烘焙速度對興隆咖啡豆揮發性成分的影響

于菲 董文江 胡榮鎖 龍宇宙 陳治華 蔣快樂

摘 ?要：以海南興隆地區咖啡豆（Coffea robusta）為研究對象，研究不同烘焙方式（即快速烘焙、中速烘焙以及慢速烘焙）對咖啡豆理化性質和揮發性成分的影響，采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術（headspace solid-phase microextraction-gas chromatograph-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）鑒定3種烘焙速度下產生的揮發性成分，再以電子鼻技術和主成分分析（principal component analysis，PCA）法進一步分析不同烘焙豆樣品整體風味的差異。結果表明，3種烘焙方式下共鑒定出92種揮發性成分，其中快速、中速和慢速烘焙豆中分別鑒定出82、72、76種;烘焙豆樣品間揮發性成分含量相差較大，在中速烘焙豆中檢測出最高的揮發性成分總含量（1080.51 μg/g）;電子鼻檢測發現不同烘焙方式咖啡豆揮發性成分存在差異，PCA結果顯示三者差異明顯，其中中速和慢速烘焙樣品的揮發性成分有部分重疊現象，二者與快速烘焙樣品差別較大。本研究可為咖啡烘焙工藝改進及品質提升提供參考。

關鍵詞：興隆咖啡;烘焙速度;揮發性成分;氣相色譜-質譜聯用;電子鼻

中圖分類號：TS273 ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： This study investigated the physicochemical properties and volatile components of coffee beans （C. robusta） from Xinglong， Hainan at three conditions （fast， medium， and slow roasting speed）. Headspace solid phase microextraction - gas chromatography-mass spectrometry （HS-SPME-GC-MS） was used to identify the volatile components generated at three roasting speed， and principal component analysis （PCA） combined with electronic nose was used to further distinguishing the differences of overall flavor among different roasted bean samples. A total of 82， 72， and 76 volatile components were identified in fast， medium and slow roasted coffee beans respectively. The content of volatile components was different among the roasting samples， and the level of volatile components at medium roasted beans was the highest and reached a maximum of 1080.51 μg/g. Electronic nose analysis showed significant differences in volatile components among coffee samples roasted by different methods. Results from PCA using the data of major volatile class as input variables showed that there were obvious differences among the three. And there were overlaps in section between medium and slow roasted coffee samples， which was a big difference from fast roasted samples. This research could provide some reference for the improvement of the roasting process and the optimization of quality in coffee production.

Keywords： Xinglong coffee; roasting speed; volatile compounds; gas chromatography-mass spectrometry; electronic nose

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.11.034

咖啡（Coffea）為茜草科（Rubiaceae）熱帶植物，原產于埃塞俄比亞，廣布于南北緯20°之間的熱帶區域，中美洲、南美洲及非洲等地區有廣泛種植[1]。在我國，云南和海南地區為咖啡主產地。近幾十年來，咖啡需求正在持續增加，全球消費量每年增長達1%～2%[2]，據國際咖啡組織統計，咖啡年價值約2000億美元，預計未來消費將繼續推動咖啡需求[3-4]。海南興隆咖啡作為國家地理標志保護產品[5]，以其特有的香氣和滋味特征，呈現出良好的發展前景。

咖啡的香氣和滋味一直是人們研究的熱點，超過90年的科學研究表明，咖啡中已產生了1000多種揮發性化合物[6]。然而生豆本身風味較差，只有經過適當的烘焙處理，使含氮化合物（蛋白質、咖啡因和葫蘆巴堿等）、碳水化合物、脂質、有機酸等前體物質發生不同程度的美拉德、焦糖化等系列化學反應，生成呋喃類、吡嗪類、吡啶類、吡咯類、醇類、酯類、醛酮類、酚酸類及硫化物等揮發性香氣化合物，才能形成為人熟知和歡迎的咖啡特征風味[7]。目前揮發性成分的富集技術很多，包括攪拌棒吸附萃?。╯tir bar sorptive extraction， SBSE）、溶劑輔助風味蒸發（solvent-assisted flavor evaporation， SAFE）以及頂空固相微萃?。╤eadspace solid-phase micro- ex-traction， HS-SPME）等;檢測方法包括感官評定法、電子鼻、氣相色譜-嗅聞聯用（gas chroma-tography-olfactometry， GC-O）、氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）等[4]。Bressanello等[8-9]比較了研磨和沖泡咖啡中香氣和風味的化學信息，利用化學計量學在重要的揮發性化學組分和感官特性之間建立了相關性;弘子姍等[10]利用頂空氣相色譜-離子遷移譜研究了咖啡豆烘焙前后揮發性指紋圖譜，證實了生咖啡豆粉、烘焙咖啡豆粉及熟咖啡豆粉之間揮發性成分具有差異性;還有研究指出烘焙咖啡豆中揮發性香氣成分具有抗焦慮和催眠的作用[11]，可見對于咖啡香氣成分的研究具有很廣闊的前景。

