咖啡研磨過程中感官風(fēng)味變化的研究

咖啡研磨過程中感官風(fēng)味變化的研究

0咖啡的感官評價咖啡、茶和茶可以被稱為世界三大飲料。根據(jù)世界組織的統(tǒng)計(jì)，2008年，世界人均消費(fèi)為1.28億（60kg）咖啡，年消費(fèi)需求增加了2.4%。由此可見,咖啡消費(fèi)量巨大,而評價1杯咖啡的價值則是咖啡的感官風(fēng)味,因此對咖啡中感官風(fēng)味的了解至關(guān)重要。由于焙炒過程中咖啡豆內(nèi)存在1.6MPa的高壓1材料和方法1.1實(shí)驗(yàn)時間和地點(diǎn)室內(nèi)試驗(yàn)于2011年4—5月在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所和國家熱帶重要作物工程技術(shù)研究中心進(jìn)行。1.2實(shí)驗(yàn)材料咖啡豆取自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所;正己烷、無水硫酸鈉等均為AR級,阿拉丁公司。1.3實(shí)驗(yàn)方法1.3.1品質(zhì)達(dá)到最佳將咖啡豆焙炒后,放置24h,待其中CO2排空,品質(zhì)達(dá)到最佳。使用植物粉碎機(jī)粗粉碎,然后用臼式研磨機(jī)進(jìn)行精細(xì)研磨,研磨時間分別為1、5、9、13、17、21、25min,對樣品分別進(jìn)行編號為1~7。1.3.2色散檢測1.3.3樣品采集和預(yù)處理(1)樣品處理。取樣品15g加入38mm的過濾器,用約96℃開水100mL沖泡浸提21s,過濾、冷卻后取液80mL加入150mL樣品杯(2)檢測條件。清洗時間10s;攪動速度60r/min;采集溫度25℃;采集時間210s;傳感器類型:ZZ、BA、CA、HA、GA、BB、JB,重復(fù)8次。1.3.4空氣中空氣用量檢測(1)樣品處理。取樣品0.9g加入10mL樣品瓶密封。(2)檢測條件。采用頂空進(jìn)樣,載氣為空氣;流速為150mL/min;進(jìn)樣量為1500μL;采集延遲210s;孵化期為300s;溫度為80℃;注射器溫度為90℃,重復(fù)4次。1.3.5研磨機(jī):聚合物、長絲環(huán)、短環(huán)境、整合材料和催化劑SP60型色差儀,美國X-Rite公司;α-Astree型電子舌,法國Alpha.MOS公司;α-Genemi型電子鼻,法國Alpha.MOS公司;HS-100型自動進(jìn)樣器,瑞士CTC公司;RM200型臼式研磨機(jī),德國Retsch公司;Z36HK型超速冷凍離心機(jī),德國Hermle公司。2結(jié)果與分析2.1藍(lán)和黃的測定色差儀是一種能分辨不同顏色的高精密電子儀器,本實(shí)驗(yàn)用其檢測咖啡在研磨過程中受光敏影響變化情況。Lab色空間是基于一種顏色不能同時為綠和紅,也不能同時為藍(lán)和黃這個理論建立。用L*、a*、b*的數(shù)值來表示任何一種顏色。其中,L*表示明度值,取值0~100,0表示純白色,100表示純黑色,數(shù)值越大顏色越深;a*、b*有正負(fù)之分,+a*表示紅度,-a*表示綠度,+b*表示黃度,-b*表示藍(lán)度。同時,可以測出色度(Chroma,C*)和色調(diào)角(Hueang]e,h°),具體計(jì)算見公式(1)、(2)。也可用公式(3)2.1.1數(shù)據(jù)的創(chuàng)新2.1.2研磨咖啡的顏色狀態(tài)密度是采用三原色理論將顏色拆分,從中可以看出視覺效果和每一種顏色變化規(guī)律。對比圖1與表1顏色變化可得出其變化規(guī)律基本一致,但從圖1可以看出黃色、品紅、青的視覺效果在前5min時均有所增加,原因是咖啡在研磨過程中顆粒變小,風(fēng)味物質(zhì)釋放量增加,致使顏色變淺。其后品紅和黃色變化不大,但青色逐漸下降,應(yīng)該是青色物質(zhì)大量持續(xù)揮發(fā)釋放,導(dǎo)致視覺效果顏色變化。2.2通過電子舌頭和電子鼻的結(jié)果分析2.2.1變換觀察視角PCA分析的主要工作原理是在樣品特性未知的前提下,通過變換觀察視角來尋找樣品間差異的一種算法。