發(fā)酵與焙烤對(duì)可可豆香氣影響的GC—MS分析

易橋賓 谷風(fēng)林 房一明 徐飛 那治國(guó) 趙友興

摘 ?要 ?采用頂空固相微萃取（HS-SPME）和氣-質(zhì)聯(lián)用儀（GC-MS）分析未發(fā)酵豆、發(fā)酵豆和焙烤豆的香氣成分，并采用主成分分析法對(duì)可可豆香氣的影響進(jìn)行分析。結(jié)果表明：未發(fā)酵豆、發(fā)酵豆和焙烤豆香氣差異明顯。從未發(fā)酵豆和發(fā)酵豆中分別鑒定出30和62種揮發(fā)性成分，主要為醇類、酮類、烯烴類和醛類，發(fā)酵后可可豆香氣物質(zhì)增多。在105、125、145 ℃下焙烤的未發(fā)酵豆和發(fā)酵豆分別鑒定出47、59、84和71、68、83種，主要為醇類、酯類、醛類、烯烴和吡嗪類，低溫焙烤和高溫焙烤的可可豆香氣差異明顯;酮類集中于未發(fā)酵低溫焙烤區(qū)，酸類、酯類和醇類偏向于發(fā)酵低溫焙烤區(qū)，呋喃類和吡嗪類等雜環(huán)類化合物指向高溫焙烤區(qū)。這些香氣成分的差異，形成不同處理可可豆之間的風(fēng)味差異，可可豆香氣成分的主成分分析可以作為可可豆不同處理潛在的評(píng)價(jià)方法。

關(guān)鍵字 ?海南可可豆;揮發(fā)性化合物;頂空固相微萃取;氣質(zhì)聯(lián)用;主成分分析

中圖分類號(hào) ?TS274 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ?A

Analysis of Effect of Fermentation and Roasting on

the Flavor of Cocoa Beans by GC-MS

YI Qiaobin1，2， GU Fenglin1，3 *， FANG Yiming1，3， XU Fei1，3， NA Zhiguo2， ZHAO Youxing4

1 Spice and Beberage Research Institute， CATAS， Wanning， Hainan 571533， China

2 Department of Food and Environmental， Heilongjiang Dongfang University， Harbin， Heilongjiang 150086， China

3 Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Grops， Ministry of Agriculture， Wanning， Hainan 571533， China

4 National Center of Important Tropical Grops Engineering and Technology Research， Haikou， Hainan 571101， China

Abstract ?The solid phase microextraction（SPME）-gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）was used to investigate the aroma components of cocoa beans of unfermented， fermented and roasted cocoa beans， and the principal component analysis method was combined to analyze the difference. The results showed that the aromas of the unfermented， fermented and roasted beans were significantly different， 30 and 62 kinds of volatile components were identified from the fisrt two samples， mainly alcohols， ketones， olefins and aldehydes. It can be concluded that the aromas of unfermented and fermented bean were significantly different. Roasted at the temperature of 105 ℃， 125 ℃ and 145 ℃， 47， 59， 84 and 71， 68， 83 aromas were respectively determined from unfermented and fermented beans， mainly alcohols， esters， aldehydes， alkenes and pyrazine. Fermentation enhanced the aroma quantity， and the significant difference existed in the aroma concentration between the cocoa beans roasted at low and high temperature. Ketenes were focused on unfermentation cocoa beans of under low temperature. Acids， esters and alcohols tend to ferment cocoa beans under low temperature. And furans， pyrazines and other heterocyclic compounds were pointed to the high temperature part. The difference of these aroma components resulted in the flavor difference of specific treatments cocoa beans. Therefore， principal component analysis has the potential to be used for aroma quality evaluation of the cocoa beans from different treatments.

Key words ?Hainan cocoa beans; Volatile compounds; HS-SPME; Gas chromatography-mass spectrometer（GC-MS）; principal component analysis

doi ?10.3969/j.issn.1000-2561.2015.09.027

可可豆具有的天然風(fēng)味是世界上最受歡迎的風(fēng)味之一，與其它單一自然的揮發(fā)性風(fēng)味（如：香草蘭的香草醛味[1-2]，香蕉的戊酯味[3-4]，桃的γ-內(nèi)酯味[5-6]，杏仁的苯甲醛味[7]）相比較，可可豆自然風(fēng)味的揮發(fā)性餾分是一個(gè)高達(dá)500種物質(zhì)的復(fù)雜混合物[8]。隨著研究的深入，風(fēng)味物質(zhì)的種類在不斷增加，到目前為止，可可豆天然風(fēng)味混合物仍無(wú)法模擬合成。S Jinap等[9]研究表明，可可豆在發(fā)酵過(guò)程中的內(nèi)源性羧肽酶作用下生成了可可香味的前體物質(zhì)親水性多肽和疏水性多肽，以及少量的吡嗪。可可的風(fēng)味伴隨加工過(guò)程中的美拉德反應(yīng)而產(chǎn)生，揮發(fā)性風(fēng)味成分主要是一些含氮和含氧的物質(zhì)，如吡嗪、吡咯、呋喃、醛和氨基化合物[10-11]。