咖啡感官特征深受生豆化學成分的影響，興隆咖啡屬于羅布斯塔中粒種屬，生豆中糖、脂類和有機酸含量較低，相反，咖啡因和游離氨基酸含量較高，沖泡后苦味較重，酸度小且甜味弱，具有泥土和烘烤/燒焦的味道;相比前者，阿拉比卡咖啡通常更甜，呈現更多的酸度和水果味[12-13]。許多因素會對咖啡風味產生影響，例如改變干燥和貯藏條件、烘焙程度等參數，進而影響咖啡感官質量[14]，因此，任何提高咖啡品質的方法都是理想的。研究表明，烘焙時間和溫度的變化可能會影響咖啡的非揮發性成分，然而烘焙速度的變化對咖啡揮發性成分的影響，目前知之甚少[15];另一方面，已有研究考察了不同烘焙度及干燥工藝等對興隆咖啡揮發性成分的影響[16-17]，但烘焙速度對其影響研究尚未見報道。

基于上述背景，本研究采用HS-SPME-GC- MS技術對樣品中揮發性成分進行定性和定量分析，利用PCA對電子鼻檢測所得數據矩陣進行統計學分析，比較不同烘焙方式咖啡豆整體風味差異，將為咖啡風味的研究及其產品工藝優化提供理論支持。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

1.1.1 ?材料與試劑 ?咖啡鮮果（‘熱研1號’）于2020年3月采摘于中國熱帶農業科學院香料飲料研究所咖啡試驗基地（海南萬寧），選擇紅色成熟、無霉爛和病蟲害的果實采摘，熱風恒溫（40 ℃）干燥處理至水分含量為（10.4±0.5）g/100 g左右，機械脫殼得到生咖啡豆，過5 mm篩取出有缺陷的豆子，于干燥通風、低溫避光的環境中貯存備用。

C7～C30正構烷烴（色譜純），美國Sigma- Aldrich公司;甲醇和3-庚酮，色譜純，上海阿拉丁公司。

1.1.2 ?儀器與設備 ?PROBATINO Typ 2SSH型咖啡豆烘焙機，德國Probat儀器公司;VTA-6S3型咖啡豆研磨機，德國Mahlkonig儀器公司;WF32-16mm精密色差儀，深圳市威福光電科技有限公司;MB2型水分分析儀，瑞奧豪斯儀器公司;Lighttells CM-100咖啡烘焙色度儀，上海大正器具有限公司;電子鼻分析系統，法國Alpha M.O.S公司;7890A-5975C氣質聯用儀，美國安捷倫公司。

1.2 ?方法

1.2.1 ?烘焙樣品的制備 ?在滾筒式咖啡烘焙機中對每批次為500.0 g生咖啡豆進行烘焙實驗，使用不同的烘焙機燃氣火力（慢速、中速及快速烘焙火力設定分別為1.5、1.6及4.0）和初始入鍋溫度（170～210 ℃）使其達到快速、中速及慢速烘焙條件（見表1）。烘焙達中度烘焙程度后結束，該烘焙程度會使烘焙豆揮發物總濃度達到峰值，質量易于區分[18];烘焙程度的確定基于CM-100和L*（色度值）的檢測結果和顏色得分。將烘焙好的咖啡豆裝入帶有單向排氣閥的鋁箔袋中于干燥、陰涼處密閉保存。實驗前樣品均為新鮮研磨并保持同一研磨水平，過40目篩后用于下一步實驗。每種烘焙方式平行制備3份樣品，測定結果均以平均值±標準偏差表示。

