咖啡加工
热带作物学报2021, 42(2): 535 545
Chinese Journal of Tropical Crops
胡荣锁1,3,4，况沁蕊2，王晓阳1,4，William SOLANO5，龙宇宙1,3,4，陈治华6，李学俊6，蒋快乐6，董文江1,3,4*
1. 中国热带农业科学院香料饮料研究所，海南万宁 571533；
2. 长江师范学院，重庆 408100；
3. 国家重要热带作物工程技术研究中心，海南万宁 571533；
4. 海南省热带香料饮料作物工程技术研究中心，海南万宁 571533；
5. 热带农业研究与高等教育中心，图里亚尔巴迦太基 30501，哥斯达黎加；
6. 云南农业大学热带作物学院，云南普洱665000
摘要：以云南普洱产区咖啡为原料，利用顶空固相微萃取-气质联用技术（HS-SPME-GC/MS）和香气活度值法（odor activity values, OAVs）确定咖啡中特征干香组分，明确其感官风味特征，并邀请专业咖啡质量品鉴师团队评价杯品品质。结果表明：普洱产区14个区域咖啡中共有干香组分78种，特征感官风味组分（OAVs>1）22种，为普洱咖啡赋予黑巧克力、焦糖、奶油、烤坚果和蜂蜜的主香，同时具有枫糖浆、花信子和柑橘风味；普洱咖啡杯测结果显示，不同区域咖啡在杯测指标上虽略有差异，但整体得分较高，85.71%的咖啡达到了精品咖啡的标准；普洱产区存在区域气候环境，其中种植的咖啡同样具有较高的杯品质量。研究结果可为咖啡加工生产和销售推广提供参考。 关键词：咖啡；普洱产区；干香；杯品；感官特征
中图分类号：S571.2; TS273 文献标识码：A
Sensory Characteristics of Dry Aroma and Cupping Quality of Coffee from Pu’er Producing Area
HU Rongsuo1,3,4, KUANG Qinrui2, WANG Xiaoyang1,4, William SOLANO5, LONG Yuzhou1,3,4,
CHEN Zhihua6, LI Xuejun6, JIANG Kuaile6, DONG Wenjiang1,3,4*
1. Spice and Beverage Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Wanning, Hainan 571533, China;
2. Yangtze Normal University, Chongqing 408100, China;
3. National Center of Important Tropical Crops Engineering and Technology Research, Wanning, Hainan 571533, China;
4. Hainan Provincial Engineering Research Center of Tropical Spice and Beverage Crops, Wanning, Hainan 571533, China;
5. Tropical Agricultural Research and Higher Education Center (CAT IE), Turrialba, Carthage 30501, Costa Rica;
6. College of Tro pical Crop s, Yu nn an A gri cultural University, Pu’er, Yunnan 665000, China
Abstract: In this work, the coffee samples from Pu’er producing area were collected as the raw material. The dry aroma profile and its flavor characteristics were analyzed by the headspace solid phase microextraction gas chromatogra-phy-mass spectrometry (HS-SPME-GC/MS) coupled with odor activity values (OAVs), whereas the cupping quality was evaluated by a team of professional coffee quality tasters. The results showed that there were 78 kinds of dry aroma composition in Pu’er coffee. 22 kinds of characteristic flavor compounds (OAVs>1) were found, which endowed the main
aroma of dark chocolate, caramel, cream, roasted nuts and honey for Pu’er coffee, and had maple sugar, kabuki and citrus flavor simultaneously. The cupping test results showed that although the cupping indicators in different regions were different slightly, but the overall scores were higher. 85.71% of the coffee samples reached the standard of high quality coffee. At the same time, we found that some regional climate environment was existed, and the coffee planted 收稿日期 2019-12-19；修回日期 2020-03-11
基金项目 海南省自然科学基金创新研究团队项目（No. 2019CXTD416）；中国热带农业科学院基本科研业务费专项（No.
1630142020015）；国家自然科学基金项目（No. 31872888）。
作者简介 胡荣锁（1982—），男，硕士，助理研究员，研究方向：热带作物加工。*通信作者（Corresponding author）：董文江（DONG Wenjiang），E-mail：************************。
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here also had a high cup quality and unique flavor. This research could provide method references for coffee processing production and sales promotion.
