陳鈺瑩，孫紅波，宋蕭蕭，柴 玉，王博覽，冷小京*

（中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，食品精準營養(yǎng)與質(zhì)量控制教育部重點實驗室，功能乳品教育部重點實驗室，北京 100083）

咖啡豆是茜草科咖啡屬植物的種子，是一種重要的熱帶經(jīng)濟作物[1]。近幾十年來，咖啡的全球消費量每年增長1%～2%[2]。中國是世界上咖啡消費量增長最快的國家之一，國內(nèi)咖啡市場以每年20%的速度擴大，呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭與前景。云南和海南為中國咖啡主產(chǎn)地，全國咖啡種植面積12余萬hm2，鮮果產(chǎn)量70多萬t，總產(chǎn)值達16.24億 元[3]。咖啡能夠流行的原因除其具有提神醒腦的功能外，主要與其特征香氣及特征苦味有關(guān)。咖啡的苦味可直接影響消費者對咖啡的接受度[4]。在人的基本味覺里，苦味最具有矛盾性，既易導致人產(chǎn)生不悅甚至排斥的感覺，被認為是抵御有毒物質(zhì)的防御機制[5]，又可參與食品風味的構(gòu)成，增強食品感官吸引力，如咖啡、茶、啤酒和柚子等食品中苦味是受歡迎的[6]。

咖啡的苦味來源于豆體所含的苦味物質(zhì)及烘焙過程中形成的苦味化合物?？Х纫颉⒑J巴堿、美拉德反應產(chǎn)生的非揮發(fā)性雜環(huán)化合物，如呋喃衍生物、吡嗪以及2,5-二酮哌嗪等被認為是咖啡苦味的主要貢獻者[7]。然而，研究發(fā)現(xiàn)綠原酸（咖啡?？鼘幩幔┦軣岙a(chǎn)生的苦味同樣具有代表性，如綠原酸內(nèi)酯化生成的綠原酸內(nèi)酯[8]或通過4-乙烯鄰苯二酚（4-vinylcatechol，4-VCA）途徑所生成的多羥基苯基林丹類化合物[9]，但目前對綠原酸烘焙產(chǎn)物的苦味物質(zhì)研究尚不深入。

人體對咖啡味覺特性的認知受多種因素干擾，不僅與人體的苦味生理機制有關(guān)，也與理化分析技術(shù)和品鑒方法有關(guān)。與咖啡揮發(fā)性物質(zhì)的研究相比，目前對咖啡苦味物質(zhì)的研究偏少，且系統(tǒng)性不足[8]。本文基于人體味覺的苦味通路特性，從咖啡烘焙條件出發(fā)，主要對比了生物堿、綠原酸產(chǎn)物及美拉德反應產(chǎn)物等苦味物質(zhì)的特性，歸納了咖啡中苦味物質(zhì)常見的鑒定方法，以期為咖啡產(chǎn)品質(zhì)量控制及加工工藝的改進提供參考。

1 苦味信號轉(zhuǎn)導通路

人體苦味的感知源自味覺細胞的苦味受體TAS2Rs家族對苦味物質(zhì)的感知。TAS2Rs是一類由多肽鏈形成的具有7 個跨膜螺旋結(jié)構(gòu)的G蛋白偶聯(lián)受體[10]。TAS2Rs通過與苦味物質(zhì)的結(jié)合而激活，經(jīng)G蛋白變構(gòu)或促使第二信使環(huán)磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）濃度降低，導致cAMP離子通道抑制作用解除，或刺激肌醇三磷酸的磷脂酶Cβ2合成，引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)儲存的Ca2+釋放，使苦味受體細胞去極化，釋放神經(jīng)遞質(zhì)[11]。此外，升高的Ca2+水平也可打開瞬時受體電位陽離子通道TRPM5，導致細胞膜去極化和神經(jīng)遞質(zhì)釋放，向大腦發(fā)送苦味信號[12]。