固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法（SPME-GC-MS）是食品中揮發(fā)性物質(zhì)分析較為常用的方法，與傳統(tǒng)的蒸餾或溶劑萃取方法比較，具有操作時(shí)間短，樣品量小，無(wú)需萃取溶劑，集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體，能夠盡可能減少被分析的揮發(fā)性物質(zhì)的損失，較為真實(shí)地反映風(fēng)味成分等優(yōu)點(diǎn)[12-14]。Counet等[15]采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用（SPME-GC-MS）方法分析了8種可可液塊的香氣，鑒定了43種化合物，其中有5種物質(zhì)是第一次檢出。SylvieDucki等[16]采用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法比較了可可粉和巧克力之間的香氣成分差異。

盡管可可粉香氣的研究已有報(bào)道，但鮮有對(duì)發(fā)酵和焙烤溫度影響影響可可豆香氣的研究。本文采用SPME-GC-MS方法分析不同處理?xiàng)l件下的可可豆主要揮發(fā)性風(fēng)味成分，并通過(guò)Canoco4.5進(jìn)行主成分分析，確定了不同加工條件下風(fēng)味物質(zhì)的變化，為可可豆工藝的優(yōu)化和風(fēng)味的選擇提供理論參考，對(duì)優(yōu)化我國(guó)可可豆加工工藝和產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料與儀器

1.1.1 ?材料 ? 供試材料海南可可鮮果由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所提供。

1.1.2 ?儀器 ? DG-0.2真空凍干機(jī)（蘭州科近真空凍干技術(shù)有限公司）;單爐咖啡烘焙機(jī)（德國(guó)PROBAT）;全自動(dòng)磨樣機(jī)（RS200混合型碾磨儀）德國(guó)RETSCH;電子天平（AL104）美國(guó)METTLER TOLEDO;水浴鍋上海精宏;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC System 7890A;VL MSD 5975C）美國(guó)安捷倫公司;固相微萃取器手柄、SPME裝置、65 μm DVB/CAR-PDMS萃取頭 ?美國(guó)Supelco公司。

1.2 ?方法

1.2.1 ?材料預(yù)處理 ? 選擇新采摘好的可可鮮果，立即去殼取鮮可可豆，其中一部分使用水洗凈可可豆外部果膠等果肉部分物質(zhì)，通風(fēng)處晾曬干燥，-40 ℃保存記為UF（unfermented）;另外一部分置于避光透氣較好的木箱中進(jìn)行發(fā)酵（溫度在50～60 ℃）[17]，6 d后，通風(fēng)處晾曬干燥，-40 ℃保存記為F（fermented）?？煽啥贡嚎咎幚聿捎肞ROBAT咖啡烘焙機(jī)，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)20 min～1 h、120～150 ℃為最優(yōu)焙烤條件[18]，而根據(jù)研究需要，本研究采用未發(fā)酵可可豆和發(fā)酵可可豆在105 ℃、125 ℃和145 ℃溫度下，焙烤30 min，分別記為UF-105（F-105）、UF-125（F-125）、UF-145（F-145），以上選擇焙烤的溫度都與文獻(xiàn)所述范圍相符。之后通過(guò)磨樣機(jī)精細(xì)研磨UF、F、UF-105、UF-125、UF-145、F-105、F-125和F-145樣品獲得待測(cè)可可粉。

1.2.2 ?固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用分析 ? 準(zhǔn)確稱量“1.2.1”中可可粉2.0 g于10 mL的樣品瓶?jī)?nèi)，將老化好的萃取頭（DVB/CAR-PDMS）[16]插入樣品瓶，伸出纖維于上空氣體中，60 ℃溫度下預(yù)熱10 min，萃取30 min，在進(jìn)樣口解析5 min，用于GC-MS分析，每個(gè)樣品重復(fù)3次。

色譜條件：聚乙二醇（PEG）毛細(xì)管柱，DB-WAX（30 m×0.25 mm，0.25 μm）;程序升溫：40 ℃保持4 min，以3 ℃/min升溫至96 ℃，保持3 min，再以1.5 ℃/min升溫至150 ℃，保持0 min;最后以10 ℃/min升溫到210 ℃，保持2 min，進(jìn)樣口溫度：250 ℃;載氣He，流速1 mL/min。

質(zhì)譜條件：電離方式EI，電子能量70 eV，離子源溫度250 ℃，傳輸線溫度250 ℃。掃描質(zhì)量范圍40～550 amu。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

