CN118177269A - 一种具有椰香风味的咖啡豆预处理与烘焙方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有椰香风味的咖啡豆预处理与烘焙方法，涉及食品加工技术领域，所述咖啡豆预处理与烘焙方法包括以下步骤：(1)预处理：按配比称取咖啡豆与椰子油，超声处理，处理结束后将咖啡豆取出，沥干，离心；(2)烘焙：对经上述预处理后的咖啡豆进行烘焙，得到椰香清咖。本发明选取极具海南特色的罗布斯塔咖啡豆与椰子油为原料，研究预处理和烘焙对罗布斯塔咖啡豆品质和活性的影响，在此基础上开发具有椰香风味的椰香清咖产品。

Description

一种具有椰香风味的咖啡豆预处理与烘焙方法

技术领域：

本发明涉及食品加工技术领域，具体涉及一种具有椰香风味的咖啡豆预处理与烘焙方法。

背景技术：

咖啡属茜草科咖啡属，为常绿小乔木。原产自非洲埃塞俄比亚地区，主要分布在热带地区，是重要的热带经济作物。因咖啡香醇的口感，具有提神醒脑的功能，消费受众广泛，与茶叶、可可并称世界三大饮料。目前市场上主要流行的咖啡豆品种有阿拉比卡(Coffeaarabica)、罗布斯塔(Coffea robusta)以及利比里亚(Coffea liberica)三大原种，其在国内分别定义为小粒、中粒、大粒。其中，罗布斯塔咖啡豆与阿拉比卡咖啡豆是市场上常见的咖啡豆。阿拉比卡咖啡豆的风味柔和，酸味适中，占据目前咖啡市场的75％。罗布斯塔咖啡豆风味强烈，油脂丰富，口感醇厚，刺激，占据目前市场的24％，只有极少量的利比里亚咖啡豆在市场流通。

咖啡是一种天然的生物活性物质来源。每天适量饮用咖啡，有益于身体健康。咖啡中的主要营养成分有碳水化合物、脂质、蛋白质、糖类、维生素、无机盐，还含有如绿原酸、葫芦巴碱、咖啡因、β-谷甾醇等酚酸类、生物碱类、植物甾醇类活性物质。有医学临床试验表明，每日饮用适量咖啡的群体，其体内与心血管疾病、2型糖尿病、肥胖等疾病相关的生物标志物含量相较于不饮用咖啡的人群显著减少。同时，适当饮用咖啡还可以通过提高脂肪连接蛋白的水平，从而达到改善肝功能的目的。此外，饮用咖啡还可以起到调节免疫系统的作用，通过咖啡因、绿原酸等生物活性物质的抗氧化和抗炎特性，可以降低炎症标志物的水平，同时提高抗炎标志物的水平。由此可见，每天饮用适量的咖啡可以减少患心血管疾病、肥胖症、糖尿病的风险，提高人体免疫力，对人体健康起到了积极的作用。

目前咖啡的亚洲市场主要被罗布斯塔豆主导，是现今全球咖啡销售增长最快地区。越南等罗布斯塔咖啡豆出口大国的出口量也在逐年上升，市场显示出对罗布斯塔咖啡豆的需求，同时对罗布斯塔咖啡豆品质及风味的要求也逐渐上升，寻找合适的方法改善罗布斯塔咖啡豆风味和感官品质尤其重要。

咖啡的风味与其加工方法息息相关，加工工序的不同会使咖啡风味呈现不同的特征。在烘焙前，咖啡豆需要经过脱胶脱壳等步骤，在晒干之后也可以进行适当的预处理，通过不同的机制，改善咖啡豆的感官品质，包括风味的形成与风味前体的改变，优化咖啡豆加工处理工艺也可以限制异味的形成。

烘焙方式与咖啡品质直接相关，对相应烘焙形成的挥发性化合物与非挥发性化合物具有显着影响。在烘焙过程中，时间和温度这两种条件的变化将直接影响到咖啡豆中水分、糖类、蛋白质和有机酸的含量进一步影响焦糖化反应、美拉德反应、热降解等过程，最终对咖啡豆颜色和香气产生影响。

在生咖啡豆中，主要的苦味物质为咖啡因与葫芦巴碱。在不同的烘焙方式下，浅度烘焙的主要苦味物质是绿原酸烘焙产物，中度烘焙的苦味来源可能是绿原酸烘焙产物与美拉德反应产物，而深度烘焙中主要的苦味物质为多羟基苯基林丹类与美拉德反应产物。一般认为随着烘焙强度增加，咖啡的苦味物质不断增多。本发明针对海南罗布斯塔豆苦涩味重、气味刺鼻等感官品质缺陷问题，提供一种具有椰香风味的咖啡豆烘焙方法，为咖啡豆深加工与新产品研发提供科学依据和开发思路。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有椰香风味的咖啡豆预处理与烘焙方法，选取极具海南特色的罗布斯塔咖啡豆与椰子油为原料，研究预处理和烘焙对罗布斯塔咖啡豆品质和活性的影响，在此基础上开发具有椰香风味的椰香清咖产品。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