該算法不丟失任何樣品信息,僅通過改變坐標(biāo)軸來達(dá)到區(qū)分樣品的目的2.2.2不同研磨用量對咖啡品質(zhì)的影響DFA是一種用來構(gòu)建模型,并識別未知試樣的算法。DFA通過數(shù)學(xué)變換能夠使同類組群數(shù)據(jù)間的差異盡可能縮小,使不同類組群數(shù)據(jù)間的差異盡可能的擴(kuò)大,以建立數(shù)據(jù)識別模型。圖4和圖5的DFA分析與圖2和圖3的PCA分析的結(jié)果幾乎一致,均能較好地區(qū)分不同時間研磨的咖啡樣品,且信號區(qū)分效果較好,能較好地區(qū)分不同時間研磨的咖啡,變化規(guī)律一致。2.2.3SQC分析SQC的數(shù)學(xué)解釋是在考慮樣本的差異性的基礎(chǔ)上,通過計(jì)算參考樣本得出接受區(qū)域和拒絕區(qū)域。未知樣本被映射到圖表中,得出結(jié)論接受或拒絕。通過計(jì)算樣本的均值、標(biāo)準(zhǔn)差得出單一的嗅覺值。對每個數(shù)據(jù)點(diǎn)而言,它在氣味單元內(nèi)的距離表明了氣味的差異。以樣品1為標(biāo)準(zhǔn),做出電子鼻和電子舌SQC數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖(見圖6、圖7)。經(jīng)電子舌檢測,樣品2和3在可接受區(qū)域之內(nèi),說明樣品2和樣品3的氣味特征與樣品1較為接近,而其他樣品相差較大;而電子鼻檢測,樣品2、3、4、5均在可接受范圍內(nèi),樣品6和樣品7部分在可接受范圍內(nèi)。由此可知,不同時間研磨的樣品雖然氣味變化不是很大,在可接受范圍內(nèi);但是口感變化較大,只有樣品2部分在可接受范圍內(nèi),其他均不在可接受范圍內(nèi)。由此可見,研磨對咖啡口感的影響更為明顯。咖啡樣品經(jīng)過25min研磨咖啡風(fēng)味與最初樣品相差不大,在可接受范圍內(nèi),而咖啡經(jīng)過9min研磨以后的口感與最初樣品有較大的區(qū)別,不在可接受范圍內(nèi)。3咖啡研磨時間的影響(1)咖啡在研磨過程中受光的作用較為明顯,在研磨前9min顏色會逐漸變淺,然后顏色會加深。研磨1min和25min研磨顏色幾乎一致。(2)電子鼻和電子舌PCA和DFA區(qū)分信號較好,區(qū)分指數(shù)均在95%以上,均能較好地區(qū)分不同時間研磨時間的咖啡樣品。從PCA主成分分析中可以看出,咖啡風(fēng)味散失速率出現(xiàn)2個階段性高峰期,在研磨前期咖啡風(fēng)味物質(zhì)大量散失,當(dāng)研磨5min以后,散失速率降低,5~21min散失速率基本一致,當(dāng)21min以后散失速率突然增加。(3)研磨對咖啡口感的影響更為明顯?？Х葮悠方?jīng)過25min研磨咖啡風(fēng)味與最初樣品相差不大,在可接受范圍內(nèi);而咖啡經(jīng)過9min研磨以后的口感與最初樣品有較大的區(qū)別,不在可接受范圍內(nèi)。4咖啡研磨過程中風(fēng)味物質(zhì)的變化(1)咖啡在研磨過程中風(fēng)味物質(zhì)大量散失,筆者利用電子感官技術(shù)研究咖啡在研磨過程中顏色、口感和風(fēng)味的動態(tài)變化規(guī)律。為改變傳統(tǒng)咖啡研磨技術(shù),增加咖啡風(fēng)味物質(zhì)的保留率,提高了理論和現(xiàn)實(shí)的依據(jù)。(2)咖啡在研磨過程中風(fēng)味物質(zhì)的變化,國外專家學(xué)者進(jìn)行了一定的研究,他們著重研究了咖啡易揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量的變化,然而咖啡感官風(fēng)味的相關(guān)文獻(xiàn)還未檢索。本研究用電子感官技術(shù)來詮釋咖啡研磨過程中感官風(fēng)味的動態(tài)變化,具有一定的創(chuàng)新性。(3)利用電子感官技術(shù)只能模糊地展示咖啡在研磨過程中風(fēng)味物質(zhì)的變化規(guī)律,但是缺乏相關(guān)的數(shù)據(jù)分析。本研究在電子感官的基礎(chǔ)上,利用GC/MS分析咖啡風(fēng)味物質(zhì)成分,完善了咖啡研磨過程中風(fēng)味物質(zhì)的變化。信號