GC-MS實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)安捷倫儀器自帶軟件進(jìn)行處理，未知化合物經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索同時(shí)與NIST譜庫(kù)和Wiley譜庫(kù)相匹配，只有當(dāng)正反匹配度均大于80（最大值100）的鑒定結(jié)果才予以確認(rèn)，并結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)一步確認(rèn)香氣物質(zhì)的各個(gè)化學(xué)成分，按峰面積歸一化法算出樣品中各個(gè)組分的相對(duì)含量。Canoco4.5和Origin9.1軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)主成分分析和圖像處理。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?發(fā)酵可可豆香氣成分的分析結(jié)果

通過(guò)GC-MS分析，發(fā)酵可可豆與未發(fā)酵可可豆相比，揮發(fā)性成分的種類和相對(duì)含量有明顯區(qū)別，未發(fā)酵可可豆和發(fā)酵可可豆分別鑒定出30、62種揮發(fā)性物質(zhì)。從表1可以看出，有22種相同物質(zhì)，分別為醇類：3-甲基丁醇、2-庚醇、苯乙醇、2-甲基丙醇、2-壬醇、反式-2，3-丁二醇、3，7-二甲基-1，6-辛二烯-3-醇、順式-2，3-丁二醇、α-甲基-苯甲醇;酯類：乙酸-2-戊酯、乙酸-3-甲基丁酯、丁內(nèi)酯;醛類：2-甲基丁醛、苯甲醛;酮類：2-庚酮、2-壬酮、苯乙酮;烯烴：β-蒎烯、D-檸檬烯、3，7-二甲基-（E）-1，3，6-辛三烯，此外還有乙酸、2-乙酰呋喃。發(fā)酵后醇類、酯類和烯烴類種類分別增加了5、13和4種，見(jiàn)圖1（a）。發(fā)酵后酸類和酯類相對(duì)含量分別增加了11.79%、16.59%，酮類減少了32.08%，其中乙酸和乙酸-3-甲基丁酯分別增加了10.19%、6.05%，2-戊酮從13.26%減少至未檢測(cè)出，2-庚酮和2-壬酮分別減少了13.20%、5.83%;醇類中2-庚醇發(fā)酵后減少了20.75%，苯乙醇增加了16.62%，反式-2，3-丁二醇增加了4.31%;呋喃類、內(nèi)酯、吡嗪類種類和相對(duì)含量變化不明顯，見(jiàn)圖1（b）。

2.2 ?焙烤可可豆香氣成分的分析結(jié)果

焙烤是可可豆加工的關(guān)鍵過(guò)程，從表1可以看出，未發(fā)酵可可豆和發(fā)酵可可豆經(jīng)105 ℃、125 ℃、145 ℃焙烤后，揮發(fā)性成分有顯著變化，焙烤未發(fā)酵豆分別鑒定出了47、59和84種，焙烤發(fā)酵豆鑒定出了71、68和83種。焙烤的未發(fā)酵豆和發(fā)酵豆比較，105 ℃的焙烤溫度下有33種相同物質(zhì)，125 ℃的焙烤溫度下有39種相同物質(zhì)，145 ℃的焙烤溫度下有55種相同物質(zhì);未發(fā)酵豆3個(gè)不同焙烤溫度下共有相同物質(zhì)35種，發(fā)酵豆3個(gè)不同焙烤溫度下共有相同物質(zhì)47種;所有樣品共有相同物質(zhì)21種，分別為醇類：3-甲基丁醇、2-庚醇、苯乙醇、2-壬醇、反式-2，3-丁二醇、3，7-二甲基-1，6-辛二烯-3-醇、順式-2，3-丁二醇、苯甲醇，酸類：乙酸、3-甲基丁酸，呋喃類：2-乙酰呋喃、2-呋喃甲醇、2，5-二甲基-4-羥基-3（2H）-呋喃酮，醛類：5-甲基-2-呋喃甲醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、苯甲醛、苯乙酮，此外還有β-月桂烯、2，5-二甲基吡嗪、2-乙酰吡咯。

從圖2可以看出，在105 ℃條件下焙烤，未發(fā)酵豆的主要揮發(fā)性物質(zhì)是酮類（23.28%）、酸類（15.02%）和醇類（25.57%），三者相對(duì)含量總和高達(dá)63.87%。酮類中含量較高的有2-戊酮（9.93%）、2-庚酮（6.49%）、2-壬酮（3.27%）等。檢出的5種酸類中，乙酸的相對(duì)含量較高為9.15%。醇的種類較多，總共檢出15種，其中2-庚醇（11.49%）、2-戊醇（9.44%）、苯乙醇（7.82%）、3-甲基丁醇（5.07%）的含量較高，此外相對(duì)含量較高的含有苯甲醛（3.21%）和呋喃（5.05%）。經(jīng)105 ℃溫度焙烤后，發(fā)酵豆的主要揮發(fā)性物質(zhì)是酸類（13.44%）、醇類（42.72%）、吡嗪類（16.17%）、酯類（11.28%），見(jiàn)圖2，四類物質(zhì)的相對(duì)含量總和為83.61%。酸類中乙酸（10.25%）的含量較高。醇類中有苯乙醇（19.87%）、2-壬醇（5.6%）、2-甲基-3-丁烯-2-醇（4.91%）、2-甲基-3-戊醇（2.81%）含量較高。共檢出10種吡嗪，其中有兩種含量較高大于1%，分別為2-乙烯基-6-甲基吡嗪（11.47%）和2，3，5-三甲基-6-乙基吡嗪（2.69%）。酯類僅有苯甲酸乙酯（4.27%）含量較高。此外，還有呋喃（4.94%）、苯甲醛（2.12%）、2-乙酰吡咯（3.89%）含量較高。