本发明的目的之一是提供一种具有椰香风味的咖啡豆预处理与烘焙方法，包括以下步骤：

(1)预处理：按配比称取咖啡豆与椰子油，超声处理，处理结束后将咖啡豆取出，沥干，离心；

(2)烘焙：对经上述预处理后的咖啡豆进行烘焙，得到椰香清咖。

在步骤(1)中，离心的目的是去除多余油脂。

在进一步的技术方案中，所述咖啡豆包括但不限于罗布斯塔咖啡豆、阿拉比卡咖啡豆、利比里亚咖啡豆。本发明所述咖啡豆预处理与烘焙方法也适用于其它品种的咖啡豆。

在进一步的技术方案中，所述咖啡豆与椰子油的质量比(5-10):5。

在进一步的技术方案中，所述超声处理的频率为20-40kHz，功率为50-500W，温度为50-60℃，时间为15-90min。超声处理可以降低苦味，提高酸味，促进咖啡豆对椰子油的吸收，使咖啡豆因吸附椰子油而具有淡淡的椰香风味，有效改善咖啡风味和口感。

在进一步的技术方案中，所述离心的转速为2000-4000rpm，时间为5-10min。

在进一步的技术方案中，所述烘焙包括浅烘、中烘、中深烘、深烘、极深烘五种方式。其中，所述浅烘的入炉温度为193℃，出炉温度为203℃；所述中烘入炉温度为198℃，出炉温度为208℃；所述中深烘的入炉温度为203℃，出炉温度为213℃；所述深烘的入炉温度为208℃，出炉温度为218℃；所述极深烘的入炉温度为213℃，出炉温度为223℃。

优选地，所述烘焙为浅烘。浅烘是最适合椰香清咖的烘焙工艺，具有最高的感官评价分数，在烘焙过程中生物活性物质损耗较小。

在进一步的技术方案中，所述咖啡豆经烘焙后研磨，真空保存。

本发明的目的之二是提供一种通过前述的咖啡豆预处理与烘焙方法得到的椰香清咖。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过不同超声处理对咖啡豆品质的影响研究，证明超声处理可以有效改善咖啡豆的品质与风味。超声处理使咖啡豆的感官评价得分增加，在口感上酸味上升，苦味下降，解决了咖啡豆苦涩味重的问题；咖啡豆在基本组成上也有所改变，水分含量下降，油脂含量与蛋白质含量上升，且脂肪酸组成中出现了癸酸、月桂酸等椰子油的特征性脂肪酸；随超声时间增加，活性成分中的酚类物质含量下降，有机酸类物质含量上升，抗氧化能力逐渐下降。

(2)本发明通过不同烘焙处理对椰香清咖品质的影响研究，确定浅烘为最佳的烘焙工艺条件。随着烘焙度增加，从感官品质来看，椰香清咖的感官评价得分逐渐下降，色泽加深。另一方面，椰香清咖浅烘具有2-庚酮、壬醛等椰子油的特征性挥发性成分，使其有淡淡的椰子香气，随着烘焙度增加美拉德反应类型香气增加，花果香气减少，相较于未处理咖啡，椰香清咖的不良气味明显较少。从理化性质与成分来看，椰香清咖pH值、可溶性固形物上升，可滴定酸、有机酸含量下降。作为美拉德反应前体物质的还原糖与氨基酸含量逐渐减少，产生了类黑精等美拉德反应产物，使得BI值上升。咖啡样品的总酚含量与抗氧化能力均随烘焙程度加深下降。

附图说明：

图1为超声处理对咖啡豆颜色的影响；

图2(a)为不同超声处理咖啡豆的电子舌雷达图；图2(b)为不同超声处理咖啡豆的PCA分析；图2(c)为不同超声处理咖啡豆的聚类热图分析；图2(d)为电子舌指标相关性分析；

图3(a)为不同超声处理咖啡豆水分含量；图3(b)为不同超声处理咖啡豆油脂含量；图3(c)为不同超声处理咖啡豆蛋白质含量；

图4为不同超声处理咖啡豆绿原酸/葫芦巴碱/咖啡因含量；

图5(a)为不同超声处理咖啡豆总酚含量；图5(b)为不同超声处理咖啡豆DPPH清除当量；图5(c)为不同超声处理咖啡豆ABTS清除当量；

图6为不同超声处理咖啡豆酸味代谢物热图；

图7为不同超声处理咖啡豆苦味代谢物热图；

图8为不同超声处理咖啡豆感官属性与化学成分相关性分析；

图9为不同烘焙咖啡豆感官评价结果；

图10为不同烘焙程度咖啡豆挥发性成分分类；

图11(a)为不同烘焙程度咖啡豆BI值；图11(b)为不同烘焙程度咖啡液外观图；

图12为不同烘焙程度咖啡还原糖含量。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。

以下实施例和对比例中的咖啡豆为海南罗布斯塔咖啡豆，超声处理设备为南京先欧仪器制造有限公司的XO-5200DTD型超声波清洗机。

实施例1-6

(1)预处理：按质量比为8:5称取咖啡豆与椰子油，超声处理，超声处理的频率为40kHz，功率为70％，时间为15-90min，处理结束后将咖啡豆取出，沥干，离心。

