種間嫁接對中粒種咖啡品質的影響①

董云萍 宗吉勇 林興軍 孫 燕 黃麗芳 閆 林 王曉陽龍宇宙③

(1 中國熱帶農業科學院香料飲料研究所/農業農村部香辛飲料作物遺傳資源利用重點實驗室/海南省熱帶香辛飲料作物遺傳改良與品質調控重點實驗室 海南萬寧571533;2 云南農業大學熱帶作物學院 云南普洱665099)

小粒種（Coffea arabicaL.）和中粒種（C.canephoraPierre ex Froehner）咖啡產量高，品質好，已成為主產國商業主栽品種。大粒種查理變種（C. libericavar. Dewevrei）咖啡飲用品質較差，但樹形高大，根系發達，主要用作育種和砧木材料。近幾年海南老齡咖啡園衰弱植株、更新再植常常發生不明原因黃化、死亡等連作障礙。生產上采用種間嫁接方法，促進植株生長取得了明顯的效果［1］。國外開展了小粒種咖啡種間嫁接抗線蟲的研究［2-12］。

影響咖啡品質的主要因素有咖啡豆粒度、密度等物理特性及蔗糖、蛋白質、咖啡因、綠原酸等化合物含量。Isabelle 等［13］提出咖啡品質與蔗糖含量呈正相關。胡雙芳等［14］研究表明，咖啡感官評分高低與咖啡因含量和葫蘆巴堿含量的線性相關性具有顯著性，均成負相關，同時咖啡感官好的風味品質與烘焙后咖啡因損失量、葫蘆巴堿損失量、綠原酸損失量、還原糖損失量正相關性均為極顯著，與蛋白質損失量的線性相關性不顯著。這一結果在試驗所選的7種咖啡豆中具有普遍性，有助于通過對咖啡豆化學組分的測定初略估計咖啡的感官品質好壞。

為探明種間嫁接后是否改變商業種咖啡的品質及杯品特性，已有學者開展了種間嫁接對咖啡結實率、果實飽滿度、咖啡豆化學成分如咖啡因、脂肪、 蔗糖含量以及咖啡飲料風味的研究［4，11-12，15］，結果不盡相同。國內董云萍［16］研究認為，種內與種間嫁接不影響中粒種咖啡的出米率、百粒重性狀。孫燕等［17］研究結果嫁接組合咖啡因含量降低，綠原酸含量升高40.30%，表明嫁接組合具有較高的品質，但文章未對不同處理咖啡杯品特性進行研究。

為探明種間嫁接后是否改變商業中粒種咖啡的品質及杯品特性，本研究以大粒種查理變種為砧木，中粒種咖啡為接穗的種間嫁接與未嫁接的中粒種咖啡為材料，系統開展咖啡豆物理特性、化學組分含量和杯品品質測定和分析，為咖啡生產推廣種間嫁接技術，促進產業發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

采樣地點在海南省中國熱帶農業科學院香料飲料研究所瓊海大路咖啡基地（東經：110°27＇29"，北緯：19°26＇44"），2012年3月定植。該試驗地設有兩個處理：處理1，熱研3 號中粒種咖啡（C. canephoraPierre ex Froehner cv. Reyan No.3）未嫁接植株；處理2，種間嫁接植株，砧木為大粒種查理變種16 號（C. libericavar.Dewevrei cv.No.16），接穗為熱研3 號。每個處理11個小區，每小區10 株，共22 個小區，220 株。2018年1月，從每個處理每個小區采集紅色成熟果實500 g 混合成一個處理樣，經手工脫皮、酶法脫膠、清洗、日曬干燥制成帶殼咖啡豆，從每個樣品中隨機稱取1 000 g 帶殼豆，用小型脫殼機脫去種皮，制成咖啡米樣品。

1.2 方法

1.2.1 測定方法

⑴百粒重測定

隨機數100粒咖啡米，稱量質量。重復4次。

⑵百粒密度測定

采用排水法測定，隨機數100粒咖啡米，稱量其質量后，準備好一個100 mL 量筒，倒入清水不超過最大量程的1/2，記錄水面體積V1，將咖啡米逐一放入量筒并全部浸沒于水中，輕輕震蕩量筒外壁趕出氣泡，記錄水面體積V2，咖啡米密度＝100粒咖啡米質量÷（V2-V1），重復3次。