Keywords: coffee; Pu’er producing area; dry aroma; cupping quality; sensory characteristics
DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.02.032
咖啡属于茜草科（Rubiaceae）咖啡属（Coffea）多年生常绿灌木或小乔木，原产于非洲东部，现有约2500万人从事咖啡种植，广泛分布在南纬30°和北纬25°之间的76个国家和地区。咖啡产业为全球约2.5亿人提供了就业机会，饮用咖啡的人口达15亿以上。作为世界三大饮料作物之首，咖啡以其独特迷人风味和口感，风靡全世界。毋容置疑，风味和口感是评价一杯咖啡品质的关键指标之一[1]，然而影响咖啡品质的因素很多，诸如种植区域、品种、海拔、气候、种植区土壤及加工方式等[2-3]，都会对咖啡风味和口感造成一定的影响，其中种植区域是最重要的因素之一。
普洱产区咖啡作为我国咖啡的代表，其风味和口感及其风味物质基础历来是研究的热点。兰等[4]研究了普文镇咖啡不同初加工工艺对生豆化学物质基础和烘焙豆感官风味的影响；董文江等报道了普洱、保山、德宏和临沧4个地区生咖啡挥发性成分的含量及组成方式，生咖啡中共检出42种风味组分，主要以酸类为主[5]；同时也报道了4个地区烘焙咖啡豆（浅度、中度、深度烘焙）的挥发性物质种类及成分，得出不同地区烘焙豆的浅度、中度和深度样品分别鉴定出60、65和67种挥发性成分[6]。Cheong等[7]研究了包括云南普洱咖啡在内的亚洲4种咖啡的挥发性风味物质，并将其与感官数据相关联分析，得出普洱咖啡挥发性化合物的总浓度为1239.04 μg/g，具有独特的硫磺味；Dong等[8]报道了
利用不同干燥方式处理咖啡样品风味和感官特性的差异。可见，虽然对普洱咖啡进行了众多的研究，但研究重点均在风味物质基础构成、风味组分结构组成和风味差异等方面，在咖啡杯测方面均未涉及，对普洱咖啡干香风味物质构成含量和杯测各指标得分差异均未有明确提出。
在前期研究的基础上，本研究在云南普洱地区广泛采样，采用统一的初加工和烘焙方式处理，利用HS-SPME-GC/MS技术和OAVs法明确普洱咖啡干香风味特征，同时邀请专业咖啡质量品鉴师团队，按照精品咖啡协会（Specialty Coffee Association，简称SCA）标准五杯杯测法，对普洱咖啡口感进行杯测评价，明确普洱咖啡各指标得分趋势和整体得分级别。研究结果可为云南不同地域咖啡风味物质分析提供方法参考，为普洱咖啡产品的开发及销售提供依据。
1材料与方法
1.1材料
咖啡原料品种为卡蒂姆CIFC7963，采集信息见表1。普洱市咖啡种植主要分布在思茅、孟连、澜沧和西盟，此4个地区为普洱咖啡主产区，其他地区咖啡种植相对较少。加工方式采用传统湿法加工处理，日晒干燥至水分含量12%左右，室温保存[3]。3-辛醇标准品购自美国Sigma公司。
7890B-5977B气相谱质谱联用仪，配CTC 自动进样器，美国Agilent公司；Probatino咖啡样品烘焙机，德国Probat公司；萃取头为50/30 μm CAR/DVB/PDMS复合萃取头，上海安谱公司。
表1咖啡样品采集区域及信息
Tab. 1 Coffee sample collection area and information
位置坐标
Position coordinates 样品编号
Sample
No.
采集区域
Collection area
采集地点
Collection
location 经度
Longitude
纬度
Latitude
A 思茅区思茅港镇100.34︒ E22.33︒ N
B 思茅区倚象镇101.03︒ E22.44︒ N
C
孟连傣族拉祜族佤族自
治县
芒信镇99.53︒ E22.14︒ N
D
孟连傣族拉祜族佤族自
治县
富岩镇99.24︒ E22.23︒ N
E
孟连傣族拉祜族佤族自
治县
勐马镇99.28︒ E22.16︒ N
F 澜沧拉祜族自治县拉巴乡99.38︒ E22.30︒ N
G 澜沧拉祜族自治县东回乡99.47︒ E22.25︒ N
H 西盟佤族自治县勐梭镇99.31︒ E22.41︒ N
I 西盟佤族自治县翁嘎科镇99.28︒ E22.31︒ N
J 宁洱哈尼族彝族自治县黎明乡101.31︒ E22.50︒ N K 宁洱哈尼族彝族自治县同心镇101.05︒ E22.5
8︒ N L 景谷傣族彝族自治县凤山镇100.50︒ E23.39︒ N M 景东彝族自治县大朝山东镇100.28︒ E24.02︒ N N 墨江哈尼族自治县龙坝镇101.85︒ E23.27︒ N
