烘焙度對冷萃咖啡理化指標與風味成分的影響

唐文瀟，肖 瀛，蔣天寧，姜 峰，朱 婧，周一鳴

（1.上海應用技術(shù)大學香料香精技術(shù)與工程學院，上海 201418；2.上海城建職業(yè)學院健康與社會關(guān)懷學院，上海 201415；3.上海市技師協(xié)會咖啡專業(yè)委員會，上海 200050；4.上海臻致培訓學校，上海 200062）

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[1]。近年來，由于冷萃咖啡制備方式簡單，口感獨特，格外受到全球咖啡愛好者的喜愛。在中國，冷萃咖啡年均復合增長超150%，成為咖啡中增長率最高的品類[2]。相對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，對于冷萃咖啡的研究遠不如熱萃咖啡，對影響冷萃咖啡品質(zhì)的因素影響作用知之甚少。近幾年，個別冷萃咖啡的研究表明，咖啡豆品種（產(chǎn)地）、研磨度、萃取時間和萃取方式都會影響冷萃咖啡的萃取品質(zhì)[3-4]，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，咖啡豆烘焙度被認為是影響萃取品質(zhì)的重要因素之一，而其對冷萃咖啡影響的相關(guān)研究鮮有報道。

現(xiàn)有熱萃咖啡研究表明，不同烘焙度的咖啡豆熱萃飲品的風味成分上往往有顯著差異[5-7]。咖啡豆烘焙過程發(fā)生了美拉德反應和焦糖化反應，可產(chǎn)生令人愉快或不愉快的香氣物質(zhì)，直接決定咖啡萃取的品質(zhì)，同時，烘焙過程中咖啡豆的糖、酸、咖啡因和綠原酸等風味及功能性物質(zhì)也在發(fā)生變化。此外，熱萃咖啡飲料的品質(zhì)還受到咖啡種類、種植條件、處理方式等多種因素的影響[8-10]，在過去的幾十年，研究都集中在美洲、非洲咖啡豆。現(xiàn)有關(guān)于冷萃咖啡研究往往也選用非洲埃塞俄比亞和南美洲巴西等產(chǎn)區(qū)咖啡豆[11-13]，而關(guān)于亞洲（咖啡產(chǎn)區(qū)三大洲之一）種植咖啡豆的研究鮮有涉及。

因此，本研究以2種亞洲的中國云南與印度尼西亞蘇門答臘產(chǎn)地的咖啡豆為研究對象，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（head space-solid phase microextraction-gas chromatographymass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）聯(lián)用法測定揮發(fā)性成分，高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法測定咖啡因、葫蘆巴堿、綠原酸等主要苦澀味成分，同時，這些物質(zhì)對人體具有特殊的生理活性作用，咖啡因是一種中樞神經(jīng)興奮劑，具有抗疲勞功效；葫蘆巴堿常見于豆科植物中，具有降血糖、抗腫瘤等功效；綠原酸常見于咖啡中的是3-咖啡酰奎尼酸，具有抗腫瘤、清除自由基等功效[14]。因此，探究烘焙度對冷萃咖啡咖啡因、葫蘆巴堿、綠原酸含量的影響十分有意義。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，探究烘焙度對冷萃咖啡品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

咖啡豆均購買于上海焱焙咖啡有限公司：中國云南生產(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、綠原酸標準品（純度均為99%），1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）（純度98%） 上海源葉生物科技有限公司；2,2’-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)（2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS）、2-辛醇標準品（純度均為99%） 上海泰坦科技股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1800分光光度計、GCMS-TQ80 GC-MS聯(lián)用儀、LC-20A HPLC儀、SPD-M20A二極陣列檢測器 日本島津公司；EK43s咖啡磨豆機 意大利Mahlkonig公司；Pal-Coffee TDS測定儀 日本ATAGO公司；HACA-3000高精度分光測色儀 杭州遠方光電信息股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 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間為3 min，浸泡完畢后過濾除去咖啡渣即可。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。

1.3.2 咖啡液萃取濃度、萃取率的測定

咖啡液萃取濃度使用Pal-Coffee TDS折光率測定儀測定。取0.5 mL咖啡液，滴在測定儀上測定，讀取并記錄萃取濃度參數(shù)，此儀器用常溫咖啡沖泡水清零。

