咖啡冻干粉是咖啡萃取液进一步加工制得的产物，在此加工过程可能会造成部分挥发性成分的损失与逸散。本文采用 Heracles NEO 超快速气相电子鼻技术，对咖啡萃取液、咖啡冷冻液以及冷冻干燥速溶咖啡香气进行检测，根据色谱信息进行主成分分析，同时结合 Kovats 保留指数及 Arochembase 数据库，对咖啡样品的挥发性成分进行定性定量分析。

        Heracles NEO 超快速气相电子鼻是一种新型的气味分析手段，该仪器根据气相基本原理对顶空气体进行分析，通过化学计量学等数据处理可得到与传统电子鼻同样的响应信息，同时还可精确分离出样品中的挥发性化合物，并通过 Arochembase 数据库进行定性分析，具有分析时间短、精确度高等特点；现已广泛应用于食品领域中，如花椒油、牛奶、白酒等。

        一、材料与方法

        材料与试剂

        某品牌冷萃咖啡液热萃咖啡液；正构烷烃 nC6~nC16混合标品

        方法

        • 样品制备

        将咖啡萃取液（冷萃、热萃）于-20℃条件下冷冻得到咖啡冷冻液；继续将其进行冷冻干燥（1pa，-45℃，24h）得到冷冻干燥速溶咖啡，后面简称为冻干咖啡。

        • 电子鼻检测

        将咖啡样品统一配制为 Brix 为 4.5%的咖啡液，称取2g 于 20mL 顶空瓶中，采用超快速气相色谱电子鼻 Heracles NEO 上进行检测分析，具体参数条件如表 1。Heracles NEO 包含 MXT-5 与 MXT-1701 两根色谱柱（10m，180μm），其中 MXT-5 为非极性色谱柱，MXT-1701 为弱极性色谱柱；检测器为双 FID 检测器，一次注射进样，两根色谱柱同时分析并呈现分离结果。

        二、结果与分析

        电子鼻色谱图及香气比较

        通过对比色谱图（图 1）发现，样品间的出峰时间及出峰位置基本一致，但峰面积间存在差别。这说明三个样品中挥发性成分种类基本一致，但在含量上存在差异。萃取液与冷冻液气相图谱基本重叠，而咖啡冻干粉图谱响应值与峰面积显著下降。样品间差异主要表现在保留时间 10~40s，表明咖啡香气损失主要表现在前端。

        进一步比较总峰面积值以反映冻干咖啡各阶段香气值变化，研究发现冷/热咖啡液在第一阶段（冷冻）前后总香气值变化无显著性差异，分别降低了 3.37%和 4.24%；经过第二阶段冷冻干燥（升华），冻干咖啡的香气总量显著降低，其中冷萃咖啡液制得的冻干咖啡总香气损失了 30.53%，热萃咖啡液制得的冻干咖啡总香气损失了 21.59%。这可能是由于在冷冻干燥加工阶段的温度、时间等条件造成香气的物理扩散，进而影响咖啡香气消褪。

        主成分分析

        主成分分析（PCA）又称主分量分析，是一种无监督模式的识别方法，利用降维思路将多个指标转化为少数几个具有代表性指标，即采用前几个主成分代表样本信息，并通过主成分间的相似性及差异性来反映样品间的差异性] 。通常以判别指数（DI）来表征样品间的区分度，其有效区间为 80～100，DI 值越高表明选择的主成分越能代表区分样品差异。两组样品 DI 值均高达 96，表明两组样品已被主成分较好地区分。图 2A 与图 2B 的第一主成分（PC1）累计方差贡献率分别为 99.168%、91.485%，表明其主成分包含了咖啡样品挥发性成分的大部分信息，可反映咖啡香气的整体信息。

        样品间指纹分辨指数

        指纹分辨指数是根据主成分分析图中的两个样品组间的相对距离计算得出，两个样品组间的距离越大，则两个样品组的指纹分辨指数越接近100%，即指纹分辨指数越大，样品组间的区别越大 。如表 2 所示，冻干粉与萃取液及冷冻液的指纹分辨指数均较大，说明冻干粉与两种咖啡液的差异较大，而萃取液与冷冻液间的差异较小，即萃取液与冷冻液间香气更加接近。对比冷萃与热萃两组数据得到相同结论，可初步判定萃取液在冷冻阶段香气损失较小，而进一步加工至冻干粉其香气变化显著。

        物质定性分析

        采用正构烷烃标准溶液（nC6- nC16）进行校准，根据MXT-5 与 MXT-1701 两根柱子的保留指数结合 AroChembase 数据库对样品中主要挥发性成分进行定性分析，得到可能性化合物及其风味描述。由表3可知，几种咖啡样品的挥发性成分组成相似，主要有醛类、酮类、酯类、酸类及醚类，其中醛类挥发物为主要变化成分。通过比较各峰面积以反映各挥发性成分含量（图 3），发现冷冻干燥仅对咖啡香气总量影响显著，对香气类型无显著影响。通过对比图 3A 与图 3B 发现，冷萃与热萃咖啡样品香气类型类型具有一定差异，根据表 3 中各挥发物的风味描述可知冷萃咖啡样品香气浓郁且丰富，表现为水果香、坚果香、焦糖香、甜香等，热萃咖啡样品香气更集中表现在坚果香、焙烤香。

        三、结论