(2)烘焙：对经预处理后的咖啡豆进行烘焙，入炉温度为195℃，出炉温度为220℃，得到椰香清咖。

对比例1

对比例1的方法同实施例1，只是未进行超声处理。

表1样品名称及超声处理时间

	超声处理时间/min
		CB0	0
CB1	15
		CB2	30
CB3	45
		CB4	60
CB5	75
		CB6	90

一、超声处理对咖啡豆品质的影响

1、感官品质评价方法

(1)感官评价

按照表2中的项目对不同超声处理咖啡豆进行感官评价，选取10位咖啡从业人员或受过训练的食品科学与工程专业研究生进行感官评价，并进行打分。咖啡粉与92℃的热水以1:16冲泡，将冲泡好的咖啡液置于透明玻璃杯中进行评测。测试进行了三次，获得的所有指标得分进行汇总后统一分析。感官评价区保持室内清洁，无异味。

按照下述项目对不同烘焙处理咖啡豆进行感官评价。烘焙咖啡的感官分析由经过挑选和训练的8名Q-grader国际咖啡品质鉴定师组成的专家小组进行，专家小组成员的级别符合ISO 8586-1的要求。专家小组成员具有基本味觉识别经验，身体健康，无口腔或鼻腔感染，未佩戴假牙或正畸器具；食欲正常；重复试验的能力；良好的感官能力；充分的咖啡知识。为了获得可靠与可重复的评价结果，评价表从干净度、风味、咸/酸质感、苦/甜质感、口感、余韵、平衡感七个方面进行打分。在评价每个样品之前，用相同温度的矿泉水清洗口腔。感官评价测定结束后，收集打分表，取平均值，进行数据分析。

表2咖啡豆感官评价表

表3不同超声处理咖啡豆感官评价结果

	色泽	气味	口感	风味	总分
						CB0	10±0.00	16.22±1.68	25.23±2.35	34.32±1.23	85.92±1.78
CB1	10±0.00	16.31±2.54	25.82±2.51	34.36±1.98	86.18±2.54
						CB2	10±0.00	18.03±2.04	26.86±1.36	36.56±2.10	90.21±2.36
CB3	10±0.00	16.76±2.27	26.14±2.27	36.45±1.20	88.69±2.45
						CB4	10±0.00	17.55±1.58	26.00±1.25	35.22±3.01	88.77±2.97
CB5	10±0.00	16.24±1.36	26.24±2.98	34.78±1.45	87.25±3.21
						CB6	10±0.00	16.02±2.54	25.27±0.69	34.02±2.47	85.37±3.25

由表3可知，咖啡豆总分以CB3、CB4得分较高，CB0未处理的咖啡豆得分最低，并且具有显著性差异(p<0.05)。从整体来看咖啡豆总分均高于60分，7种样品咖啡豆整体的质量较为稳定；色泽指标均得到满分，说明7种样品的色泽相差不大且都呈现咖啡豆应有的烘焙色泽。通过适当的超声处理，也可以加强咖啡风味，多数杯测者在CB2、CB3、CB4、CB5、CB6中品尝出椰子风味，并且醇厚感增加，这与咖啡豆中椰子油的增加有关。感官评价的结果进一步验证了电子舌检测的结论，超声处理可以降低咖啡的苦味，平衡酸甜，增加咖啡豆的醇厚感与风味。

(2)色泽的测定

将咖啡粉均匀铺于清洁比色池，用矫正后的色差仪进行测定(L，a*，b*)。其中，L表示为亮度(暗度(0)至亮度(1 0 0))，a*为绿色到红色的分量(绿度(-a*)至红色(+a*))，b*为蓝色到黄色的分量(蓝度(-b*)至泛黄(+b*))。

图1为超声处理对咖啡豆颜色的影响。由图1可知，L，a*，b*随着超声处理均有所变化，但数值上的变化不大。ΔE用于确定两种颜色之间的差异，通常ΔE值为3.0，是人眼可以检测到的最小色差。取CB0的a*、b*、L值为对照，其余6组的ΔE值见表4。

表4不同超声处理咖啡豆ΔE

	ΔE
		CB0	0±0.00e
CB1	2.27±0.05ab
		CB2	2.1±0.02b
CB3	2.39±0.04a
		CB4	1.43±0.01c
CB5	0.41±0.01d
		CB6	1.43±0.02c

由表3可知，7种咖啡豆样品的ΔE均小于3，可见7组样品之间的色泽差异较小，超声处理并未明显影响咖啡豆色泽。

(3)电子舌测定

使用电子舌测定不同前处理咖啡的滋味特性。先对电子舌进行活化与矫正。按照上述方法冲泡咖啡，准确量取80mL咖啡液，放入电子舌专用样品测试杯中，每个样品检测时间为120s，检测温度25℃，每两个样品间隔中清洗传感器，以消除影响。记录AE1涩味传感器(可测涩味及涩味回味)、AAE鲜味传感器(可测鲜味及鲜味回味)、CTO咸味传感器、COO苦味传感器(可测苦味及苦味回味)、CAO酸味传感器、GL1甜味传感器的响应值。每个样品平行测定5次，用于后续分析。