苦味物質(zhì)的識別依賴于相關(guān)TAS2Rs基因的表達。在TAS2Rs基因家族中，已知的人類苦味受體基因有10 個，分別是hT2R4、hT2R16、hT2R7、hT2R10、hT2R14、hT2R43、hT2R44、hT2R38、hT2R47和hT2R46[13]，遠少于自然界中苦味物質(zhì)的數(shù)量，這意味著人體對苦味類型的識別并不精準。此外，人體對苦味物質(zhì)識別的過程還會受到多種因素的干擾，如咖啡因，其能被TAS2R7、TAS2R10、TAS2R43、TAS2R46同時識別，是典型的苦味物質(zhì)。但咖啡因可阻止腺苷與受體結(jié)合，提高多巴胺的利用率，興奮中樞神經(jīng)，弱化對苦味的排斥反應[14]。

味覺受體能對苦味物質(zhì)產(chǎn)生明確生化反應，但苦味信息的整合處理需經(jīng)腦神經(jīng)中樞執(zhí)行。使用功能性磁共振成像技術(shù)對靈長類動物單個神經(jīng)元興奮性的研究結(jié)果顯示，味覺信息在味覺通路中的影響遍及孤束核、丘腦、腦島、額葉島蓋及眶額皮質(zhì)尾側(cè)等[15]。腦島及額葉島蓋為初級味覺中樞，眶額皮質(zhì)尾側(cè)為二級味覺中樞[16]。其中苦味的作用多表現(xiàn)在前額葉背側(cè)皮質(zhì)、前額葉前皮質(zhì)腹側(cè)部、前額葉前區(qū)、海馬旁皮層等的激活[17]。雖然神經(jīng)元對味覺刺激的反應具有特異性，但不同的味覺區(qū)域在大腦中交匯會導致味覺之間存在影響[18]，使人對苦味認知反應不一致。

2 咖啡中主要苦味物質(zhì)

咖啡豆分為‘阿拉比卡（Arabica）’、‘羅布斯塔（Robusta）’、‘利比里亞（Liberica）’三大原種，最具有商業(yè)價值的是‘阿拉比卡’咖啡豆和‘羅布斯塔’咖啡豆，烘焙后的‘阿拉比卡’咖啡豆比‘羅布斯塔’咖啡豆具有更豐富的香氣，而‘羅布斯塔’咖啡豆具有更強的苦味[19]。云南和海南為中國咖啡主產(chǎn)地，由于氣候環(huán)境等原因，云南咖啡主要為‘阿拉比卡’咖啡豆，海南興隆地區(qū)主要生產(chǎn)‘羅布斯塔’咖啡豆。

咖啡按照烘焙程度可分為淺度、中度及深度烘焙3 種。熱風烘焙是常用的咖啡烘焙方式，烘焙時間通常為2～25 min，烘焙溫度為200～250 ℃，表1顯示了特定烘焙溫度下，達到某種烘焙強度所需要的時間?？Х鹊暮姹撼潭葲Q定了咖啡中苦味物質(zhì)的種類及數(shù)量[20]。一般認為隨著烘焙強度增加，咖啡的苦味物質(zhì)不斷增多，另外咖啡的研磨程度和沖泡方式也會影響咖啡的苦味程度，目前已知的咖啡中苦味物質(zhì)主要為生物堿、綠原酸烘焙產(chǎn)物、美拉德反應產(chǎn)物等。

表 1 咖啡烘焙強度與溫度和時間的關(guān)系[20-22]Table 1 Relationship between coffee roasting degree and roasting temperature and time[20-22]

2.1 生物堿

生物堿是一類存在于生物體內(nèi)的含氮堿性有機化合物，多數(shù)具有復雜的含氮雜環(huán)，在植物中常與有機酸結(jié)合成鹽而存在，還有少數(shù)以有機酸酯、糖苷和酰胺的形式存在[23]。生物堿是咖啡生豆中主要苦味物質(zhì)來源?？Х戎械纳飰A包括咖啡因、葫蘆巴堿、可可堿等。咖啡因在‘阿拉比卡’咖啡生豆中的質(zhì)量分數(shù)為0.8%～1.4%，在‘羅布斯塔’咖啡生豆中為1.7%～4.0%[24]?？Х壬怪泻J巴堿質(zhì)量分數(shù)為0.83%～1.13%，可可堿質(zhì)量分數(shù)為0.004 8%～0.009 4%[25]，研究發(fā)現(xiàn)咖啡因占咖啡生豆苦味強度的30%，葫蘆巴堿占1%[24]。