1.2.2 ?理化指標檢測 ?（1）含水量：稱取1.0 g樣品置于快速水分測定儀中檢測。（2）失重：分別測量500.0 g咖啡豆烘焙前后的重量，計算其差值。（3）L*值測定：裝有D65光源的WF32-16 mm型色差分析儀進行檢測，試樣裝入玻璃樣品杯中，不透光測定;每次測量之前，根據標準黑白板校準測量儀。

1.2.3 ?HS-SPME/GC-MS分析 ?HS-SPME測定條件：參考Dong等[17]方法略微改進。取1.0 g咖啡粉于15 mL頂空瓶，加入20 μL 3-庚酮為內標液（溶于0.1%甲醇溶液），于恒溫水浴鍋60 ℃下平衡20 min;用75 μm CAR/PDMS萃取頭吸附30 min后，取出立刻插入250 ℃的GC進樣口解吸5 min。

色譜條件：DB-WAX極性色譜柱（30 m× 0.25 mm×0.25 μm）;進樣口溫度250 ℃;載氣為高純氦氣（99.999%）;恒定流速為1.0 mL/min，不分流進樣。升溫程序：40 ℃保持2 min，以1.5 ℃/min升至130 ℃，后以4 ℃/min升至200 ℃，保持5 min。

質譜條件：電子電離源EI;電離能量70 eV;質量掃描范圍30～350 aum;離子源溫度230 ℃，接口溫度為250 ℃，四級桿溫度150 ℃。

1.2.4 ?電子鼻分析 ?采用電子鼻系統（Alpha M.O.S.， Toulouse， France）進行測定，6個金屬氧化物半導體傳感器分別為T30/1、T70/2、PA/2、LY2/AA和LY2/gCT，對應不同類型的敏感物質[19]。取0.5 g咖啡粉于10 mL頂空瓶，60 ℃（300 r/min）下平衡20 min。清潔干燥空氣為載體，將頂部空間氣體以150 mL/min的恒定速率輸送至傳感器，進樣量為300 μL，進樣器溫度為70 ℃，每種樣品平行測定6次取平均值。

1.3 ?數據處理

揮發性成分的定性是通過與NIST14譜庫檢索比對，根據C7～C30正構烷烴的保留時間計算揮發物的保留指數，與文獻[12， 14]進行對比定性;定量則是根據揮發性成分的出峰面積和內標物出峰面積及含量進行半定量計算。采用SPSS 22.0軟件進行主成分分析，Origin 2018軟件繪圖。

2 ?結果與分析

2.1 ?烘焙過程中咖啡豆失重和含水量的變化分析

如表1所示，咖啡豆達中度烘焙時CM-100得分為55～57，L*值約27～28。初始入鍋溫度（170～210 ℃）下，快速、中速及慢速烘焙達烘焙終點時長分別約為5～6 min、9～10 min及13～ 15 min，此時咖啡豆水分含量和質量損失各不相同。其中水含量隨烘焙速度的加快逐漸升高，變化范圍約1.5%～3.0%;相反，失重隨之減小，變化范圍約12.5%～14.5%。該變化規律與文獻報道一致[20-21]，可能快速烘焙產生了更多的可溶性固體，綠原酸等成分降解少，揮發物損失更低，故失重較少;慢速失重高，樣品中揮發物含量也較低，可能由于前體物質降解過多，另一方面失水較多導致失重最高。改變烘焙速度導致咖啡豆含水量發生變化，進而影響咖啡豆揮發性成分的形成，因此，改變烘焙條件及監控豆溫變化可能會額外改進烘焙技術，以滿足不同咖啡品種的風味要求。

