云南臨滄產(chǎn)區(qū)咖啡干香感官特征解析及 杯品質(zhì)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(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所，海南 萬寧 571533；2.海南大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，海南 ?？?570228；3.長江師范學(xué)院，重慶 408100；4.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)熱帶作物學(xué)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(xiàn)廣泛種植與南北回歸線之間約80 個(gè)國家和地區(qū)[1-2]，為咖啡種植戶帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。作為三大飲料之一，咖啡以其獨(dú)特迷人的風(fēng)味和口感風(fēng)靡全 世界[1]。消費(fèi)者通常會(huì)根據(jù)咖啡風(fēng)味選擇自己喜歡的咖啡，而咖啡風(fēng)味受多種因素影響，如產(chǎn)地產(chǎn)區(qū)、品種類型、加工處理、烘培方式等[3]，其中產(chǎn)地產(chǎn)區(qū)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(chǎn)區(qū)種植面積約為60萬 畝，是僅次于普洱的第二大產(chǎn)區(qū)。臨滄產(chǎn)區(qū)地形地勢復(fù)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(chǎn)區(qū)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(qū)和河谷地區(qū)，該地區(qū)一般溫度較高，全年無霜。優(yōu)良的環(huán)境十分適宜咖啡種植，生產(chǎn)咖啡具有較佳的品質(zhì)。2014年臨滄產(chǎn)區(qū)咖啡獲得“中國臨滄精品咖啡豆示范區(qū)”稱號。

臨滄產(chǎn)區(qū)咖啡優(yōu)良的品質(zhì)，獲得了科研工作者的青睞。張明達(dá)等[5]分析了云南省小粒咖啡種植生態(tài)適宜性，得出了臨滄應(yīng)結(jié)合橫斷山脈的影響，在適宜性高的區(qū)域加強(qiáng)規(guī)劃；鄭慧芳等[6]完成了臨滄等地蛋白質(zhì)、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(chǔ)數(shù)據(jù)；張豐等[7]報(bào)道了臨滄和普洱、保山烘焙咖啡的揮發(fā)性物質(zhì)，共鑒定出65 種揮發(fā)性物質(zhì)，其中呋喃類物質(zhì)含量最高，且不同地區(qū)樣品能夠進(jìn)行區(qū)分；董文江等[8]報(bào)道了臨滄和普洱、保山、德宏4 個(gè)地區(qū)生咖啡揮發(fā)性成分的含量及組成方式，得出生咖啡中共檢出42 種風(fēng)味組分，以酸類為主；董文江等[9]也報(bào)道了采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）結(jié)合電子舌技術(shù)對臨滄、普洱、保山、德宏4 個(gè)地區(qū)烘焙豆揮發(fā)性成分和滋味化合物進(jìn)行分析，結(jié)果表明不同地區(qū)樣品中滋味化合物差異明顯。臨滄咖啡的研究報(bào)道主要集中在國內(nèi)部分，國外相關(guān)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(zhì)與海拔和緯度的相關(guān)性，并對咖啡生豆的品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)，評分較高的咖啡豆主要分布在普洱和臨滄地區(qū)；陳云蘭等[11]報(bào)道了濕法加工酶法處理對咖啡杯品質(zhì)量的影響，得出果膠酶的合理使用能保證咖啡杯品品質(zhì)的穩(wěn)定性；國外學(xué)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(bào)道了咖啡濕法加工對咖啡杯品感官的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在低海拔地區(qū)使用發(fā)酵劑和900 m以上使用自發(fā)發(fā)酵具有較高的感官效果；Bressani等[13]發(fā)表了利用酵母菌對半干加工咖啡處理，咖啡杯品感官質(zhì)量會(huì)有所提升；Velasquez等[14]報(bào)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(chǔ)上，以凌豐公司協(xié)助采集的咖啡樣品為樣本，借助HS-SPME-GC-MS技術(shù)和香氣活度值（odor activity value，OAV）分析方法，解析臨滄咖啡風(fēng)味感官特征，同時(shí)利用準(zhǔn)確的杯品數(shù)據(jù)，確定臨滄咖啡杯品質(zhì)量。該研究將為臨滄咖啡生產(chǎn)銷售和產(chǎn)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(chǎn)區(qū)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(xié)助完成，共14 個(gè)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?zhèn)溆肹15]。

