郭鐵英張洪波 夏紅云 蕭自位 白學慧

(云南省德宏熱帶農(nóng)業(yè)科學研究所 云南瑞麗 678600)

咖啡是云南省帶動邊境經(jīng)濟發(fā)展的高原特色農(nóng)業(yè)重要組成部分[1-2]。云南咖啡主要以出口原料(咖啡生豆，即咖啡商品豆)為主，對咖啡原料質(zhì)量的評價主要由物理特性和杯品質(zhì)量決定。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，中國逐漸成為世界上咖啡消費量增長最快的國家之一。雖然目前中國咖啡消費仍主要以速溶為主(占85%左右)，但近幾年隨著消費理念的變化，咖啡消費觀逐漸由時尚向健康轉(zhuǎn)變，現(xiàn)磨咖啡消費正在逐步增加。消費者對現(xiàn)磨咖啡的品質(zhì)要求多以咖啡因等內(nèi)含物含量以及口感(以杯品質(zhì)量評價)為主[3]。綜合來看，小粒種咖啡品質(zhì)的評價指標主要包括商品豆物理特性、化學特性、杯品質(zhì)量3方面，主要受品種、緯度、海拔、種植模式、初加工、烘焙、包裝存貯、沖泡等因素影響[4-6]，其中品種、光照、緯度和海拔影響最大[7]。為了豐富云南省咖啡栽培品種，改變咖啡種植品種比較單一的現(xiàn)狀(主要種植品種為卡蒂姆，即Catimor)，云南省德宏熱帶農(nóng)業(yè)科學研究所選育出一系列的咖啡新品種，其中有德熱132、德熱48-1、德熱155、德熱296、59號、63號、161號、199-1號等。本文以德宏州為試點，選擇8個小粒咖啡新品種，對其商品豆的物理特性、內(nèi)含物、杯品質(zhì)量進行測定，并分別評價，給科研人員、咖啡種植者以及消費者提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗材料

參試品種德熱132、德熱48-1、德熱155、德熱296、59號、63號、161號、199-1號均來源于農(nóng)業(yè)農(nóng)村部瑞麗咖啡種質(zhì)資源圃。

1.1.2 試驗地概況

在德宏州共安排2個試驗地點，分別位于瑞麗市市郊，芒市勐戛鎮(zhèn)勐穩(wěn)村河邊寨。

瑞麗試驗地位于瑞麗市瑞京路云南省德宏熱帶農(nóng)業(yè)科學研究所(海拔 798m， 北緯 24°01′， 東經(jīng) 97°51′)，年平均氣溫 20.7℃，極端最高氣溫為34.4℃，最冷月平均氣溫13.3℃，年降雨量1 400 mm，年平均相對濕度80%，年日照時數(shù)2 351.1 h，土壤為磚紅壤，pH 4.7～5.6，橡膠林下間作咖啡蔭蔽種植，橡膠株行距為2.5 m×14 m，2010年7月12日定植。

河邊寨試驗地為德宏后谷咖啡有限公司勐戛鎮(zhèn)勐穩(wěn)村河邊寨基地(海拔 1 260 m， 北緯 24°24′， 東經(jīng)98°38′)， 年平均氣溫17℃， 極端最高氣溫36.2℃，最冷月平均氣溫12.3℃，年降雨量1 655 mm，年日照時數(shù)2 252.9 h，土壤為紅壤，pH 5.0～7.4，全光照種植，2011年6月11日定植。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計

采用隨機區(qū)組設(shè)計，重復3次，種植株行距1 m×2 m，每小區(qū)定植60株，其中中心40株為試驗株[2]。在咖啡盛熟期每個小區(qū)采摘成熟鮮果2 kg，每株采摘50 g，每個試驗基地共采摘6 kg。

