Research Progress on Preparation Technology and Flavor Characteristics of Cold Brew Coffee
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摘要: 冷萃咖啡是指用冷水或冰水浸泡或滴加至烘焙咖啡粉所得的具有咖啡风味的液体。近两年其线上的销售量呈爆发式增长,深受青年一代的喜爱。相比传统的热冲咖啡,冷萃咖啡具有更加顺滑的口感和更少的苦味。对冷萃咖啡制备技术、风味化学成分和感官特征的科学研究近年来才逐渐兴起,围绕以上三个研究切入点简单介绍了现有冷萃咖啡的基本类型,全面总结了冷萃咖啡制备及其风味改良的相关技术专利,并系统介绍了评价冷萃咖啡品质的常用指标和工艺参数,综述了冷萃咖啡感官描述和典型咖啡特征风味化合物,为冷萃咖啡的规模化生产和进一步推广提供理论参考和实践指导。Abstract: Cold brew coffee refers to coffee-flavored liquid obtained by steeping or dripping roasted coffee bean grounds with cold or iced water. Cold brew coffee is in trend and highly favored by the young generation, with its online sales bloomed in the past two years. Compared to traditional hot brew coffee, cold brew coffee is claimed to have a smoother mouth feel and less bitter taste. The scientific research on cold brew coffee preparation technology, chemical composition and sensory property has gradually sprung up in recent years. Basic types of cold brew coffee are introduced from the three above mentioned perspectives. Technical patents in relevant to cold brew coffee preparation and flavor enhancement, as well as the commonly used quality indicators and process parameters of cold brew coffee are comprehensively summarized. The sensory description and characteristic flavor compounds of cold brew coffee are reviewed. Valuable theoretical reference and practical guidance for large-scale cold brew coffee production and further promotion will be provided.
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Keywords:
- cold brew coffee /
- sensory quality /
- influencing factors /
- flavor compounds /
- difference
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咖啡豆是茜草科(Rubiaceae)咖啡属(Coffea)植物的种子,原产于非洲中北部,主要分布在南美、中美洲、非洲和亚洲等少数国家[1]。咖啡豆经过烘焙、研磨、萃取等一系列步骤处理后能够制作出世界范围内最为普遍且深受全世界消费者喜爱的饮品——咖啡[2]。在生咖啡豆烘焙和萃取过程中,其复杂的化学成分会发生美拉德反应等一系列变化,从而形成其特征风味和香气[3]。我国越来越多的消费者开始接受并喜欢这种有着独特风味和香气特征的“西方饮料”。iiMedia Research(艾媒咨询)数据显示,2021年中国咖啡市场规模约3817亿元,中国消费者饮食观念发生了改变,咖啡逐渐在中国消费者生活中普及,中国咖啡市场进入一个高速发展的阶段,预计行业保持27.2%的增长率上升,2025年中国咖啡市场规模将达10000亿元[4]。
冷萃咖啡,也称为荷兰咖啡、京都式咖啡或冷水萃取咖啡,是指用冷水或冰浸泡或滴加一段时间后提取的具有烘焙咖啡渣香气和味道的液体[5]。Starbucks、Dunkin' Donuts、雀巢、UCC、永璞和三顿半等区域性咖啡供应商已经将这种产品推向市场,多数生产商宣称冷萃咖啡比传统的热冲咖啡口感更顺滑,苦味更少。Rao等[6]提到冷萃咖啡比热冲咖啡的酸度低,且由于冷萃咖啡的低酸度,会使一些人觉得冷萃咖啡更甜一些。冷萃咖啡还具有改善巨噬细胞、肠道免疫及抗氧化等生物活性功能[7]。CBNData报告显示,冷萃咖啡的线上销售量在近两年来呈爆发式增长,尤其受到95后、90后年轻人的喜爱,成为购买冷萃咖啡的主力消费人群[8]。尽管冷萃咖啡的消费量不断增长,人们对该市场也很感兴趣,但关于冷萃咖啡制备技术及其对咖啡风味化学成分和感官特征的科学研究仍然比较有限[7, 9]。本文通过介绍现有冷萃咖啡的基本类型,全面总结冷萃咖啡制备及其风味改良的相关技术专利,并系统介绍评价冷萃咖啡品质的常用指标和工艺参数,特别综述了冷萃咖啡感官描述和典型咖啡特征风味化合物的含量差异,以期为冷萃咖啡的规模化生产和进一步推广提供理论参考和实践指导。
1. 冷萃咖啡制备技术
1.1 冷萃咖啡制备概述
冷萃咖啡的制备方法包括滴加和浸泡两种,如图1所示。滴加法是在一段时间内持续的将冷水滴加到咖啡粉上,并以冷萃的形式获得咖啡液,如中啡(ZHONGFEI)冰滴8 h冷萃纯黑咖啡、永夏日式冰滴18 h咖啡等。浸泡法在商业上的使用更为广泛,例如星巴克使用的浸泡法是将咖啡粉浸泡在装有冷水的容器中20 h,从而获得冷萃咖啡提取物[10]。
冷萃咖啡通常建议在制备后立即饮用,或者在冷藏条件下短期储存后饮用。然而,相对短的赏味期限限制了冷萃咖啡的消费半径,近年来,许多商业咖啡供应商开始投资和研发三个月以上储存期的即饮冷萃咖啡。Bellumori等[9]评估了高压处理(High pressure processing,HPP)、微滤(Microfiltration)、紫外线照射(UV irradiation)、巴氏杀菌(Pasteurization)和急速冷却(Blast chilling process)等5种货架期延长技术对冷萃咖啡品质的影响(表1),发现经过四个月的储存,巴氏杀菌和高压处理的冷萃咖啡样品保持了咖啡因和绿原酸的稳定含量,也保证了样品的微生物安全性;在相同的保质期内,巴氏灭菌的冷萃咖啡样品的风味特征没有表现出明显的变化,而高压处理的冷萃咖啡样品的挥发性化合物总含量减少了约25%。
表 1 不同货架期延长技术对冷萃咖啡灭菌效果、贮藏期限及品质变化的影响Table 1. Effect of different shelf life extension techniques on cold brew coffee microbial reduction, shelf life and quality change处理技术 工艺参数 总菌数减少值(CFU/mL) 贮藏期限 品质变化(t0) 急速冷却[9] −18 ℃,60 min 881.7 7 d后显示出
微生物污染与未处理样品相比,绿原酸含量降低11%,总挥发性化合物含量显著降低至20.1 mg/kg(未处理样品24.6 mg/kg),具有水果香气的关键挥发性物质乙酸糠酯含量降低了25%,感官表现出强烈的酸味和咸味 紫外线照射[9] 25±5 ℃温度下,1 cm咖啡液在254 nm低压汞灯下照射 890.7 7 d后显示出
微生物污染pH4.98±0.02,显著高于未处理和其他处理样品,
风味感知与未处理样品较相似微滤[9] 1500 g/m2,5 μm标称截止过滤,600 mL/min流速 990 30 d后显示出超过微生物接受限度的霉菌存在(103 CFU/mL) 与未处理样品相比,具有麦芽香气的关键挥发性物质2-甲基丁醛含量降低了20%,感官表现出强烈的苦味 巴氏杀菌[9] 65 ℃,30 min >995 四个月 与未处理样品在pH、咖啡因、绿原酸和挥发性风味物质含量差异不显著,风味感知与未处理样品较相似 高压处理[9] 200 s加压到608 MPa,
保持6 min>995 四个月 与未处理样品在pH、咖啡因、绿原酸和挥发性风味物质含量差异不显著,风味感知与未处理样品较相似 1.2 冷萃咖啡相关专利
在国家知识产权局及欧洲专利局分别以“冷萃”和“cold brew coffee”、“flavor”为关键词检索冷萃咖啡相关专利,共检索到专利申请500余条,检索结果大多为冷萃咖啡制备设备;重点关注冷萃咖啡风味相关专利,发现大多专利聚焦新型食品加工技术的应用或原料的复配两种方式来改善冷萃咖啡风味,其他已授权专利还包括不同咖啡萃取方式的特征标志物及其筛选方法与应用等[11]。
新型冷萃咖啡加工技术方面,大闽食品(漳州)有限公司[12]采用逆流冷萃、冷冻浓缩等非热加工技术加工咖啡浓缩液,充CO2技术可以防止油脂氧化和营养物质氧化褐变和抑制微生物生长以及繁殖,从而达到改善冷萃咖啡风味及延长货架期的作用。韩国송현[13]利用超临界二氧化碳技术萃取咖啡液,得到的咖啡液也具有脂质含量高、香气浓郁的特点。除CO2外,类似的惰性气体也可用于生产和贮运过程中咖啡风味的保护,国际食品巨头雀巢选择使用氮气辅助制备高产率冷萃咖啡[14-15]。Ewing Todd[16]混合冷水、咖啡豆、甜味剂和用作乳液稳定剂的膳食纤维,将混合物研磨30 s到3 min得到冷萃咖啡,提供了一种天然萃取咖啡饮料的方法。如表2,上述采用新型加工技术来改善冷萃咖啡风味的国内外专利均已授权。2019年以来,陆续有咖啡研发人员将超高压技术、脉冲压力技术以及高压二氧化碳技术等应用于冷萃咖啡制备,国内外相关专利的申请数量也在逐年增加[17-21]。
表 2 基于新型食品加工技术(不含装备)的冷萃咖啡风味改良国内外专利汇总Table 2. Summary of domestic and foreign patents for flavor improvement of cold brew coffee based on new food processing technology (excluding equipment)编号 国别 专利申请号 申请/公开年份 专利名称 申请单位/申请人 专利信息概述 法律状态 1 中国 CN201610421797.1 2016/2016 一种高品质咖啡浓缩液的生产方法 大闽食品(漳州)
有限公司采用逆流冷萃、冷冻浓缩结合CO2