經(jīng)125 ℃溫度焙烤的未發(fā)酵豆揮發(fā)性成分主要為酮類（16.33%）、酸類（14.04%）、醇類（35.32%）、吡嗪類（10.16%）和呋喃類（11.03%），見(jiàn)圖2。醇類仍占主要成分，和105℃比較，僅新增2-乙基丁醇（0.17%）、2-甲基-3戊醇（0.43%），減少了乙醇和正己醇兩種醇類。其中3-甲基丁醇、2-戊醇明顯減少，分別從5.07%和9.44%減少到2.78%和4.51%。吡嗪類物質(zhì)相對(duì)含量明顯改變，從0.66%增加到10.16%，其中甲基吡嗪（1.32%）、2，5-二甲基吡嗪（5.25%）、2，6-二甲基吡嗪（1.87%）相對(duì)含量均超過(guò)1%。此外，酸類和酮類相對(duì)含量有一定的減少，2-呋喃甲醇（4.27%）也較高。經(jīng)125 ℃溫度焙烤后的發(fā)酵豆揮發(fā)性成分主要為酸類（12.89%）、醇類（38.51%）和吡嗪類（24.68%），見(jiàn)圖2。醇類和酸類仍為主要成分，醇類減少了5種，反式-2，3-丁二醇和順式-2，3-丁二醇相對(duì)含量分別從0.19%和0.12%增加到10.74%和4.75%。酸類的種類和相對(duì)含量基本上保持不變。不同吡嗪的相對(duì)含量都有一定的增加，其中新增3-乙基-2，5-二甲基吡嗪（8.15%）。

在145 ℃焙烤條件下，未發(fā)酵豆的揮發(fā)性成分主要為醇類（12.03%）、吡嗪類（32.53%）和呋喃類（24%），見(jiàn)圖2。醇類的相對(duì)含量減少，呋喃類和吡嗪類相對(duì)含量增加，其中呋喃類主要是5-甲基-呋喃甲醛（3.52%）、呋喃（9.86%）、2-呋喃甲醇（5.46%）、2，5-二甲基-4-羥基-2H-呋喃-3-酮（2.41%）。吡嗪類主要是2，5-二甲基吡嗪（6.59%）、甲基吡嗪（4.04%）、2，6-二甲基吡嗪（3.13%）、2-乙基-6-甲基吡嗪（1.59%）、三甲基吡嗪（2.1%）、2-乙基-5-甲基吡嗪（2.4%）、3-乙基-2，5-二甲基吡嗪（8.77%）。145 ℃焙烤下發(fā)酵豆的揮發(fā)性成分主要為醇類（35.24%）和吡嗪類（30.24%），二者相對(duì)含量總和為65.48%，見(jiàn)圖2。醇類主要為苯乙醇（15.66%）、反式-2，3-丁二醇（10.17%）和順式-2，3-丁二醇（5.02%）。吡嗪類主要為2，5-二甲基吡嗪（5.03%）、甲基吡嗪（2.08%）、2，6-二甲基吡嗪（1.97%）、2-乙基-6-甲基吡嗪（1.67%）、三甲基吡嗪（3.04%）、2-乙基-5-甲基吡嗪（1.73%）、2，6-二乙基吡嗪（1.0%）、3-乙基-2，5-二甲基吡嗪（8.54%）。比較未發(fā)酵豆和發(fā)酵豆在145 ℃焙烤溫度下吡嗪類物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)種類基本上相同，相對(duì)含量也較為接近，說(shuō)明通過(guò)較高溫度焙烤，未發(fā)酵豆與發(fā)酵豆吡嗪類揮發(fā)性成分差異縮小。

2.3 ?可可豆香氣的主成分分析

未焙烤可可豆和焙烤可可豆的各類物質(zhì)總相對(duì)含量的主成分分析，得到的主成分的特征向量見(jiàn)表2。由表2可知，第1主成分的貢獻(xiàn)率為59.1%，第2主成分的貢獻(xiàn)率為27.6%，第3主成分的貢獻(xiàn)率為9.0%，第4主成分的貢獻(xiàn)率為2.3%，4個(gè)成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率已經(jīng)達(dá)到98%，根據(jù)主成分分析一般提取主成分包含90%以上信息的原理[21]，可見(jiàn)此4個(gè)主成分足以說(shuō)明該數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，故根據(jù)其貢獻(xiàn)大小將其命名為第1、2、3、4主成分。

