蜜、黑巧克力、奶油、焦糖、烤坚果的底香，同时具有枫糖浆、酸奶酪、热带水果、果酱和花香等风味。邀请3 个不同团队，以减少人为误差，从图2也可以看出，受人为因素出现偏差的得分结果，但整体较为准确，得出临沧咖啡整体品质较高。

临沧地区地形和气候类型更加复杂，区域小气候种类更加多样化，使临沧产区咖啡各指标得分趋势与普洱产区完全不同，普洱产区咖啡整体风味接近，各指标得分虽存在差异，但波动较小；临沧整体存在较大波动，可能是临沧咖啡种植生长环境多样性造成的。临沧咖啡品质整体较高，其中有2 个样品分别达到了81.86 分和81.68 分，说明临沧地区具有生产优质精品咖啡的条件和环境。