填充等非热加工技术。已授权 2 欧洲 EP2017064021W 2017/2017 A nitrogen infused high yield soluble coffee and methods thereof Nestec SA [CH] 注入氮的高产率咖啡HYC,脱水碳水化合物含量在25%~42%w/w之间。 已授权 3 美国 US201716462297A 2017/2022 Roast and ground coffee powder and methods of making thereof Nestec SA [CH] 涉及烘焙和研磨,在5 min内制备出
冷萃咖啡。已授权 4 中国 CN201810497357.3 2018/2018 不同咖啡萃取方式特
征标志物及其筛选方
法与应用中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所 液相色谱-质谱技术应用于咖啡冲泡
方式的鉴别。已授权 5 美国 US201816004448A 2018/2020 Cold brew compositions and methods Ewing Todd [US] 混合冷水、咖啡豆、甜味剂和用作乳液稳定剂的膳食纤维;研磨混合物0.5~3.0 min,风味和颜色同时溶进水相。 已授权 6 中国 CN201911405499.3 2019/2020 一种天然产物的脉冲压力冷萃方法 中国农业大学 脉冲压力冷萃技术,提取不同极性
天然产物。实质审查生效 7 欧洲 EP19204121A 2019/2021 Cold-brew coffee extracts and methods of producing the same Master cold brewer
Ag [CH]咖啡豆加入低温水形成悬浮液,分多步湿磨至平均粒径小于100 μm,取液相得冷泡咖啡提取物;提取时间短至几分钟。 进入欧洲阶段 8 中国 CN202010129738.3 2020/2020 一种高香速溶冷萃咖啡粉的制备方法 大闽食品(漳州)
有限公司投料至柱式保温高压萃取罐,进行分段萃取,收集头道液和末道液混合,经冻干过筛到高香速溶冷萃咖啡粉。 实质审查生效 9 中国 CN202010837229.6 2020/2021 冰滴冷萃植物原料萃取液的萃取方法及其应用 优特比咖啡(天津)
有限公司用低温水以每分钟40~120滴匀速滴滤研磨颗粒,萃取用时8~12 h。 实质审查生效 10 中国 CN202011122555.5 2020/2021 一种冷萃咖啡的制备
方法苏州金猫咖啡
有限公司用低温水连续负压萃取预湿的咖啡粉。 实质审查生效 11 中国 CN202011121669.8 2020/2021 一种冷萃冷冻咖啡粉的制备方法 苏州金猫咖啡
有限公司用低温水连续负压萃取预湿的咖啡粉,
浓缩所得咖啡液,冻干。实质审查生效 12 中国 CN202011469741.6 2020/2021 一种冷萃方法 魔饮咖啡(青岛)
有限公司多次喷洒水,控制时间和水量达到传统冷萃工艺的效果。 实质审查生效 13 中国 CN202110842969.3 2021/2021 使用温和高压快速制备冷萃咖啡的方法 中国农业大学 咖啡粉注入低温水,置于高压二氧化碳
容器进行处理。实质审查生效 14 韩国 KR20210101184A 2021/2021 Method for producing supercritical cold brew coffee with flavor 송현 咖啡豆泡在150 bar压力处理的水中
5 min后,再经10 min超临界合成
二氧化碳处理。已授权 原料的复配方面,如表3 ,韩国研究者通过向咖啡中添加蓝莓提取物(花色苷)和皂角,使得咖啡风味均衡协调,且长期保存也不会产生沉淀[22];添加平卧绞股蓝,得到的咖啡具有更柔和、更丰富的味道和香气[23];将海洋深层水作为冷萃咖啡萃取溶剂并加入碱性离子水,可长期保存风味不变[24]。以上通过原料复配改善咖啡风味的专利均已在韩国授权,我国还有添加薄荷汁、芝士、发酵红枣汁以及中草药等的咖啡专利处于实质性审查阶段[25-28]。
表 3 基于原料复配改良冷萃咖啡风味的国内外专利汇总Table 3. Summary of domestic and foreign patents based on compounding of raw materials to improve the flavor of cold brew coffee编号 国别 专利申请号 申请/公开年份 专利名称 申请单位/申请人 专利信息概述 法律状态 1 韩国 KR20140032076A 2014/2016 Manufacturing method of dutch coffee with blueberry extract 이준화 添加蓝莓花色苷,味道和香气均衡协调,添加皂角,长期保管不会产生沉淀。 已授权 2 韩国 KR20140067290A 2014/2016 Manufacturing method
of dutch coffee가톨릭관동대학교산학협력단 将海洋深层水作为萃取溶剂制成
冷萃咖啡,加入碱性离子水,长期
保存风味不变。已授权 3 韩国 KR20150052085A 2015/2015 Manufacturing method
of coffee podwer using sambung nyawaHaslla art world Co [KR] 含有平卧绞股蓝,保持咖啡原有味道和香气,比一般咖啡更能感受到柔和、丰富的味道和香气。 已授权 4 中国 CN201910575314.7 2019/2019 一种薄荷咖啡的配制方法 深圳春沐源控股
有限公司添加新鲜薄荷叶研磨成的薄荷汁,
使得咖啡口感不局限于香醇浓厚。实质审查生效 5 中国 CN202022465805.7 2020/2021 含有茯苓提取物的高浓度咖啡饮料萃取装置 杭州俐生美健康科技
有限公司含有茯苓提取物的高浓度咖啡
饮料萃取装置。已授权 6 中国 CN202110539476.2 2021/2021 一种抗疲劳功能性风味冷萃咖啡及其制备方法 普洱丰华联合实业发展有限责任公司 以咖啡豆和酶解红枣汁为主要原料,
兼具咖啡和红枣汁风味。实质审查生效 7 中国 CN202110160586.8 2021/2021 一种芝士咖啡的制备方法 上海亮靓生物科技
有限公司芝士和其它辅料及咖啡在冷萃低温
中结合成萃取液,水融性好。实质审查生效 8 中国 CN202111108108.9 2021/2022 一种具有保健功效的咖啡饮品及其制备方法 上海应用技术大学 咖啡萃取物2份、中草药40份、
净化水200份和功能低聚糖1份。实质审查生效 2. 评价冷萃咖啡品质的常用指标
咖啡是依托于主观喜好的饮料。对于如何定义一杯高品质的咖啡,每个人都有自己独特的见解。精品咖啡协会将萃取率在18%~22%的萃取区间定义为金杯萃取区间,咖啡行业内普遍认为萃取率位于此区间时,咖啡液所呈现的风味品质最佳。从可量化的品质评价角度出发,咖啡的品质可以从挥发性化合物、滋味与功能性化合物、pH和可滴定酸度、可溶性固形物含量和提取率这几方面来综合评估。
2.1 挥发性化合物
烘焙咖啡中已经鉴定出1000多种挥发性化合物,然而,并不是所有的挥发性化合物都能被咖啡品鉴人员感知到。咖啡的香气受这些化合物种类及含量的影响,一般来说,香气浓度超过人嗅觉感知阈值时才能被品鉴者感受到。文献表明,这些化合物中可能只有大约5%对咖啡的香气感知有重要贡献[29],主要包括吡嗪类、呋喃类、醛类、酮类和酯类等11类物质,这些物质的感官描述词及其在冷萃与传统热冲咖啡中的含量差异汇总于表4。
表 4 冷萃与热冲提取对咖啡特征挥发性风味物质含量的影响Table 4. Effect of cold and hot brew on coffee characteristic volatile flavor compoundsCAS 化合物 感官描述[9, 43-45] 香气活性值OAV[9] 品种 含量(mg/100 mL;mg/kg*) 冷萃咖啡 热冲咖啡 吡嗪类 109-08-0 2-甲基吡嗪 酚类(phenolic)、烟味(smoky)、香料味(spicy) / 阿拉比卡 0.11~0.20[33]、0.43×10−2~1.49×10−2[38] 0.30~0.40[33] 13925-00-3 2-乙基吡嗪 坚果味(nutty)、霉味(musty)、烘焙味(roasted) / 阿拉比卡 0.48×10−1~0.74×10−1[33] 1.13×10−1~2.05×10−1[33] 123-32-0 2,5-二甲基吡嗪 坚果味(nutty)、可可味(cocoa) >1 阿拉比卡 1.89*[9]、1.0×10−2~3.95×10−2[36] 1.0×10−2~3.22×10−2[36] 108-50-9 2,6-二甲基吡嗪 可可味(cocoa)、烘焙味(roasted)、坚果味(nutty)、霉味(musty) / 阿拉比卡 0.26~0.48[33]、0.81×10−2~2.29×10−2[38] 0.93~0.95[33] 5910-89-4 2,3-二甲基吡嗪 坚果味(nutty)、可可味(cocoa)、烘焙味(roasted)、焦糖味(caramel) / 阿拉比卡 0.11×10−1~0.21×10−1[33] 0.35×10−1~0.38×10−1[33] 13238-84-1 2,5-二乙基吡嗪 坚果味(nutty)、榛果味(hazelnut) / 阿拉比卡 0.6×10−3~2.9×10−3[38] / 15707-23-0 2-乙基-3-甲基吡嗪 坚果味(nutty)、花生味(peanuts) / 阿拉比卡 0.8×10−3~4.5×10−3[36]、0.33×10−2~1.08×10−2[38] 1.3×10−3~3.6×10−3[36] 13925-09-2 2-甲基-6-乙烯基吡嗪 榛果味(hazelnut) / 阿拉比卡 0.28×10−1[33] / 13925-03-6 2-乙基-6-甲基吡嗪 烘焙味(roasted)、榛果味(hazelnut) / 阿拉比卡 0.15~0.28[33] 0.44~0.55[33] 13360-65-1 3,6-可可吡嗪 可可味(cocoa)、烘焙味(roasted)、坚果味(nutty)、榛果味(hazelnut) / 阿拉比卡 0.14~0.32[33]、0.3×10−2~1.54×10−2[38] 0.42~0.55[33] 13925-07-0 3,5-可可吡嗪 烧焦味(burnt)、烘焙味(roasted)、杏仁味(almond)、甜的(sweet)、坚果味(nutty)、焦糖味(caramel)、可可味(cocoa) / 阿拉比卡 0.5×10−3~2.3×10−3[38] / 23747-48-0 5-甲基-6,7-二氢-5H-环戊并