2.2 ?不同烘焙速度咖啡豆揮發性成分分析

2.2.1 ?揮發性成分種類變化分析 ?不同的品種和處理方法會導致咖啡揮發性成分的差異，但產生機理一致，即通過美拉德反應、斯特萊克降解和自動氧化等過程形成。這些成分賦予咖啡不同的香氣和口感滋味，目前100多種感官詞匯已被用來描述咖啡香氣特征[4]，如烘烤味、燒焦味、堅果味、可可味、霉味/土味、花香、果香、綠色的、灰白色的/煤煙味的、刺激性的/辛辣的以及甜味和酸味等風味輪廓[19]。如圖1所示，分別表示快速、中速和慢速烘焙豆揮發性成分的總離子流色譜圖，其中不同烘焙方式咖啡豆峰強度差異性較大，表明烘焙速度對咖啡豆揮發性成分種類及含量有一定影響。在快速烘焙、中速烘焙和慢速烘焙中共檢測到92種揮發性成分，其中快速烘焙豆中最為豐富，共82種（見表2），中速和慢速烘焙中分別檢測到72種、76種。文獻表明快速烘焙咖啡味道和香氣較高[22]，可能與產生的揮發性成分種類相關。

由圖2A可知，快速烘焙中，共鑒定出呋喃類17種，吡嗪類16種，酮類10種，吡咯類9種，酚類8種，吡啶類5種，酸類5種，醛類4種，含硫化合物3種，醇類2種，酯類1種及其他2種成分，其中吡嗪類、呋喃類和酮類占比52.44%。中速烘焙中成分最少，產生呋喃類17種，吡嗪類18種，占比48.61%，與快速烘焙相比，酮類（6種）有所減少。酸性化合物通常會產生難聞的氣味[15]，中速中只檢測出2種，可能烘焙時間較長，導致酸類物質在后續反應中進一步降解;或咖啡豆品種的原因，有些烘焙師會根據咖啡豆自身特征來控制烘焙時長。慢速烘焙中，檢測出吡嗪類（16種）>呋喃類（15種）>吡咯類（9種），未檢測到酯類，即具有薄荷清香的煙酸甲酯，該成分可能為快速和中速烘焙的特征香氣成分。

3種速度烘焙豆中產生呋喃和吡嗪類種類最多，與文獻[23]中報道一致。然而除大部分種類相同的物質外，分別還產生了特有的香氣成分，例如，中速烘焙中，未檢測到呈現酸性乳品風味的3-甲基丁酸[14]，而快速和慢速烘焙中檢測到最高含量分別為2.78、3.16 μg/g;1-羥基-2-丙酮被描述為辛辣和焦糖氣味，只在快速烘焙（0.72～ 6.45 μg/g）和中速烘焙（3.53～6.84 μg/g）中出現。另外，只在快速烘焙中檢測到具有黃油香氣的2-（5H）-呋喃酮和花果香的苯甲醇，這種特有的香氣成分為3種速度烘焙豆的特征香氣成分，可能會對咖啡風味產生重要影響。除此之外，3種速度烘焙豆中均檢測到含硫化合物，包括2-噻吩乙醇（0.24～2.89 μg/g）和2-噻吩甲醛（1.51～ 6.84 μg/g）等，具有烘烤和肉類風味。此類物質源于含硫氨基酸在糖類存在下的熱降解[20]，特別是某些揮發性硫醇，盡管其濃度很低，但因極低的氣味閾值更易對嗅覺產生沖擊，會對咖啡的感官特性產生極大影響。然而，3種速度烘焙豆中均未檢測到揮發性硫醇物質，可能是受到氧化降解反應敏感性的阻礙，導致硫醇通過自動氧化或高溫降解快速轉化為二硫化物[24]，故未檢測到此類成分。

2.2.2 ?揮發性成分含量變化分析 ?采用HS- SPME-GC-MS技術富集和分析烘焙咖啡樣品中的揮發性成分，結果表明，3種烘焙速度烘焙豆中揮發性物質含量差異明顯。其中，中速烘焙產生的總揮發性成分總量（747.58～1080.51 μg/g）>快速烘焙總揮發性成分總量（336.80～851.1 μg/g）> 慢速烘焙總揮發性成分總量（236.07～559.30 μg/g）。中速烘焙在入鍋溫度180 ℃下揮發物含量最高，此時慢速中只檢測到揮發物含量326.81 μg/g。而快速和慢速烘焙中，揮發物總含量會隨著入鍋溫度的升高呈上升趨勢，如快速烘焙中，入鍋溫度170～210 ℃下，產生揮發物總含量分別為336.80、524.82、511.89、635.46、851.10 μg/g。