图2(a)为不同超声处理咖啡豆的电子舌雷达图。由图2(a)可知，7种咖啡样品在电子舌9个传感器的响应强度均有不同。随着超声时间的增加，咸味、鲜味、酸味的传感强度增加，苦味、涩味的传感强度减少，证明咖啡的咸味、鲜味、酸味上升，苦味、涩味下降。罗布斯塔咖啡豆的酸味不足也是风味缺陷之一，通过超声处理技术也加强了酸感，提升了口感。罗布斯塔咖啡豆由于绿原酸等呈苦味物质的含量较高，所以苦味较为浓烈，不易被接受。而咖啡豆的苦味与涩味的相应强度下降，进一步优化了罗布斯塔咖啡豆的风味。

为了探究电子舌对不同超声处理咖啡的区别度，使用了多种分析方式对电子舌的数据进行降维与归一化处理，见图2(b)。如图2(b)所示，进行了PCA分析，通过样品的滋味强度数据，分析了每个变量的相对贡献值。PC1贡献率为63.32％，PC2贡献率为16.82％，累计贡献率为80.14％，可以反映样品的滋味特征信息，并且进行很好的区分。CB0与CB1等未处理或处理时间较短的样品处于负半轴，CB2、CB3、CB4等样品处于坐标轴中间位置，而烘焙程度较深的CB5、CB6则处于正半轴，并且从PC2中进一步被区分。通过热图聚类分析(图2(c))可以看出通过聚类分析将7种样品进行了细致的分类，分在一类的样品则具有共同的滋味特点，且聚类分析的结果与PCA分析一致。而样品滋味特性的自组织映射分析如图2(d)所示，反映了滋味特征之间的离散关系。可以发现，酸味与苦味呈相反方向，表示这两种滋味的变化趋势相反，而鲜味和咸味的变化趋势相同。综上，电子设检测结合多元数据分析可以很好的区分不同超声处理条件的咖啡豆，并且所有样品之间的滋味均存在差异。

2、主要成分测定方法

(1)水分含量测定

称取2g咖啡粉末样品，放入水分测定仪的干燥托盘上，设定干燥温度105℃，干燥至样品恒重，记录数据，计算水分含量，以百分比形式表示。

(2)蛋白质含量测定

蛋白质含量测定采用杜马斯燃烧法进行测定，先称取100mg天冬氨酸上机，校准仪器。精确称取100mg咖啡粉，使用锡箔纸包裹后在压样器上压实，反应炉温为1200℃，O₂流速为400mL/min，以氦气为传输气体，样品经燃烧后生成的气体通过TCD检测器，

根据样品重量的改变计算蛋白质含量。

(3)脂肪含量测定

将咖啡豆进行冷冻干燥处理，使用破碎机进行破碎，精确称取干燥破碎样品5g，用滤纸包装后放入脂肪抽提管内。向管中添加120mL石油醚(30-60℃)，混合后在50℃的条件下进行萃取，萃取时间为16h。萃取后，在40℃的条件下通过旋转蒸发除去石油醚，后将旋蒸瓶在105℃的条件下在烘箱中烘干通过旋蒸瓶前后的质量差异得到咖啡豆样品的总脂肪含量。总脂肪含量表示为g/100g。

咖啡豆的水分含量、油脂含量、蛋白质含量如图3所示。由图3(a)可知，水分含量随超声处理呈下降趋势，这与超声介质为椰子油以及超声加速传质效率有关。含水量最高从7.89％降低至7.12％，对咖啡的烘焙不会产生过大影响。蛋白质是咖啡中重要的前体物质，而且是形成美拉德反应重要的参与物质。从图3(c)可以看出，蛋白质含量在超声处理前期没有显著性变化，但在超声处理时间较长时，会呈现显著上升趋势。这可能与过长的超声处理时间导致咖啡豆中部分水分以及油脂溢出有关，使蛋白质的相对含量上升。咖啡豆的油脂含量变化(图3(b))也应证了这一观点。超声处理过程中咖啡豆的油脂含量呈现先上升后下降的趋势。在前期咖啡豆是一个吸油的过程，在达到饱和后，开始与超声介质，及椰子油进行物质交换，部分咖啡豆中的脂质溶入椰子油中，使咖啡豆中脂肪含量又呈现下降趋势，但还需进行脂肪酸组成的测定进行验证。

(4)脂肪酸组成测定

称取2mg样品溶解在1.5mL正己烷中，加入40μL乙酸甲酯和100μL甲醇钠-甲醇溶液(0.5N)。将混合物在37℃水浴中放置30min，然后在-20℃冷冻10min。快速加入60μL草酸溶液。离心并取上清液，用无水硫酸钠过滤以除去水分，氮气吹干后，加入1mL正己烷，等待使用气相色谱-火焰离子化检测器分析脂肪酸组成。