⑶粒度測定

每個樣品稱取300 g 咖啡米，準備好7、6.5、6、5 mm 篩子，把篩子按從小到大套好，倒入樣品進行篩分，把留在每一級篩子上的咖啡豆進行稱重，重復3次。

⑷咖啡豆化學組分含量測定

取過6.5 mm篩的咖啡豆樣品80 g，用植物樣品粉碎機粉碎，過30 目篩子，裝入干凈塑料自封袋中保存。蛋白質按照GB 5009.5-2016 中燃燒法測定；脂肪按照GB 5009.6-2016 中索氏抽提法測定；蔗糖按照GB 5009.8-2016 中酸水解法測定；綠原酸按照GB/T 22250-2008 中高效液相色譜法測定；咖啡因按照GB 5009.139-2014 高效液相色譜法測定；葫蘆巴堿按照NY/T 3012-2016 高效液相色譜法測定。

⑸咖啡杯品測定

分別取每個過6.5 mm 篩的生豆樣品300 g，送到廣州中山專業咖啡杯品工作室進行烘焙和杯測，由5 名執咖啡品鑒師資格證的專業人員進行杯品評分。

1.2.2 數據分析

數據用Microsoft Excel 2010 軟件進行整理，方差分析采用SPSS 19.0 軟件中的ANOVA 進行統計分析，多重比較采用Duncan法。

2 結果與分析

2.1 嫁接和未嫁接咖啡豆物理特性差異比較

2.1.1 咖啡米粒徑分析

由圖1 可見，嫁接和未嫁接咖啡米粒徑＜5.0 mm 所占比例差異不顯著，其余粒徑級別咖啡米所占比例兩者間差異顯著。嫁接咖啡米粒徑＞7.0 mm和＞6.5 mm 所占比例分別為23.07%、31.17%顯著大于未嫁接。未嫁接咖啡米粒徑＞6.0 mm 和＞5.0 mm所占比例分別為35.41%、23.25%顯著大于嫁接。由此可見，嫁接后大部分咖啡米分布在更大的粒徑范圍，而未嫁接咖啡米分布在更小一些的粒徑范圍內，嫁接咖啡米粒度比未嫁接咖啡米粒度大。

圖1 嫁接和未嫁接咖啡米粒徑分級比較

2.1.2 咖啡豆百粒重、百粒密度比較

由圖2 可見，咖啡豆百粒重嫁接為16.01 g，未嫁接為15.58 g，嫁接咖啡豆百粒重比未嫁接稍大（圖2-A）；百粒密度嫁接為1.13 g/cm3，未嫁接為1.25 g/cm3，百粒密度未嫁接比嫁接稍大（圖2-B）。兩者間差異不顯著，表明中粒種經嫁接處理后，其咖啡米百粒重和豆粒組織結構緊密度沒有被明顯改變。

圖2 嫁接和未嫁接咖啡百粒重、百粒密度比較

2.2 嫁接和未嫁接咖啡豆化學組分差異比較

2.2.1 咖啡豆蛋白質、脂肪、蔗糖含量比較

由圖3可見，蛋白質含量嫁接為13.36%，未嫁接為13.37%；脂肪含量嫁接為5.40%，未嫁接為6.60%；蔗糖含量嫁接為8.19%，未嫁接為7.52%。嫁接和未嫁接處理咖啡豆蛋白質、脂肪、蔗糖含量差異不顯著，嫁接處理蛋白質、脂肪含量稍小于未嫁接處理，蔗糖含量稍高于未嫁接處理，含量從高到低依次是蛋白質＞蔗糖＞脂肪。

圖3 嫁接和未嫁接咖啡豆蛋白質、脂肪、蔗糖含量比較

2.2.2 咖啡豆咖啡因、綠原酸、葫蘆巴堿含量比較

由圖4 可見，咖啡因含量嫁接為1.62%，未嫁接為1.70%；綠原酸含量嫁接為5.12%，未嫁接為5.51%；葫蘆巴堿含量嫁接為0.79%，未嫁接為0.81%。嫁接處理咖啡因、綠原酸、葫蘆巴堿含量稍小于未嫁接處理，差異不顯著。含量從高到低依次為綠原酸＞咖啡因＞葫蘆巴堿。