吡嗪泥土味(earthy)、烘焙味(roasted)、花生味(peanuts)、坚果味(nutty)、霉味(musty) / 阿拉比卡 0.19×10−1~0.37×10−1[33]、0.3×10−3~1.5×10−3[38] 0.49×10−1~0.52×10−1[33] 14667-55-1 2,3,5-三甲基吡嗪 泥土味(earthy) >1 阿拉比卡 2.16*[9]、0.21~0.40[33] 0.75[33] 71257-37-9 3,4-二氢-吡咯并[1,2-a]吡嗪 / / 阿拉比卡 0.28×10−1[33] / 22047-26-3 2-甲基-6-乙酰吡嗪 烘焙味(roasted)、可可味(cocoa) / 阿拉比卡 0.16×10−1~0.20×10−1[33] 0.30×10−1~0.32×10−1[33] 18217-82-8 2-甲基-5-[(E)-1-烯丙基]吡嗪 / / 阿拉比卡 0.21×10−1~0.34×10−1[33] 0.32×10−1~0.46×10−1[33] 98-96-4 吡嗪酰胺 / / 阿拉比卡 0.10×10−1~0.14×10−1[33] / 呋喃类 110-00-9 呋喃 像醚的味道(ethereal) / 阿拉比卡 1.01×10−3~2.37×10−3[35] / 98-00-0 糠醇 面包味(bread-like)、焦糖味(caramel) >1 阿拉比卡 4.94*[9]、0.811×10−1~2.259×10−1[36]
0.6×10−2~1.91×10−2[38]0.836×10−1~2.211×10−1[36] 534-22-5 2-甲基呋喃 烟味(smoky)、香料味(spicy) >1 阿拉比卡 0.58*[9]、1.1×10−3~5.7×10−3[36] 0.4×10−3~2.6×10−3[36] 3208-16-0 2-乙基呋喃 化工的(chemical)、像醚的味道(ethereal)、麦芽糖(malty) / 阿拉比卡 0.03~0.08[33] / 625-86-5 2,5-二甲基呋喃 烟味(smoky)、香料味(spicy) / 阿拉比卡 0.03*[9] / 10599-69-6 2-甲基-5-丙酰呋喃 榛果味(hazelnut)、绿色植物味(green) / 阿拉比卡 0.12×10−1~0.16×10−1[33]、1.0×10−4~2.4×10−3[38] / 623-17-6 乙酸糠酯 水果味(fruity) >1 阿拉比卡 0.80*[9]、0.31×10−1[33]、2.95×10−2~6.03×10−2[36] 1.98×10−2~4.38×10−2[36] 3188-00-9 2-甲基二氢-3(2H)-呋喃酮 甜的(sweet)、黄油味(buttery)、坚果味(nutty) / 阿拉比卡 0.13×10−1~0.30×10−1[33] 0.44×10−1~0.51×10−1[33] 3777-71-7 2-庚基呋喃 绿色植物味(green)、坚果味(nutty)、烘焙味(roasted) / 阿拉比卡 0.15×10−1~0.37×10−1[33] / 4412-91-3 3-呋喃甲醇 / / 阿拉比卡 0.73~1.09[33] 1.50~1.62[33] 1192-62-7 2-乙酰基呋喃 甜的(sweet)、杏仁味(almond)、焦糖味(caramel)、可可味(cocoa) / 阿拉比卡 0.83×10−1~1.47×10−1[33] 0.23~0.26[33] 3194-15-8 2-丙酰基呋喃 水果味(fruity) / 阿拉比卡 0.02[33] 0.52×10−1~1.01×10−1[33] 4466-24-4 2-丁基呋喃 甜的(sweet)、水果味(fruity) / 阿拉比卡 0.25×10−1~0.50×10−1[33] 0.66×10−1~1.10×10−1[33] 98-01-1 糠醛 甜的(sweet)、杏仁味(almond)、木质味(woody)、坚果味(nutty)、涩口的焦糖味(caramellic with a burnt astringent nuance) / 阿拉比卡 0.26~0.50[33]、0.377×10−1~2.484×10−1[36]、0.32×10−2~3.54×10−2[38] 0.84~1.07[33]、0.37×10−1~1.837×10−1[36] 620-02-0 5-甲基呋喃醛 香料味(spicy)、焦糖味(caramel)、枫糖味(maple) / 阿拉比卡 0.64~1.05[33]、1.86×10−2~4.90×10−2[36]、0.52×10−2~3.23×10−2[38] 2.09~2.13[33]、1.83×10−2~3.59×10−2[36] 10410-20-5 2-(1-羟基-1-甲基-2-氧代丙基)-2,5-二甲基呋喃-3(2H)-酮 / / 阿拉比卡 0.13×10−1~0.17×10−1[33] / 13679-46-4 甲基糠基醚 烘焙咖啡味(roastedcoffee) / 阿拉比卡 0.40*[9] / 1438-91-1 糠基甲基硫醚 烘焙味(roasted)、烧焦味(burnt) / 阿拉比卡 0.12*[9] / 4437-22-3 二糠基醚 坚果味(nutty)、泥土味(earthy) / 阿拉比卡 0.24×10−1~0.82×10−1[33]、0.6×10−3~6.6×10−3[38] 0.73×10−1~1.19×10−1[33] 醛类 122-78-1 苯乙醛 甜味(sweet)、花香味(floral) / 阿拉比卡 0.10×10−1[33] 0.22×10−1~0.44×10−1[33] 96-17-3 2-甲基丁醛 麦芽糖(malty) >1 阿拉比卡 3.75*[9]、0.14×10−1~0.50×10−1[33] 0.52×10−1~0.56×10−1[33] 590-86-3 3-甲基丁醛 麦芽糖(malty) >1 阿拉比卡 0.73*[9]、0.08×10−1~0.38×10−1[33]、1.59×10−2~5.62×10−2[36] 0.32×10−1~0.40×10−1[33]、0.28×10−2~2.65×10−2[36] 66-25-1 正己醛 蔬菜味(vegetable)、绿色植物味(green) >1 阿拉比卡 1.44*[9] / 124-19-6 壬醛 玫瑰花味(rose)、新鲜的(fresh)、橙子味(orange)、椰子味(coconut)、坚果味(nutty)、生的(raw) / 阿拉比卡 0.00~8×10−4[38] / 酮类 600-14-6 2,3-戊二酮 黄油味(buttery)、焦糖味(caramel) >1 阿拉比卡 3.84*[9]、0.16×10−1~0.49×10−1[33]、1.28×10−2~5.16×10−2[36] 0.78×10−1~1.10×10−1[33]、1.51×10−2~3.12×10−2[36] 699-83-2 2,6-二羟基苯乙酮 / / 阿拉比卡 0.12~0.27[33] / 75-97-8 3,3-二甲基-2-丁酮 / / 阿拉比卡 0.54×10−1[33] / 592-20-1 乙酸基丙酮 水果味(fruity)、黄油味(buttery)、坚果味(nutty) / 阿拉比卡 0.30×10−1~0.52×10−1[33] 1.00×10−1[33] 875-59-2 4-羟基-2-甲基苯乙酮 / / 阿拉比卡 0.15~0.35[33] 0.68~0.68[33] 1575-57-1 1-乙酰氧基-2-丁酮 / / 阿拉比卡 0.15×10−1~0.19×10−1[33] 0.38×10−1[33] 23726-93-4 大马士酮 水果味(fruity) >1 阿拉比卡 0.03*[9] / 78-93-3 丁酮 化工的(chemical)、水果味(fruity) / 阿拉比卡 3.3*[9] / 431-03-8 2,3-丁二酮 黄油味(buttery) / 阿拉比卡 0.8×10−3~8.9×10−3[36] 2.5×10−3~5.4×10−3[36] 21835-01-8 乙基环戊烯醇酮 甜的(sweet)、焦糖味(caramel)、枫糖味(maple)、水果味(fruity)、坚果味(nutty) / 阿拉比卡 3×10−4~9×10−4[38] / 38284-27-4 (3E,5E)-辛-3,5-二烯-2-酮 水果味(fruity) / 阿拉比卡 0.2×10−3~1.9×10−3[38] / 34598-80-6 2,4-二甲基环戊烷-1,3-二酮 / / 阿拉比卡 0.12[33] / 5751-48-4 2-甲基色原酮 / / 阿拉比卡 0.14×10−1[33] / 酯类 547-65-9 2-甲烯基丁内酯 / / 阿拉比卡 0.17×10−1[33] 0.22×10−1[33] 36760-43-7 叔丁基苯基硫基甲酸酯 / / 阿拉比卡 0.43×10−1~0.57×10−1[33] 1.17×10−1~1.47×10−1[33] 79-20-9 乙酸甲酯 像醚的味道(ethereal)、水果味(fruity)、甜的(sweet) / 阿拉比卡 0.35×10−1[33] / 6203-89-0 2,6-二甲基-1-环己烯-1-乙酸酯 / / 阿拉比卡 0.42×10−1[33] / 13290-00-1 N-(2-呋喃基)甘氨酸甲酯 / / 阿拉比卡 0.36×10−1[33] / 7779-73-9 异戊酸异龙脑酯 木质味(woody) / 阿拉比卡 0.25×10−1[33] / 119-36-8 柳酸甲酯 甜的(sweet)、焦糖味(caramel)、杏仁味(almond) / 阿拉比卡 2.19×10−2~3.15×10−2[38] / 碳氢类 3891-99-4 2,6,10-三甲基十三烷 / / 阿拉比卡 0.07×10−1~0.28×10−1[33] 0.22×10−1~0.40×10−1[33] 1921-70-6 2,6,10,14-四甲基十五烷 / / 阿拉比卡 0.16×10−1~0.36×10−1[33] 0.62×10−1[33] 96-37-7 甲基环戊烷 / / 阿拉比卡 0.33×10−1~0.99×10−1[33] 1.12×10−1~1.82×10−1[33] 4634-87-1 2,6-二甲基-2,4-庚二烯 / / 阿拉比卡 0.24×10−1~0.26×10−1[33] / 55401-75-7 9-十二烷基十四氢蒽 / / 阿拉比卡 0.51×10−1[33] 0.97×10−1[33] 醇类 98-55-5 α-松油醇 丁香味(clove)、木质味(woody)、花香(floral) / 阿拉比卡 0.14×10−1~0.30×10−1[33] 0.25×10−1[33] 78-70-6 芳樟醇 花香(floral)、甜的(sweet) / 阿拉比卡 0.19×10−1~0.57×10−1[33] 0.30×10−1~0.84×10−1[33] 768-95-6 1-金刚醇 / / 阿拉比卡 0.29×10−1~0.63×10−1[33] 0.92×10−1~0.94×10−1[33] 60-12-8 苯乙醇 花香(floral)、玫瑰花味(rose) / 阿拉比卡 0.48×10−1~0.64×10−1[33] / 543-49-7 2-庚醇 柠檬(lemon)、青草味(grass) / 阿拉比卡 0.24×10−1[33] / 14003-34-0 3-甲基-3-喹诺醇 / / 阿拉比卡 0.14×10−1[33] / 1075-04-3 1-苯基-1,2-丙二醇 / / 阿拉比卡 0.68×10−1~0.93×10−1[33] / 酸类 503-74-2 异戊酸 酸味(sour) / 阿拉比卡 0.14[33] 0.09[33] 112-05-0 壬酸 绿色植物味(green)、酸味(sour) / 阿拉比卡 0.3×10−3~8.3×10−3[38] / 143-07-7 月桂酸 椰子味(coconut) / 阿拉比卡 2×10−4~6×10−4[38] / 544-63-8 肉豆蔻酸 椰子味(coconut) / 阿拉比卡 0.00~1×10−4[38] / 334-48-5 癸酸 酸味(sour)、水果味(fruity) / 阿拉比卡 0.00~6×10−4[38] / 硫醚类 624-92-0 二甲基二硫醚 蔬菜味(vegetable) / 阿拉比卡 1×10−4~9×10−4[36] 0.1×10−3~6×10−3[36] 酚类 108-95-2 苯酚 酚类(phenolic)、橡胶味(rubber) / 阿拉比卡 0.89×10−1~1.19×10−1[33]、0.7×10−3~3.9×10−3[38] / 118-71-8 麦芽酚 甜的(sweet)、焦糖味(caramel)、水果味(fruity) / 阿拉比卡 1.3×10−3~6.5×103[38] / 90-05-1 愈创木酚 烟味(smoky)、酚类(phenolic) >1 阿拉比卡 0.48*[9]、0.18~0.19[33]、1×10−3~5.7×10−3[38] 0.25~0.49[33] 7786-61-0 4-乙烯基愈创木酚 木质味(woody)、口干的(mouthdrying)、烘焙味(roasted)、
