云南臨滄產區咖啡干香感官特征解析及 杯品質量分析

胡榮鎖，方樂天，況沁蕊，董文江,，陳治華，蔣快樂，龍宇宙，閆 林,

（1.中國熱帶農業科學院香料飲料研究所，海南 萬寧 571533；2.海南大學食品科學與工程學院，海南 海口 570228；3.長江師范學院，重慶 408100；4.云南農業大學熱帶作物學院，云南 普洱 665000）

咖啡樹屬于茜草科多年生常綠灌木或小喬木，起源于非洲，現廣泛種植與南北回歸線之間約80 個國家和地區[1-2]，為咖啡種植戶帶來了可觀的經濟效益。作為三大飲料之一，咖啡以其獨特迷人的風味和口感風靡全 世界[1]。消費者通常會根據咖啡風味選擇自己喜歡的咖啡，而咖啡風味受多種因素影響，如產地產區、品種類型、加工處理、烘培方式等[3]，其中產地產區是影響咖啡最重要因素之一。

我國咖啡種植面積約為180萬 畝，主要種植在云南省和海南省。臨滄產區種植面積約為60萬 畝，是僅次于普洱的第二大產區。臨滄產區地形地勢復雜，多種氣候類型交叉分布，使其立體氣候明顯、干雨季分明、晝夜溫差大。臨滄產區降水主要集中在雨季（5—10月），占全年降水的85.2%[4]；受降水影響咖啡種植主要分布在南汀河和瀾滄江及支流兩岸壩區和河谷地區，該地區一般溫度較高，全年無霜。優良的環境十分適宜咖啡種植，生產咖啡具有較佳的品質。2014年臨滄產區咖啡獲得“中國臨滄精品咖啡豆示范區”稱號。

臨滄產區咖啡優良的品質，獲得了科研工作者的青睞。張明達等[5]分析了云南省小粒咖啡種植生態適宜性，得出了臨滄應結合橫斷山脈的影響，在適宜性高的區域加強規劃；鄭慧芳等[6]完成了臨滄等地蛋白質、脂肪、總糖、粗纖維、水分、咖啡因、水浸出物、游離氨基酸等主要成分檢測，得出咖啡生豆主要成分含量基礎數據；張豐等[7]報道了臨滄和普洱、保山烘焙咖啡的揮發性物質，共鑒定出65 種揮發性物質，其中呋喃類物質含量最高，且不同地區樣品能夠進行區分；董文江等[8]報道了臨滄和普洱、保山、德宏4 個地區生咖啡揮發性成分的含量及組成方式，得出生咖啡中共檢出42 種風味組分，以酸類為主；董文江等[9]也報道了采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜（headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）結合電子舌技術對臨滄、普洱、保山、德宏4 個地區烘焙豆揮發性成分和滋味化合物進行分析，結果表明不同地區樣品中滋味化合物差異明顯。臨滄咖啡的研究報道主要集中在國內部分，國外相關文件未檢索到。

在咖啡杯品感官特征方面，蕭自位等[10]分析云南小粒種咖啡生豆品質與海拔和緯度的相關性，并對咖啡生豆的品質進行綜合評價，評分較高的咖啡豆主要分布在普洱和臨滄地區；陳云蘭等[11]報道了濕法加工酶法處理對咖啡杯品質量的影響，得出果膠酶的合理使用能保證咖啡杯品品質的穩定性；國外學者在咖啡杯品感官特征方面研究成果較多，諸如Pereira等[12]也報道了咖啡濕法加工對咖啡杯品感官的影響，結果發現在低海拔地區使用發酵劑和900 m以上使用自發發酵具有較高的感官效果；Bressani等[13]發表了利用酵母菌對半干加工咖啡處理，咖啡杯品感官質量會有所提升；Velasquez等[14]報道了不同成熟度咖啡杯品感官的差異。

課題組在前期研究的基礎上，以凌豐公司協助采集的咖啡樣品為樣本，借助HS-SPME-GC-MS技術和香氣活度值（odor activity value，OAV）分析方法，解析臨滄咖啡風味感官特征，同時利用準確的杯品數據，確定臨滄咖啡杯品質量。該研究將為臨滄咖啡生產銷售和產品推廣提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