1.2.2 水肥管理

定植前施農(nóng)家肥15 g/hm2作為基肥，7～8月每月施尿素1次，每次施0.02 kg/株；9、10月各施氯化鉀1次，每次施0.025 kg/株；11月施氯化鉀1次，施0.05 kg/株。定植后第2年，1～2月施有機肥3～5 kg/株、鈣鎂磷肥0.1 kg/株。3～5月每月施1次漚制水肥，加1%尿素，每次施2～3 kg/株。7～9月各施尿素和氯化鉀1次，每次施0.05 kg/株。投產(chǎn)后有機肥每年施5.0 kg/株，磷肥0.1 kg/株。3～5月每月施1次漚制水肥，加1%尿素，施5.0 kg/株。6、7月每月施尿素1次，每次施0.075 kg/株。8、9月各施復合肥、氯化鉀1次，每次施0.1 kg/株。2個試驗地均不噴施農(nóng)藥，除草、中耕、修剪等田間管理措施與本植區(qū)大田咖啡生產(chǎn)相同。

1.2.3 加工

制樣地點：瑞麗，河邊寨試驗地樣品采摘后當天運送到瑞麗進行加工。

(1)全水洗(又稱濕法加工)

采摘完全成熟鮮果→去除雜質(zhì)→去除果皮→發(fā)酵12 h→加少量水繼續(xù)發(fā)酵24 h→清水清洗至無果膠→陽光下干燥至水分12%→真空包裝。

(2)半水洗(又稱蜜法加工或蜜處理)

采摘完成成熟鮮果→去除雜質(zhì)→去除果皮→陽光下干燥至水分12%→真空包裝。

(3)干法(又稱自然干燥或日曬處理)

采摘完全成熟鮮果→清水清洗并除去漂浮豆→陽光下干燥至水分9%→真空包裝。

1.2.4 項目測定

(1)商品豆物理特性評價

取300 g咖啡商品豆，測千粒重，17號篩級，按照GBT 15033-2009分別測定各級正常豆重、畸形豆、碎豆豆重與斑點豆重，計算各級豆中正常豆占總樣品的比率，重復3次取平均值。測定地點：云南省德宏熱帶農(nóng)業(yè)科學研究所咖啡研究中心質(zhì)量檢測實驗室。

(2)內(nèi)含物測定

對瑞麗試驗點和河邊寨試驗點8個參試品種采樣，全水洗加工獲咖啡商品豆，委托農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心(昆明)檢測咖啡商品豆的蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗纖維、水浸出物、咖啡因、總糖。測定地點：昆明。蛋白質(zhì)按GB 5009.5-2016檢測；粗脂肪按GB 5009.6-2016檢測；粗纖維按GB/T 5009.10-2003檢測；水浸出物按GB/T 8305-2013檢測；咖啡因按GB 5009.139-2014檢測；總糖按GB/T 5009.7-2016檢測。計算2個試驗點各內(nèi)含物含量平均值。

(3)杯品質(zhì)量測定

分別對瑞麗試驗點和河邊寨試驗點8個參試品種使用全水洗、半水洗、干法3種初加工方式制備杯品樣品，委托北京君捷西中貿(mào)易有限公司進行杯品質(zhì)量評估。杯測采用SCAA(美國精品咖啡學會，Specialty Coffee Association ofAmerica)方法及流程。評測項目：干香/濕香、酸度、風味、純度、回甘度、平衡度、整體評價、一致性、甜度、潔凈度。評分標準：滿分為100分，前7項各項滿分10分，后3項指標各項按常規(guī)10分記。品嘗流程：烘焙度采取焦糖化指數(shù)58/63烘焙；10 g咖啡粉，中等粒度研磨；180 mL 93.33℃左右熱水直接沖泡；浸泡4 min后破渣；8～10 min間開始進行品嘗。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2010以及SPSS 22.0軟件進行相關(guān)性分析及顯著差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 商品豆物理特性評價