由圖3可知，8個(gè)樣品分散在4個(gè)區(qū)域內(nèi)，未發(fā)酵可可豆中UF、UF-105、UF-125集中在區(qū)域右上角區(qū)域，UF-145單獨(dú)分散在左上角區(qū)域，F(xiàn)集中在右下角區(qū)域，經(jīng)不同溫度焙烤的發(fā)酵可可豆集中在左下角區(qū)域且較為接近。圖中箭頭的指向?yàn)閷?duì)應(yīng)物質(zhì)的集中區(qū)域。各類物質(zhì)集中情況為，145 ℃高溫焙烤可可豆的呋喃類、吡嗪類、其他物質(zhì)相對(duì)含量較高，其中呋喃類偏于UF-145，吡嗪類偏于F-145;未焙烤的未發(fā)酵可可豆和低溫焙烤的可可豆酮類物質(zhì)相對(duì)含量較高;醇類、烯烴和醛類集中在右邊的未焙烤和低溫焙烤區(qū)域，醇類偏于發(fā)酵豆;酸類、內(nèi)酯和酯類集中在發(fā)酵豆區(qū)域。表1中不同的揮發(fā)性成分的香氣類型主成分分析結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，第1主成分的貢獻(xiàn)率為52.1%，第2主成分的貢獻(xiàn)率為38.8%，第3主成分的貢獻(xiàn)率為7.1%，第4主成分的貢獻(xiàn)率為1.3%，4個(gè)成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率已經(jīng)達(dá)到99.3%，4個(gè)主成分足以說(shuō)明該數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)。由圖4可知，八個(gè)樣品能較好的被區(qū)分，整體情況與圖3中不同物質(zhì)的總相對(duì)含量主成分分散圖接近，未發(fā)酵豆集中在上部分區(qū)域，發(fā)酵豆集中在下部分區(qū)域，焦味、清草香，油脂味集中在右上半部分的未發(fā)酵低溫焙烤區(qū)域，烤香和可可香偏于高溫焙烤可可豆區(qū)域的中間部分，甜香偏于發(fā)酵高溫焙烤區(qū)域，果香偏于發(fā)酵未焙烤區(qū)域，位于發(fā)酵豆低溫區(qū)域的F-105和F-125，對(duì)7種主要香氣主成分分析結(jié)果差異小。

3 ?討論與結(jié)論

3.1 ?發(fā)酵對(duì)可可豆風(fēng)味的影響

未發(fā)酵豆以醇類、酮類和醛類為主。醇類主要以飽和醇為主，而飽和醇閾值較高，一般對(duì)食品的風(fēng)味貢獻(xiàn)不大，而不飽和醇閾值較低[22]，其中3，7-二甲基-1，6-辛二烯-3-醇味是未發(fā)酵豆中檢測(cè)到的唯一不飽和醇，推測(cè)其對(duì)未發(fā)酵可可豆的水果香具有較大的貢獻(xiàn)。醛類的氣味閾值較低，一般認(rèn)為是由不飽和脂肪酸的氧化分解產(chǎn)生的[23]，可見(jiàn)戊醛可能是未發(fā)酵可可豆油脂味的主要來(lái)源，苯甲醛具有令人愉快的杏仁香和水果香[24]，對(duì)可可豆的水果風(fēng)味起加和作用。而3-甲基丁醇具有可可香更是賦予了部分可可豆才有的獨(dú)特香味。

發(fā)酵生成了醇、酸和烯烴類，種類呈增加趨勢(shì)，部分物質(zhì)的相對(duì)含量變化較大，發(fā)酵對(duì)可可豆的揮發(fā)性物質(zhì)有明顯的影響。酸類和酯類相對(duì)含量分別增加了11.79%、16.59%，酮類減少了32.08%。其中多數(shù)醇類屬于飽和醇類，香氣閾值較高，苯乙醇含量較高，3，7-二甲基-1，6-辛二烯-3-醇屬于不飽和醇，二者可能對(duì)發(fā)酵可可豆水果風(fēng)味有一定的貢獻(xiàn)。另外，發(fā)酵可可豆中相對(duì)含量較高的酸類、酯類、醛類和酮類物質(zhì)大部分都具有水果香和花香，其中乙酸賦予了發(fā)酵可可豆發(fā)酵酸味，發(fā)酵豆除了有3-甲基丁醇具有可可香外，2-甲基丁醛和3-甲基丁醛兩種醛同樣具有可可香味起到了加和作用，說(shuō)明發(fā)酵增強(qiáng)了可可豆的特征香味。此外，發(fā)酵還產(chǎn)生了3-甲基丁酸、2-庚酮和2-壬酮三種具有奶酪香味的物質(zhì)，這也可能是發(fā)酵豆比未發(fā)酵豆更醇香的一個(gè)原因。烯烴類物質(zhì)閾值一般較高，且在本研究中相對(duì)含量較低，對(duì)可可豆風(fēng)味貢獻(xiàn)作用不大。