2.1.1 咖啡因

咖啡因是一種甲基黃嘌呤，具有神經(jīng)中樞興奮作用?？Х纫蛟凇_布斯塔’咖啡生豆中的含量高于‘阿拉比卡’咖啡?？Х纫虻目辔堕撝导s為500 μmol/L。咖啡因熱穩(wěn)定性強，烘焙后質(zhì)量不會發(fā)生明顯改變[26]，但烘焙過程中水分的蒸發(fā)會導致咖啡因含量相對提升，提升水平約為0.002%～0.227%[27]?？Х纫螂m然不是烘焙咖啡主要的苦味貢獻者，但作為功能性成分，能明顯影響消費者對咖啡的接受度。

2.1.2 葫蘆巴堿

葫蘆巴堿是經(jīng)植物體內(nèi)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸代謝或轉(zhuǎn)化生成的一種生物堿[23]，具有降血糖、抗腫瘤的作用。葫蘆巴堿具有苦澀味，烘焙溫度180 ℃以上時，50%～80%的葫蘆巴堿會發(fā)生降解。隨著烘焙程度增加，‘阿拉比卡’咖啡豆中葫蘆巴堿含量降低至0.553%～1.293%，‘羅布斯塔’咖啡豆中降低至0.571%～0.902%[28]，該降解過程產(chǎn)生了重要化合物——水溶性煙酸（又稱尼克酸或VB3）[29]和芳香化合物吡啶和吡咯[30]，對咖啡飲料的質(zhì)量產(chǎn)生影響。

2.2 綠原酸烘焙產(chǎn)物

綠原酸烘焙產(chǎn)物和美拉德反應產(chǎn)生的苦味物質(zhì)是烘焙咖啡中主要的苦味物質(zhì)來源。綠原酸又稱咖啡?？鼘幩幔╟affeoylquinic acid，CQA），是由咖啡酸和奎寧酸縮合而成的羥基肉桂酸類化合物[31]。綠原酸在咖啡生豆中的含量很高，質(zhì)量分數(shù)約為6.7%～12%，‘羅布斯塔’咖啡生豆中綠原酸含量比‘阿拉比卡’咖啡生豆高25%左右[32]。高溫烘焙會導致綠原酸的損失。一般烘焙后咖啡豆中的綠原酸質(zhì)量為咖啡豆干質(zhì)量的2.7%～3.1%?？Х戎谐Ｒ姷木G原酸單體為5-CQA、diCQA以及阿魏酸?？鼘幩帷Ｆ渲?-CQA的含量最高，約占到咖啡中總綠原酸含量的72%[33-34]。

2.2.1 奎寧酸

綠原酸受熱分解會產(chǎn)生咖啡酸和奎寧酸?！⒗瓤āХ榷怪锌鼘幩豳|(zhì)量分數(shù)約為0.55%，‘羅布斯塔’生咖啡豆中約為0.35%，中度烘焙咖啡豆中為0.63%～1.16%[35]，深度烘焙咖啡豆中為0.97%～1.24%[36]。10 mg/L奎寧酸溶液會呈現(xiàn)出類似阿司匹林的苦澀味[37]。由于奎寧酸在烘焙過程中其含量可超過味覺閾值20 倍，因此被認為是導致咖啡苦味的原因之一[38]。

2.2.2 綠原酸內(nèi)酯

綠原酸加熱會發(fā)生內(nèi)酯化反應生成綠原酸內(nèi)酯。Blumberg等[9]對比了不同溫度（190～280 ℃）下烘焙6 min咖啡豆中綠原酸內(nèi)酯生成量的變化，發(fā)現(xiàn)在240 ℃下烘焙的咖啡豆中綠原酸內(nèi)酯含量最高。當烘焙溫度從190 ℃升高至240 ℃時，單?？鼘幩醿?nèi)酯質(zhì)量濃度從17.5 mg/L增加至174.5 mg/L，而當烘焙溫度繼續(xù)升高至280 ℃時，單?？鼘幩醿?nèi)酯質(zhì)量濃度降低至190 ℃時的水平。由此可見，綠原酸內(nèi)酯含量在中度烘焙條件下最高，深度烘焙條件下會發(fā)生分解。綠原酸內(nèi)酯的苦味閾值較低，為9.8～180 μmol/L[37]，是咖啡中目前發(fā)現(xiàn)的最苦的物質(zhì)。盡管綠原酸內(nèi)酯在咖啡中的含量很低，但對咖啡質(zhì)量的影響是顯著的[9,39]。

