咖啡是世界三大飲料之一，其原材料咖啡豆原產于非洲的埃塞俄比亞，相繼被引入歐洲、美洲、亞洲已有數百年的歷史。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。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，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的重要因素之一，而其對冷萃咖啡影響的相關研究鮮有報道。
由于亞洲咖啡的研究較少，所以以2 種亞洲的中國云南與印度尼西亞蘇門答臘產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-質譜（HS-SPME-GC-MS）聯用法測定 揮發性成分，高效液相色譜（HPLC）法測定咖啡因、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、非揮發性成分和揮發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的影響。
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（純度98%） ；2,2’-聯氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸) （ABTS）、2-辛醇標準品（純度均為99%） 。
2、儀器與設備
UV-1800分光光度計、GCMS-TQ80 GC-MS聯用儀、 LC-20A HPLC儀、SPD-M20A二極陣列檢測器；EK43s咖啡磨豆機；Pal-Coffee TDS測定儀；HACA-3000 高精度分光測色儀。
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。
由下表可見，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性物質變化規律與非洲及美洲豆的研究結果是相似的，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。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和酚類物質溶出。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苦的味覺感受的組分，研究指出咖啡中10%～30%的苦味由咖啡因貢獻，而葫蘆巴堿、綠原酸及其衍生產物也 是咖啡苦味的重要來源。本研究發現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 ℃以上烘焙時會快速分解，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%，而由于咖啡因熱穩定性較強，其含量相對穩定。在咖啡感官認識中，烘焙度越高的咖啡豆，其萃取液越苦，但在本研究中3 種苦味物質總含量卻呈下降趨勢，這可能是因為隨著咖啡豆烘焙度增加，由美拉德反應新產生的吡嗪、呋喃、吡咯類等苦味物質增強了咖啡的苦味。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相背，可能是與咖啡感官受入口溫度影響有關。
本研究從12 組咖啡樣品中篩選出76 種主要的揮發性風味成分，這些物質中包括多種酮、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。由下表可知，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性成分相對占比更高，而烘焙堅果類揮發性成分相對占比較低。這與陳仲娜等關于云南小粒咖啡冷萃和熱萃咖啡香氣成分的研究結果相近，該研究發現云南冷 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，本研究發現對于云南咖啡豆，冷萃相對于熱萃的萃取液中瑕疵類揮發性成分更少，對于蘇門答臘咖啡豆，冷萃的瑕疵類揮發性成分則多于熱萃。
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性成分總量均呈現增加趨勢，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烘焙堅果類、瑕疵類和干蒸餾類香氣成分含量呈現增加的趨勢（P＜0.05），而花果香類揮發性成分含量較為穩定。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性成分相對占比均呈現下降趨勢，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、酮類和雜環類物質含量有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。
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、非揮發性成分、揮發性成分的影響， 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與非揮發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，冷萃咖啡中呈現花果香類的揮發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性成分具有更大的影響。