色谱条件：色谱柱：CP-Sil88熔融石英毛细管柱；燃烧气：氢气(30mL/min)、空气(300mL/min)和氮气(30mL/min)，载气氢气；FID检测器温度：250℃；进样口温度：250℃；压力24.52psi；总流速为29.4mL/min；升温程序:45℃保持4min；以13℃/min的速率升至175℃，保持27min；以4℃/min升至215℃，保持35min；进样量：1μL。以C13:0内标法计算脂肪酸的百分含量。

表5不同超声处理咖啡豆脂肪酸组成

由表5可知，通过超声处理，咖啡豆原有的脂肪酸组成发生了改变。在未经椰子油浸泡超声处理时，咖啡豆中的脂肪酸组成为主要为棕榈酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)、油酸(C18:1)、亚油酸(C18:2)及亚麻酸(C18:3)。其中以亚油酸(43.18％)、棕榈酸(36.66％)及油酸(10.23％)含量最高，三者之和占总脂肪酸组成的约90％。在经过超声处理后的咖啡豆中又检测出了七碳酸(C7:0)、癸酸(C10:0)、月桂酸(C12:0)及肉豆蔻酸(C14:0)等短、中链脂肪酸，其中月桂酸在椰子油中含量约为50％，是椰子油的标志性脂肪酸。且经不同超声时间处理的样品，七碳酸、癸酸、月桂酸及肉豆蔻酸的含量略有差异，通过对咖啡中新增脂肪酸比例的计算，CB3与CB6中新增脂肪酸比例较高。中链脂肪酸与长链脂肪酸相比更易消化，在体内具有优先吸收和代谢的途径，有促进脂质消化，减少脂质堆积的效果。咖啡生豆的结构质地紧密，具有小孔隙，超声的空化效应可能促使椰子油进入孔隙中，这可能是咖啡豆脂肪酸组成改变的主要原因。

3、绿原酸/葫芦巴碱/咖啡因含量的测定方法

标准溶液的配置与标准曲线的制作：分别将50mg绿原酸、咖啡因、葫芦巴碱标准品使用50mL 50％甲醇溶解，配置为浓度1000mg/L的混合标准溶液，后将其进行稀释，分别得到500mg/L，400mg/L，200mg/L，100mg/L，50mg/L，25mg/L不同浓度的混合标准溶液。通过浓度与峰面积的数量关系绘制标准曲线样品液提取：准确称取0.50g咖啡粉，置于锥形瓶，使用20mL甲醇-0.10％磷酸水溶液(50：50)将其溶解，在25℃条件下超声处理10min，待静置分层后，将上层清液转移至50mL容量瓶中，再次加入20mL甲醇-0.10％磷酸水溶液(12：88)二次提取咖啡粉，待静置分层后，混合两次提取出的上清液，使用甲醇-0.10％磷酸水溶液(50：50)定容至50mL，过0.45μm滤膜，备用。色谱条件：检测器为紫外检测器，C18色谱柱(4.6mm×250mm,5.0μm)，流动相为甲醇-0.10％磷酸(20：80)，柱温为55℃，流速为1.00mL/min，进样量10.0mL。绿原酸检测波长为320nm，葫芦巴碱与咖啡因检测波长为254nm。

图4为不同超声处理咖啡豆绿原酸/葫芦巴碱/咖啡因含量。从图4可知，绿原酸含量随超声处理时间增加而下降，这可能是由于超声空化效应的影响，在空化过程中产生部分自由基，与绿原酸等酚类物质发生反应，加速酚类物质的氧化，使其含量降低，同时也解释了咖啡中苦味下降的原因。葫芦巴碱和咖啡因是咖啡豆中丰富的两种生物碱，与属于酚类化合物的绿原酸变化趋势不同，可能是因为生物碱和酚类化合物是两类不同的植物化学物质，因此它们的合成途径、参与生物合成的酶不同，从而导致对超声处理的响应不同。

4、抗氧化能力测定方法

咖啡提取液的制备：精确称取咖啡粉1g，75℃去离子水15mL置于50mL离心管中，75℃水浴加热5min，在8000rpm条件下离心5min后取上层清液，用滤纸过滤，按上述条件重复两次。

(1)总酚含量测定

取500μL处理好的咖啡提取液，与3.5mL蒸馏水混合于试管中，添加250μL福林酚试剂。静置5min后，加入1.25mL 20％ Na₂CO₃溶液，在室温下避光培养40min，在725nm处测量吸光度。使用绿原酸制备标准曲线计算咖啡样品中的总酚含量，并用绿原酸当量表示。

(2)DPPH自由基清除能力测定：

量取0.1mL咖啡提取液添加到3.9mL 0.06mM的DPPH自由基溶液中，在室温下避光孵育90min。在515nm波长处测量吸光度。使用Trolox作为标准品配置标准曲线，将DPPH测定结果带入求得DPPH自由基清除当量。