千粒重是咖啡商品豆的大小與飽滿度的體現(xiàn)，2個試驗點8個咖啡品種商品豆的千粒重測定結(jié)果如表1、2所示。瑞麗試驗點(表1)商品豆千粒重最重為59號，顯著大于其他品種；最輕為德熱132，顯著小于其他品種；≥17#商品豆的總重最重為德熱155和德熱48-1，顯著大于其他品種；最輕為德熱132，顯著小于其他品種；≥17#正常豆重最重為59號，最輕為德熱296，各品種之間差異顯著；＜17#正常豆重最重為德熱132，最輕為德熱59號，各品種之間差異顯著。瑞麗試驗點物理特性59號表現(xiàn)最佳，其次是德熱155和德熱48-1；表現(xiàn)最差為德熱296，德熱132豆粒最小。

河邊寨試驗點(表2)商品豆千粒重最重為63號，其次是59號，顯著大于其他品種；最輕為德熱132，顯著小于其他品種；≥17#商品豆的總重最重為63號，最輕為德熱296，各品種之間在0.05水平上均差異顯著；≥17#正常豆重最重為63號，最輕為德熱296，各品種之間差異顯著；＜17#正常豆重最重為德熱132，顯著大于其他品種；最輕為德熱296，顯著小于其他品種。河邊寨試點物理特性表現(xiàn)最佳是63號，其次是59號；表現(xiàn)最差為德熱296，德熱132豆粒最小。

表1 瑞麗試驗點8個品種咖啡商品豆物理特性

表2 河邊寨試驗點8個品種咖啡商品豆物理特性

綜合兩個試驗點8個品種的表現(xiàn)，59號商品豆物理特性表現(xiàn)比較突出，德熱132豆粒最小，德熱296表現(xiàn)最差。

2.2 杯品質(zhì)量評價

8個品種杯測結(jié)果如表3所示。瑞麗試驗點，全水洗加工樣品59號杯測分數(shù)最高；半水洗加工199-1號最高，干法加工德熱132最好，其次為59號；綜合來看，瑞麗試驗點59號杯測結(jié)果最好。

表3 杯測結(jié)果

河邊寨試驗點全水洗加工樣品59號最高；半水洗加工德熱48-1最高；干法加工德熱132最好；綜合來看，河邊寨試點德熱48-1杯測結(jié)果最好，59號其次。根據(jù)SCAA評分標準，80分以上為精品咖啡，全部樣品中，瑞麗試驗點德熱132干法加工樣品以及河邊寨59號全水洗樣品為精品咖啡，瑞麗59號干法加工樣品以及河邊寨德熱132干法加工樣品非常接近精品咖啡分數(shù)。綜合兩地及3種加工方式，杯測質(zhì)量結(jié)果較為理想的品種是59號。

2.3 內(nèi)含物測定

與咖啡品質(zhì)相關(guān)的咖啡內(nèi)含物主要有咖啡因、粗纖維、蛋白質(zhì)、粗脂肪、總糖、水浸出物等[7]。2個試驗點8個品種蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗纖維、水浸出物、咖啡因、總糖含量測定結(jié)果如表4所示。

表4 內(nèi)含物測定結(jié)果

續(xù)表4 內(nèi)含物測定結(jié)果

咖啡因，黃嘌呤生物堿化合物，呈典型的苦味，是小粒種咖啡果實中最主要的生物堿，主要具有中樞神經(jīng)興奮和利尿功能，咖啡因是咖啡中重要的品質(zhì)指標，熱穩(wěn)定性強，在烘焙過程中含量較為穩(wěn)定[7-9]。2個試驗點8個品種商品豆咖啡因含量范圍在1.029%～1.409%，對比2個地點含量平均值，161號最高，199-1最低。

粗纖維包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素及角質(zhì)等成分，咖啡商品豆中的纖維質(zhì)烘焙后碳化形成炭質(zhì)，總糖的焦糖化反應(yīng)和炭質(zhì)相互結(jié)合形成咖啡色調(diào)，粗纖維中的纖維素、半纖維素等還可以影響沖泡后咖啡的粘度[1，7，10]。 2個試驗點8個品種商品豆粗纖維含量在19.69%～30.98%，對比2個地點含量平均值，德熱132最高，德熱155最低。