表1 臨滄產(chǎn)區(qū)咖啡采集區(qū)域及樣品信息Table 1 Altitudes of coffee-producing areas in Lincang

3-辛醇標(biāo)準(zhǔn)品 美國Sigma公司。

Probatino型咖啡烘焙機(jī) 德國Probat公司；7890B-5977B型GC-MS聯(lián)用儀（配CTC自動(dòng)進(jìn)樣器） 美國Agilent公司；50/30 μm CAR/DVB/PDMS萃取頭 上海安譜實(shí)驗(yàn)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(jī)進(jìn)行烘焙，該烘焙機(jī)使用液化天然氣作為燃料。樣品烘焙前先開機(jī)預(yù)熱30 min，以使設(shè)備穩(wěn)定，減少實(shí)驗(yàn)誤差，同時(shí)也具有清洗咖啡機(jī)的作用。咖啡樣品175 ℃加入烘焙機(jī)，烘焙機(jī)燃?xì)饣鹆Χ?.75，且保存不變，整個(gè)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(tǒng)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(xiàn)[16]。 HP-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），進(jìn)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(jìn)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(zhì)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(biāo)半定量法，默認(rèn)每個(gè)化合物對3-辛醇的相對響應(yīng)因子為1，為計(jì)算準(zhǔn)確使用二氯甲烷為溶劑繪制3-辛醇標(biāo)準(zhǔn)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(guān)。

1.2.4 咖啡杯品測評

將統(tǒng)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(nóng)業(yè)大學(xué)熱帶作物學(xué)院和云南保山市景蘭咖啡師職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校，請三方分別組織5 名以上專業(yè)咖啡杯測師（獲得Q-grande證書的國際質(zhì)量咖啡品鑒師或?qū)I(yè)從事咖啡杯測工作人員），按照精品咖啡協(xié)會(huì)（specialty coffee association，SCA）規(guī)定的操作流程進(jìn)行評判，即使用五杯杯測法，每個(gè)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(jìn)行杯測，得到數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析[15]。

1.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 臨滄產(chǎn)區(qū)咖啡干香組分分析

咖啡干香是烘焙咖啡豆粉碎后散發(fā)出的香味，也就是揮發(fā)性風(fēng)味組分；咖啡干香品質(zhì)會(huì)直接影響消費(fèi)者的購買行為。通過HS-SPME-GC-MS技術(shù)分析臨滄產(chǎn)區(qū)14 個(gè)樣品干香風(fēng)味組分，結(jié)果見表2。通過計(jì)算OAV得出臨滄咖啡干香特征組分，其風(fēng)味描述和OAV范圍見 表3。從表2可以看出，臨滄產(chǎn)區(qū)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(huán)戊烯醇酮、1-乙酰氧基丙酮、羥丙酮、乙酸、2-乙?；秽既拷M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(huán)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(huán)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(zhì)。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(chǎn)區(qū)咖啡干香風(fēng)味組分Table 2 Flavor components of coffee from different producing areas of Lincang

續(xù)表2

在眾多的干香組分中，只有OAV大于1的組分會(huì)對咖啡香氣造成影響。由表3可以看出，共有特征風(fēng)味組分27 種，每種組分賦予臨滄咖啡不同的風(fēng)味特征，相比于普洱咖啡（特征風(fēng)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(chǎn)區(qū)豐富的區(qū)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(yīng)形成。酮類物質(zhì)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(huán)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(fēng)味物質(zhì)，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(jiān)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(fēng)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(fēng)味。

表3 臨滄產(chǎn)區(qū)咖啡干香特征組分風(fēng)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(zhì)和皮革的香氣較淡，從而提高了臨滄咖啡香氣品質(zhì)；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(dá)到388.1±35.72，為臨滄咖啡賦予酸奶酪的風(fēng)味?？Х戎兴嵝越M分會(huì)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(jìn)而提高咖啡的品 質(zhì)[20]。普洱咖啡中主要酸性組分是醋酸，僅為咖啡賦予酸性風(fēng)味，可見在酸性風(fēng)味上臨滄咖啡風(fēng)味更豐富。