2.2.3 多羥基苯基林丹

圖 1 多羥基苯基林丹生成途徑[37]Fig. 1 Route map of reactions leading to the formation of the bitter compounds multiply hydroxylated phenylindanes[37]

多羥基苯基林丹是綠原酸和咖啡酸通過4-VCA途徑生成的一類化合物（表2），具體反應途徑如圖1所示。綠原酸水解生成咖啡酸和奎寧酸?？Х人崦擊确磻?-VCA[40]，綠原酸也可以發(fā)生synperiplanar消除反應直接生成4-VCA。4-VCA與其質(zhì)子化產(chǎn)物4-乙烯鄰苯二酚氧鎓離子（4-vinylcatechol-H+，4-VCA-H+）二聚生成關(guān)鍵中間體4-VCA二聚體氧鎓離子。

4-VCA二聚體氧鎓離子通過分子內(nèi)重排生成苦味物質(zhì)反式-1,3-雙(3’,4’-二羥基苯基)丁烯（trans-1,3-bis(3’,4’-dihydroxyphenyl)-1-butene，3,4-DHP-B）（化合物3）。4-VCA二聚體氧鎓離子經(jīng)還原產(chǎn)生苦味物質(zhì)四羥基苯基丁烯（化合物4）。4-VCA二聚體氧鎓離子的不飽和邁克爾系統(tǒng)與其另一個1,2-二羥基苯的鄰位發(fā)生分子內(nèi)閉環(huán)反應生成4 種4-羥基苯基林丹（化合物1、2、5、6）。苦味物質(zhì)3,4-DHP-B在閉環(huán)時與另一分子的4-VCA-H+縮合生成苯基林丹（化合物9a和9b）。苯基林丹1和苯基林丹2與4-VCA-H+聚合生成4-乙烯基兒茶酚三聚體（化合物7和8）。化合物7、8、9為6-羥基苯基林丹的同分異構(gòu)體（表2）[37]。

表 2 多羥基苯基林丹的苦味閾值[37]Table 2 Human bitter recognition thresholds of multiply hydroxylated phenylindanes[37]

多羥基苯基林丹具有強烈持久的苦味，其苦味閾值為32～178 μmol/L，苦味特征類似于深度烘焙的意式濃縮咖啡。與綠原酸內(nèi)酯不同，隨著烘焙溫度升高，多羥基苯基林丹類化合物總含量不斷增加。研究發(fā)現(xiàn)當烘焙溫度從190 ℃升高至280 ℃時，多羥基苯基林丹類化合物質(zhì)量濃度由0 μg/L增加至452.6 μg/L[9]。Mancini等[41]研究發(fā)現(xiàn)多羥基苯基林丹化合物能夠抑制β-淀粉樣蛋白和Tau蛋白聚集，降低阿爾茨海默病和帕金森病的發(fā)病風險;Fukuyama等[42]發(fā)現(xiàn)苯基林丹能夠降低黃嘌呤氧化酶的活性，起到抑制痛風的作用。

2.3 美拉德反應產(chǎn)物

咖啡生豆中多糖質(zhì)量分數(shù)為35%～45%，蛋白質(zhì)量分數(shù)為12%?！⒗瓤āХ榷怪姓崽琴|(zhì)量分數(shù)約10%，‘羅布斯塔’咖啡豆中約為3%～7%，具備美拉德反應的發(fā)生條件。美拉德反應產(chǎn)物又稱類黑精，是一類結(jié)構(gòu)復雜、棕褐色含氮化合物，占咖啡豆干質(zhì)量的25%[43]。美拉德反應產(chǎn)生的苦味物質(zhì)主要為哌嗪、呋喃、吡咯類等非揮發(fā)性的雜環(huán)化合物[39]。