未焙烤可可豆的風(fēng)味與主成分分析結(jié)果中風(fēng)味類型的偏重度基本上一致，未發(fā)酵豆香味接近于水果型香味特征，并將其劃分為低溫焙烤區(qū)范圍。此外，還發(fā)現(xiàn)可可豆特征風(fēng)味在發(fā)酵后有一定的增強(qiáng)，說(shuō)明為了獲得具有特征風(fēng)味的可可豆需進(jìn)行發(fā)酵。

3.2 ?焙烤對(duì)可可豆風(fēng)味的影響

經(jīng)較低溫105 ℃焙烤后，可可豆的水果香味有所減弱，可可豆具有了一定的烤香香味。未發(fā)酵焙烤可可豆中醇類、醛類仍是主要的揮發(fā)性物質(zhì)，其中具有杏仁味的苯甲醛含量增加，具有水果香味的3，7-二甲基-1，6-辛二烯-3-醇含量減少，新檢出了少量的具有烤香、可可香的2，5-二甲基吡嗪和2-乙酰吡咯。發(fā)酵焙炒可可豆中醇類和酸類為主要揮發(fā)性物質(zhì)，其中酸類仍占有較高的比例，具有烤堅(jiān)果香的丁內(nèi)酯含量增加，新檢出了多種具有烤香的吡嗪類物質(zhì)，2-乙烯基-6-甲基吡嗪（11.47%）和2，3，5-三甲基-6-乙基吡嗪（2.69%）含量較高。此外，也檢出了具有可可香的2-乙酰吡咯（3.89%）。呋喃類物質(zhì)在105 ℃焙烤后未發(fā)酵豆和發(fā)酵豆均產(chǎn)生較多，呋喃甲醛在焙烤可可豆中含量較高，對(duì)105 ℃焙烤后可可豆的風(fēng)味貢獻(xiàn)較大，使其具有烤面包香。呋喃類物質(zhì)是由糖的分解和美拉德反應(yīng)產(chǎn)生，其氣味閾值很低且大都具有很強(qiáng)的焦糖香味。焙烤下發(fā)生的美拉德反應(yīng)比較復(fù)雜，且產(chǎn)生很多重要的風(fēng)味化合物，其中包括呋喃、吡嗪、吡啶等。同時(shí)，在105 ℃焙烤后，未發(fā)酵豆和發(fā)酵豆中分別檢出了二甲基硫醚和二甲基二硫醚，硫醚常由蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生。經(jīng)較低溫105 ℃焙烤后，可可豆的風(fēng)味特征基本上表現(xiàn)為，未發(fā)酵可可豆仍以水果型風(fēng)味為主，發(fā)酵可可豆具有了一定的可可豆烤香氣特征。

經(jīng)較高溫度125 ℃焙烤后，未發(fā)酵可可中具有烤香的吡嗪類和焦味的呋喃類增加，其中2，5-二甲基吡嗪和呋喃甲醛含量較高，由于未發(fā)酵可可豆的呋喃含量高，其焦糊味比發(fā)酵可可豆?jié)?發(fā)酵可可豆中吡嗪的含量和種類均大量增加，且增加的吡嗪大多具有可可香和烤香，使得其可可香味比相同溫度焙烤的未發(fā)酵可可豆要濃郁。吡嗪類化合物主要是由于美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的，一般具有烤香味。另外，經(jīng)125 ℃焙烤后，未發(fā)酵可可豆中的酯類含量有一定的減少，水果香氣減弱;發(fā)酵可可豆中酯類大量減少，對(duì)其風(fēng)味影響較小，其水果香味基本上被占主導(dǎo)地位的吡嗪和呋喃所掩蓋。在125 ℃較高溫條件下導(dǎo)致的可可豆中脂肪酸氧化的加劇，美拉德反應(yīng)及蛋白質(zhì)的降解應(yīng)是發(fā)酵可可豆在125 ℃加熱處理下產(chǎn)生特征風(fēng)味的原因[25]。在125 ℃焙烤后，可可豆的風(fēng)味主要表現(xiàn)為，未發(fā)酵可可豆以烤香和焦味為主，發(fā)酵可可豆則具有了可可香和烤香等商品可可豆獨(dú)特的風(fēng)味。

經(jīng)高溫145 ℃焙烤后，可可豆均散發(fā)出明顯的烤香和可可香。其中對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的主要是雜環(huán)類化合物。另外，未發(fā)酵可可豆呋喃含量較高，故還具有較強(qiáng)的焦糊味。發(fā)酵可可豆中具有烤香的吡嗪類含量繼續(xù)增加，具有焦糊味的呋喃類也有一定量的增加，可可香特征風(fēng)味不再有125 ℃焙烤條件下純正，其中夾雜了一定的燒焦味。此外，在125 ℃和145 ℃焙烤下，檢出了一定含量的麥芽酚麥芽酚具有焦奶油硬糖的特殊香氣，其形成機(jī)理主要是還原糖和氨基酸共熱時(shí)，通過(guò)美拉德反應(yīng)脫水產(chǎn)生的[26]。