第2期 胡荣锁等: 普洱产区咖啡干香感官特征解析及杯品质量分析 537
1.2 方法
1.2.1 样品烘焙 咖啡样品烘焙采用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半小时，以使设备稳定，减少实验误差。咖啡烘焙机预热至175 ℃加入咖啡样品，燃气火力设定为1.75，且保持不变，整个烘焙过程约为618~638 s 之间，出炉温度在194~195 ℃之间，确定咖啡样品烘焙度一致。 1.2.2 挥发性风味组分定量分析 （1）HS-SPME-GC/MS 检测方法[9]。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，用于挥发性风味组分检测。谱柱为HP-5MS （30 m×0.25 mm ，0.25 μm ），进样口温度250 ℃；升温程序为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。电子轰击（EI ）离子源；离子源温度为230 ℃；电子能量70 eV ；ACQ 方式为Scan ，扫描范围m /z 30~350，扫描速度为781 u/s 。
（2）化合物定量方法。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[10]，
得到回归方程y =1.05×10-5x –8.58，其中y 表示化合物浓度（单位：μg/g ），x 表示化合物峰面积，R 2=0.9996，呈线性相关。
（3）香气活度值（OAVs ）计算方法。香气活度值表示各香气化合物对主体香气成分的贡献程度，采用下列公式[11]进行计算
OAVs i i
C
T =
式中：C i 表示化合物的含量，μg/g ；T i 表示该化合物的香气阈值浓度，μg/g 。
1.2.3 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，请三方分别组织专业咖啡质量品鉴师（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），对咖啡质量杯品按照SCA 规定的操作流程进行评判。即采用五杯杯测法，每个咖啡杯放入13.75 g 咖啡粉，倒入约250 mL 干净无味的热水（约93 ℃），然后质量品鉴师进
行杯测，得到的数据进行整理分析[3]。
1.3 数据分析
所有实验重复3次，结果采用平均值±标准差表示。使用SPSS 19.0软件进行数据统计分析，采用Origin 2017软件做图。
2 结果与分析
2.1 普洱产区咖啡干香组分分析
对一杯咖啡而言，较佳的干香风味和完美的口感同样重要，干香风味是消费者接触咖啡的第一印象，其品质高低将直接影响消费者对咖啡的评价和消费欲望，也会对咖啡价格造成直接的影响。普洱产区是我国咖啡最重要的产区之一，利用HS-SPME-GC/MS 技术对普洱产区14个样品干香风味组分进行分析，结果见表2；同时检索风味阈值和感官特性，通过计算香气活度值（OAVs ）
确定普洱咖啡干香特征组分[12]
，其感官特性和OAVs 见表3。
从表2可以看出，共检出共有挥发性风味组分78种，不同地区咖啡在主要挥发性组分含量上差异较小，可见普洱产区挥发性风味（即干香）基本是一致的，基本上可以使用统一的风味描述其干香。含量最多的10种组分分别为糠醛、2-呋喃甲醇、过氧化乙酰丙酮、羟丙酮、醋酸、2-乙酰基呋喃酮、3-甲基丁酸、2,3-戊二酮、2-呋喃甲醇乙酸
酯和1-乙酰氧基-2-丁酮，
这10种化合物占了总挥发性风味组分的(78.79±1.77)%。糠醛是含量最高的组分(5785.33±967.85)μg/g ，占总含量的(22.11±3.52)%，OA Vs 值为1157.07±193.57，为普洱咖啡贡献甜味和类似烤面包的焦糖味[13-14]；2-呋喃甲醇含量(3741.53±499.71)μg/g 仅次于糠醛，OA Vs 值为748.31±99.94，为其赋予非常温和的焦糖风味，同时深度烘焙时会为咖啡赋予苦味[14]。醋酸在干香中含量较高(2832.15±253.98)μg/g ，但由于其阈值为54 ug/g ，OA Vs 值仅为52.45±4.70，使其为普洱咖啡赋予的酸味风味特征并不明显。
由表3可知，普洱咖啡中特征风味组分有22种，每种风味组分均能为普洱咖啡赋予不同的感官特征，其感官强度由OAVs 值大小来决定。2,3-戊二酮在整个干香组分中含量并不突出，但由于其阈值小（0.005 μg/g ），使其OAVs 值高达75825.22±42070.79，为普洱咖啡赋予黑巧克力、蜂蜜、奶油、
焦糖和烤坚果风味[14-15]；由于2,3-
