云南小粒种咖啡干香和湿香成分分析

王 霞，王 伟，李忠荣，杨叶昆，周 琳，邱明华

（中国科学院昆明植物研究所植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室，昆明 650201）

云南省咖啡产量占中国的98%以上，随着国内咖啡消费需求和生产规模的日益增大，许多关于云南小粒种咖啡的研究也正在展开。云南小粒种咖啡具有浓而不苦、香而不烈、略带果酸味的风味特点［1］，对云南小粒种咖啡的挥发性风味研究主要集中于利用不同的提取方法获取咖啡挥发性风味组成成分［2-4］，不同产地的咖啡挥发性风味成分的组成及差异［5-7］，不同处理方式下咖啡挥发性风味的组成及差异［8-9］等方面。周斌等［2］利用气相色谱-质谱技术鉴定了云南小粒种咖啡的88 种挥发性成分。张丰等［5］利用顶空固相微萃取法结合气相色谱-质谱联用技术对云南3 个地区（普洱、保山、临沧）烘焙咖啡的挥发性成分进行分析，共鉴定出65 种挥发性成分，建立了挥发性物质与生产地区的相关性，可通过不同挥发性物质区分3 个产区的咖啡。

上述关于云南小粒种咖啡挥发性风味的研究仅关注了水冲泡咖啡后所产生的挥发性风味物质，而日常生活中经常遇到这样的情况，在咖啡制作过程中，相较于冲泡好的咖啡水提液，刚研磨出的咖啡挥发性风味更加浓郁丰富。针对咖啡的这一特点，结合云南本地特色，笔者利用顶空气相色谱-质谱法对云南小粒种咖啡的干香和湿香成分组成及差异进行分析，结果表明云南小粒种咖啡的干香与湿香成分组成存在差异，此结果有助于进一步了解云南小粒种咖啡的挥发性风味成分。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 主要样品及试剂

云南小粒种咖啡烘焙豆：咖啡生豆产自云南普洱，品种为Coffea arabica，实验前经烘焙冷却后备用；蒸馏水。

1.1.2 仪器及色谱条件

Agilent 7890A/5975C 气相色谱-质谱联用仪；Agilent 7694E 顶空进样器。

（1）气相色谱条件。气相色谱柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）熔融石英毛细管柱；载气：氦气（纯度为99.999%）；流速：1 mL/min；进样口温度：280℃；分流比：20∶1；气相色谱升温程序：起始温度 40℃，保持 5 min，以 5℃/min 升至150℃（保持3 min），以15℃/min，升到240℃（保持2 min）。

（2）质谱条件。离子源：电子轰击离子源（EI），电子能量 70 eV；质量扫描范围：45～550 amu；接口温度：280℃；离子源温度：230℃。

（3）顶空进样器条件。样品瓶温度：100℃；传送管线温度：210℃。

1.2 实验方法

（1）干香分析：取40 g 经烘焙后冷却的咖啡烘焙豆经研磨后，称取1 g 样品粉末放入样品瓶中，样品瓶温度100℃，加热时间1 min，用HS-GC/MS分析。

（2）湿香分析：称取1 g 样品粉末放入样品瓶中，加入10 mL 蒸馏水，样品瓶温度100℃，加热时间 1 min，用 HS-GC/MS 分析。

2 结果与分析

2.1 气相色谱-质谱总离子流图

云南小粒种咖啡干香和湿香成分GC-MS 分析总离子流图见图1 和图2。

图1 云南小粒种咖啡干香成分总离子流图

图2 云南小粒种咖啡湿香成分总离子流图

2.2 气相色谱-质谱成分分析结果

对云南小粒种咖啡中的干香和湿香成分进行GC-MS 分析，与质谱数据库匹配，最终确定了干香21 种化学成分和湿香17 种化学成分，结果见表 1 和表 2。

从表1 中可以看到，云南小粒种咖啡的21 种干香成分中主要为2-糠醇（10.72%）、3-甲基呋喃（5.63%）、吡啶（4.29%）、甲基吡嗪（2.20%）、2-甲基丙醛（1.23%）、糠醛（1.22%）等化合物。在这21种化合物中引起咖啡风味的有11 种，包括了3-甲基丁醛（0.76%，甜香、果香），3-己酮（0.78%，甜香、果香），3-羟基-2-丁酮（0.92%，奶香），吡嗪（0.48%，坚果香），甲基吡嗪（2.2%，坚果香），糠醛（1.22%，面包香，烘烤香），乙基吡嗪（0.32%，坚果香），5-甲基-2-糠醛（0.83%,辛香，焦糖香），2-呋喃甲醇乙酯（0.85%，果香），6-甲基-2-乙基吡嗪（0.24%，坚果香，烘烤香），2,5-二甲基-3-乙基吡嗪（0.09%，炒坚果香），占干香成分的8.69%。虽然2-糠醇（10.72%）所占成分比例最大，但对咖啡干香并没有贡献。其他的成分中，甲基吡嗪和糠醛为干香成分中主要的风味化合物。同时，干香中存在的风味化合物类别主要为吡嗪类，因此干香的主要风味为烤坚果风味。

表1 云南小粒种咖啡干香成分

从表2 可以看出，云南小粒种咖啡湿香成分则主要由咖啡因（61.52%）、2-糠醇（5.66%）、棕榈酸（5.44%）、乙酸（4.97%）、吡啶（2.16%）、甲基吡嗪（1.13%）等化合物组成。在这17 种化合物中引起咖啡风味的有9 种，分别是2-丁酮（0.38%，果香），3-甲基丁醛（0.39%，甜香），2-甲基丁醛（0.58%，甜香、果香），甲基吡嗪（1.13%，坚果香），糠醛（0.96%，面包香，烘烤香），2-呋喃甲基酮（0.4%，杏仁香，熏香），2,6-二甲基吡嗪（0.94%，坚果香），5-甲基-2-糠醛（0.75%,辛香，焦糖香），2-呋喃甲醇乙酯（0.70%,果香），占湿香成分的6.23%。咖啡因占比高达61.52%，但对咖啡湿香没有贡献。甲基吡嗪和糠醛也是湿香风味的主要化合物，但醛类是湿香中风味化合物的主要类型，因此过甜果香和烤坚果风味为湿香的主要风味。

表2 云南小粒种咖啡湿香成分

将干香成分和湿香成分进行比较发现，2-甲基丙醛、3-甲基呋喃、3-甲基丁醛、吡啶、甲基吡嗪、2-糠醇、糠醛、5-甲基2-糠醛、2-呋喃甲醇乙酯、咖啡因是共有成分，其余化合物均不一致。除了咖啡因外，其他共有化合物在干香中所占比例都大于湿香，个别化合物出现2～3 倍的含量差异。这是由不同化合物的挥发性和在水中的溶解度差异造成的。共有化合物中，有5 种咖啡的风味物质呈现出的风味是果香、坚果香和烘焙香，因此干香与湿香之间的风味存在相似性，但由于含量的差异，干香风味较湿香风味更为浓郁。

3 结论

实验结果显示，云南小粒种咖啡干香和湿香在成分上存在着相似性，也存在着差异性，由此导致的干香和湿香在风味上也各有侧重，干香主要是烤坚果风味，而湿香为烤坚果风味与甜果香的混合。在咖啡冲泡过程中，干香中总的风味物质比例比湿香的更高，而对于相同的风味物质，干香中所含比例也比湿香的高，这可能是干香比湿香更为芳香浓郁的原因之一。另一方面，即使干香中风味成分的总量大于湿香，但不同风味物质的气味阈值对风味的形成也存在巨大影响，而这需要进一步的研究。