咖啡液萃取率計算方法參照Liang Jiexin等[15]，咖啡液萃取率按式（1）計算：

1.3.3 咖啡液可滴定酸、總糖及總酚的測定

咖啡液可滴定酸的測定參照Cordoba等[16]的方法。取稀釋10 倍的咖啡液10 mL，加入1～2 滴酚酞溶液，以0.1 mol/L NaOH溶液滴定至溶液黃褐色，加入5 mL 70 ℃蒸餾水，再滴定至溶液呈現(xiàn)微紅色即停止，記錄此時NaOH溶液滴定量。

咖啡液總糖的測定參照高文軍等[17]的方法。配制3,5-二硝基水楊酸溶液，靜置1 周；取稀釋3 倍的咖啡液3 mL，加入1 mL 6 mol/L HCl溶液，沸水浴加熱水解30 min。冷卻后，用6 mol/L NaOH溶液中和，定容至10 mL；取1 mL水解咖啡液2 倍稀釋，加入1.5 mL 3,5-二硝基水楊酸溶液沸水浴5 min，定容至25 mL，使用紫外分光光度計在波長540 nm處測吸光度，帶入葡萄糖標準曲線后×0.9得到總糖含量。

咖啡液總酚的測定參照Bilge[18]的方法。取稀釋50 倍咖啡液0.5 mL，加入等量0.25 mol/L福林-酚試劑，混勻靜置3 min后再加入1 mL 15% Na2CO3溶液，混勻后于25 ℃，以120 r/min避光離心1 h，使用紫外分光光度計在波長765 nm處測定吸光度，根據(jù)焦性沒食子酸標準曲線，計算總酚含量。

1.3.4 咖啡液咖啡因、葫蘆巴堿及綠原酸的測定

咖啡因含量的測定：參照GB 5009.139—2014《飲料中咖啡因的測定》[19]，采用HPLC法。色譜條件：WondaSilTMC18色譜柱（150 mm×3.9 mm，5 μm）；流動相：甲醇-水（24∶76，V/V），等度洗脫，流速1.0 mL/min；柱溫30 ℃；進樣量10 μL。檢測器條件：二級陣列檢測器，波長為272 nm。樣品處理：取稀釋10 倍咖啡液5 mL，加入0.5 g MgO，振搖，靜置，取上清液經(jīng)22 μm微孔濾膜過濾。定量方式：使用咖啡因標準品外標定量。

葫蘆巴堿含量的測定：參照NY/T 3012—2016《咖啡及制品中葫蘆巴堿的測定》[20]，采用HPLC法。色譜條件：SHIMADAZU-GL WondaCract ODS-2色譜柱（150 mm×3.9 mm，5 μm）；流動相：甲醇-水（12∶88，V/V），等度洗脫，流速1.0 mL/min；柱溫30 ℃；進樣量10 μL。檢測器條件：二級陣列檢測器，波長260 nm。樣品處理：取稀釋2 倍咖啡液5 mL，經(jīng)22 μm微孔濾膜過濾。定量方式：使用葫蘆巴堿標準品外標定量。

綠原酸含量的測定：參照GB/T 22250—2008《保健食品中綠原酸的測定》[21]，采用HPLC法。流動相：乙腈-0.5%乙酸（15∶85，V/V），等度洗脫。檢測器條件：二級陣列檢測器，波長為327 nm。其他條件同葫蘆巴堿。定量方式：使用綠原酸標準品外標定量。

1.3.5 咖啡液抗氧化能力的測定

咖啡液DPPH自由基當量測定參照Bilge[18]的方法。樣品組：取稀釋50 倍咖啡液0.25 mL，再取0.75 mL蒸餾水，再加入DPPH試劑（0.2 mmol/L，1 mL），于室溫下避光30 min，使用紫外分光光度計在波長517 nm處測吸光度為Ai；樣品對照組：實驗方法同上，無水乙醇代替DPPH試劑，測得吸光度為Aj；空白對照組：方法同樣品組，蒸餾水代替稀釋后的咖啡液，測得吸光度為Ac。

咖啡液DPPH自由基清除率（R1）按式（2）計算：

咖啡液ABTS陽離子自由基當量測定參照Gorecki等[22]的方法。取稀釋50 倍咖啡液0.1 mL，再加入1.9 mL ABTS試劑，于室溫下避光6 min，使用紫外分光光度計在波長734 nm處測吸光度為Ax，并以蒸餾水代替咖啡液測得A0。