丁香味(clove)/ 阿拉比卡 1×10−4~5×10−4[36]、1×10−4~3.5×10−3[38] 1×10−4~4×10−4[36] 96-76-4 2,4-二叔丁基苯酚 酚类(phenolic) / 阿拉比卡 0.58×10−2~1.19×10−2[38] / 1138-52-9 3,5-二叔丁基苯酚 / / 阿拉比卡 0.37×10−1[33] 0.67×10−1[33] 2785-89-9 4-乙基愈创木酚 酚类(phenolic)、烟味(smoky)、木质味(woody)、丁香味(clove) / 阿拉比卡 0.27[33]、0.13×10−2~1.73×10−2[38] 0.30~0.37[33] 108-39-4 间甲酚 药味(medicinal)、木质味(woody)、酚类(phenolic) / 阿拉比卡 2×10−4~8×10−4[38] / 95-48-7 邻甲酚 霉味(musty)、酚类(phenolic) / 阿拉比卡 0.39×10−1~0.51×10−1[33] / 106-44-5 对甲酚 酚类(phenolic) / 阿拉比卡 0.37×10−1[33] 1.13×10−1[33] 杂环类 1438-94-4 1-糠基吡咯 蔬菜味(vegetable)、绿色植物味(green) >1 阿拉比卡 0.07*[9]、0.26×10−1~0.47×10−1[33]、0.1×10−3~1.7×10−3[38] / 86688-96-2 (吡咯-3-基)-乙酸 / / 阿拉比卡 0.27×10−1~1.22×10−1[33] / 1003-29-8 2-吡咯甲醛 可可味(cocoa)、坚果味(nutty)、烘焙味(roasted)、霉味(musty) / 阿拉比卡 0.24×10−1~0.28×10−1[33]、1.7×10−3~5.3×10−3[38] / 1192-58-1 N-甲基-2-吡咯甲醛 坚果味(nutty)、烘焙味(roasted) / 阿拉比卡 0.16~0.30[33] 0.43[33] 19713-89-4 3,4-二甲基-1H-吡咯-2-羧醛 / / 阿拉比卡 0.26×10−1~0.40×10−1[33] 1.43×10−1[33] 932-16-1 2-乙酰基-1-甲基吡咯 坚果味(nutty) / 阿拉比卡 0.02*[9]、0.1×10−3~3.9×10−3[38] / 1072-83-9 2-乙酰基吡咯 霉味(musty)、樱桃味(cherry)、坚果味(nutty) / 阿拉比卡 0.11~0.19[33]、1.6×10−3~6.7×10−3[38] 0.85×10−1~2.74×10−1[33] 110-86-1 吡啶 酸味(sour)、陈腐味(stale) / 阿拉比卡 0.41~1.15[33]、0.508×10−1~1.695×10−1[38] 1.21~1.66[33] 536-78-7 3-乙基吡啶 烟味(tobacco)、焦糖味(caramel)、烘焙味(roasted)、榛果味(hazelnut) / 阿拉比卡 0.09×10−2~1.11×10−2[38] / 67402-83-9 1-(1(4H)-吡啶基)乙酮 / / 阿拉比卡 0.2×10−3~1.0×10−3[38] / 6380-23-0 3,4-二甲氧基苯乙烯 绿色植物味(green)、花香(floral)、木质味(woody)、
水果味(fruity)/ 阿拉比卡 0.20×10−1~0.48×10−1[33]、0.1×10−3~1.0×10−3[38] 0.55×10−1~0.84×10−1[33] 491-36-1 4-羟基喹唑啉 / 阿拉比卡 0.19×10−1~0.50×10−1[33] 0.56×10−1[33] 注:通常认为香气活性值(Odor activity value,OAV)大于1代表对样品风味有贡献;“/”表示在参考文献中未查询到。 咖啡中的吡嗪类物质一般被描述为具有坚果、泥土和烘烤的香味,以2,6-二甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪和2-乙基吡嗪为代表的吡嗪类是两种哥伦比亚精品咖啡豆Nariño和Huila制备的冷萃咖啡中含量第二高的挥发性风味物质种类[7]。2-甲氧基吡嗪、2-甲基-5-乙烯基吡嗪和2-乙酰基吡嗪在埃塞俄比亚阿拉比卡冷萃咖啡中被报道[30]。巴西阿拉比卡冷萃咖啡中含有2-甲基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪和2-乙基-6-甲基吡嗪等吡嗪类物质[31]。吡嗪类物质感官阈值较低,它们对咖啡整体风味的贡献至关重要,且其所呈现的香气在烘焙程度较深的咖啡豆中更能够被注意到[7, 9, 32]。
呋喃类化合物,如糠醛、5-甲基糠醛、2-乙酰基呋喃和呋喃是Nariño和Huila两种精品咖啡豆的主要香气贡献成分之一,与咖啡中的其他化合物相比具有较高的阈值,主要提供烘烤甜香类的香气[7, 33]。哥伦比亚Nariño豆冷萃咖啡中较丰富的呋喃类物质有5-甲基糠醛、乙酸糠酯、2-呋喃甲醇和糠醛,其中具有水果味的乙酸糠酯因其香气活性值(Odor activity value,OAV)较大而被认为是最重要的呋喃类化合物之一,其含量在采用滴滤进行萃取的冷萃咖啡中显著高于浸润或热冲(P<0.05)[32]。以浸润和滴滤两种方式制备的乌干达阿拉比卡冷萃咖啡的呋喃含量没有显著性差异(P>0.05),而同种冷萃方式在20 ℃下萃取的呋喃含量显著低于5 ℃下萃取的(P<0.05),说明呋喃含量受萃取方式影响不显著,受萃取温度影响显著,冷萃温度低于呋喃沸点(31 ℃),也就导致冷萃咖啡中呋喃含量相较热冲咖啡中较高[32, 34-35]。
咖啡中的醛类物质一般被描述为带有花果香的甜味,如2-甲基丁醛、3-甲基丁醛和正己醛是浅烘焙埃塞俄比亚阿拉比卡冷萃咖啡中检测出的三种典型醛类物质,经过高压处理、微滤、紫外线照射、巴氏杀菌和急速冷却等货架期延长技术处理仍能检出[9]。前两种被认为与咖啡中巧克力味和麦芽味有关的醛类物质同样在哥伦比亚Nariño和Huila豆冷萃咖啡中有较高的含量[7]。巴西阿拉比卡冷萃咖啡也检出了前两种醛类物质的存在,而苯乙醛仅在热冲和超声波辅助萃取冷萃咖啡中检出。来自萨尔瓦多、危地马拉、玻利维亚和巴西的阿拉比卡冷萃咖啡仅检测到了3-甲基丁醛[36]。通过超快速气相色谱法在某品牌冷萃咖啡中共鉴定出八种醛类物质为:乙醛、丙烯醛、丙醛、2-甲基丙醛、丁醛、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛和苯甲醛[37]。
酮类物质一般被描述为具有黄油、焦糖、霉味或水果味,2,3-戊二酮、大马士酮和丁酮是埃塞俄比亚阿拉比卡冷萃咖啡检测出的三种酮类物质[9]。2,3-戊二酮在哥伦比亚Nariño和Huila、萨尔瓦多、危地马拉、玻利维亚和巴西阿拉比卡冷萃咖啡中均有检出[7, 33, 36]。
吡嗪类、呋喃类、醛类和酮类是对咖啡的香气具有关键影响的四大类主要化合物[7]。冷萃咖啡挥发性成分还包括酯类、醇类、酸类、硫醚类和酚类等其他物质。酯类化合物一般具有强烈果系甜香,其香气特征与咖啡豆收获后的处理方式有关[7]。柳酸甲酯也是阿拉比卡冷萃咖啡中有一种含量较高的酯类物质,具有焦糖、杏仁香[38]。通过超快速气相色谱法在某品牌冷萃咖啡中鉴定出具有水果、新割青草及百合等香气的2-甲基丁酸甲酯[37]。己醇、异戊烯醇、3-甲基-3-丁烯醇等醇类物质也在云南小粒咖啡的冷萃液中检出[39-40]。巴西阿拉比卡冷萃咖啡含有α-松油醇、芳樟醇、1-金刚醇、苯乙醇和2-庚醇等醇类物质,其中具有花香、木质、柠檬和青草味芳樟醇和2-庚醇对冷萃咖啡香气贡献较大。冷萃咖啡中的挥发性酸类包括云南小粒咖啡冷萃液中检出的异戊酸[33],肯尼亚AA、哥伦比亚两种混合豆制备的冷萃液中检出的壬酸、月桂酸、肉豆蔻酸和癸酸[38]。二甲基二硫醚是一种具有蔬菜味硫醚类物质,在咖啡中通常被认为是负面香气,见于萨尔瓦多、危地马拉、玻利维亚和巴西阿拉比卡冷萃咖啡中[36]。4-乙烯基愈创木酚和愈创木酚具有酚味和烟熏味,见于Nariño冷萃咖啡,是咖啡的主要风味化合物之一[41]。
以吡咯类和吡啶类为代表的芳香族杂环类物质也常在在冷萃咖啡中检出。哥伦比亚Nariño和Huila的冷萃咖啡中也有吡咯类检出[7],一些吡咯类化合物给咖啡赋予特殊的甜香和轻微的燃烧气味,但烷基吡咯和乙酰吡咯大多情况下与咖啡的负面气味相关[7, 32]。阿拉比卡冷萃咖啡中同样检出具有焦味、烟味的吡啶[42]。3,4-二甲氧基苯乙烯是另一种常见的具有绿色植物类气味的咖啡杂环类挥发性成分,在肯尼亚AA、哥伦比亚混合豆和巴西阿拉比卡豆冷萃咖啡中均有检出[33, 38]。
冷萃咖啡的挥发性风味物质的鉴定近年多有报道,而冷萃咖啡挥发性风味物质及其与感官描述之间相关性还需进一步研究,对于利用气相色谱-嗅闻仪(Gas chromatography olfactometry,GC-O)探究冷萃咖啡活性香气成分以及利用OAV(Odor activity value)法、香味提取物稀释分析法(Aroma extract dilution analysis,AEDA)确定冷萃咖啡关键香气成分的研究还有待深入挖掘。
2.2 非挥发性化合物
冷萃咖啡中的非挥发性成分主要是由生物碱、多酚、多糖和类黑精化合物等构成,这些物质在冷萃与传统热冲咖啡中的含量差异汇总于表5[38, 46-47]。