2.3.1 2,5-二酮哌嗪

2,5-二酮哌嗪類化合物，又稱環(huán)二肽，是食品中常見的苦味物質(zhì)，由美拉德反應或多肽受熱降解產(chǎn)生。自然界中2,5-二酮哌嗪類化合物一般由L-氨基酸縮合環(huán)合形成，其苦味閾值跨度較大，為190～1 280 μmol/L[7]。在10～50 mg/L下，該物質(zhì)呈現(xiàn)苦澀味、金屬味和鮮味。研究發(fā)現(xiàn)，2,5-二酮哌嗪對其他苦味物質(zhì)如可可堿等具有協(xié)同增強的作用[44]。2,5-二酮哌嗪類化合物的苦味與其環(huán)狀結(jié)構(gòu)和含有的疏水性氨基酸的數(shù)量和種類有關(guān)。通?？辔稌S著疏水氨基酸數(shù)量的增加而增強，Ney[45]建立了Q值原則，即以氨基酸鏈從乙醇相轉(zhuǎn)移到水相所需要的自由能為Q值，發(fā)現(xiàn)在分子質(zhì)量小于6 000 kDa的多肽中，Q值大于1 400 kcal/mol的多肽為苦味肽，Q值小于1 300 kcal/mol的多肽為非苦味肽。例如，苯丙氨酸本身帶有微弱苦味，但當其氨基末端和羧基末端分別被乙?；鸵已趸揎椇?，相應肽的苦味會大大加強[46]。然而，Q值原則未考慮多肽空間參數(shù)對苦味的影響，苦味與特定氨基酸是否存在及其空間結(jié)構(gòu)有關(guān)，只有當側(cè)鏈骨架上含有3 個以上的碳時才能產(chǎn)生苦味[47]。另外TAS2Rs空腔壁具有疏水結(jié)合區(qū)，苦味肽具有結(jié)合位點（binding unit，BU）以及刺激位點（stimulating unit，SU），只有BU與SU兩者同時存在且與TAS2Rs結(jié)合時才能產(chǎn)生苦味[48]。圖2為苦味肽與TAS2Rs結(jié)合的示意圖，2,5-二酮哌嗪BU和SU之間的距離為0.41 nm，能夠作用于TAS2Rs空腔（直徑1.5 nm）的底部，刺激苦味產(chǎn)生。

圖 2 苦味肽與TAS2Rs結(jié)合的示意圖[49]Fig. 2 Schematic diagram of binding of bitter peptide to TAS2Rs[49]

2.3.2 5-羥甲基糠醛

5-羥甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural，5-HMF）由焦糖化或美拉德反應生成。果糖或葡萄糖在酸性條件下加熱分解脫去三分子水后生成5-HMF;另外還原糖與氨基酸首先生成Amadori重排產(chǎn)物，Amadori重排產(chǎn)物在1、2位烯醇化，消去C3位的羥基，與水生成3-脫氧已酮糖，最后脫水形成5-HMF[50]?？Х榷怪?-HMF的含量為0.452～6.27 mg/g[51]，苦味閾值為1 280 μmol/L。綠原酸可通過降低體系pH值和增強己糖脫水促進5-HMF生成[52]。由于5-HMF在體內(nèi)的代謝產(chǎn)物磺酸氧甲基糠醛和5-氯甲基糠醛具有致癌性[53]，并且咖啡中5-HMF含量隨烘焙程度加深而增加，因此，5-HMF被認為是咖啡中的內(nèi)源污染物[54]。

美拉德反應生成的呋喃類化合物苦味閾值為100～537 μmol/L，呋喃衍生物糠醇苦味閾值為190 μmol/L，脯氨酸和碳水化合物形成雙吡咯烷酮和吡咯烷酮己糖還原酮，苦味閾值分別為20 μmol/L和40 μmol/L[55]。此外，在加熱條件下，美拉德反應產(chǎn)物還可與綠原酸反應產(chǎn)物發(fā)生反應，生成新的苦味化合物。Kreppenhofer等[56]發(fā)現(xiàn)綠原酸受熱產(chǎn)生的二羥基苯酚/三羥基苯酚能夠與糠醇反應生成苦味物質(zhì)呋喃-2-甲基苯酚，其苦味閾值為100～537 μmol/L。

總體來看，在中度烘焙過程中，咖啡中苦味物質(zhì)主要來自綠原酸內(nèi)酯和美拉德反應產(chǎn)物，而對于深度烘焙咖啡，起決定性的苦味物質(zhì)更多來自苯基林丹類和美拉德反應產(chǎn)物。