(3)ABTS自由基清除能力测定：

使用120mL 7mM的ABTS溶液与2.136mL 0.14M的过硫酸钾溶液混合，室温下避光反应16h，得到ABTS试剂。

用乙醇稀释ABTS试剂，使其在734nm处的吸光度为0.70±0.05。将30μL咖啡提取液加入3.0Ml ABTS试剂中避光反应6min，在734nm波长处测量吸光度。使用Trolox作为标准品配置标准曲线，将ABTS测定结果带入求得ABTS自由基清除当量。

咖啡豆的总酚含量、DPPH清除当量、ABTS清除当量如图5所示。由图5可知，随着超声处理时间的增加，总酚含量呈先上升后下降的趋势。超声处理可以增加物质之间的传质效率，并且通过空化作用，也可以破坏植物组织，使细胞中的部分生物活性物质溶出。适当的超声处理可以增加所测得的总酚含量。但过度的超声处理会使酚类物质较多溶出进超声介质中，甚至发生降解，推测这可能是总酚含量下降的主要原因，而咖啡的抗氧化能力与总酚含量有关。DPPH、ABTS清除率也随超声处理时间显著下降。酚类物质是咖啡中主要的生物活性物质，有很强的抗氧化作用。

6、咖啡豆中酸味/苦味物质含量测定

图6为不同超声处理咖啡豆酸味代谢物热图。如图6所示，含量前10的酸味物质为琥珀酸、胍基琥珀酸、吲哚乙酸、咪唑-1-乙酸、精氨基琥珀酸、柠檬酸、3-吡啶乙酸、苹果酸、脲基琥珀酸。从酸味物质总量来看，三组样品种主要10种酸味物质的相对含量排序为CB0>CB3>CB6，表明随着预处理时间的增加，咖啡中酸味物质的含量呈上升趋势。这个现象与预处理中使用的超声波技术有关，超声形成的空化效应可以加速咖啡细胞壁的破坏，使更多的酸味物质溶出，并且可以提高椰子油对咖啡豆的渗透率，提高咖啡豆中椰子油的含量，在烘焙过程中油脂降解可以产生更多的甲酸、乙酸等物质，提高咖啡豆的酸味。

图7为不同超声处理咖啡豆苦味代谢物热图。如图7所示，峰面积排名前10的苦味物质分别为奎宁酸、3,4-二咖啡酰奎宁酸、4,5-二-O-咖啡酰奎宁酸、1,5-二咖啡酰奎宁酸、5-咖啡酰奎宁酸、3-O-对香豆酰基奎宁酸、葫芦巴碱、绿原酸、隐绿原酸、咖啡因。随着预处理时间增加，生豆中绿原酸含量呈下降趋势，进而在烘焙过程中绿原酸变化为绿原酸内酯及其衍生物的含量也降低，从而达到苦味物质含量降低的目的，进而改善咖啡滋味特征。

为了探究咖啡感官属性与其化学成分之间的联系，使用偏最小二乘法回归分析了感官属性与化学成分之间的相关性。将化学成分含量视为X变量，将咖啡感官属性视为Y变量，如在同个象限，则说明它们之间存在正相关关系。将电子舌测定结果、代谢组学测定结果结合，进行相关性分析，见图8。如图8所示，在第三象限中，苦味、涩味与绿原酸等酚类物质有较强的正相关性。而总苦味物质含量与咖啡感官属性中的苦味呈正相关，总酸味物质含量与咖啡感官属性中的酸味呈正相关。

二、不同烘焙处理对咖啡豆品质的影响

(1)咖啡烘焙样品的制备

将制备的椰香清咖与未处理的海南罗布斯塔咖啡豆均分为5份，每份500g。每种咖啡设定五个烘焙度，分别为浅烘、中烘、中深烘、深烘、极深烘。烘焙条件见表6。

表6咖啡豆烘焙条件

烘焙度	入炉温度	一爆点	转黄点	第二发展期	第二发展	出炉
							浅烘	193℃	193	165	145-170	193	203
中烘	198	193	165	145-170	198	208
							中深烘	203	193	165	145-170	203	213
深烘	208	193	165	145-170	208	218
							极深烘	213	193	165	145-170	213	223

每种咖啡的每个烘焙度平行制备三次样品，将烘焙完成的咖啡豆磨粉备用，存放于咖啡专用包装袋中，封口备用。

咖啡液样品制备：参考美国精品咖啡协会(SCAA)的评价体系进行样品准备，准确称量8.25g咖啡粉置于200mL烧杯中，加入150mL 95℃热水冲泡3min过滤，备用。

(2)感官评价方法同上。

图9为不同烘焙咖啡豆感官评价结果。由图9可知，随着烘焙程度的加深，咖啡的各个方面评分均下降，这主要是因为在烘焙程度高会使咖啡中的苦味物质的形成与酸味物质释放，导致咖啡的苦味上升，酸甜失衡。适当的烘焙可以提高咖啡的感官评价表现，提升其口感。