咖啡液ABTS陽離子自由基清除率（R2）按式（3）計算：

將R1、R2分別帶入水溶性VE配制的標準曲線，分別得到DPPH自由基當量和ABTS陽離子自由基當量。

1.3.6 咖啡液揮發(fā)性化合物的測定

參照Cheong等[23]的方法，采用HS-SPME-GCMS法。

對歐米茄而言，精準是制表工藝的核心。對腕表用戶而言，這細微的幾秒則代表了品牌對卓越品質(zhì)的雋永追求、對前沿制表技術(shù)的巨大投入與研發(fā)、更代表了對創(chuàng)新制表工藝的不竭激情。

SPME條件：采用1 cm 50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex固相微萃取頭，咖啡液5 mL，加入內(nèi)標10 μL，水浴60 ℃，預熱15 min，吸附30 min。

GC條件：RTX-WAX聚乙二醇強極性毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：起始40 ℃保持2 min，以2 ℃/min至130 ℃，以4 ℃/min至220 ℃，保持4 min，以10 ℃/min至250 ℃，保持5 min；載氣（He）（純度99.999%）流速1.6 mL/min，壓力2.4 kPa；進樣方式：進樣口溫度200 ℃，SPME頂空進樣2 min；分流比為不分流。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；傳輸線溫度275 ℃；離子源溫度230 ℃；母離子m/z285；激活電壓1.5 V；質(zhì)量掃描范圍m/z35～350。

定量方式：參考Bonino等[24]使用2-辛醇作為內(nèi)標物質(zhì)，內(nèi)標量44 μg/kg，結(jié)果根據(jù)每個化合物峰面積相對于內(nèi)標物峰面積之比，按照內(nèi)標物質(zhì)濃度換算，按式（4）計算：

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

實驗重復3 次，結(jié)果以 ±s表示，采用GraphPad Prism 9.0統(tǒng)計軟件進行主成分分析（principal component analysis，PCA）、單因素方差分析，P＜0.05，差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 烘焙度對冷萃咖啡萃取質(zhì)量分數(shù)、萃取率的影響

如圖1所示，本研究發(fā)現(xiàn)2種亞洲產(chǎn)區(qū)（云南、蘇門答臘）咖啡豆通過冷萃與熱萃方式獲得的咖啡萃取液，均呈現(xiàn)隨著烘焙度的增加，其萃取質(zhì)量分數(shù)與萃取率均有顯著上升（P＜0.05）的趨勢。這與Somporn等[25]研究發(fā)現(xiàn)的熱萃咖啡規(guī)律相似，該研究指出，將生咖啡豆在100～240 ℃下加熱10 min左右，生咖啡豆的物質(zhì)在高溫下不斷分解，并形成新的物質(zhì)，隨著烘焙溫度上升，烘焙時間延長，美拉德反應、Strecker反應和焦糖化反應也在不斷地進行，揮發(fā)性前體化合物（如糖、胺和綠原酸）的降解，從而產(chǎn)生大量水溶性化合物，因此萃取濃度和萃取率會不斷上升。另一方面Cantaragiu等[26]的研究指出隨著烘焙度增加，咖啡豆組織結(jié)構(gòu)變得蓬松，空腔變大，更有利于物質(zhì)溶出和萃取率上升。本研究還發(fā)現(xiàn)相同烘焙度下，熱萃咖啡的萃取率顯著低于冷萃咖啡（P＜0.05），這可能是因為在相同烘焙度下，咖啡粉在高溫浸泡時的吸水率也有所提高，同樣質(zhì)量的咖啡粉，加入同等水后，冷萃咖啡往往能得到更多的咖啡液[25]，因此冷萃咖啡擁有更高的萃取率。

圖1 不同烘焙度冷萃和熱萃亞洲咖啡萃取質(zhì)量分數(shù)（A）和萃取率（B）Fig. 1 Extract concentration (A) and extraction efficiency (B) of hot and cold brew coffee with different roasting degrees

2.2 烘焙度對冷萃咖啡非揮發(fā)性成分的影響

由表1可見，隨云南與蘇門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相類似，呈下降趨勢，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，與高溫烘焙過程中一系列的反應密不可分[16-18]。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物質(zhì)和酚類物質(zhì)溶出[27]。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%。

表1 不同烘焙度冷萃和熱萃亞洲咖啡非揮發(fā)性成分Table 1 Non-volatile components of cold and hot brew coffee with different roasting degrees