3 咖啡苦味物質(zhì)的鑒定方法

咖啡中苦味物質(zhì)鑒定方法主要為將理化儀器分析與感官分析相結(jié)合的方式。圖3為咖啡中新的苦味物質(zhì)鑒定流程。

圖 3 咖啡中新的苦味物質(zhì)鑒定流程Fig. 3 Identification process of new bitter substances in roasted coffee

3.1 理化鑒定方法

3.1.1 模型烘焙實驗

針對咖啡提取物中苦味物質(zhì)種類較多，部分苦味物質(zhì)含量較低而無法檢測分析等問題，實驗過程中以某種苦味物質(zhì)的假定前體為原料，模擬咖啡烘焙條件，將形成的烘焙產(chǎn)物進行分離鑒定，并與真實咖啡飲料中的苦味物質(zhì)進行比對。模型烘焙實驗有助于判斷苦味物質(zhì)產(chǎn)生的來源和反應途徑。Kreppenhofer等[56]將呋喃衍生物（糠醇、呋喃-2-醛和5-羥甲基呋喃-2-醛）與二羥基苯酚、三羥基苯酚分別混合后烘焙，并用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（liquid chromatography-tandem mass spectrometry，LC-MS/MS）及1D/2D核磁鑒定烘焙產(chǎn)物，共檢測出10 種新的苦味化合物，經(jīng)對比，其中4 種能夠在咖啡飲料中檢測出，因此判斷該4 種化合物為咖啡中的苦味物質(zhì)，并確定該種苦味物質(zhì)是由美拉德反應產(chǎn)物與綠原酸烘焙產(chǎn)物在加熱條件下生成。

3.1.2 儀器分析

液相色譜是咖啡因、葫蘆巴堿及綠原酸的主要測定方法[57]。邱碧麗等[58]用高效液相色譜同時測定咖啡中綠原酸、葫蘆巴堿、奎寧酸和咖啡酸的含量，綠原酸和咖啡酸的檢測波長為330 nm，葫蘆巴堿和奎寧酸檢測波長為210 nm，結(jié)果表明，綠原酸、葫蘆巴堿、奎寧酸、咖啡酸在0.499 5～4.995 0 μg/mL質(zhì)量濃度范圍內(nèi)與峰面積線性關(guān)系良好（r為0.999 98～1.000 00），加標回收率為93.28%～97.46%。Czerwonka等[59]用反相液相色譜在檢測波長285 nm、柱溫45 ℃條件下，用體積分數(shù)4.4%甲醇-乙酸（10∶1，V/V）進行等濃度洗脫，用C18柱檢測烘焙咖啡中的5-HMF含量，受咖啡豆品種、烘焙時間、烘焙溫度影響，不同品牌烘焙咖啡豆中5-HMF含量差異較大，最低含量為85.9 mg/kg，最高含量1 574.4 mg/kg，平均含量為347.6 mg/kg。

質(zhì)譜是分析天然產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)最靈敏可靠的方法之一。LC-MS是分離、分析復雜有機混合物的有效手段[29]。然而化合物通過LC-MS分析所得到的質(zhì)譜圖通常只給出分子離子峰及極少的碎片離子峰。MS/MS技術(shù)能夠?qū)σ患壻|(zhì)譜選出的離子進行進一步碰撞誘導解離[60]，提高了檢測靈敏度和選擇性。Frank等[61]在多反應監(jiān)測模式下進行LC-MS/MS檢測，證實了咖啡飲料中3-咖啡?？鼘?、4-咖啡酰奎寧等綠原酸內(nèi)酯的存在。Kreppenhofer等[56]用LC-MS/MS確定了咖啡飲料中4-呋喃-2-亞甲基苯-1,2-二醇、4-呋喃-2-亞甲基-5-甲苯-1,2-二醇和3-呋喃-2-亞甲基-6-甲苯-1,2-二醇等化合物為咖啡中新的苦味物質(zhì)。

高速逆流色譜（high-speed countercurrent chromatography，HSCCC）技術(shù)是一種新型液-液分離技術(shù)，由于不采用固體支持物，因此被廣泛應用于天然產(chǎn)物的分離[62]。Kaiser等[63]使用HSCCC法分離出毫克級的綠原酸內(nèi)酯，并用一維和二維核磁共振鑒定了3-咖啡酰奎寧、4-咖啡酰奎寧和5-咖啡?？鼘幍慕Y(jié)構(gòu)。張曉霞[64]采用HSCCC法分離咖啡豆中的綠原酸，得到最佳分離條件為V（甲醇）∶V（乙酸乙酯）∶m（硫酸銨）∶V（去離子水）=3.2∶3∶1∶7，轉(zhuǎn)速800 r/min，分離溫度25 ℃，流動相速率2 mL/min，綠原酸保留時間為236～296 min。

