咖啡是世界三大飲料之一，其原材料咖啡豆原產(chǎn)于非洲的埃塞俄比亞，相繼被引入歐洲、美洲、亞洲已有數(shù)百年的歷史。近年來(lái)，由于冷萃咖啡制備方式簡(jiǎn)單， 口感獨(dú)特，格外受到全球咖啡愛(ài)好者的喜愛(ài)。在中國(guó)，冷萃咖啡年均復(fù)合增長(zhǎng)超150%，成為咖啡中增長(zhǎng)率最高的品類(lèi)。相對(duì)于熱萃咖啡的制備方式，冷萃咖啡選用室溫或溫度更低的水，低溫萃取12～24 h，從而獲得更加溫和而又平衡的口感。但是，對(duì)于冷萃咖啡的研究遠(yuǎn)不如熱萃咖啡，對(duì)影響冷萃咖啡品質(zhì)的因素影響作用知之甚少。近幾年，個(gè)別冷萃咖啡的研究表明，咖啡豆品種 （產(chǎn)地）、研磨度、萃取時(shí)間和萃取方式都會(huì)影響冷萃咖啡的萃取品質(zhì)，冷萃咖啡的可滴定酸值低于熱萃咖啡樣品，冷萃咖啡相較于熱萃咖啡具有更濃郁的甜味、果香和花香，而苦味和酸度更低。然而，咖啡豆烘焙度被認(rèn)為是影響萃取品質(zhì)的重要因素之一，而其對(duì)冷萃咖啡影響的相關(guān)研究鮮有報(bào)道。
由于亞洲咖啡的研究較少，所以以2 種亞洲的中國(guó)云南與印度尼西亞蘇門(mén)答臘產(chǎn)地的咖啡豆為研究對(duì)象，選擇淺、中、深 3 種烘焙度，選用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（HS-SPME-GC-MS）聯(lián)用法測(cè)定 揮發(fā)性成分，高效液相色譜（HPLC）法測(cè)定咖啡因、葫蘆巴堿、綠原酸等主要苦澀味成分。本研究擬從咖啡基本理化特性、非揮發(fā)性成分和揮發(fā)性成分等方面比較冷萃咖啡與熱萃咖啡的差異，探究烘焙度對(duì)冷萃咖啡品質(zhì)的影響。
1、材料與試劑
咖啡豆均購(gòu)買(mǎi)于上海焱焙咖啡有限公司：中國(guó)云南生產(chǎn)的卡蒂姆種咖啡豆的淺烘豆、中烘豆和深烘豆，印度尼西亞蘇門(mén)答臘生產(chǎn)的卡蒂姆種咖啡豆的淺烘豆、中 烘豆和深烘豆，使用高精度色度儀測(cè)定L值（代表白度 或明暗度），淺烘豆顏色L值范圍為30～32；中烘豆顏色L值范圍為26～29；深烘豆顏色L值范圍為23～25。
咖啡因、葫蘆巴堿、綠原酸標(biāo)準(zhǔn)品（純度均為 99%），1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（純度98%） ；2,2’-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸) （ABTS）、2-辛醇標(biāo)準(zhǔn)品（純度均為99%） 。
2、儀器與設(shè)備
UV-1800分光光度計(jì)、GCMS-TQ80 GC-MS聯(lián)用儀、 LC-20A HPLC儀、SPD-M20A二極陣列檢測(cè)器；EK43s咖啡磨豆機(jī)；Pal-Coffee TDS測(cè)定儀；HACA-3000 高精度分光測(cè)色儀。
3、咖啡樣品制備
冷萃咖啡的制備條件：將咖啡豆磨粉（研磨度11，粒徑范圍200～600 μm），按照咖啡粉與水質(zhì)量比1∶16的比例添加5 ℃冷水，置于容器中密封5 ℃浸泡16 h，浸泡完畢后過(guò)濾除去咖啡渣即可。熱萃咖啡的制備條件：將咖啡豆磨粉（研磨度 11），按照咖啡粉與水質(zhì)量比1∶16添加92 ℃熱水，控制 注水和浸泡總時(shí)間為3 min，浸泡完畢后過(guò)濾除去咖啡渣即可。本研究冷萃和熱萃條件下制備得到的咖啡萃取量均基本趨于飽和。