臨滄產區咖啡主要是臨滄凌豐咖啡有限公司（以下簡稱凌豐公司）集中種植管理。樣品采集工作由凌豐公司協助完成，共14 個樣品，采集信息見表1。加工方式采用濕法水洗加工處理、日曬干燥，樣品采集后于26 ℃恒溫保存備用[15]。

表1 臨滄產區咖啡采集區域及樣品信息Table 1 Altitudes of coffee-producing areas in Lincang

3-辛醇標準品 美國Sigma公司。

Probatino型咖啡烘焙機 德國Probat公司；7890B-5977B型GC-MS聯用儀（配CTC自動進樣器） 美國Agilent公司；50/30 μm CAR/DVB/PDMS萃取頭 上海安譜實驗科技股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品烘焙

咖啡樣品采用1 kg咖啡烘焙機進行烘焙，該烘焙機使用液化天然氣作為燃料。樣品烘焙前先開機預熱30 min，以使設備穩定，減少實驗誤差，同時也具有清洗咖啡機的作用。咖啡樣品175 ℃加入烘焙機，烘焙機燃氣火力定為1.75，且保存不變，整個烘焙過程約為618～638 s之間，出爐溫度在194～195 ℃之間。

1.2.2 HS-SPME-GC-MS檢測

烘焙咖啡樣品采用統一粒度研磨，取樣品1.00 g裝入SPME樣品瓶，用于GC-MS檢測，檢測方法參考文獻[16]。 HP-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），進樣口溫度250 ℃；升溫程序：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；載氣（He）：流量1.00 mL/min，壓力48.75 kPa，采用不分流方式進樣。電子電離源；離子源溫度230 ℃；電子能量70 eV；掃描方式為Scan；質量掃描范圍m/z30～350；掃描速率781 u/s。

1.2.3 化合物定量

使用3-辛醇外標半定量法，默認每個化合物對3-辛醇的相對響應因子為1，為計算準確使用二氯甲烷為溶劑繪制3-辛醇標準曲線[17]，回歸方程y=1.05×10－5x－8.58，其中，y為化合物含量（μg/g），x為化合物峰面積，R2=0.99，呈線性相關。

1.2.4 咖啡杯品測評

將統一炒好的咖啡豆樣品分別寄往雀巢咖啡云南分公司、云南農業大學熱帶作物學院和云南保山市景蘭咖啡師職業培訓學校，請三方分別組織5 名以上專業咖啡杯測師（獲得Q-grande證書的國際質量咖啡品鑒師或專業從事咖啡杯測工作人員），按照精品咖啡協會（specialty coffee association，SCA）規定的操作流程進行評判，即使用五杯杯測法，每個咖啡杯放入13.75 g咖啡粉，倒入250 mL干凈無味的熱水（約93 ℃），然后杯測師進行杯測，得到數據進行整理分析[15]。

1.3 數理統計分析

2 結果與分析

2.1 臨滄產區咖啡干香組分分析

咖啡干香是烘焙咖啡豆粉碎后散發出的香味，也就是揮發性風味組分；咖啡干香品質會直接影響消費者的購買行為。通過HS-SPME-GC-MS技術分析臨滄產區14 個樣品干香風味組分，結果見表2。通過計算OAV得出臨滄咖啡干香特征組分，其風味描述和OAV范圍見 表3。從表2可以看出，臨滄產區咖啡共有85 種干香組分，其中7 種含量較高，分別為糠醛、5-甲基糠醛、丁基環戊烯醇酮、1-乙酰氧基丙酮、羥丙酮、乙酸、2-乙酰基呋喃，占全部組分的（74.37±1.38）%。酮類干香組分含量最多，占（39.18±1.27）%，例如2,3-戊二酮、丁基環戊烯醇酮、1-乙酰氧基丙酮、羥丙酮、1-乙酰氧基-2-丁酮、二氫-2-甲基-3(2H)-呋喃酮、1-羥基-2-丁酮、2-羥基-3-甲基-2-環戊烯-1-酮、1-(2-呋喃基)-1-丙酮、2(5H)-呋喃酮等32 種干香組分物質。醛類的干香組分略少于酮類，占（33.17±1.76）%，糠醛和5-甲基-2-呋喃甲醛是含量較高的醛類。