表7不同烘焙条件咖啡色泽分析

	L	a	b
				未处理-浅	9.96±0.04	c 2.98±0.10	7.74±0.04
椰香-浅	10.18±0.07	3.22±0.02	8.13±0.20
				未处理-中	10.40±0.22	3.24±0.32	8.06±0.10
椰香-中	10.19±0.04	3.30±0.15	7.79±0.18
				未处理-中深	9.20±0.04	2.52±0.20	6.76±0.07
椰香-中深	8.63±0.07	2.30±0.16	6.17±0.11
				未处理-深	8.19±0.03	2.04±0.09	5.45±0.18
椰香-深	8.64±0.02	2.24±0.16	5.66±0.01
				未处理-极深	7.95±0.06	1.58±0.10	5.07±0.02
椰香-极深	8.24±0.11	1.88±0.13	5.11±0.15

由表7可知，未处理咖啡与椰香清咖的L值均随烘焙程度加深逐渐降低，咖啡的色泽逐渐变暗，且L值之间具有显著差异，说明烘焙程度对咖啡豆的色泽影响较大。a*和b*值也随着烘焙程度的加深而降低。而相较于未处理咖啡，相同烘焙条件下，椰香清咖的L值略大于未处理咖啡，可能与椰香清咖的油脂含量丰富有关，使得色泽较为明亮。

(3)HS-SPME/GC-MS分析

HS-SPME条件：采用75μm CAR/PDMS萃取头，咖啡粉称取1g置于15mL采样瓶中，60℃水浴平衡20min后，将萃取头插入样品瓶中，顶空吸附25min，解析5min；GC-MS条件：采用Agilent 7890A-5977B色谱仪；色谱柱：采用091J-413HP-5气相色谱柱(50m×0.32mm,0.17μm)；升温程序：起始温度40℃保持1min，以4℃/min升温至200℃，保持2min；以5℃/min升温至22℃，保持2min；以3℃/min升温至250℃保持3min；载气及流速：氦气(He)1.6mL/min,压力2.5kPa；不分流。质谱条件：接口温度250℃；离子源：电子轰击电离源(EI)，温度230℃；四极杆温度150℃；电子能：60eV；质量采集范围：m/z40-600。定量方式：半定量，内标：2-甲基-3-庚酮(色谱纯)，浓度1000ppm。根据每个化合物峰面积与内标峰面积比值进行物质浓度换算。

图10为不同烘焙程度咖啡豆挥发性成分分类。由图10可知，从相对含量来看，酚类物质相对含量最高，以4-乙基-2-甲氧基苯酚、2-甲氧基-4-乙烯苯酚为主，其余含量较高的组分还有醛类、醇类以及吡嗪类。呋喃类化合物是在烘焙过程中由于脂质热氧化与碳水化合物降解形成的，带有较为强烈的焦糖与甜味，在椰香清咖中呋喃类物质的相对含量较高，可能与椰子油的浸入有关。

(4)理化指标测定

1)pH：移取20mL咖啡液至烧杯中，使用pH计测定咖啡液pH值，平行测定3次，取平均值，进行数据分析。

2)可滴定酸：取2mL咖啡液，稀释10倍后加入1-2滴酚酞溶液，使用配置的0.1MNaOH溶液滴定至黄褐色，加入5mL 60℃蒸馏水，再滴定至溶液出现微红色，30s不褪色为止，记录使用NaOH溶液量。平行测定3次，取平均值，进行数据分析。

3)可溶性固形物：将咖啡液滴在PAL-1型数显糖度计上，读取测定可溶性固形物含量。平行测定3次，取平均值，进行数据分析。

4)褐变指数：使用移液管移取2mL咖啡液至试管中，加入18mL蒸馏水，振荡混匀，移入比色管中，在420nm处测定吸光度。平行测定3次，取平均值，进行数据分析。

(5)有机酸组成的测定

标准溶液的配置：精密称取一定量的苹果酸、酒石酸、草酸、甲酸、柠檬酸，用甲醇溶解，配置成浓度为10、5、4、2.5、1、0.05mg/mL的标准溶液，贮存于高效液相样品瓶中，备用上机。

色谱条件：色谱柱为Agilent ZORBAX SB C18 column(250mm×4.6mm,5μm)；流动相A甲醇，B用磷酸调至pH值为2.0的Na₂PO₄溶液；流速为0.5mL/min，A:B＝25:75；柱温为30℃；检测器为DAD检测器，波长为210nm。

样品处理：将提取咖啡液过0.22μm滤膜，贮存于高效液相样品瓶中，备用上机。

(6)还原糖组成的测定

按照GB 5009.8-2016的方法进行果糖、葡萄糖、蔗糖的测定。

表8不同烘焙程度咖啡理化性质

由表8可知，不同样品之间的可滴定酸差异较大，无论是椰香清咖还是未处理咖啡，随着烘焙程度的提升，可滴定酸逐渐下降，pH值逐渐上升，呈负相关。这与咖啡的感官评价结果是一致的，咖啡烘焙程度加深，酸感会减弱，对应的则是pH值升高，可滴定酸下降。可溶性固形物随烘焙程度加深而略微上升，这可能是因为在烘焙过程中微观结构的改变与孔隙度及咖啡豆体积的增加，使部分化合物更加容易被提取出来。