表 5 冷萃与热冲对咖啡特征非挥发性风味物质含量的影响Table 5. Effect of cold and hot brew on coffee characteristic nonvolatile flavor compoundsCAS 化合物 品种 含量 冷萃咖啡 热冲咖啡 58-08-2 咖啡因 阿拉比卡 121~123a[51]、94~142a[32]、75~80a[64]、6050~7900b[36]、56~60a[33] 80~82a[32]、83~85a[64]、6010~7700b[36]、64~68a[33] 罗布斯塔 167~175a[51] / 未知 59~97a[38] / 535-83-1 葫芦巴碱 阿拉比卡 107~108a[51]、53~68a[32]、51~55a[64]、5200~6870b[36]、31~50a[33] 46~47a[32]、55~56a[64]、5230~6450b[36]、49~54a[33] 罗布斯塔 58a[51] / 未知 11~33a[38] / 906-33-2 5-咖啡酰奎宁酸 阿拉比卡 48~79a[32]、40~42a[64]、2270~2940b[36] 39~43a[32]、43a[64]、2290~2790b[36] 905-99-7 4-咖啡酰奎宁酸 阿拉比卡 30~48a[32]、34~35a[64]、2810~3700b[36] 24~27a[32]、36a[64]、2780~3530b[36] 327-97-9 绿原酸 阿拉比卡 6780~8970b[36]、125~137a[33] 6950~8710b[36]、129~153a[33] 未知 10~25a[38] / 67-47-0 5-羟甲基糠醛 阿拉比卡 490~720b[36] 500~690b[36] 149-91-7 没食子酸 阿拉比卡 230~490b[36] 260~440b[36] 注:a:mg/100 mL;b:mg/kg;“/”表示在参考文献中未查询到。 生物碱是冷萃咖啡中的主要苦味物质,主要包括咖啡因和葫芦巴碱等[48-49]。咖啡因不是冷萃咖啡主要的苦味来源,但其是腺苷受体A1和A2的生物碱拮抗剂,参与刺激中枢神经系统,具有提高警惕性和工作能力,以及减少运动反应时间和疲劳的功能[49-50]。Portela等[46, 51]研究了阿拉比卡和罗布斯塔豆经不同研磨粒度、不同冷萃温度和不同冷萃时间的咖啡中咖啡因含量为1160~1930 mg/L,葫芦巴碱的含量为580~1080 mg/L。Fuller等[52]探究了不同烘焙程度及研磨粒度阿拉比卡冷萃咖啡中咖啡因的平衡浓度为990~1230 mg/L(1440 min后),Maksimowski等[31]得到不同烘焙程度、萃取时间及温度的阿拉比卡冷萃咖啡咖啡因含量为417.5~655.5 mg/L。Zhang等[53]将研磨咖啡粉及咖啡整豆在粉水比为1:10的条件下利用超高压辅助萃取得到冷萃咖啡中咖啡因含量分别为490、360 mg/L,说明超高压辅助萃取可显著提高咖啡整豆萃取冷萃咖啡中的咖啡因含量。生物碱中还有两种具有生物活性的norharman和harman,它们在冷萃咖啡中的含量要显著低于热冲咖啡,可以作为鉴别这两种冲泡方式的特征标记物[54]。
多酚是咖啡苦味的另一主要来源,具有一定的抗氧化活性[7]。绿原酸(CGA)属于多酚类物质中的一种,是由咖啡酸与奎宁酸生成的缩酚酸,占咖啡质量的6%~12%[55]。埃塞俄比亚阿拉比卡冷萃咖啡的绿原酸(CGA)含量为2.90±0.07 mg/mL,其中5-O-咖啡酰奎宁酸(5-CQA)是最丰富的绿原酸,其次是其异构体3-CQA和4-CQA[9]。Portela等[51]整理了2017~2021年发表的11篇冷萃咖啡研究,发现阿拉比卡冷萃咖啡绿原酸含量范围为51~407 mg/100 mL,罗布斯塔冷萃咖啡绿原酸含量范围为478~492 mg/100 mL。一般来说,罗布斯塔豆制备的冷萃咖啡的绿原酸含量和咖啡因含量都高于阿拉比卡豆制备的冷萃咖啡[46, 56],并且这些化合物对冷萃咖啡中的抗氧化活性有重大贡献[57]。绿原酸是热敏性化合物,其含量受烘焙温度影响显著(P<0.05),在咖啡豆烘焙过程其含量随温度升高而下降[55];由于巴氏杀菌条件相对温和,研究发现经巴氏杀菌(65 ℃,30 min)的冷萃咖啡中绿原酸含量并没有下降[9]。粗磨咖啡粉(根据哥伦比亚技术标准NTC 2441,平均粒径为701~900 μm)冷萃22 h的Nariño咖啡中总酚含量达到1.50±0.37 g/L没食子酸当量[7]。
冷萃咖啡中的其他非挥发性风味成分还包括类黑精和多糖等。类黑精是烘焙咖啡豆呈棕色的主要原因,有助于提升冷萃咖啡的抗氧化活性[58];由于其溶解性依赖于温度,类黑精在冷萃咖啡中的含量通常比热冲咖啡低[59]。冷萃咖啡中的多糖可以改善巨噬细胞和肠道免疫系统功能,并能够与冷萃咖啡香气成分结合,达到保留咖啡挥发性风味物质的效果[60-61]。冷萃咖啡的大分子量多糖还与充氮冷萃咖啡的泡沫稳定性有正相关关系[62]。
冷萃咖啡的苦味、涩味和酸味等典型滋味特征均主要由非挥发性风味物质所提供,这些物质浓度与感官之间的量效关系较为复杂,至今没有明确的一一对应的关联。如类黑精除影响冷萃咖啡的颜色外,还可以与一些香气成分共价结合,实现冷萃咖啡香气释放的调节[61]。此外,烘焙咖啡豆中非挥发性风味物质的浓度因咖啡豆的来源、收获后加工、烘焙和储存条件而有所不同[63],可用于解释不同类型和不同提取方法所得咖啡非挥发性化合物浓度的差异。
2.3 pH和总滴定酸度
酸度是评价冷萃咖啡优劣的重要指标,因为平衡的酸度通常与良好的咖啡风味相关联[9]。不管是冷萃咖啡还是热冲咖啡,其可滴定酸度值大多随着烘焙程度的增加而降低,194、203和209 ℃烘焙豆制备的冷萃咖啡pH比相应的热冲咖啡平均高0.20、0.26和0.34个pH单位,这可能是由于热解过程中酸类物质的分解或烘焙风味合成反应中的消耗,可溶质子化酸性化合物因此明显减少[59];然而无论咖啡豆质量如何,冷萃咖啡的总滴定酸度值都低于热冲咖啡,这是由于溶解度随着温度的升高,有机酸提取在热冲咖啡中变得更加有效[65]。咖啡豆品种、咖啡豆研磨水平和冷萃时间对冷萃咖啡pH和可滴定酸度有显著影响(P<0.05)[7]。Nariño和Huila咖啡豆在粗研磨(根据哥伦比亚技术标准NTC 2441,平均粒径为701~900 μm)和14 h萃取后的最低pH分别为4.81±0.01和4.88±0.0,Bellumori等[9]当天制备的冷萃咖啡pH范围为4.90~4.98,Rao等[6, 9]制备的冷萃咖啡pH范围为4.85~5.13,Portela等[46]用阿拉比卡和罗布斯塔咖啡豆制备冷萃咖啡pH范围略高,为5.15~5.38,阿拉比卡咖啡豆(Kona Typica)的冷萃液pH在5.40~5.63之间[52]。除pH外,总滴定酸度也是描述咖啡酸度的主要指标之一。Portela等[46]用阿拉比卡和罗布斯塔咖啡豆制备冷萃咖啡的总滴定酸度范围在3.6~4.6 mL(0.1 mol NaOH,20 mL)。综上所述,冷萃能够影响咖啡的pH和可滴定酸度,理想的酸度有助于咖啡甜味、水果味以及新鲜程度的感知,可以用于咖啡品质的评价[66-68]。
2.4 可溶性固形物含量和提取率
可溶性固形物含量(Total dissolved solids,TDS)与咖啡浓度直接相关,反映了咖啡的提取水平。阿拉比卡和罗布斯塔冷萃咖啡的可溶性固形物含量在1912~2100 mg/100 mL范围内,在15%研磨粒度(0.850 mm筛网的筛上物)和5 ℃的萃取温度下,阿拉比卡冷萃咖啡的TDS(2035±7 mg/100 mL)与罗布斯塔冷萃咖啡的TDS(2015±7 mg/100 mL)较为接近[46]。在经过粗研磨(平均粒度为701~900 μm)和长时间萃取(22 h)的Nariño和Huila豆冷萃咖啡提取率范围在19.05%~20.39%之间,总溶性固形物含量为1.96%~2.04%;而经过中度研磨(平均粒度为501~700 μm)和同样萃取时间的提取率范围在9.40%~10.72%之间,总可溶性固形物含量为0.94%~1.09%[7]。对比萃取时间为18、24和30 h的冷萃咖啡,可溶性固形物含量随着萃取时间延长而增加[69]。
3. 影响冷萃咖啡品质的工艺参数
冷萃咖啡的生产工艺主要有四个步骤,如图2所示。在其生产过程中,咖啡品种、咖啡豆烘焙程度、咖啡豆研磨颗粒大小、咖啡粉和水的比例、冷萃过程中的温度和时间等因素会影响冷萃咖啡中挥发性成分、非挥发性成分、pH和可滴定酸度、可溶性固形物含量和提取率这些评价冷萃咖啡品质的常用指标,从而影响冷萃咖啡的品质。这些工艺参数对冷萃咖啡品质的影响是相互的,正是因为这些相互作用因素的存在,理论上两杯完全一样的咖啡几乎是不存在的[70]。
3.1 咖啡品种
不同品种的咖啡中的挥发性和非挥发性风味物质种类、含量差异不等,而这些差异将直接影响冷萃咖啡的品质。咖啡因及绿原酸是冷萃咖啡苦味的主要来源,对比咖啡市场上最常见的两种咖啡豆种,阿拉比卡豆制备的冷萃咖啡比罗布斯塔冷萃咖啡的绿原酸和咖啡因含量低,抗氧化活性化合物含量较低[46]。产自乌干达的罗布斯塔冷萃咖啡较阿拉比卡冷萃咖啡具有更浓郁的咖啡味和丰满度,而阿拉比卡冷萃咖啡的风味混合度更协调,即其中的单个物质的味道不会突出甚至压倒性的盖过其他味道[5]。
3.2 咖啡豆的烘焙程度
烘焙的步骤对于咖啡的特定滋味、香味和颜色等感官特性非常重要[71]。中度烘焙的冷萃咖啡一般具有更强的可可味和更平衡的味道[5, 59]。随着中度烘焙向深度烘焙的延伸,虽然冷萃咖啡的绿原酸(CGA)浓度有所降低,但咖啡苦味和苦余味明显加重[5, 59]。Maksimowski等[31]研究了210、220和230 ℃烘焙温度所得咖啡豆的冷萃液,发现随烘焙温度升高绿原酸(CGA)含量降低,而咖啡因含量则在220 ℃时达到最大,吡嗪化合物及其衍生物浓度也随着烘焙程度的增加而增加。咖啡抗氧化活性和烘焙程度之间的关系较为复杂,因为烘焙过程中,一些抗氧化成分被降解的同时另一些具有抗氧化作用的美拉德反应产物同时生成[72]。
3.3 研磨颗粒大小
研磨是对冷萃咖啡萃取率、总可溶性固形物含量、总酚含量、pH和可滴定酸度等理化参数影响最大的因变量之一[7]。对于咖啡豆的研磨程度通常用粗细来表述,需要注意的是较粗或较细的表述是相对的。采用浸渍法制备粗研磨程度(符合ASTM标准E11:2011的16号标准实验筛)的冷萃咖啡,与冰滴法制备的细研磨程度(符合ASTM标准E11:2011的20号标准实验筛)的冷萃咖啡作对比,发现较细研磨程度可以增加萃取过程中挥发性和非挥发性化合物的可提取率[5]。Cordoba等[7]也发现在粗磨(根据哥伦比亚技术标准NTC 2441,平均粒径为701~900 μm)和22 h提取的冷萃咖啡的总可溶性固形物含量、提取率、pH、可滴定酸度和总酚含量更高,推测可能是由于咖啡粉在滤袋中萃取,而非直接接触萃取,导致中度研磨咖啡粉更易结块导致萃取效果不理想。但研磨程度对冷萃咖啡基本指标的影响并不唯一,Portela等[46]的研究对比了粗、细两种咖啡研磨物的冷萃咖啡,其中粗研磨物由30%保留在#20筛(0.850 mm网眼开口)的咖啡颗粒、60%保留在#40筛(0.420 mm网眼开口)的咖啡颗粒和10%保留在盘中的咖啡颗粒组成,细研磨物由15%保留在#20筛的咖啡颗粒、55%保留在#40筛的咖啡颗粒和30%保留在盘中的咖啡颗粒组成,较粗研磨粒度冷萃咖啡的抗氧化活性、总可溶性固形物含量、可滴定酸度要比较细研磨的冷萃咖啡低一些[46];阿拉比卡咖啡豆在15 ℃冷萃,咖啡因的提取效率与咖啡研磨程度无关,而更细的研磨粒度和更低的温度有助于提高罗布斯塔豆冷萃咖啡的咖啡因提取率[46]。另一项研究表明研磨粒度对于夏威夷Kona地区的阿拉比卡(铁皮卡种)豆冷萃液的咖啡因和咖啡酰奎宁酸的浓度没有显著影响[52]。
