咖啡凍干粉是咖啡萃取液進一步加工制得的產物，在此加工過程可能會造成部分揮發性成分的損失與逸散。本文采用 Heracles NEO 超快速氣相電子鼻技術，對咖啡萃取液、咖啡冷凍液以及冷凍干燥速溶咖啡香氣進行檢測，根據色譜信息進行主成分分析，同時結合 Kovats 保留指數及 Arochembase 數據庫，對咖啡樣品的揮發性成分進行定性定量分析。
Heracles NEO 超快速氣相電子鼻是一種新型的氣味分析手段，該儀器根據氣相基本原理對頂空氣體進行分析，通過化學計量學等數據處理可得到與傳統電子鼻同樣的響應信息，同時還可精確分離出樣品中的揮發性化合物，并通過 Arochembase 數據庫進行定性分析，具有分析時間短、精確度高等特點；現已廣泛應用于食品領域中，如花椒油、牛奶、白酒等。
一、材料與方法
材料與試劑
某品牌冷萃咖啡液熱萃咖啡液；正構烷烴 nC6~nC16混合標品
方法
• 樣品制備
將咖啡萃取液（冷萃、熱萃）于-20℃條件下冷凍得到咖啡冷凍液；繼續將其進行冷凍干燥（1pa，-45℃，24h）得到冷凍干燥速溶咖啡，后面簡稱為凍干咖啡。
• 電子鼻檢測
將咖啡樣品統一配制為 Brix 為 4.5%的咖啡液，稱取2g 于 20mL 頂空瓶中，采用超快速氣相色譜電子鼻 Heracles NEO 上進行檢測分析，具體參數條件如表 1。Heracles NEO 包含 MXT-5 與 MXT-1701 兩根色譜柱（10m，180μm），其中 MXT-5 為非極性色譜柱，MXT-1701 為弱極性色譜柱；檢測器為雙 FID 檢測器，一次注射進樣，兩根色譜柱同時分析并呈現分離結果。
二、結果與分析
電子鼻色譜圖及香氣比較
通過對比色譜圖（圖 1）發現，樣品間的出峰時間及出峰位置基本一致，但峰面積間存在差別。這說明三個樣品中揮發性成分種類基本一致，但在含量上存在差異。萃取液與冷凍液氣相圖譜基本重疊，而咖啡凍干粉圖譜響應值與峰面積顯著下降。樣品間差異主要表現在保留時間 10~40s，表明咖啡香氣損失主要表現在前端。
進一步比較總峰面積值以反映凍干咖啡各階段香氣值變化，研究發現冷/熱咖啡液在第一階段（冷凍）前后總香氣值變化無顯著性差異，分別降低了 3.37%和 4.24%；經過第二階段冷凍干燥（升華），凍干咖啡的香氣總量顯著降低，其中冷萃咖啡液制得的凍干咖啡總香氣損失了 30.53%，熱萃咖啡液制得的凍干咖啡總香氣損失了 21.59%。這可能是由于在冷凍干燥加工階段的溫度、時間等條件造成香氣的物理擴散，進而影響咖啡香氣消褪。
主成分分析
主成分分析（PCA）又稱主分量分析，是一種無監督模式的識別方法，利用降維思路將多個指標轉化為少數幾個具有代表性指標，即采用前幾個主成分代表樣本信息，并通過主成分間的相似性及差異性來反映樣品間的差異性] 。通常以判別指數（DI）來表征樣品間的區分度，其有效區間為 80～100，DI 值越高表明選擇的主成分越能代表區分樣品差異。兩組樣品 DI 值均高達 96，表明兩組樣品已被主成分較好地區分。圖 2A 與圖 2B 的第一主成分（PC1）累計方差貢獻率分別為 99.168%、91.485%，表明其主成分包含了咖啡樣品揮發性成分的大部分信息，可反映咖啡香氣的整體信息。
樣品間指紋分辨指數
指紋分辨指數是根據主成分分析圖中的兩個樣品組間的相對距離計算得出，兩個樣品組間的距離越大，則兩個樣品組的指紋分辨指數越接近100%，即指紋分辨指數越大，樣品組間的區別越大 。如表 2 所示，凍干粉與萃取液及冷凍液的指紋分辨指數均較大，說明凍干粉與兩種咖啡液的差異較大，而萃取液與冷凍液間的差異較小，即萃取液與冷凍液間香氣更加接近。對比冷萃與熱萃兩組數據得到相同結論，可初步判定萃取液在冷凍階段香氣損失較小，而進一步加工至凍干粉其香氣變化顯著。
物質定性分析
采用正構烷烴標準溶液（nC6- nC16）進行校準，根據MXT-5 與 MXT-1701 兩根柱子的保留指數結合 AroChembase 數據庫對樣品中主要揮發性成分進行定性分析，得到可能性化合物及其風味描述。由表3可知，幾種咖啡樣品的揮發性成分組成相似，主要有醛類、酮類、酯類、酸類及醚類，其中醛類揮發物為主要變化成分。通過比較各峰面積以反映各揮發性成分含量（圖 3），發現冷凍干燥僅對咖啡香氣總量影響顯著，對香氣類型無顯著影響。通過對比圖 3A 與圖 3B 發現，冷萃與熱萃咖啡樣品香氣類型類型具有一定差異，根據表 3 中各揮發物的風味描述可知冷萃咖啡樣品香氣濃郁且豐富，表現為水果香、堅果香、焦糖香、甜香等，熱萃咖啡樣品香氣更集中表現在堅果香、焙烤香。
三、結論
本文利用 Heracles NEO 超快速氣相電子鼻對冷凍干燥速溶咖啡加工過程中香氣變化對比分析，即咖啡萃取液、咖啡冷凍液及凍干咖啡間的差異變化，同時考察了冷萃與熱萃兩種萃取方式的凍干咖啡香氣差異。根據研究結果可知萃取咖啡液冷凍前后香氣變化不顯著，消費者可以選擇冷凍儲運的萃取咖啡液以便獲得更長的保質期；冷凍干燥的第二階段（升華）會顯著降低咖啡香氣，消費者如對咖啡香氣有較大偏好，可以選擇冷萃咖啡液或冷凍儲運的冷萃咖啡液；冷萃咖啡系列產品與熱萃咖啡系列產品香氣類上有較大差異，消費者可以根據個人喜好選擇產品類型。 來源：感官科學與評定 ，轉載請注明來源。
參考文獻：王煒清,金麗娟,承超,張建文,邢志強.采用Heracles NEO超快速氣相色譜探究冷凍干燥速溶咖啡加工過程中香氣變化[J].飲料工業,2020,23(06):12-16.