2.3 烘焙度對冷萃咖啡抗氧化能力的影響

咖啡中的酚類、綠原酸與葫蘆巴堿類等都具有抗氧化活性[34]，并且咖啡豆在烘焙過程中由美拉德反應產(chǎn)生的類黑精也具有抗氧化活性[35]，因此咖啡中的抗氧化體系是相對復雜的。本研究通過DPPH自由基和ABTS陽離子自由基清除能力，探究烘焙度對冷萃咖啡抗氧化能力的影響。如圖2所示，隨著云南與蘇門答臘咖啡豆烘焙度增加，冷萃咖啡液中的DPPH自由基和ABTS陽離子自由基清除當量與熱萃咖啡的變化趨勢一致，均呈現(xiàn)顯著降低（P＜0.05）的趨勢，這與Samsonowicz等[34]關(guān)于美洲咖啡豆熱萃咖啡抗氧化能力的研究結(jié)果相似。另一方面，本研究發(fā)現(xiàn)冷萃咖啡的DPPH自由基和ABTS陽離子自由基清除當量均顯著低于同烘焙度下熱萃咖啡（P＜0.05），這可能與熱萃咖啡中含有更多的具有抗氧化活性的非去質(zhì)子酸有關(guān)[35]。此外，深烘冷萃咖啡DPPH自由基清除當量較熱萃方式下降幅度更為明顯，這有可能與深烘咖啡豆中存在某些低溫水溶性較差的抗氧化物質(zhì)有關(guān)。

圖2 不同烘焙度冷萃和熱萃亞洲咖啡DPPH自由基（A）和ABTS陽離子自由基（B）清除當量Fig. 2 DPPH radical (A) and ABTS radical cation (B) scavenging effects of hot and cold brew coffee with different roasting degrees

2.4 烘焙度對冷萃咖啡中揮發(fā)性化合物的影響

本研究從12 組咖啡樣品中篩選出76種主要的揮發(fā)性風味成分，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)會的咖啡風味分類，將篩選出的76種香氣成分分為酶促反應香氣（花果香類）、美拉德反應香氣（烘焙堅果類）、干蒸餾類、瑕疵類四大類。由表2可知，無論冷萃還是熱萃方式，云南豆咖啡萃取液中花果類揮發(fā)性成分相對占比約2%～4%，而蘇門答臘豆咖啡萃取液中花果類香氣占比更高，約5%～11%；2種亞洲豆咖啡液中的烘焙堅果類香氣占比約75%～90%，剩余部分為約4%～19%的瑕疵類香氣和約2%～5%的干蒸餾類香氣。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，各大類香氣含量也分別高于熱萃咖啡，同時，冷萃咖啡的花果香類揮發(fā)性成分相對占比更高，而烘焙堅果類揮發(fā)性成分相對占比較低。這與陳仲娜等[36]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)云南冷萃在柑橘類香、甜香、水果香、堅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)對于云南咖啡豆，冷萃相對于熱萃的萃取液中瑕疵類揮發(fā)性成分更少，對于蘇門答臘咖啡豆，冷萃的瑕疵類揮發(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，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)烘焙堅果類、瑕疵類和干蒸餾類香氣成分含量呈現(xiàn)增加的趨勢（P＜0.05），而花果香類揮發(fā)性成分含量較為穩(wěn)定。而從相對占比上看，隨著烘焙度的增加，花果香類和烘焙堅果類揮發(fā)性成分相對占比均呈現(xiàn)下降趨勢，而瑕疵類和干蒸餾類相對占比均上升趨勢，這種趨勢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、酚類、酮類和雜環(huán)類物質(zhì)含量有50%以上的增加，這些成分主要呈烘焙堅果類、瑕疵類和干蒸餾類香氣，尤其是呈現(xiàn)烘焙堅果類香氣的糠基甲醚、2-(呋喃-2-基甲基)呋喃，瑕疵類香氣的1-甲基吡咯、苯酚和鄰甲酚，干蒸餾類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，這可能是消費者品嘗使用深度烘焙豆冷萃的咖啡時感受到香氣更加濃郁的主要原因。

表2 不同烘焙度冷萃和熱萃亞洲咖啡揮發(fā)性化合物含量Table 2 Volatile compound contents of hot and cold brew coffee with different roasting degrees