538热带作物学报第42卷
戊二酮的OAVs远远大于其他组分，使该风味构成了普洱产区咖啡的主香。
苯乙醛、羟丙酮、呋喃酚和2-甲氧基苯酚这4种组分的OAVs值也在20000左右，仅次于2,3-戊二酮。苯乙醛、羟丙酮和呋喃酚为普洱咖啡赋予花香、蜂蜜、焦糖和热带水果的优良风味；2-甲氧基苯酚为负面风味，具有烟感和木质感的风味表现，在杯品检测中未出现烟感和木质感的风味描述，可能是咖啡烘焙后直接粉碎、装瓶再进行风味检测，未充分醒豆造成的[15]。
芳樟醇的OAVs值也高达1746 548.91，该组分为咖啡赋予了柑橘风味[14]，经过正规培训的咖啡质量品鉴师，应该可以从普洱咖啡中感知到该风味。其他组分如糠醛、2-呋喃甲醇等强化了2,3-戊二酮的焦糖、蜂蜜等风味；但也有如甲基环戊烯醇酮为普洱赋予了枫糖浆的风味[16-17]，同时使2-甲氧基苯酚的木质感向枫糖浆的方向转化，但由于甲基环戊烯醇酮OAVs值仅为101.75±7.27，致使枫糖浆风味较淡，也可能会被专业质量品鉴师感知到。2-甲基丁酸和3-甲基丁酸在哥伦比亚咖啡风味描述时是重要的，会呈现出强烈的醋酸风味和酸奶酪风味，使咖啡风味有发酵感[16-17]，但在普洱咖啡中这2种风味OAVs值（分别为59.77±25.99、471.43±72.69）并不高，使感官风味并不明显。毋容置疑，OAVs值较低的特征风味组分的存在，丰富了普洱咖啡风味特征，提升了普洱咖啡的品质。
2.2干香感官风味差异性分析
以普洱产区咖啡干香风味组分为基础绘制聚类热图，结果见图1，通过图中颜差异可以直观看出不同区域咖啡风味组分含量间的差异。2,3-戊二酮是咖啡最主要干香组分之一，为普洱咖啡赋予黑巧克力、蜂蜜、奶油、焦糖和烤坚果风味，思茅、西盟、澜沧等地咖啡样品中2,3-戊二酮的含量明显高于宁洱、墨江、景东等区域咖啡样品含量，意味着产自思茅、西盟、澜沧等区域的咖啡在甜巧克力、焦糖和烤坚果风味比产自宁洱、墨江、景东的咖啡更明显；构成咖啡主要干香的苯乙醛、羟丙酮和呋喃酚在思茅、孟连、澜沧和西盟主产区咖啡样品中并未表现出明显的颜变化，而在宁洱、墨江，景东和景谷区域样品中与思茅、西盟、孟连和澜沧主产区样品相比有明显的颜变化；其他特征感官组分也有类似的变化趋势，由此可知，思茅、西盟、孟连和澜沧主产区咖啡风味较为接近，而宁洱、墨江、景东和景谷区域咖啡样品整体与思茅、西盟、孟连和澜沧主产区咖啡风味有较大差异，甚至能出现热带水果调性或枫糖浆风味显著的咖啡，该结论在咖啡杯测中也有较好的体现。
通过图1中的聚类分析，可以将咖啡按地域进行区分，该结果为利用风味组分含量差异区分咖啡地域提供了新的思路。普洱咖啡主要集中种植在思茅、西盟、孟连和澜沧4个区域，四者紧密相连，其气候类型和种植品种均相似，因此聚类中将思茅区域样品（A和B）、西盟区域样品（H 和I）、孟连区域样品（C）和澜沧区域样品（F 和G）聚为一类是合理的。而孟连区域样品（D 和E）与上述7个咖啡样品风味组分含量整体差异较大，聚类热图上显示颜差异显著，并未与其聚为一类，咖啡样品（E）与宁洱
区域样品（K）和景谷区域样品（L）聚为一类，而样品（D）单独聚为一类，可能是由于孟连区域多山，形成独特区域小气候造成的。
墨江、宁洱、景东和景谷均在普洱市东部和北部，其气候条件和种植环境与思茅、孟连、澜沧和西盟主要种植区域存在较大的差异，相对而言空气湿度小、年均降雨量减少，而日光照射量增加。独特的小生境也会产生独特风味的咖啡，特别是宁洱区域咖啡（J）和墨江区域咖啡（N），根据图1，14个样品聚为2大类，样品J和N（即宁洱和墨江）单独聚为一类，其他样品为另一类，可见二者虽然也属于普洱产区，其风味与区域咖啡风味有了较大改变，该结论在杯测指标中也得到证实。
2.3咖啡杯品质量分析
咖啡杯品质量与咖啡价格密切相关，然而如何评价咖啡杯品质量，除了咖啡质量品鉴师评定外，国内外并未有更好的办法。为了更为准确评判咖啡的杯品质量，减少人为误差和降低偏好影响，课题组邀请了3个专业的咖啡质量品鉴师团队（共15人以上），严格按照SCA标准进行杯测[3]，结果见图2。通过图2可以看出咖啡质量品鉴师对咖啡进行了专业的评测，以香气（湿香）指标为例，咖啡样品C评分主要集中在7.00和7.25，少数得分为7.50；而咖啡样品I评分主要集中在7.75和7.50，少数得分为8.00和7.25。当然某些指标也存在较大的得分差距，这可能是咖啡本身具有独特风味，咖啡质量品鉴师对该风味具有偏好造成的。整体而言，质量品鉴师团队对咖啡杯
第2期胡荣锁等: 普洱产区咖啡干香感官特征解析及杯品质量分析 539
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