3.4 咖啡粉水比
咖啡粉水比是影响咖啡化合物提取质量的因素之一。在润湿过程中,过量的咖啡粉可能导致咖啡粉不能充分膨胀而引起过度压实,从而干扰渗透。相比之下,过少的咖啡粉可能导致过度提取,苦味浓郁[73]。相比80 g/L的粉水比,较高的120 g/L咖啡粉水比制备的冷萃咖啡在颜色强度、苦味、酸味、咖啡味、苦余味、口涩感、总体感受、持久度等属性的强度更高,其中苦味和苦余味的强度高是由于高咖啡粉水比冷萃咖啡中绿原酸和咖啡因的浓度也较高,高咖啡粉水比也会使冷萃咖啡的吡啶类、吡咯类和吡嗪类等特征香气物质含量更高,使其具有更浓郁的烟味、木质味和发酵味[5]。
3.5 冷萃温度和时间
相对较高的冷萃温度能够提取更多的咖啡因,与5 ℃相比,在22 ℃制备的冷萃咖啡中咖啡因和绿原酸提取率更高[5, 70]。水温控制在15 ℃左右的冷萃咖啡生物活性化合物含量、抗氧化活性、总可溶性固形物含量和总滴定酸度比5和10 ℃得到的结果要高[46]。Angeloni等[70]在室温(22 ℃)提取约6 h获得的冷萃咖啡咖啡因浓度为0.97±0.12 mg/mL,与Bellumori等[9]报道的咖啡因浓度平均值(0.72 mg/mL)相似。Morresi等[69]发现冷萃咖啡的萃取时间与可溶性固形物含量呈正相关,但经过24 h萃取的冷萃咖啡在苦味、霉味/泥土味、蜂蜜味、总体香气和口涩感等感官特性上的喜好性得分较低,这说明这些感官特征与可溶性固形物含量随时间增加无关。
4. 结语
近年来,冷萃咖啡市场爆发性的增长促进了学界对冷萃咖啡的风味特征、制备技术及风味保持技术等的深入研究,为进一步解读消费者喜好、满足规模化生产、扩展冷萃咖啡市场提供了理论参考和实践指导。但目前多数研究局限于对冷萃咖啡风味物质含量或感官品质描述的单一研究,探索冷萃咖啡风味成分与其感官品质评价的相关性和量效关系研究依旧相对有限。另一方面,为满足消费者对冷萃咖啡产品多样性与便携性的追求,兼具浓郁风味与便携体验的冷萃咖啡浓缩液及冻干粉陆续问世,但控制加工过程中的咖啡特征风味逸散、保持贮藏期内的咖啡独特风味品质的研究尚不多见。咖啡是主观嗜好特征极强的饮品,关联风味物质与冷萃咖啡喜好度的量效关系,减少冷萃咖啡加工和贮运过程中的风味损耗将是未来冷萃咖啡消费链延伸产业化运作需持续关注和重点研究的方向。
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表 1 不同货架期延长技术对冷萃咖啡灭菌效果、贮藏期限及品质变化的影响
Table 1 Effect of different shelf life extension techniques on cold brew coffee microbial reduction, shelf life and quality change
处理技术 工艺参数 总菌数减少值(CFU/mL) 贮藏期限 品质变化(t0) 急速冷却[9] −18 ℃,60 min 881.7 7 d后显示出
微生物污染与未处理样品相比,绿原酸含量降低11%,总挥发性化合物含量显著降低至20.1 mg/kg(未处理样品24.6 mg/kg),具有水果香气的关键挥发性物质乙酸糠酯含量降低了25%,感官表现出强烈的酸味和咸味 紫外线照射[9] 25±5 ℃温度下,1 cm咖啡液在254 nm低压汞灯下照射 890.7 7 d后显示出
微生物污染pH4.98±0.02,显著高于未处理和其他处理样品,
风味感知与未处理样品较相似微滤[9] 1500 g/m2,5 μm标称截止过滤,600 mL/min流速 990 30 d后显示出超过微生物接受限度的霉菌存在(103 CFU/mL) 与未处理样品相比,具有麦芽香气的关键挥发性物质2-甲基丁醛含量降低了20%,感官表现出强烈的苦味 巴氏杀菌[9] 65 ℃,30 min >995 四个月 与未处理样品在pH、咖啡因、绿原酸和挥发性风味物质含量差异不显著,风味感知与未处理样品较相似 高压处理[9] 200 s加压到608 MPa,
保持6 min>995 四个月 与未处理样品在pH、咖啡因、绿原酸和挥发性风味物质含量差异不显著,风味感知与未处理样品较相似 表 2 基于新型食品加工技术(不含装备)的冷萃咖啡风味改良国内外专利汇总
Table 2 Summary of domestic and foreign patents for flavor improvement of cold brew coffee based on new food processing technology (excluding equipment)
编号 国别 专利申请号 申请/公开年份 专利名称 申请单位/申请人 专利信息概述 法律状态 1 中国 CN201610421797.1 2016/2016 一种高品质咖啡浓缩液的生产方法 大闽食品(漳州)
有限公司采用逆流冷萃、冷冻浓缩结合CO2
填充等非热加工技术。已授权 2 欧洲 EP2017064021W 2017/2017 A nitrogen infused high yield soluble coffee and methods thereof Nestec SA [CH] 注入氮的高产率咖啡HYC,脱水碳水化合物含量在25%~42%w/w之间。 已授权 3 美国 US201716462297A 2017/2022 Roast and ground coffee powder and methods of making thereof Nestec SA [CH] 涉及烘焙和研磨,在5 min内制备出
冷萃咖啡。已授权 4 中国 CN201810497357.3 2018/2018 不同咖啡萃取方式特
征标志物及其筛选方
法与应用中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所 液相色谱-质谱技术应用于咖啡冲泡
方式的鉴别。已授权 5 美国 US201816004448A 2018/2020 Cold brew compositions and methods Ewing Todd [US] 混合冷水、咖啡豆、甜味剂和用作乳液稳定剂的膳食纤维;研磨混合物0.5~3.0 min,风味和颜色同时溶进水相。 已授权 6 中国 CN201911405499.3 2019/2020 一种天然产物的脉冲压力冷萃方法 中国农业大学 脉冲压力冷萃技术,提取不同极性
天然产物。实质审查生效 7 欧洲 EP19204121A 2019/2021 Cold-brew coffee extracts and methods of producing the same Master cold brewer
Ag [CH]咖啡豆加入低温水形成悬浮液,分多步湿磨至平均粒径小于100 μm,取液相得冷泡咖啡提取物;提取时间短至几分钟。 进入欧洲阶段 8 中国 CN202010129738.3 2020/2020 一种高香速溶冷萃咖啡粉的制备方法 大闽食品(漳州)
有限公司投料至柱式保温高压萃取罐,进行分段萃取,收集头道液和末道液混合,经冻干过筛到高香速溶冷萃咖啡粉。 实质审查生效 9 中国 CN202010837229.6 2020/2021 冰滴冷萃植物原料萃取液的萃取方法及其应用 优特比咖啡(天津)
有限公司用低温水以每分钟40~120滴匀速滴滤研磨颗粒,萃取用时8~12 h。 实质审查生效 10 中国 CN202011122555.5 2020/2021 一种冷萃咖啡的制备
方法苏州金猫咖啡
有限公司用低温水连续负压萃取预湿的咖啡粉。 实质审查生效 11 中国 CN202011121669.8 2020/2021 一种冷萃冷冻咖啡粉的制备方法 苏州金猫咖啡
有限公司用低温水连续负压萃取预湿的咖啡粉,
浓缩所得咖啡液,冻干。实质审查生效 12 中国 CN202011469741.6 2020/2021 一种冷萃方法 魔饮咖啡(青岛)
有限公司多次喷洒水,控制时间和水量达到传统冷萃工艺的效果。 实质审查生效 13 中国 CN202110842969.3 2021/2021 使用温和高压快速制备冷萃咖啡的方法 中国农业大学 咖啡粉注入低温水,置于高压二氧化碳
容器进行处理。实质审查生效 14 韩国 KR20210101184A 2021/2021 Method for producing supercritical cold brew coffee with flavor 송현 咖啡豆泡在150 bar压力处理的水中
5 min后,再经10 min超临界合成
二氧化碳处理。已授权 表 3 基于原料复配改良冷萃咖啡风味的国内外专利汇总
Table 3 Summary of domestic and foreign patents based on compounding of raw materials to improve the flavor of cold brew coffee
编号 国别 专利申请号 申请/公开年份 专利名称 申请单位/申请人 专利信息概述 法律状态 1 韩国 KR20140032076A 2014/2016 Manufacturing method of dutch coffee with blueberry extract 이준화 添加蓝莓花色苷,味道和香气均衡协调,添加皂角,长期保管不会产生沉淀。 已授权 2 韩国 KR20140067290A 2014/2016 Manufacturing method
of dutch coffee가톨릭관동대학교산학협력단 将海洋深层水作为萃取溶剂制成
冷萃咖啡,加入碱性离子水,长期
保存风味不变。已授权 3 韩国 KR20150052085A 2015/2015 Manufacturing method
of coffee podwer using sambung nyawaHaslla art world Co [KR] 含有平卧绞股蓝,保持咖啡原有味道和香气,比一般咖啡更能感受到柔和、丰富的味道和香气。 已授权 4 中国 CN201910575314.7 2019/2019 一种薄荷咖啡的配制方法 深圳春沐源控股
有限公司添加新鲜薄荷叶研磨成的薄荷汁,
使得咖啡口感不局限于香醇浓厚。实质审查生效 5 中国 CN202022465805.7 2020/2021 含有茯苓提取物的高浓度咖啡饮料萃取装置 杭州俐生美健康科技
有限公司含有茯苓提取物的高浓度咖啡
饮料萃取装置。已授权 6 中国 CN202110539476.2 2021/2021 一种抗疲劳功能性风味冷萃咖啡及其制备方法 普洱丰华联合实业发展有限责任公司 以咖啡豆和酶解红枣汁为主要原料,
兼具咖啡和红枣汁风味。实质审查生效 7 中国 CN202110160586.8 2021/2021 一种芝士咖啡的制备方法 上海亮靓生物科技
有限公司芝士和其它辅料及咖啡在冷萃低温
中结合成萃取液,水融性好。实质审查生效 8 中国 CN202111108108.9 2021/2022 一种具有保健功效的咖啡饮品及其制备方法 上海应用技术大学 咖啡萃取物2份、中草药40份、
净化水200份和功能低聚糖1份。实质审查生效 表 4 冷萃与热冲提取对咖啡特征挥发性风味物质含量的影响