图11(a)为不同烘焙程度咖啡豆BI值；图11(b)为不同烘焙程度咖啡液外观图。由图11可知，随着烘焙程度加深，BI值也呈上升趋势，说明烘焙程度与类黑精的含量呈正相关。椰香清咖的BI值要略低于未处理咖啡，这可能与类黑精的前体物质，如氨基酸含量与种类有关。

表9不同烘焙程度咖啡有机酸含量

由表9可知，无论是椰香清咖还是未处理咖啡，随着烘焙程度的加深，苹果酸、草酸、甲酸、柠檬酸的含量逐渐下降，而酒石酸的含量却逐渐上升。咖啡中柠檬酸与苹果酸是带来愉悦酸感的主要有机酸，在浅烘时含量最高，而酒石酸在口感上较涩，在浅烘时含量最低，所以浅烘是最适合椰香清咖的烘焙方式。而造成各种有机酸含量变化的原因则是在烘焙过程中一系列复杂的反应，苹果酸与柠檬酸在烘焙过程中会逐渐分解，使含量下降，而葡萄糖在高温烘焙下氧化分解形成酒石酸，造成酒石酸含量上升。椰香清咖的各种有机酸含量均高于未处理咖啡，可能是因为椰香清咖的高油脂含量与超声处理使得咖啡细胞内部物质溶出较多，从而可以增加酸感与平衡感。

图12为不同烘焙程度咖啡还原糖含量。由图12可知，蔗糖含量随烘焙程度的加深而降低。而果糖与葡萄糖含量的变化趋势与蔗糖不同，在浅烘至中烘的过程中上升，而后随着烘焙程度的加深快速下降。烘焙对咖啡的碳水化合物组成与含量影响较大，有研究表明多糖在烘焙过程中发生水解，导致小分子糖如果糖、葡萄糖等含量上升。而随着美拉德反应进行，果糖、葡萄糖又会作为美拉德反应的前体物质被消耗，造成含量下降。椰香清咖的三种糖含量均略低于未处理咖啡，可能是由于超声处理使得部分还原糖与蔗糖溶入椰子油介质中，导致含量下降。

表10不同烘焙程度咖啡抗氧化能力

由表10可知，总酚含量随烘焙程度的加深呈下降趋势，且总酚含量下降的趋势呈现先慢后快，证明在烘焙过程中生物活性物质的降解速度大于美拉德反应产物形成的速度。这可能与咖啡的前期干燥、脱胶方式有关，影响了生豆中的总酚含量。在各个烘焙度中，椰香清咖中的总酚含量小于未处理咖啡，说明在预处理时部分酚类物质损耗。随着烘焙度的加深，咖啡的抗氧化能力均显著下降，主要是因为绿原酸的降解。随着烘焙度的增加，咖啡的抗氧化能力增强。这主要是因为在烘焙过程中形成了一些具有抗氧化能力的物质，如美拉德反应产物，可以维持甚至增加咖啡的抗氧化能力。相比之下，椰香清咖的抗氧化能力逊色于未处理咖啡，这可能因为在超声处理的过程中部分生物活性物质溶解在椰子油中，或者由于超声的空化效应产生损耗。咖啡的抗氧化能力与总酚含量呈正相关，也说明酚类物质起到了主要的抗氧化作用。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种具有椰香风味的咖啡豆预处理与烘焙方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预处理：按配比称取咖啡豆与椰子油，超声处理，处理结束后将咖啡豆取出，沥干，离心；

(2)烘焙：对经上述预处理后的咖啡豆进行烘焙，得到椰香清咖。

2.根据权利要求1所述的咖啡豆预处理与烘焙方法，其特征在于：所述咖啡豆选自罗布斯塔咖啡豆、阿拉比卡咖啡豆、利比里亚咖啡豆。

3.根据权利要求1所述的咖啡豆预处理与烘焙方法，其特征在于：所述咖啡豆与椰子油的质量比为(5-10):5。

4.根据权利要求1所述的咖啡豆预处理与烘焙方法，其特征在于：所述超声处理的频率为20-40kHz，功率为50-500W，温度为50-60℃，时间为15-90min。

5.根据权利要求1所述的咖啡豆预处理与烘焙方法，其特征在于：所述离心的转速为2000-4000rpm，时间为5-10min。

6.根据权利要求1所述的咖啡豆预处理与烘焙方法，其特征在于：所述烘焙包括浅烘、中烘、中深烘、深烘、极深烘五种方式。

7.根据权利要求6所述的咖啡豆预处理与烘焙方法，其特征在于：所述浅烘的入炉温度为193℃，出炉温度为203℃；所述中烘入炉温度为198℃，出炉温度为208℃；所述中深烘的入炉温度为203℃，出炉温度为213℃；所述深烘的入炉温度为208℃，出炉温度为218℃；所述极深烘的入炉温度为213℃，出炉温度为223℃。

8.根据权利要求7所述的咖啡豆预处理与烘焙方法，其特征在于：所述烘焙为浅烘。

9.根据权利要求1所述的咖啡豆预处理与烘焙方法，其特征在于：所述咖啡豆经烘焙后研磨，真空保存。

10.通过权利要求1-9任意一项所述的咖啡豆预处理与烘焙方法得到的椰香清咖。