揮發性呋喃呈現麥芽和甜味烘烤香氣，不同于吡咯（通過氨基酸或葫蘆巴堿熱解生成），主要由碳水化合物的美拉德反應、脂質熱氧化、抗壞血酸和硫胺素在烘焙過程中熱降解形成[8]。吡嗪是各種烘焙食品的產物，也是咖啡中含量豐富的一類化合物，主要來自還原糖和蛋白質或氨基酸之間的美拉德反應，通常被描述為堅果、泥土和烘烤芳香，因具有較低的感官閾值濃度，對咖啡的風味至關重要[25]。由圖2B可知，呋喃和吡嗪在快速烘焙中含量最高分別達384.57、282.17 μg/g，占比45.16%和33.15%，與中速烘焙（50.76%和16.58%）和慢速烘焙（39.52%和29.17%）一致，含量均高于其他類別物質。

3種速度烘焙豆中，比較各類物質分布發現，酚類含量占比在中速烘焙中（14.07%）>慢速烘焙（7.70%）>快速烘焙（6.60%）;酸類占比在快速烘焙中（1.98%）>慢速烘焙（1.66%）>中速烘焙（1.14%）;吡啶類占比在慢速烘焙中（5.41%）>快速烘焙（2.79%）>中速烘焙（2.45%）。Petisca等[15]研究表明慢速烘焙有利于吡啶（魚腥味）的形成，與該結果一致。吡啶是葫蘆巴堿的分解產物，與烘焙時間密切相關，會在焙燒的初始階段快速生成，后期在更長時間內持續降解[26]。對于酚類化合物，是由綠原酸（像阿魏酸、咖啡酸和奎尼酸）的熱降解產生，對咖啡風味很重要的影響，普遍具有辛辣的酚類香氣[16]。

有研究指出，烘焙速度會對單個香氣成分產生影響，有些香氣物質的含量與烘焙速度密切相關。如Toci等[25]發現了7種（2，5-二甲基吡嗪、2-乙基吡嗪、2，3-二甲基吡嗪、2，5-二甲基-3-乙基吡嗪、愈創木酚、2-乙基愈創木酚和4-乙烯基愈創木酚）與焙燒速度相關的香氣化合物。本研究中，除2，5-二甲基-3-乙基吡嗪外，其余6種香氣化合物在3種速度烘焙豆中均檢測到，其中，3種吡嗪類成分在中速烘焙中含量均高于快速和慢速烘焙。其他高濃度吡嗪類物質還有2，6-二甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪和2-乙基-3-甲基吡嗪，使咖啡風味呈現烘烤、堅果、可可及泥土的香氣，然而2-乙基-5-甲基吡嗪會使咖啡產生土味，進而對感官造成負面影響，是導致羅布斯塔咖啡味道相比阿拉比卡咖啡較差的原因[15]，其含量在快速、中速和慢速烘焙中分別為10.31、15.96、11.85 μg/g，分別占比2.01%，1.48%和2.12%，可見在中速烘焙中檢測到含量最多，但所占比例最小，可能對中速烘焙咖啡整體風味影響最小。

相比阿拉比卡咖啡，羅布斯塔咖啡中苯酚和苯酚衍生物含量相對較高，其中愈創木酚（酚類辛辣味）、4-乙烯基愈創木酚（樹脂味）被報道是關鍵芳香揮發物，會對咖啡風味產生積極影響[27]。產生酚類化合物的主要途徑是綠原酸的熱降解，其前體物質降解的程度受烘焙速度影響[28]，中速烘焙對酚類物質影響較大，其含量和比例遠超出快速和慢速烘焙?？焖俸吐俸姹憾怪校鷦撃痉樱ǚ宇愋晾蔽叮┖?gt;2-乙基愈創木酚含量>4-乙烯基愈創木酚（樹脂味），而中速烘焙豆中，2-乙基愈創木酚含量>愈創木酚含量>4-乙烯基愈創木酚。且3種烘焙速度下，入鍋溫度為210 ℃時，3種酚類的含量均有較急劇的增加，可能酚類物質受入鍋溫度的影響較大。