Table 4 Effect of cold and hot brew on coffee characteristic volatile flavor compounds
CAS 化合物 感官描述[9, 43-45] 香气活性值OAV[9] 品种 含量(mg/100 mL;mg/kg*) 冷萃咖啡 热冲咖啡 吡嗪类 109-08-0 2-甲基吡嗪 酚类(phenolic)、烟味(smoky)、香料味(spicy) / 阿拉比卡 0.11~0.20[33]、0.43×10−2~1.49×10−2[38] 0.30~0.40[33] 13925-00-3 2-乙基吡嗪 坚果味(nutty)、霉味(musty)、烘焙味(roasted) / 阿拉比卡 0.48×10−1~0.74×10−1[33] 1.13×10−1~2.05×10−1[33] 123-32-0 2,5-二甲基吡嗪 坚果味(nutty)、可可味(cocoa) >1 阿拉比卡 1.89*[9]、1.0×10−2~3.95×10−2[36] 1.0×10−2~3.22×10−2[36] 108-50-9 2,6-二甲基吡嗪 可可味(cocoa)、烘焙味(roasted)、坚果味(nutty)、霉味(musty) / 阿拉比卡 0.26~0.48[33]、0.81×10−2~2.29×10−2[38] 0.93~0.95[33] 5910-89-4 2,3-二甲基吡嗪 坚果味(nutty)、可可味(cocoa)、烘焙味(roasted)、焦糖味(caramel) / 阿拉比卡 0.11×10−1~0.21×10−1[33] 0.35×10−1~0.38×10−1[33] 13238-84-1 2,5-二乙基吡嗪 坚果味(nutty)、榛果味(hazelnut) / 阿拉比卡 0.6×10−3~2.9×10−3[38] / 15707-23-0 2-乙基-3-甲基吡嗪 坚果味(nutty)、花生味(peanuts) / 阿拉比卡 0.8×10−3~4.5×10−3[36]、0.33×10−2~1.08×10−2[38] 1.3×10−3~3.6×10−3[36] 13925-09-2 2-甲基-6-乙烯基吡嗪 榛果味(hazelnut) / 阿拉比卡 0.28×10−1[33] / 13925-03-6 2-乙基-6-甲基吡嗪 烘焙味(roasted)、榛果味(hazelnut) / 阿拉比卡 0.15~0.28[33] 0.44~0.55[33] 13360-65-1 3,6-可可吡嗪 可可味(cocoa)、烘焙味(roasted)、坚果味(nutty)、榛果味(hazelnut) / 阿拉比卡 0.14~0.32[33]、0.3×10−2~1.54×10−2[38] 0.42~0.55[33] 13925-07-0 3,5-可可吡嗪 烧焦味(burnt)、烘焙味(roasted)、杏仁味(almond)、甜的(sweet)、坚果味(nutty)、焦糖味(caramel)、可可味(cocoa) / 阿拉比卡 0.5×10−3~2.3×10−3[38] / 23747-48-0 5-甲基-6,7-二氢-5H-环戊并
吡嗪泥土味(earthy)、烘焙味(roasted)、花生味(peanuts)、坚果味(nutty)、霉味(musty) / 阿拉比卡 0.19×10−1~0.37×10−1[33]、0.3×10−3~1.5×10−3[38] 0.49×10−1~0.52×10−1[33] 14667-55-1 2,3,5-三甲基吡嗪 泥土味(earthy) >1 阿拉比卡 2.16*[9]、0.21~0.40[33] 0.75[33] 71257-37-9 3,4-二氢-吡咯并[1,2-a]吡嗪 / / 阿拉比卡 0.28×10−1[33] / 22047-26-3 2-甲基-6-乙酰吡嗪 烘焙味(roasted)、可可味(cocoa) / 阿拉比卡 0.16×10−1~0.20×10−1[33] 0.30×10−1~0.32×10−1[33] 18217-82-8 2-甲基-5-[(E)-1-烯丙基]吡嗪 / / 阿拉比卡 0.21×10−1~0.34×10−1[33] 0.32×10−1~0.46×10−1[33] 98-96-4 吡嗪酰胺 / / 阿拉比卡 0.10×10−1~0.14×10−1[33] / 呋喃类 110-00-9 呋喃 像醚的味道(ethereal) / 阿拉比卡 1.01×10−3~2.37×10−3[35] / 98-00-0 糠醇 面包味(bread-like)、焦糖味(caramel) >1 阿拉比卡 4.94*[9]、0.811×10−1~2.259×10−1[36]
0.6×10−2~1.91×10−2[38]0.836×10−1~2.211×10−1[36] 534-22-5 2-甲基呋喃 烟味(smoky)、香料味(spicy) >1 阿拉比卡 0.58*[9]、1.1×10−3~5.7×10−3[36] 0.4×10−3~2.6×10−3[36] 3208-16-0 2-乙基呋喃 化工的(chemical)、像醚的味道(ethereal)、麦芽糖(malty) / 阿拉比卡 0.03~0.08[33] / 625-86-5 2,5-二甲基呋喃 烟味(smoky)、香料味(spicy) / 阿拉比卡 0.03*[9] / 10599-69-6 2-甲基-5-丙酰呋喃 榛果味(hazelnut)、绿色植物味(green) / 阿拉比卡 0.12×10−1~0.16×10−1[33]、1.0×10−4~2.4×10−3[38] / 623-17-6 乙酸糠酯 水果味(fruity) >1 阿拉比卡 0.80*[9]、0.31×10−1[33]、2.95×10−2~6.03×10−2[36] 1.98×10−2~4.38×10−2[36] 3188-00-9 2-甲基二氢-3(2H)-呋喃酮 甜的(sweet)、黄油味(buttery)、坚果味(nutty) / 阿拉比卡 0.13×10−1~0.30×10−1[33] 0.44×10−1~0.51×10−1[33] 3777-71-7 2-庚基呋喃 绿色植物味(green)、坚果味(nutty)、烘焙味(roasted) / 阿拉比卡 0.15×10−1~0.37×10−1[33] / 4412-91-3 3-呋喃甲醇 / / 阿拉比卡 0.73~1.09[33] 1.50~1.62[33] 1192-62-7 2-乙酰基呋喃 甜的(sweet)、杏仁味(almond)、焦糖味(caramel)、可可味(cocoa) / 阿拉比卡 0.83×10−1~1.47×10−1[33] 0.23~0.26[33] 3194-15-8 2-丙酰基呋喃 水果味(fruity) / 阿拉比卡 0.02[33] 0.52×10−1~1.01×10−1[33] 4466-24-4 2-丁基呋喃 甜的(sweet)、水果味(fruity) / 阿拉比卡 0.25×10−1~0.50×10−1[33] 0.66×10−1~1.10×10−1[33] 98-01-1 糠醛 甜的(sweet)、杏仁味(almond)、木质味(woody)、坚果味(nutty)、涩口的焦糖味(caramellic with a burnt astringent nuance) / 阿拉比卡 0.26~0.50[33]、0.377×10−1~2.484×10−1[36]、0.32×10−2~3.54×10−2[38] 0.84~1.07[33]、0.37×10−1~1.837×10−1[36] 620-02-0 5-甲基呋喃醛 香料味(spicy)、焦糖味(caramel)、枫糖味(maple) / 阿拉比卡 0.64~1.05[33]、1.86×10−2~4.90×10−2[36]、0.52×10−2~3.23×10−2[38] 2.09~2.13[33]、1.83×10−2~3.59×10−2[36] 10410-20-5 2-(1-羟基-1-甲基-2-氧代丙基)-2,5-二甲基呋喃-3(2H)-酮 / / 阿拉比卡 0.13×10−1~0.17×10−1[33] / 13679-46-4 甲基糠基醚 烘焙咖啡味(roastedcoffee) / 阿拉比卡 0.40*[9] / 1438-91-1 糠基甲基硫醚 烘焙味(roasted)、烧焦味(burnt) / 阿拉比卡 0.12*[9] / 4437-22-3 二糠基醚 坚果味(nutty)、泥土味(earthy) / 阿拉比卡 0.24×10−1~0.82×10−1[33]、0.6×10−3~6.6×10−3[38] 0.73×10−1~1.19×10−1[33] 醛类 122-78-1 苯乙醛 甜味(sweet)、花香味(floral) / 阿拉比卡 0.10×10−1[33] 0.22×10−1~0.44×10−1[33] 96-17-3 2-甲基丁醛 麦芽糖(malty) >1 阿拉比卡 3.75*[9]、0.14×10−1~0.50×10−1[33] 0.52×10−1~0.56×10−1[33] 590-86-3 3-甲基丁醛 麦芽糖(malty) >1 阿拉比卡 0.73*[9]、0.08×10−1~0.38×10−1[33]、1.59×10−2~5.62×10−2[36] 0.32×10−1~0.40×10−1[33]、0.28×10−2~2.65×10−2[36] 66-25-1 正己醛 蔬菜味(vegetable)、绿色植物味(green) >1 阿拉比卡 1.44*[9] / 124-19-6 壬醛 玫瑰花味(rose)、新鲜的(fresh)、橙子味(orange)、椰子味(coconut)、坚果味(nutty)、生的(raw) / 阿拉比卡 0.00~8×10−4[38] / 酮类 600-14-6 2,3-戊二酮 黄油味(buttery)、焦糖味(caramel) >1 阿拉比卡 3.84*[9]、0.16×10−1~0.49×10−1[33]、1.28×10−2~5.16×10−2[36] 0.78×10−1~1.10×10−1[33]、1.51×10−2~3.12×10−2[36] 699-83-2 2,6-二羟基苯乙酮 / / 阿拉比卡 0.12~0.27[33] / 75-97-8 3,3-二甲基-2-丁酮 / / 阿拉比卡 0.54×10−1[33] / 592-20-1 乙酸基丙酮 水果味(fruity)、黄油味(buttery)、坚果味(nutty) / 阿拉比卡 0.30×10−1~0.52×10−1[33] 1.00×10−1[33] 875-59-2 4-羟基-2-甲基苯乙酮 / / 阿拉比卡 0.15~0.35[33] 0.68~0.68[33] 1575-57-1 1-乙酰氧基-2-丁酮 / / 阿拉比卡 0.15×10−1~0.19×10−1[33] 0.38×10−1[33] 23726-93-4 大马士酮 水果味(fruity) >1 阿拉比卡 0.03*[9] / 78-93-3 丁酮 化工的(chemical)、水果味(fruity) / 阿拉比卡 3.3*[9] / 431-03-8 2,3-丁二酮 黄油味(buttery) / 阿拉比卡 0.8×10−3~8.9×10−3[36] 2.5×10−3~5.4×10−3[36] 