由下表可見(jiàn)，隨云南與蘇門(mén)答臘咖啡豆咖啡烘焙度增加，冷萃咖啡的可滴定酸含量、總糖含量以及總酚含量變化與熱萃咖啡中的變化趨勢(shì)相類(lèi)似，呈下降趨勢(shì)，其中可滴定酸均顯著降低（P＜0.05），深烘冷萃咖啡較淺烘冷萃咖啡可滴定酸含量下降約10%，總糖含量下降約10%，總酚含量下降約25%。本研究中亞洲豆熱萃咖啡的非揮發(fā)性物質(zhì)變化規(guī)律與非洲及美洲豆的研究結(jié)果是相似的，同時(shí)這些研究表明可滴定酸、總糖和總酚含量的減少，與高溫烘焙過(guò)程中一系列的反應(yīng)密不可分。另一方面，相同烘焙度下，冷萃咖啡的可滴定酸含量和總酚含量均顯著低于的熱萃咖啡（P＜0.05），分別減少約13%、10%，這可能是由于高溫水能更好地使酸類(lèi)物質(zhì)和酚類(lèi)物質(zhì)溶出。而總糖在冷萃咖啡中的含量均顯著高于相同烘焙度的熱萃咖啡（P＜0.05），約增高10%。
咖啡因、葫蘆巴堿、綠原酸是咖啡中主要的能帶來(lái)苦的味覺(jué)感受的組分，研究指出咖啡中10%～30%的苦味由咖啡因貢獻(xiàn)，而葫蘆巴堿、綠原酸及其衍生產(chǎn)物也 是咖啡苦味的重要來(lái)源。本研究發(fā)現(xiàn)2 種亞洲豆隨著烘焙度的上升，冷萃和熱萃咖啡液中的葫蘆巴堿、綠原酸含量均顯著下降（P＜0.05），這是由于葫蘆巴堿和綠原酸在200 ℃以上烘焙時(shí)會(huì)快速分解，以致含量降低，深烘咖啡較淺烘咖啡萃取液種的葫蘆巴堿含量下降約50%，綠原酸含量下降約60%，而由于咖啡因熱穩(wěn)定性較強(qiáng)，其含量相對(duì)穩(wěn)定。在咖啡感官認(rèn)識(shí)中，烘焙度越高的咖啡豆，其萃取液越苦，但在本研究中3 種苦味物質(zhì)總含量卻呈下降趨勢(shì)，這可能是因?yàn)殡S著咖啡豆烘焙度增加，由美拉德反應(yīng)新產(chǎn)生的吡嗪、呋喃、吡咯類(lèi)等苦味物質(zhì)增強(qiáng)了咖啡的苦味。另一方面，在相同烘焙度下，冷萃咖啡的咖啡因、葫蘆巴堿、綠原酸含量略高于熱萃咖啡，這與熱萃咖啡比冷萃咖啡感官上更苦的通識(shí)相背，可能是與咖啡感官受入口溫度影響有關(guān)。
本研究從12 組咖啡樣品中篩選出76 種主要的揮發(fā)性風(fēng)味成分，這些物質(zhì)中包括多種酮、醛、酚、醇、酯、 酸、吡嗪、吡咯和呋喃等。參考精品咖啡協(xié)會(huì)的咖啡風(fēng)味分類(lèi)，將篩選出的76 種香氣成分分為酶促反應(yīng)香氣 （花果香類(lèi)）、美拉德反應(yīng)香氣（烘焙堅(jiān)果類(lèi)）、干蒸 餾類(lèi)、瑕疵類(lèi)四大類(lèi)。由下表可知，無(wú)論冷萃還是熱萃方式，云南豆咖啡萃取液中花果類(lèi)揮發(fā)性成分相對(duì)占比約 2%～4%，而蘇門(mén)答臘豆咖啡萃取液中花果類(lèi)香氣占比更高，約5%～11%；2 種亞洲豆咖啡液中的烘焙堅(jiān)果類(lèi)香氣占比約75%～90%，剩余部分為約4%～19%的瑕疵類(lèi)香氣和約2%～5%的干蒸餾類(lèi)香氣。在相同烘焙度下，冷萃咖啡的揮發(fā)性成分總量多于熱萃咖啡，各大類(lèi)香氣含量也分別高于熱萃咖啡，同時(shí)，冷萃咖啡的花果香類(lèi)揮發(fā)性成分相對(duì)占比更高，而烘焙堅(jiān)果類(lèi)揮發(fā)性成分相對(duì)占比較低。這與陳仲娜等關(guān)于云南小粒咖啡冷萃和熱萃咖啡香氣成分的研究結(jié)果相近，該研究發(fā)現(xiàn)云南冷 萃在柑橘類(lèi)香、甜香、水果香、堅(jiān)果香均比熱萃濃郁且豐富，而熱萃在酸香、爆谷物香、煙熏香、焦香均比冷萃的濃郁且豐富。此外，本研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于云南咖啡豆，冷萃相對(duì)于熱萃的萃取液中瑕疵類(lèi)揮發(fā)性成分更少，對(duì)于蘇門(mén)答臘咖啡豆，冷萃的瑕疵類(lèi)揮發(fā)性成分則多于熱萃。