表2 臨滄產區咖啡干香風味組分Table 2 Flavor components of coffee from different producing areas of Lincang

續表2

在眾多的干香組分中，只有OAV大于1的組分會對咖啡香氣造成影響。由表3可以看出，共有特征風味組分27 種，每種組分賦予臨滄咖啡不同的風味特征，相比于普洱咖啡（特征風味組分22 種）[18]，臨滄咖啡的香味化合物更豐富，可能是臨滄產區豐富的區域小生境造成的。影響臨滄咖啡香氣的主要為酮類、醛類、酚類和酸類等組分，該系列組分主要通過美拉德反應形成。酮類物質OAV大于1的組分8 種，其中，2,3-戊二酮、羥基丙酮、3-乙基-2-羥基-2-環戊烯-1-酮、呋喃酮OAV均超過1 570.64±1 857.01，2,3-戊二酮是臨滄咖啡中最重要的風味物質，其OAV最高為87 144.41±37 834.11，為臨滄咖啡賦予了蜂蜜、黑巧克力、奶油、焦糖香氣，并帶有烤堅果底香[19]。羥基丙酮的OAV排在第3位（10 572.01±1 053.45），為臨滄咖啡賦予了焦糖風味和甜味。酮類組分主要賦予了臨滄咖啡焦糖、楓糖漿、甜味、果香和煙草等風味。

表3 臨滄產區咖啡干香特征組分風味描述及OAVTable 3 Sensory properties and OAV of characteristic components responsible for dry aroma of coffee from different producing areas of Lincang

醛類化合物5 種，主要為苯乙醛、糠醛、5-甲基-2-呋喃甲醛，其OAV超過170.85±12.82；苯乙醛的OAV為21 225.21±5 829.12，僅次于2,3-戊二酮，為臨滄咖啡賦予了花香和蜂蜜香味。酚類化合物有6 種，主要為2-甲氧基苯酚和4-叔丁基苯酚。相比于普洱咖啡香氣組分[18]，臨滄咖啡的2-甲氧基苯酚和3-甲基苯酚OAV較低，咖啡中煙味、木質和皮革的香氣較淡，從而提高了臨滄咖啡香氣品質；普洱咖啡中呋喃酚的OAV為14 732.23±3 782.98[18]，臨滄咖啡中沒有該種香氣組分，但是其感官特性與臨滄咖啡中呋喃酮的相同，呋喃酮的OAV相較于呋喃酚低，所以臨滄咖啡中焦糖水果味和果醬般氣味沒有普洱咖啡明顯。酸性化合物4 種，主要為異戊酸，OAV達到388.1±35.72，為臨滄咖啡賦予酸奶酪的風味。咖啡中酸性組分會給咖啡賦予酸味，但是由于其隨著烘培程度的增加含量下降，進而提高咖啡的品 質[20]。普洱咖啡中主要酸性組分是醋酸，僅為咖啡賦予酸性風味，可見在酸性風味上臨滄咖啡風味更豐富。

除了以上典型風味特征外，臨滄咖啡還具有楓糖漿、酸奶酪、甘草、柑橘、煙草等風味，雖然含量較少，但其風味的存在豐富了臨滄咖啡的風味譜系，使臨滄咖啡風味更加多樣化，增加風味質量。

2.2 干香風味組分差異性分析

以臨滄產區咖啡干香風味組分為基礎作聚類熱圖，見圖1。通過顏色差異可直觀區分不同區域間風味組分含量差異，也可看出以樣品采集區域聚類分析。由于受光照、溫度、海拔、土壤和降水等因素影響，不同區域間樣品風味組分存在含量差異。2,3-戊二酮作為最主要的特征干香組分，可直觀看出云縣（C）、雙江（G）、鳳慶（A）、滄源（F）和耿馬（D）含量較高，永德（B）和臨翔（K）含量較少；耿馬（M）、臨翔（L）、雙江（N）和滄源（E）含量一般。從杯測得分可以看出含量較高和較低組在干香得分和總分上均有較佳表現，而含量中間組得分較差，可能是含量高組突出了咖啡的蜂蜜、奶油、黑巧、堅果、焦糖等風味，而含量低組由于2,3-戊二酮含量低，突出了楓糖漿、柑橘、酸奶酪等特殊風味。