圖4 嫁接和未嫁接咖啡豆咖啡因、綠原酸、葫蘆巴堿含量比較

2.3 咖啡豆杯品結果比較

分別取嫁接和未嫁接處理過6.5 mm 篩的生豆樣品300 g，送到廣州中山專業咖啡杯品工作室進行烘焙和杯測，由5名執咖啡品鑒師資格證的專業人員評分，評分規則參照SCAA 標準，從咖啡飲料的香氣、醇厚度、干凈度、風味4 個方面單項打分，匯總后計算平均分。評分結果：嫁接處理為81.00 分，未嫁接處理為82.25 分，兩個處理的咖啡豆杯品分數都達到≥80 分的精品級要求，處理間杯品分數差異不大。

3 討論與結論

3.1 討論

咖啡生豆在全球的貿易量非常巨大，每年約為800 萬t，咖啡生產商首先將咖啡生豆采用重力分選和不同孔徑的篩子將咖啡豆篩分成不同的等級。密度大、粒度大的咖啡豆比密度小、粒度小的咖啡豆價格相差1 倍以上。本文篩選了百粒重、百粒密度、粒度這幾個重要物理指標，對嫁接與未嫁接處理咖啡豆物理特性進行分析。結果表明嫁接后顆粒較大的咖啡米所占的比例顯著大于未嫁接，可見，嫁接增大了咖啡米的粒徑。但百粒重和百粒密度兩者間差異不顯著，說明嫁接未對咖啡豆的飽滿度產生影響。試驗結果與Beno?t 等嫁接不影響咖啡果實的飽滿度結論相同，但與Beno?t 等嫁接顯著降低豆大小結論不一致，原因可能與Beno?t 等所用的接穗品種是小粒種，與本文不同，且嫁接地點位于氣候涼爽的高原地區，而大粒種咖啡對高原地區適應能力差有關［11］。

蔗糖是生咖啡豆中主要的低分子量糖，占低分子量糖的90%以上，蔗糖在咖啡烘焙中發生焦糖化反應、熱裂解反應、與氨基酸發生美拉德反應，反應產物構成咖啡風味物質的重要組成部分［18］，Isabelle 等［13］提出咖啡品質與蔗糖含量呈正相關。蛋白質是咖啡生豆中含量較高的物質，在咖啡烘焙中部分降解為氨基酸并與蔗糖發生美拉德反應。脂類是咖啡生豆中主要化學組分之一，但在烘焙過程中其含量變化不大［19］。咖啡因和葫蘆巴堿是咖啡豆中主要的生物堿，葫蘆巴堿是咖啡香氣的前體物質，參與美拉德反應，有資料顯示恰當地控制葫蘆巴堿的熱解，是獲得最佳風味的高質量咖啡的關鍵［20］。咖啡因在咖啡焙炒過程中不參與反應，但是咖啡飲料中苦味的主要來源。綠原酸是咖啡澀味的主要來源，Franca 等［21］研究表明，在同一烘焙程度下葫蘆巴堿含量高，則咖啡的品質更高，而綠原酸含量高則咖啡品質下降。本文對嫁接與未嫁接處理咖啡豆進行了與咖啡飲料品質相關性較高的這些化合物含量分析比較，結果表明蛋白質、脂肪、蔗糖、咖啡因、綠原酸、葫蘆巴堿含量兩者間差異不顯著。杯測評分結果兩者間差異較小，與Beno?t 等［11］種間嫁接不影響咖啡因、脂肪、蔗糖等物質含量研究結果基本一致。但Aloysius 等［15］研究指出，用Exelsa 為砧木，中粒種為接穗處理，提高了豆的咖啡因含量和飲料醇度，增加了澀味和苦味，降低了豆的香氣和香味。這是否與不同研究所選取的接穗和砧木不同有關，有待進一步研究。

3.2 結論

種間嫁接增大了咖啡米的粒徑，對咖啡豆的飽滿度沒有產生顯著影響；種間嫁接處理對咖啡豆蛋白質、脂肪、蔗糖、咖啡因、綠原酸、葫蘆巴堿含量的影響較小，杯品品質兩者間無顯著差異。因此采用種間嫁接，基本能保持接穗中粒種咖啡豆的物理特性，沒有改變化學組分含量，也未明顯降低飲料的杯品品質，可見，該種間嫁接組合可推廣生產應用。

隨著育種技術的不斷發展，將會選育出更多的中粒種咖啡品種，下一步有必要開展更多的中粒種不同品種與大粒種查理變種砧木種間嫁接組合對產量和品質的影響研究，才能更好的滿足生產發展的需要。