在主成分分析中，在3個(gè)不同溫度焙烤下未發(fā)酵豆較為分散風(fēng)味差異較大，發(fā)酵豆比較集中風(fēng)味差異較小。105 ℃焙烤下未發(fā)酵豆仍以水果香為主，發(fā)酵豆中出現(xiàn)含量較高具烤香物質(zhì)吡嗪類，說(shuō)明發(fā)酵過(guò)程中為后期產(chǎn)生的吡嗪類物質(zhì)香氣物質(zhì)提供了前體;而在125 ℃和145 ℃高溫焙烤下，未發(fā)酵豆烤香物質(zhì)以呋喃類為主體，發(fā)酵豆以吡嗪類和雜環(huán)為主要香氣物質(zhì)。這是由于葡萄糖和果糖等單糖在酸性pH條件下產(chǎn)生較少的呋喃，葡萄糖和果糖高于90 ℃后開(kāi)始產(chǎn)生呋喃類，蔗糖高于130 ℃后才產(chǎn)生較多呋喃類[27];發(fā)酵后產(chǎn)生較多的酸，pH較低，多糖水解成單糖，故發(fā)酵豆相對(duì)于未發(fā)酵豆呋喃類的相對(duì)含量低;焙烤溫度都高于90 ℃，發(fā)酵豆在三個(gè)不同溫度焙烤下呋喃類的相對(duì)含量變化較小;未發(fā)酵豆在145 ℃焙烤下呋喃類相對(duì)含量明顯高于105 ℃和125 ℃。

3.3 ?可可豆香氣的主成分分析

J Serra Bonvehí通過(guò)使用大量的標(biāo)準(zhǔn)品研究了不同加工處理后的可可粉風(fēng)味品質(zhì)與其所含物質(zhì)種類和含量之間的聯(lián)系[19]。而Ducki等人[16]僅以單獨(dú)的幾種醛和吡嗪作為可可豆的香氣成分研究分析對(duì)象。本實(shí)驗(yàn)嘗試用主成分分析法研究不同處理可可豆香氣成分的差異，可以找出引起其香氣成分差異的主要化合物類型。本研究找出的4個(gè)主成分代表了90%以上的樣品信息，可以說(shuō)明樣品之間的差異。本實(shí)驗(yàn)不需要大量的標(biāo)準(zhǔn)品，且涵蓋的揮發(fā)性香氣物質(zhì)種類比較全面，與比前兩種方法比較有一定的優(yōu)勢(shì)，可以通過(guò)可可豆風(fēng)味所屬的區(qū)域進(jìn)行品質(zhì)劃分。不過(guò)評(píng)價(jià)一類物質(zhì)對(duì)可可豆整體香氣的貢獻(xiàn)不能夠僅僅看其相對(duì)含量，不同的香氣物質(zhì)由于閾值及在樣品基質(zhì)中濃度的不同，對(duì)可可豆香氣的貢獻(xiàn)會(huì)不同，僅憑某種香氣成分含量的高低不能準(zhǔn)確判斷其對(duì)樣品整體香氣貢獻(xiàn)的大小，只有具有較高香氣值（濃度/香氣閾值）的成分才是可可豆的特征香氣。它們之中，有些含量雖極其微小，但由于香氣閾值較低作用巨大，同時(shí)在可可豆香氣的構(gòu)成中，除了主要賦香物質(zhì)外，還包括了起協(xié)調(diào)作用的、起修飾作用的和起定香作用的化合物，并且這些化合物有的含量甚微，單一通過(guò)相對(duì)含量或者是香氣值可能無(wú)法評(píng)價(jià)某一成分對(duì)可可豆香氣的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] Pérez-Silva A， Odoux E. GC-MS and GC-olfactometry analysis of aroma compounds in a representative organic aroma extract from cured vanilla（Vanilla planifolia G. Jackson）beans[J]. Food Chemistry， 2006， 99（4）： 732-734.

[2] Pérez-Silva A， Gunata Z. New insight on the genesis and fate of odor-active compounds in vanilla beans（Vanilla planifolia G. Jackson）during traditional curing[J]. Food Research international， 2011， 44（9）： 2 934-2 936.

[3] Juan Wang， Yuanzhi Li. Comparison of volatiles of banana powder dehydrated by vacuum belt drying， freeze-drying and air-drying[J]. Food Chemistry， 2007， 104（4）： 1 516-1 521.

[4] 陶 ?晨， 王道平， 楊小生， 等. 固相微萃取氣相色譜質(zhì)譜法分析香蕉中的香氣成分[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2010， 45（4）： 140-141.

[5] Wang Y J， Yang C X. Volatile characteristics of 50 peaches and nectarines evaluated by HP-SPME with GC-MS[J]. Food Chemistry， 2009， 116（1）： 356-364.