續(xù)表2

2.5 咖啡香氣成分PCA

現(xiàn)有文獻對不同烘焙度冷萃咖啡揮發(fā)性成分的研究鮮有報道，為進一步探究不同烘焙度冷萃和熱萃咖啡揮發(fā)性成分的差異，將76種具有香氣的揮發(fā)性化合物進行PCA。由圖3A可知，12 組冷萃和熱萃咖啡樣品在PC1和PC2維度上有較好區(qū)分，PC1和PC2的貢獻度分別為46.34%%和24.15%，淺烘咖啡（紅線以上）主要分布于第1象限附近，中烘咖啡（紅、綠線中間）主要分布于原點兩側(cè)，深烘咖啡（綠線以下）主要分布于第3象限附近，表明淺、中和深烘咖啡的揮發(fā)性物質(zhì)貢獻率具有明顯差異，可以根據(jù)揮發(fā)性成分有效區(qū)分不同烘焙度的咖啡。與淺烘咖啡分布較近的主要揮發(fā)性成分有2-丁烯醛、香葉醇、糠醇、辛酸、亞油酸等，這些物質(zhì)呈現(xiàn)香氣以花香、甜味、油脂味為主；與中烘咖啡分布較近的主要揮發(fā)性成分有己醛、2,6-二乙基吡嗪、5-甲基糠醛等，呈現(xiàn)了花香、果味、堅果等香氣；與深烘咖啡分布較近的主要揮發(fā)性成分明顯多于前兩者，3-乙基吡啶、甲基糠硫醇、2,5-二乙基吡嗪、3,5-二乙基-2-甲基吡嗪、1-甲基-2-吡咯甲醛、異戊酸肉桂酯、2,5-二甲基吡嗪等富含煙味、香料、焙烤、堅果類香氣成分。此外，揮發(fā)性成分對蘇門答臘豆咖啡的貢獻率總體高于云南豆咖啡，且影響主要揮發(fā)性成分也不同。另一方面，中烘與深烘豆咖啡冷萃的樣品點之間的離散度較熱萃啡樣品點的離散度更大，表明深烘咖啡豆對冷萃咖啡香氣成分的影響更大。

由圖3B可知，咖啡樣品在PC1和PC3兩個維度上有所區(qū)分，能反映原始數(shù)據(jù)的變異信息，其中PC1和PC3的貢獻度分別為46.34%和14.19%。熱萃咖啡（紅圈）主要分布于PC1、PC3的正半軸而冷萃咖啡（綠圈）主要分布于PC1、PC3負半軸附近，而揮發(fā)性成分的分布規(guī)律是PC1負半軸明顯高于正半軸，表明冷萃和熱萃咖啡的揮發(fā)性物質(zhì)貢獻率具有差異，可以根據(jù)揮發(fā)性成分有效區(qū)分不同萃取方式的咖啡。其中與熱萃咖啡分布較近的主要揮發(fā)性成分有甲基糠硫醇、榛子吡嗪、5-甲基糠醛、辛酸、吲哚、亞油酸、肉豆蔻酸等，這些物質(zhì)主要呈現(xiàn)焙烤、油脂、蠟質(zhì)、焦糖、動物味，與冷萃咖啡分布較近的揮發(fā)性成分更多，主要有2-丁酮、2-乙烯基呋喃、丙酮醇、2,6-二乙基吡嗪、2,5-二乙基吡嗪、香葉醇等，這些物質(zhì)呈現(xiàn)果味、花香、甜味、堅果味等，因此冷萃和熱萃咖啡在主要揮發(fā)性成分方面有較大差異，且香氣呈現(xiàn)類型也有較大差別。另外，3-乙基吡啶、2,5-二乙基吡嗪等物質(zhì)含量變化明顯受到到烘焙度的影響，這與Caporaso等[37]關(guān)于25種非洲、美洲和亞洲豆的熱萃咖啡香氣成分研究結(jié)果相似。