值得注意的是，隨著烘焙度的增加，冷萃與熱萃咖啡中的揮發(fā)性成分總量均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，尤其是2-甲基丁醛、2-乙基吡嗪、榛子吡嗪、糠基甲基硫醚和乙酸糠醇酯等呈現(xiàn)烘焙堅(jiān)果類(lèi)、瑕疵類(lèi)和干蒸餾類(lèi)香氣成分含量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)（P＜0.05），而花果香類(lèi)揮發(fā)性成分含量較為穩(wěn)定。而從相對(duì)占比上看，隨著烘焙度的增加，花果香類(lèi)和烘焙堅(jiān)果類(lèi)揮發(fā)性成分相對(duì)占比均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而瑕疵類(lèi)和干蒸餾類(lèi)相對(duì)占比均上升趨勢(shì)，這種趨勢(shì)在云南豆冷萃的咖啡中更為明顯。特別是深烘咖啡相較于淺烘咖啡，冷萃液中醚類(lèi)、酚類(lèi)、酮類(lèi)和雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)含量有50%以上的增加，這些成分主要呈烘焙 堅(jiān)果類(lèi)、瑕疵類(lèi)和干蒸餾類(lèi)香氣，尤其是呈現(xiàn)烘焙堅(jiān)果類(lèi)香氣的糠基甲醚、2-(呋喃-2-基甲基)呋喃，瑕疵類(lèi)香氣的1-甲基吡咯、苯酚和鄰甲酚，干蒸餾類(lèi)香氣的糠基甲基硫醚、2-乙酰-1-甲基吡咯等物質(zhì)增加顯著，這可能是消費(fèi)者品嘗使用深度烘焙豆冷萃的咖啡時(shí)感受到香氣更加濃郁的主要原因。
以亞洲咖啡豆為研究對(duì)象，探究不同烘焙度對(duì)冷萃咖啡的理化性質(zhì)、非揮發(fā)性成分、揮發(fā)性成分的影響， 并與熱萃咖啡進(jìn)行比較分析。總體來(lái)說(shuō)，烘焙度對(duì)冷萃與熱萃咖啡的理化性質(zhì)與非揮發(fā)性成分的影響較為相似，隨著烘焙度增加，咖啡萃取液的濃度、萃取率均顯著上升，可滴定酸、總酚、總糖、葫蘆巴堿、綠原酸水平和抗氧化活性均顯著下降（P＜0.05），特別是深烘冷萃咖啡的DPPH自由基清除活性較熱萃下降更為明顯。在相同烘焙度下，冷萃咖啡的可滴定酸、總酚含量、抗氧化活性顯著低于熱萃咖啡，萃取率與總糖顯著高于熱萃咖啡，而冷萃與熱萃不同萃取方式對(duì)咖啡因、葫蘆巴 堿、綠原酸含量的影響較弱。
萃取方式（冷萃、熱萃）與烘焙度等因素均會(huì)影響咖啡萃取液中的揮發(fā)性成分組成，具有較明顯差異。淺烘咖啡萃取液中的2-丁酮、2-丁烯醛等花果香類(lèi)物質(zhì)對(duì)冷萃方式的貢獻(xiàn)率更高，而2-甲基吡嗪、糠醇等烘焙堅(jiān)果類(lèi)香氣物質(zhì)對(duì)熱萃方式的貢獻(xiàn)率更高。中烘咖啡萃取液中2,6-二乙基吡嗪、川芎嗪等以烘焙堅(jiān)果類(lèi)香氣為主物質(zhì)對(duì)冷萃和熱萃方式均有較更高的貢獻(xiàn)率。深烘咖啡萃取液中2-乙烯基呋喃、甲基糠硫醇、2,5-二乙基吡嗪、糠基甲基硫醚等物質(zhì)對(duì)冷萃方式有較高的貢獻(xiàn)率，二甲基二硫、對(duì)甲酚、1-甲基吡咯等物質(zhì)對(duì)熱萃方式的貢獻(xiàn)率更高。在相同烘焙度下，冷萃咖啡中呈現(xiàn)花果香類(lèi)的揮發(fā)性成分含量顯著高于熱萃咖啡。而隨著烘焙度增加，咖啡中花果香類(lèi)成分占比下降，烘焙堅(jiān)果類(lèi)、瑕疵類(lèi)和干蒸餾類(lèi)成分占比增加，尤其瑕疵類(lèi)香氣相對(duì)占比上升顯著，且這種影響趨勢(shì)在深烘冷萃咖啡中更為明顯。因此，相較于熱萃方式，烘焙度對(duì)冷萃咖啡揮發(fā)性成分具有更大的影響。