除了以上典型風(fēng)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(fēng)味，雖然含量較少，但其風(fēng)味的存在豐富了臨滄咖啡的風(fēng)味譜系，使臨滄咖啡風(fēng)味更加多樣化，增加風(fēng)味質(zhì)量。

2.2 干香風(fēng)味組分差異性分析

以臨滄產(chǎn)區(qū)咖啡干香風(fēng)味組分為基礎(chǔ)作聚類熱圖，見圖1。通過顏色差異可直觀區(qū)分不同區(qū)域間風(fēng)味組分含量差異，也可看出以樣品采集區(qū)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(qū)域間樣品風(fēng)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(xiàn)，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(jiān)果、焦糖等風(fēng)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(fēng)味。

圖1 臨滄產(chǎn)區(qū)咖啡干香風(fēng)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(chǎn)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(qū)域環(huán)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(dāng)然同樣區(qū)縣內(nèi)不同鄉(xiāng)咖啡樣品存在差異，聚類在不同區(qū)域，最典型的為滄源班老，可見獨(dú)特的地理環(huán)境形成了一個(gè)個(gè)獨(dú)特的小生境，產(chǎn)生了極佳品質(zhì)的咖啡。因此，選擇合適的海拔和種植環(huán)境有助于提高臨滄咖啡的整體品質(zhì)[27]。

2.3 咖啡杯品質(zhì)量分析

如圖2所示，僅有香氣、風(fēng)味、酸味、醇度、余韻、平衡感和總評7 個(gè)指標(biāo)以及總分，共8 個(gè)分析圖；一致性、干凈度和甜度得分均為10 分，故不體現(xiàn)。

圖2 臨滄產(chǎn)區(qū)咖啡杯品質(zhì)量指標(biāo)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(zhì)量的技術(shù)，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(shù)對咖啡質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，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(biāo)上都有一致的評分，例如樣品F的干香、風(fēng)味、平衡，樣品C的風(fēng)味、酸度、醇度和總評等指標(biāo)，當(dāng)然在某些指標(biāo)上也存在得分差異，例如香氣和風(fēng)味得分在6.50～8.00均有覆蓋，這可能是咖啡生長環(huán)境多樣性，使咖啡風(fēng)味多樣性，杯測師在評判時(shí)存在個(gè)人偏好造成的。

從整體來看咖啡各指標(biāo)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(zhì)量整體穩(wěn)定。香氣指標(biāo)整體得分高于其他指標(biāo)，說明臨滄咖啡香氣質(zhì)量整體較佳。杯測得分達(dá)到精品級的咖啡7 個(gè)，其中81 分以上樣品2 個(gè)，80.00～81.00 分樣品5 個(gè)；雖未達(dá)到精品級，但得分較高的樣品7 個(gè)，其中79.50～79.99 分樣品5 個(gè)，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(yōu)的咖啡。

值得一提的是，81 分以上的咖啡樣品有2 個(gè)，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(qū)有生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)咖啡的環(huán)境條件。同時(shí)環(huán)境多樣性也較為突出，同樣地區(qū)的咖啡得分也存在差異。

3 結(jié)論與討論

本實(shí)驗(yàn)利用HS-SPME-GC-MS技術(shù)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(jiān)果的底香，同時(shí)具有楓糖漿、酸奶酪、熱帶水果、果醬和花香等風(fēng)味。邀請3 個(gè)不同團(tuán)隊(duì)，以減少人為誤差，從圖2也可以看出，受人為因素出現(xiàn)偏差的得分結(jié)果，但整體較為準(zhǔn)確，得出臨滄咖啡整體品質(zhì)較高。

臨滄地區(qū)地形和氣候類型更加復(fù)雜，區(qū)域小氣候種類更加多樣化，使臨滄產(chǎn)區(qū)咖啡各指標(biāo)得分趨勢與普洱產(chǎn)區(qū)完全不同，普洱產(chǎn)區(qū)咖啡整體風(fēng)味接近，各指標(biāo)得分雖存在差異，但波動(dòng)較??；臨滄整體存在較大波動(dòng)，可能是臨滄咖啡種植生長環(huán)境多樣性造成的。臨滄咖啡品質(zhì)整體較高，其中有2 個(gè)樣品分別達(dá)到了81.86 分和81.68 分，說明臨滄地區(qū)具有生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)精品咖啡的條件和環(huán)境。