此外，對冷萃咖啡樣品和熱萃咖啡樣品分別進行PCA（圖3C、D），從而分析不同烘焙度的咖啡豆在冷萃與熱萃萃取液中揮發(fā)性成分影響的差異。由圖3C可知，6 組冷萃咖啡樣品在PC1和PC2維度上有明顯區(qū)分，PC1和PC2的貢獻度分別為54.65%和32.52%。淺烘冷萃咖啡（紅線以上）主要分布于第2象限附近，中烘冷萃咖啡（紅、綠線中間）主要分布于原點兩側(cè)，深烘冷萃咖啡（綠線以下）主要分布于第4象限附近，揮發(fā)性成分主要分布于PC1正半軸，表明不同烘焙度的冷萃咖啡的揮發(fā)性物質(zhì)貢獻率具有明顯差異。與淺烘冷萃咖啡分布較近的主要揮發(fā)性成分有2-丁酮、香葉醇、辛酸（蘇門答臘豆）和2-丁烯醛、亞油酸（云南豆）；與中烘冷萃咖啡分布較近的主要揮發(fā)性成分有2,3-戊二酮、己醛、(Z)-芳樟醇氧化物（蘇門答臘豆）和2,6-二乙基吡嗪、川芎嗪、吲哚（云南豆）；與深烘冷萃咖啡分布較近的主要揮發(fā)性成分有2-乙烯基呋喃、2-乙酰呋喃、2-丙酰基呋喃（蘇門答臘豆）和甲基糠硫醇、2,5-二乙基吡嗪、糠基甲基硫醚、異戊酸肉桂酯（云南豆）。由圖3D可知，6 組熱萃咖啡樣品在PC1和PC2維度上有明顯區(qū)分，PC1和PC2的貢獻度分別為50.66%和34.33%。淺烘熱萃咖啡（紅線以下）主要分布于第3象限附近，中烘熱萃咖啡（紅、綠線中間）主要分布于原點兩側(cè)，深烘熱萃咖啡（綠線以上）主要分布于第2象限附近，揮發(fā)性成分主要分布于PC1正半軸。與淺烘熱萃咖啡分布較近的主要揮發(fā)性成分有香葉醇、糠醇、辛酸（蘇門答臘豆）和丙酮醇、亞油酸（云南豆）；與中烘熱萃咖啡分布較近的主要揮發(fā)性成分有2,4,5-三甲基惡唑、2,3-戊二酮、苯酚（蘇門答臘豆）和2,6-二乙基吡嗪、川芎嗪、吲哚（云南豆）；與深烘熱萃咖啡分布較近的主要揮發(fā)性成分有榛子吡嗪、乙酸糠醇酯、3,4-己烷二酮、2-甲基吡嗪（蘇門答臘豆）和二甲基二硫、對甲酚、1-甲基吡咯、肉桂丙烯醛（云南豆）。

綜合PCA結(jié)果表明，冷萃和熱萃咖啡中代表性的揮發(fā)性成分差異較大。隨著烘焙度增加，咖啡中烘焙堅果類、瑕疵類和干蒸餾類成分含量增加，這些成分對各組咖啡風味成分差異特征的貢獻率也在增加，尤其瑕疵類香氣占總香氣成分比例上升顯著，且這種影響在冷萃咖啡中更為明顯，尤其是深度烘焙豆冷萃的咖啡液。

圖3 不同烘焙度冷萃和熱萃亞洲咖啡揮發(fā)性成分PCAFig. 3 PCA plots of volatile components in hot and cold brew coffee with different roasting degrees

3 結(jié) 論

以亞洲咖啡豆為研究對象，探究不同烘焙度對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，并與熱萃咖啡進行比較分析。總體來說，烘焙度對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-丁烯醛等花果香類物質(zhì)對冷萃方式的貢獻率更高，而2-甲基吡嗪、糠醇等烘焙堅果類香氣物質(zhì)對熱萃方式的貢獻率更高。中烘咖啡萃取液中2,6-二乙基吡嗪、川芎嗪等以烘焙堅果類香氣為主物質(zhì)對冷萃和熱萃方式均有較更高的貢獻率。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)對冷萃方式有較高的貢獻率，二甲基二硫、對甲酚、1-甲基吡咯等物質(zhì)對熱萃方式的貢獻率更高。在相同烘焙度下，冷萃咖啡中呈現(xiàn)花果香類的揮發(fā)性成分含量顯著高于熱萃咖啡。而隨著烘焙度增加，咖啡中花果香類成分占比下降，烘焙堅果類、瑕疵類和干蒸餾類成分占比增加，尤其瑕疵類香氣相對占比上升顯著，且這種影響趨勢在深烘冷萃咖啡中更為明顯。因此，相較于熱萃方式，烘焙度對冷萃咖啡揮發(fā)性成分具有更大的影響。