圖1 臨滄產區咖啡干香風味組分聚類熱圖Fig. 1 Cluster heat map of flavor components responsible for dry aroma of coffee from Lincang

在聚類分析方面，由于為云縣、永德和臨翔三縣相鄰，樣品C、H、I、K和L均種植在瀾滄江及支流西岸，氣候類型相似，產生干香組分較為一致，其聚為一類；樣品M和樣品N聚為一類，主要由于兩地相鄰，兩地杯品總分都略低，可能是受種植區域環境影響。其他樣品聚為一類，該組樣品種植在地理位置上差別較大，分布于不同河流兩岸，但可聚為一類，可能是云南多山地，不同海拔和不同氣候類型造成[26]。當然同樣區縣內不同鄉咖啡樣品存在差異，聚類在不同區域，最典型的為滄源班老，可見獨特的地理環境形成了一個個獨特的小生境，產生了極佳品質的咖啡。因此，選擇合適的海拔和種植環境有助于提高臨滄咖啡的整體品質[27]。

2.3 咖啡杯品質量分析

如圖2所示，僅有香氣、風味、酸味、醇度、余韻、平衡感和總評7 個指標以及總分，共8 個分析圖；一致性、干凈度和甜度得分均為10 分，故不體現。

圖2 臨滄產區咖啡杯品質量指標分析圖Fig. 2 Analysis of cupping quality indicators of coffee from different producing areas in Lincang

杯測作為測評咖啡質量的技術，在國外已廣泛使用，例如Mohammed[15]、Bressanello[19]、Velasquez[14]、Adhikari[28]等均使用杯測技術對咖啡質量進行評價，但在我國使用較少，僅有杜華波[29]、張洪波[30]和高敏[31]等。由圖2可知，較多指標上都有一致的評分，例如樣品F的干香、風味、平衡，樣品C的風味、酸度、醇度和總評等指標，當然在某些指標上也存在得分差異，例如香氣和風味得分在6.50～8.00均有覆蓋，這可能是咖啡生長環境多樣性，使咖啡風味多樣性，杯測師在評判時存在個人偏好造成的。

從整體來看咖啡各指標得分在7.00～7.50之間，雖然有些偏差，但整體偏差不大，說明臨滄咖啡質量整體穩定。香氣指標整體得分高于其他指標，說明臨滄咖啡香氣質量整體較佳。杯測得分達到精品級的咖啡7 個，其中81 分以上樣品2 個，80.00～81.00 分樣品5 個；雖未達到精品級，但得分較高的樣品7 個，其中79.50～79.99 分樣品5 個，雙江邦丙咖啡樣品得分79.35，耿馬勐簡咖啡樣品78.00 分。邦丙和勐簡兩地咖啡得分雖略低，但也是一款整體較優的咖啡。

值得一提的是，81 分以上的咖啡樣品有2 個，分別為滄源班老和永德崇崗的咖啡樣品，在精品咖啡中有較佳得分，說明臨滄地區有生產優質咖啡的環境條件。同時環境多樣性也較為突出，同樣地區的咖啡得分也存在差異。

3 結論與討論

本實驗利用HS-SPME-GC-MS技術和OAV明確咖啡干香組分感官特征，得出臨滄咖啡中共有干香組成86 種，樣品間組分含量差異不大；特征干香組分27 種 （OAV＞1），為臨滄咖啡賦予蜂蜜、黑巧克力、奶油、焦糖、烤堅果的底香，同時具有楓糖漿、酸奶酪、熱帶水果、果醬和花香等風味。邀請3 個不同團隊，以減少人為誤差，從圖2也可以看出，受人為因素出現偏差的得分結果，但整體較為準確，得出臨滄咖啡整體品質較高。

臨滄地區地形和氣候類型更加復雜，區域小氣候種類更加多樣化，使臨滄產區咖啡各指標得分趨勢與普洱產區完全不同，普洱產區咖啡整體風味接近，各指標得分雖存在差異，但波動較小；臨滄整體存在較大波動，可能是臨滄咖啡種植生長環境多樣性造成的。臨滄咖啡品質整體較高，其中有2 個樣品分別達到了81.86 分和81.68 分，說明臨滄地區具有生產優質精品咖啡的條件和環境。