[6] 羅 ?靜， 方金豹， 謝漢忠， 等. 超聲波輔助萃取桃果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的效果[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào)， 2014， 31（5）： 831-835.

[7] 回瑞華， 侯冬巖， 李鐵純， 等. 苦杏仁揮發(fā)油化學(xué)成分的微波-同時(shí)蒸餾萃取GC-MS分析[J]. 分析測(cè)試學(xué)報(bào)， 2003， 22（1）： 56-57.

[8] Steve T Beckett. Industrial Chocolate Manufacture and Use（4th Edition）[M]. Britain： wiley-Blackwell Press， 2008： 137-152.

[9] Jinap S， Ikrawan Y. Aroma Precursors and Methylpyrazines in Underfermented Cocoa Beans Induced by Endogenous Carboxypep[J]. Journal of Food Science， 2008， 73（7）： 141-147.

[10] Noor-Soffalina S S， Jinap S， Nazamid S， et al. Effect of polyphenol and pH on cocoa Maillard-related flavour precursors in a lipidic model system[J]. International Journal of Food Science and Technology， 2009， 44（1）： 168-180.

[11] Charlton A J， Baxter N J， Khan M L， et al. Polyphenol/peptide binding and precipitation[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2002， 50（6）： 1 593-1 601.

[12] Camara J S， Alves M A， Marques J C. Multivariate analysis for the classification and differentiation of Madeira wines accord-ing to main grape varieties[J]. Talanta， 2006， 68（5）： 1 512-1 521.

[13] 劉大群， 華 ?穎. 基于電子鼻與SPME-GC-MS法分析不同脫水方式下蕭山蘿卜干中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[J]. 現(xiàn)代食品科技， 2014， 30（2）： 281-284.

[14] 張 ?亮， 侯云丹， 黃 ?健， 等. 加熱溫度對(duì)貽貝揮發(fā)性成分的影響[J]. 中國(guó)食品學(xué)報(bào)， 2013， 13（9）： 228-232.

[15] Christine Counet， Caroline Ouwerx， Delphine Rosoux， et al. Relationship Between Procyanidin and Flavor Contents of Cocoa Liquors From Different Origins[J]. J Agric Food Chem， 2004， 52（20）： 6 243-6 249.

[16] Ducki S， Miralles-Garcia J， Zumbé A， et al. Evaluation of solid-phase micro-extraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry for the headspace analysis of volatile compounds in cocoa products[J]. Talanta， 2008， 74（5）： 1 167-1 173.

[17] 谷風(fēng)林， 房一明， 徐 ?飛， 等. 發(fā)酵方式與萃取條件對(duì)海南可可豆多酚含量的影響[J]. 中國(guó)食品學(xué)報(bào)， 2013， 13（8）： 269-271.

[18] Hii C L， Law C L， Suzannah S， et al. Polyphenols in cocoa （Theobroma cacao L.）[C]. Asian Journal of Food and Agro-Industry King Mongkuts University of Technology Thonburi（KMUTT）， 2009， 2（4）： 706-707.

[19] Serra Bonvehí J. Investigation of aromatic compounds in roasted cocoa powder[J]. European Food Research and Technology， 2005， 221（1）： 21-28.

[20] Brunschwig C， Senger-Emonnot P， Aubanel M L， et al. Odor-active compounds of Tahitian vanilla flavor[J]. Food Research International， 2012， 46 （1）： 149-153.

[21] 劉大海， 李 ?寧. SPSS15.0統(tǒng)計(jì)分析從入門(mén)到精通[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2008.

[22] 王怡娟， 婁永江， 陳梨柯. 養(yǎng)殖美國(guó)紅魚(yú)魚(yú)肉中揮發(fā)性成分的研究[J]. 水產(chǎn)科學(xué)， 2009， 28（6）： 303-307.

[23] 俞海峰， 何 ?芳， 周浙良. 水產(chǎn)品的風(fēng)味研究進(jìn)展[J]. 現(xiàn)代漁業(yè)信息， 2009， 24（3）： 14-16.

[24] 顧聆琳， 楊瑞金， 陳 ?騫. SPME和氣質(zhì)聯(lián)用測(cè)定牡蠣中的風(fēng)味物質(zhì)[J]. 中國(guó)調(diào)味品， 2004， 29（10）： 43-46.

[25] Siek T J， Albin I A， Sather L A， et al. Comparison of flavor thresholds of Aliphatic Lactones with those of fatty acids， esters， aldehydes， alcohols， and ketones[J]. Journal of Dairy Science， 1971， 54（1）： 1-4.

[26] 董立濤. 麥芽酚、 乙基麥芽酚及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 食品工業(yè)， 1990， 12（6）： 36-38.

[27] 張雅楠， 黃軍根， 聶少平， 等. 三種常見(jiàn)糖類產(chǎn)生呋喃的影響因素研究[J]. 食品工業(yè)科技， 2012， 33（20）： 99-100.