3.2 感官分析法

味覺感官分析是基于評價人員的味覺感官系統(tǒng)，針對特定樣品進行分析型或嗜好型鑒定的方法。該方法以心理物理學為理論依據(jù)，一般有味覺稀釋、標度法及閾值檢驗3 類方法。

3.2.1 味覺稀釋法

味覺稀釋法主要用于確定食品中苦味物質(zhì)的味覺強度，該方法常與分離、提純、鑒定等操作結(jié)合，具體方法如下：首先將食品中各組分用液相色譜分離、收集并提純，冷凍干燥后將提純的化合物連續(xù)稀釋，建立濃度梯度;評價員被要求評估味道質(zhì)量，用三點檢驗法分析樣品，將樣品與空白樣品之間最小區(qū)別水平時的稀釋倍數(shù)定義為苦味稀釋因子，隨后對具有較大苦味因子的組分用高效液相色譜、質(zhì)譜及核磁進行結(jié)構(gòu)鑒定[65]。Frank等[37]用高效液相色譜分離咖啡酸烘焙產(chǎn)物，得到24 個分離組分，用味覺稀釋法對該24 個組分進行感官評價，再用半制備反相高效液相色譜將苦味稀釋因子最高的8 個組分進行分離，確定咖啡酸烘焙后產(chǎn)物為多羥基苯基林丹類物質(zhì)。該方法能夠從復雜物質(zhì)中提取到主要苦味物質(zhì)的味覺特性，但因分離提純操作大多需要使用化學試劑[66]，因此利用此法需嚴格按照標準操作規(guī)范進行。

3.2.2 標度法

標度法是指對不同濃度的溶液做苦味分析，根據(jù)需要可設(shè)定一定的標度，即通過能表述程度的量化詞來描述苦味強度[67]。Frank等[24]依次用戊烷、乙酸乙酯、氯仿和水提取咖啡成分，以25 mmol/L的咖啡因作為最強的苦味對照（5 分），用標度法對提取物進行苦味評價，結(jié)果如表3所示。其中咖啡中非揮發(fā)性成分苦味強度為4 分，揮發(fā)性成分苦味強度為0 分，乙酸乙酯提取物苦味強度為3.5 分，水提物苦味強度為0 分，因此判斷咖啡中苦味物質(zhì)主要為疏水性非揮發(fā)物。與味覺稀釋法相比，標度法較適合于粗提物的感官鑒定。

表 3 標度法對咖啡中成分的苦味強度評價結(jié)果[24]Table 3 Yields of fractions isolated from coffee beverage and their bitterness intensity evaluated by scaling method[24]

3.2.3 閾值檢驗

閾值檢驗通常以評價員感知到的樣品最低濃度為察覺閾，并在此基礎(chǔ)上確定絕對閾值范圍[68]。常用的確定察覺閾值的方法包括順序檢驗法和三點檢驗法。采用順序檢驗法時，首先讓評價者用清水漱口，然后由測試者用滴管向其舌面快速滴加5 滴測試液，并要求評價者在1 min內(nèi)作出味覺判斷。如果評價者不能識別，則再用相同溫度清水漱口，增加測試液濃度，直至察覺苦味。此濃度即為該評價者在此溫度下的苦味察覺閾[69]。采用三點檢驗法時，每次同時呈送給評價員3 個樣品，其中2 個為水，即空白對照，第3個為苦味樣品。預先告知評價員3 個樣品中有2 個相同，并要求選出不同的樣品。以評價員能識別的苦味最低濃度為該物質(zhì)的察覺閾。