21835-01-8 乙基环戊烯醇酮 甜的(sweet)、焦糖味(caramel)、枫糖味(maple)、水果味(fruity)、坚果味(nutty) / 阿拉比卡 3×10−4~9×10−4[38] / 38284-27-4 (3E,5E)-辛-3,5-二烯-2-酮 水果味(fruity) / 阿拉比卡 0.2×10−3~1.9×10−3[38] / 34598-80-6 2,4-二甲基环戊烷-1,3-二酮 / / 阿拉比卡 0.12[33] / 5751-48-4 2-甲基色原酮 / / 阿拉比卡 0.14×10−1[33] / 酯类 547-65-9 2-甲烯基丁内酯 / / 阿拉比卡 0.17×10−1[33] 0.22×10−1[33] 36760-43-7 叔丁基苯基硫基甲酸酯 / / 阿拉比卡 0.43×10−1~0.57×10−1[33] 1.17×10−1~1.47×10−1[33] 79-20-9 乙酸甲酯 像醚的味道(ethereal)、水果味(fruity)、甜的(sweet) / 阿拉比卡 0.35×10−1[33] / 6203-89-0 2,6-二甲基-1-环己烯-1-乙酸酯 / / 阿拉比卡 0.42×10−1[33] / 13290-00-1 N-(2-呋喃基)甘氨酸甲酯 / / 阿拉比卡 0.36×10−1[33] / 7779-73-9 异戊酸异龙脑酯 木质味(woody) / 阿拉比卡 0.25×10−1[33] / 119-36-8 柳酸甲酯 甜的(sweet)、焦糖味(caramel)、杏仁味(almond) / 阿拉比卡 2.19×10−2~3.15×10−2[38] / 碳氢类 3891-99-4 2,6,10-三甲基十三烷 / / 阿拉比卡 0.07×10−1~0.28×10−1[33] 0.22×10−1~0.40×10−1[33] 1921-70-6 2,6,10,14-四甲基十五烷 / / 阿拉比卡 0.16×10−1~0.36×10−1[33] 0.62×10−1[33] 96-37-7 甲基环戊烷 / / 阿拉比卡 0.33×10−1~0.99×10−1[33] 1.12×10−1~1.82×10−1[33] 4634-87-1 2,6-二甲基-2,4-庚二烯 / / 阿拉比卡 0.24×10−1~0.26×10−1[33] / 55401-75-7 9-十二烷基十四氢蒽 / / 阿拉比卡 0.51×10−1[33] 0.97×10−1[33] 醇类 98-55-5 α-松油醇 丁香味(clove)、木质味(woody)、花香(floral) / 阿拉比卡 0.14×10−1~0.30×10−1[33] 0.25×10−1[33] 78-70-6 芳樟醇 花香(floral)、甜的(sweet) / 阿拉比卡 0.19×10−1~0.57×10−1[33] 0.30×10−1~0.84×10−1[33] 768-95-6 1-金刚醇 / / 阿拉比卡 0.29×10−1~0.63×10−1[33] 0.92×10−1~0.94×10−1[33] 60-12-8 苯乙醇 花香(floral)、玫瑰花味(rose) / 阿拉比卡 0.48×10−1~0.64×10−1[33] / 543-49-7 2-庚醇 柠檬(lemon)、青草味(grass) / 阿拉比卡 0.24×10−1[33] / 14003-34-0 3-甲基-3-喹诺醇 / / 阿拉比卡 0.14×10−1[33] / 1075-04-3 1-苯基-1,2-丙二醇 / / 阿拉比卡 0.68×10−1~0.93×10−1[33] / 酸类 503-74-2 异戊酸 酸味(sour) / 阿拉比卡 0.14[33] 0.09[33] 112-05-0 壬酸 绿色植物味(green)、酸味(sour) / 阿拉比卡 0.3×10−3~8.3×10−3[38] / 143-07-7 月桂酸 椰子味(coconut) / 阿拉比卡 2×10−4~6×10−4[38] / 544-63-8 肉豆蔻酸 椰子味(coconut) / 阿拉比卡 0.00~1×10−4[38] / 334-48-5 癸酸 酸味(sour)、水果味(fruity) / 阿拉比卡 0.00~6×10−4[38] / 硫醚类 624-92-0 二甲基二硫醚 蔬菜味(vegetable) / 阿拉比卡 1×10−4~9×10−4[36] 0.1×10−3~6×10−3[36] 酚类 108-95-2 苯酚 酚类(phenolic)、橡胶味(rubber) / 阿拉比卡 0.89×10−1~1.19×10−1[33]、0.7×10−3~3.9×10−3[38] / 118-71-8 麦芽酚 甜的(sweet)、焦糖味(caramel)、水果味(fruity) / 阿拉比卡 1.3×10−3~6.5×103[38] / 90-05-1 愈创木酚 烟味(smoky)、酚类(phenolic) >1 阿拉比卡 0.48*[9]、0.18~0.19[33]、1×10−3~5.7×10−3[38] 0.25~0.49[33] 7786-61-0 4-乙烯基愈创木酚 木质味(woody)、口干的(mouthdrying)、烘焙味(roasted)、
丁香味(clove)/ 阿拉比卡 1×10−4~5×10−4[36]、1×10−4~3.5×10−3[38] 1×10−4~4×10−4[36] 96-76-4 2,4-二叔丁基苯酚 酚类(phenolic) / 阿拉比卡 0.58×10−2~1.19×10−2[38] / 1138-52-9 3,5-二叔丁基苯酚 / / 阿拉比卡 0.37×10−1[33] 0.67×10−1[33] 2785-89-9 4-乙基愈创木酚 酚类(phenolic)、烟味(smoky)、木质味(woody)、丁香味(clove) / 阿拉比卡 0.27[33]、0.13×10−2~1.73×10−2[38] 0.30~0.37[33] 108-39-4 间甲酚 药味(medicinal)、木质味(woody)、酚类(phenolic) / 阿拉比卡 2×10−4~8×10−4[38] / 95-48-7 邻甲酚 霉味(musty)、酚类(phenolic) / 阿拉比卡 0.39×10−1~0.51×10−1[33] / 106-44-5 对甲酚 酚类(phenolic) / 阿拉比卡 0.37×10−1[33] 1.13×10−1[33] 杂环类 1438-94-4 1-糠基吡咯 蔬菜味(vegetable)、绿色植物味(green) >1 阿拉比卡 0.07*[9]、0.26×10−1~0.47×10−1[33]、0.1×10−3~1.7×10−3[38] / 86688-96-2 (吡咯-3-基)-乙酸 / / 阿拉比卡 0.27×10−1~1.22×10−1[33] / 1003-29-8 2-吡咯甲醛 可可味(cocoa)、坚果味(nutty)、烘焙味(roasted)、霉味(musty) / 阿拉比卡 0.24×10−1~0.28×10−1[33]、1.7×10−3~5.3×10−3[38] / 1192-58-1 N-甲基-2-吡咯甲醛 坚果味(nutty)、烘焙味(roasted) / 阿拉比卡 0.16~0.30[33] 0.43[33] 19713-89-4 3,4-二甲基-1H-吡咯-2-羧醛 / / 阿拉比卡 0.26×10−1~0.40×10−1[33] 1.43×10−1[33] 932-16-1 2-乙酰基-1-甲基吡咯 坚果味(nutty) / 阿拉比卡 0.02*[9]、0.1×10−3~3.9×10−3[38] / 1072-83-9 2-乙酰基吡咯 霉味(musty)、樱桃味(cherry)、坚果味(nutty) / 阿拉比卡 0.11~0.19[33]、1.6×10−3~6.7×10−3[38] 0.85×10−1~2.74×10−1[33] 110-86-1 吡啶 酸味(sour)、陈腐味(stale) / 阿拉比卡 0.41~1.15[33]、0.508×10−1~1.695×10−1[38] 1.21~1.66[33] 536-78-7 3-乙基吡啶 烟味(tobacco)、焦糖味(caramel)、烘焙味(roasted)、榛果味(hazelnut) / 阿拉比卡 0.09×10−2~1.11×10−2[38] / 67402-83-9 1-(1(4H)-吡啶基)乙酮 / / 阿拉比卡 0.2×10−3~1.0×10−3[38] / 6380-23-0 3,4-二甲氧基苯乙烯 绿色植物味(green)、花香(floral)、木质味(woody)、
水果味(fruity)/ 阿拉比卡 0.20×10−1~0.48×10−1[33]、0.1×10−3~1.0×10−3[38] 0.55×10−1~0.84×10−1[33] 491-36-1 4-羟基喹唑啉 / 阿拉比卡 0.19×10−1~0.50×10−1[33] 0.56×10−1[33] 注:通常认为香气活性值(Odor activity value,OAV)大于1代表对样品风味有贡献;“/”表示在参考文献中未查询到。 表 5 冷萃与热冲对咖啡特征非挥发性风味物质含量的影响
Table 5 Effect of cold and hot brew on coffee characteristic nonvolatile flavor compounds
CAS 化合物 品种 含量 冷萃咖啡 热冲咖啡 58-08-2 咖啡因 阿拉比卡 121~123a[51]、94~142a[32]、75~80a[64]、6050~7900b[36]、56~60a[33] 80~82a[32]、83~85a[64]、6010~7700b[36]、64~68a[33] 罗布斯塔 167~175a[51] / 未知 59~97a[38] / 535-83-1 葫芦巴碱 阿拉比卡 107~108a[51]、53~68a[32]、51~55a[64]、5200~6870b[36]、31~50a[33] 46~47a[32]、55~56a[64]、5230~6450b[36]、49~54a[33] 罗布斯塔 58a[51] / 未知 11~33a[38] / 906-33-2 5-咖啡酰奎宁酸 阿拉比卡 48~79a[32]、40~42a[64]、2270~2940b[36] 39~43a[32]、43a[64]、2290~2790b[36] 905-99-7 4-咖啡酰奎宁酸 阿拉比卡 30~48a[32]、34~35a[64]、2810~3700b[36] 24~27a[32]、36a[64]、2780~3530b[36] 327-97-9 绿原酸 阿拉比卡 6780~8970b[36]、125~137a[33] 6950~8710b[36]、129~153a[33] 未知 10~25a[38] / 67-47-0 5-羟甲基糠醛 阿拉比卡 490~720b[36] 500~690b[36] 149-91-7 没食子酸 阿拉比卡 230~490b[36] 260~440b[36] 注:a:mg/100 mL;b:mg/kg;“/”表示在参考文献中未查询到。 -
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