還有些成分被認為是咖啡烘焙過程中產生，且對香氣有強烈影響，例如酮類物質中2，3-丁二酮（黃油、水果和焦糖香氣）、2，3-戊二酮（黃油香氣）和1-羥基-2-丁酮（甜麥芽和糖果香氣）以及醛類物質中2-甲基丁醛（黃油味）、3-甲基丁醛和糠醛（甜杏仁味）等，通常被描述為脂肪和乳制品風味[23]。這些成分被認為是高品質飲品中可能存在的標志，分析發現，在中速烘焙中2，3-戊二酮未被檢測到，快速和慢速烘焙中只檢測到0.40～ 1.31 μg/g;1-羥基-2-丁酮只在快速和中速烘焙中產生，最高含量分別為0.97、1.23 μg/g;糠醛在中速（175.84 μg/g）和快速烘焙（153.79 μg/g）中以高含量存在，然而慢速烘焙中含量只有56.25 μg/g。

2.2.3 ?不同烘焙方式咖啡豆揮發性成分聚類分析 ? 聚類熱圖能直觀地比較不同樣品間揮發性成分的差異[9]，圖3中A1～A5、B1～B5和C1～C5分別代表入鍋溫度170～210 ℃下快速、中速和慢速烘焙樣品。由熱圖可知，快速和慢速烘焙豆聚為一大類，說明二者多數揮發性成分含量較相近，而中速烘焙豆與二者揮發性成分差異明顯。橫向比較得出，中速烘焙豆中呋喃類、吡咯類、醛類以及酚類等物質含量相比快速和慢速較突出;慢速烘焙中，含硫化合物和吡啶類物質含量最為顯著，而酯類和酸類成分在快速烘焙中較豐富?？v向分析可知，A1和C1～C3聚為一類，其呋喃類、含氧化合物（醛酮類）、雜環氮化物（吡咯吡啶類）[14]、酚類等呈現較低的含量;A2～A5和C4～C5聚為一類，呋喃類、吡咯和醛酮類等物質含量逐漸增加;而中速烘焙樣品B1～B5單獨聚為一類，各類物質含量總體均高于快速和慢速處理的樣品。

2.3 ?電子鼻對不同烘焙方式咖啡豆揮發性成分分析

電子鼻可將經過不同處理的咖啡樣品整體揮發性化合物相關的信息進行整合區分，后經PCA分析可視化樣品間的差異[29]。圖4為不同傳感器對不同烘焙速度咖啡樣品的特征響應值，可以看出，傳感器T70/2、P30/2、PA/2和T30/1具有較高的響應值，其響應強度大小依次為PA/2>T70/2> P30/2>T30/1，這些傳感器對揮發性有機化合物敏感，如乙醇、醛、甲苯、二甲苯和硫化氫等[12]。LY2/gCT和LY2/AA對不同烘焙咖啡香氣變化區分強度較小，與其他4個傳感器強度值差異明顯，且傳感器響應值在快速烘焙豆中最高。

將PCA應用于咖啡樣品電子鼻所得數據矩陣中，可以簡化數據進而揭示各類樣品間、樣品與變量間的關系，其中PCA中累計貢獻率越大，越能更好地反映各個指標的信息[30]。由圖5A可知，PC1和PC2的總方差貢獻率為92.8%，其中PC1占74.9%，PC2占17.9%，表明前兩個PCs能較好解釋樣本信息。圖5B由3個主成分組成，第三主成分PC3貢獻率為5.6%。由二者得分和載荷圖可知，3種烘焙速度咖啡豆能夠較好按各自特性聚為一類，說明三者風味相互獨立?？焖俸姹憾筆C1得分全部為正，與傳感器T70/2、P30/2、PA/2、T30/1和LY2/gCT相關，中速和慢速烘焙豆得分多聚集在PC1負半軸，與傳感器LY2/AA（對乙醇、丙酮和氨等物質類型較敏感[16]）相關性較大，使得快速烘焙豆與中速和慢速烘焙豆距離較遠，表明快速烘焙豆較兩者風味差異顯著;中速和慢速烘焙樣品距離相近，且部分樣品有重疊現象，說明二者整體風味有一定差異，但也有相似之處。電子鼻結合PCA分析，可從定性角度上區分不同烘焙速度處理的咖啡豆，區分結果可能與產生的揮發性成分種類有關。