4 苦味對咖啡偏好度的影響

目前個體對食物的偏好性選擇有2 種假設(shè)性機制：一種是個體通過經(jīng)驗性行為而習慣某種味道，進而增加對該種味道的偏好性[70]，例如，歐美消費者偏好咖啡飲料，中國消費者偏好茶飲料;另一種是個體的聯(lián)想學習能力會將食物與獲取食物后獲得的感官快感或功效相結(jié)合，前者稱為享樂性機制，后者稱為激勵價值機制，進而增強對該種食物的嗜好性。例如，吃甜食以后產(chǎn)生的愉悅感為享樂性機制;有神經(jīng)興奮需要或者壓力大的人會選擇喝更多咖啡為激勵價值機制[71]。另外苦味食品的嗜好性也會受個體基因差異的影響。研究發(fā)現(xiàn)咖啡的偏好度受環(huán)境因素（61%）和基因因素（39%）共同影響[72]。對6-N-丙基硫脲嘧啶（6-N-propylthiouracil，PROP）的口腔感知強度是一種基因介導的個體口腔感覺變異指數(shù)，PROP敏感者比PROP不敏感者有更強的味覺敏感度。PROP敏感度較高的人群對純咖啡溶液和咖啡因的偏好度低[73]，二者呈弱相關(guān)性。TAS2R38作為一種TAS2R基因，通過單核苷酸多樣性會產(chǎn)生2 種常見的單倍型——PAV和AVI;對118 名60 歲以上婦女研究發(fā)現(xiàn)，AVI/AVI型受試者比PAV/PAV型受試者飲用咖啡的頻率更高[74]。因此，對苦味食物的嗜好性可能會受生活習慣、環(huán)境、激勵價值機制及基因等因素的影響。

中外消費者對于咖啡苦味的嗜好性具有一定差異性。胡雙芳等[75]研究了不同品種咖啡豆的化學組分，發(fā)現(xiàn)咖啡感官評分與苦味物質(zhì)咖啡因、葫蘆巴堿含量呈負相關(guān)。翟曉娜等[76]研究我國青年消費者群體對不同方式處理的咖啡樣品的喜好度，發(fā)現(xiàn)糖與奶粉能提高對咖啡的喜好度。Hu Xiaojia等[77]對每周喝咖啡3 次以上、年齡19～65 歲的中國和韓國消費者進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，咖啡樣品苦味越濃消費者越不喜歡。因此，國內(nèi)咖啡消費者對苦味與咖啡嗜好的關(guān)系可能呈現(xiàn)負相關(guān)。Geel等[78]將南非咖啡消費者分為4 種消費群體：純咖啡愛好者（23%）、咖啡混合飲料消費者（30%）、普通咖啡消費者（37%）和不嚴重咖啡消費者（10%），發(fā)現(xiàn)純咖啡愛好者更喜歡純咖啡樣品的澀味、苦味、烤味、堅果味和濃郁的味道;咖啡味較低、但甜味較高的速溶咖啡是咖啡混合飲料消費者的首選;普通咖啡消費者似乎是出于習慣而飲用咖啡，對咖啡的特殊感官特性關(guān)注度較小。生活習慣和飲食文化的差異會影響中外消費者對于咖啡苦味的嗜好性，而基因差異產(chǎn)生的影響并不清楚，需進一步探究。

5 結(jié) 語

咖啡中苦味物質(zhì)主要由生物堿、綠原酸烘焙產(chǎn)物以及美拉德反應產(chǎn)物組成。生咖啡豆中咖啡因和葫蘆巴堿為其主要苦味物質(zhì)。在中度烘焙過程中，咖啡中苦味物質(zhì)可能主要由綠原酸內(nèi)酯和美拉德產(chǎn)物組成，而深度烘焙過程中，起決定性的苦味物質(zhì)可能為多羥基苯基林丹類和美拉德反應產(chǎn)物。目前對咖啡中新的苦味物質(zhì)的鑒定方法主要為感官分析與儀器鑒定相結(jié)合。

咖啡中某種具體的苦味物質(zhì)對咖啡感官嗜好性的影響尚不清楚。一方面，烘焙產(chǎn)生的苦味物質(zhì)種類繁多，并非所有的苦味物質(zhì)都能被精準檢測到;另一方面，咖啡因雖然本身具有苦味，但其提神醒腦的功能能夠降低人對咖啡苦味的排斥?？辔段镔|(zhì)雖然能致人產(chǎn)生不悅，但苦味也是咖啡的重要特征，經(jīng)驗性行為或者激勵價值機制能夠增加消費者對苦味的喜好度，另外中國消費者對于咖啡選擇的偏好性是否受基因因素的影響并不清楚，需要進一步探究。