3 ?討論

烘焙咖啡主要是為了提供能夠給予消費者以快感享受的特殊風味，烘焙本身是一個非常復雜的過程，在這個過程中，咖啡暴露在高溫下經過一定的時長發生不同程度上的理化反應，形成不同的揮發性香氣化合物，賦予咖啡花果香、堅果香、巧克力香等各種香氣以及苦味、澀味和甜味等不同特性，進而對咖啡的感官品質產生不同

的影響。在烘焙過程中，咖啡理化性質的發展強烈依賴烘焙條件，研究指出，烘焙豆中揮發性化合物的濃度可達1 g/kg[19]。目前，烘焙咖啡揮發性成分的研究較普遍，例如比較不同產地[9， 31]和品種[12]、不同干燥方法[19]以及不同烘焙方式[13， 28]等對咖啡揮發性成分的影響;而海南興隆烘焙咖啡的研究多集中于比較不同烘焙程度對揮發性成分的影響[5， 16]，但烘焙速度對其揮發性成分研究尚未見報道。Toci等[18]同時研究了烘焙器類型、烘焙速度對不同杯品質量咖啡（混合咖啡）揮發性成分的影響，結果顯示在流化床烘焙爐中，烘焙速度變化只影響整體酚類化合物含量，而半流化床烘焙爐中，烘焙速度顯著影響揮發性化合物的濃度;Baggenstoss等[20]考察了高溫-短時和低溫-長時對咖啡香氣形成動力學的影響，Schenker等[21]研究了不同烘焙時間-溫度條件對咖啡理化性質的影響，二者研究結果均證實不同烘焙速度將改變烘焙豆最終水分含量和質量損失，且影響關鍵香氣化合物的形成，進而產生不同的咖啡香氣和風味，但二者研究對象均為阿拉比卡咖啡。本研究同樣研究不同烘焙速度對咖啡豆理化指標及揮發性成分的影響，與上述報道相比，實驗方法和研究對象有所不同;此外，本研究還通過電子鼻檢測和PCA分析進一步區分不同烘速樣品，且結果表明不同烘速咖啡間風味具有較明顯差異。通過本研究可了解不同烘焙速度參數對咖啡風味的調控及影響，將為咖啡烘焙工藝改進及品質提升提供參考。

4 ?結論

本研究通過改變烘焙時間-溫度條件觀察烘焙速度對興隆咖啡豆理化性質的影響，結果表明，不同烘焙方式即快速烘焙、中速烘焙和慢速烘焙對咖啡豆水分含量、失重以及揮發性成分的種類和含量均有影響。結論如下：

（1）烘焙豆的水分含量會隨著烘焙速度的提升而逐漸升高，失重則相反。（2）對于揮發性成分，快速烘焙豆中產生種類最多（82種），而中速烘焙豆中總揮發性成分含量最高（1080.51 μg/g）;3種烘焙方式產生的各類物質占比不同，可能對咖啡整體風味產生不同影響。（3）電子鼻與PCA分析結果顯示，3種烘焙豆樣品差別明顯，其中快速烘焙豆與中速和慢速烘焙豆風味差異較大，證明烘焙速度使咖啡豆揮發性成分產生差異，進一步影響咖啡風味。

綜上表明，烘焙過程中使用不同的時間-溫度條件，獲得同等烘焙程度的咖啡豆，它們的香氣和物理性質并不等同，理化性質會隨著烘焙曲線的改變而演變，表明也許可以通過控制烘焙速度改變咖啡的香氣和風味，以助提高咖啡產品的質量。

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責任編輯：崔麗虹