蛋白質(zhì)在烘焙程度中降解成為各種氨基酸，參與美拉德反應(yīng)。咖啡品質(zhì)與蛋白質(zhì)含量關(guān)系存在爭議，有研究稱，蛋白質(zhì)含量與咖啡品質(zhì)間不相關(guān)，也有研究稱，品質(zhì)好的咖啡豆其蛋白質(zhì)含量更高，但是蛋白質(zhì)和氨基酸對于還原糖參加美拉德反應(yīng)是不必可少的[11-12]。2個試驗點8個品種商品豆蛋白質(zhì)含量在11.6%～14.4%，對比2個地點含量平均值，59號最高，德熱132最低。

2個試驗點8個品種商品豆粗脂肪含量在6.22%～15.13%，對比2個地點含量平均值，德熱155含量最高，德熱296含量最低。

本試驗測定的咖啡商品豆總糖含量為葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖麥芽糖等還原糖，葡萄糖、果糖等是咖啡品質(zhì)重要指標之一，也是咖啡甜味的主要來源；還原糖是咖啡品質(zhì)重要指標之一，還原糖與游離氨基酸的氨基發(fā)生美拉德反應(yīng)生成吡嗪類、呋喃類、醛類和酮類化合物等物質(zhì)[13-14]。2個試驗點8個品種的總糖含量在7.36%～12.7%，對比2個地點含量平均值，59號最高，德熱132最低。

水浸出物跟最終沖泡咖啡溶于水的物質(zhì)有關(guān)，溶于水的物質(zhì)越多，最終沖泡出來的咖啡口感越豐富，但部分水浸出物也會給咖啡帶來苦澀等不愉快的味道。2個試驗點的8個品種的水浸出物含量在32.28%～39.89%，對比2個地點含量平均值，德熱296最高，德熱132最低，161號2個試驗點樣品相差最小為0.01%。

3 討論與結(jié)論

綜合2個試驗點8個品種的表現(xiàn)，59號商品豆物理特性表現(xiàn)比較突出，德熱132豆粒最小，德熱296表現(xiàn)最差。對比2個試驗點千粒重，有7個品種河邊寨樣品商品豆千粒重重于瑞麗(59號除外)。對云南小粒種咖啡千粒重與種植海拔關(guān)系的研究結(jié)果顯示，千粒重隨著種植海拔的升高而增加，本試驗結(jié)果與此基本符合[4，7]。從杯測結(jié)果來看，德熱132瑞麗試驗點干法加工樣品和59號河邊寨試驗點全水洗加工樣品達到了精品咖啡分數(shù)(根據(jù)SCAA評分標準)，德熱132河邊寨干法加工樣品和59號瑞麗試驗點干法加工樣品非常接近精品咖啡分數(shù)，綜合2個試驗點3種初加工方式來看，59號杯測結(jié)果最好。對比3種不同加工方式，干法加工樣品杯測結(jié)果最好，其次為全水洗加工樣品，半水洗最差；對比2個試驗點，瑞麗試驗點杯測結(jié)果優(yōu)于河邊寨。大多數(shù)咖啡研究者認為，咖啡商品豆品質(zhì)，環(huán)境與基因的互作(genotype and environment，G&E)起主要作用。環(huán)境因子研究最測結(jié)果優(yōu)于河邊寨。大多數(shù)咖啡研究者認為，咖啡商品豆品質(zhì)，環(huán)境與基因的互作(genotype and environment，G&E)起主要作用。環(huán)境因子研究最多的是光照與海拔。同樣基因型的品種種植海拔越高，杯測結(jié)果越好。但是如果將光照考慮進去，海拔的作用就不是十分明顯[4，6-7，15]，本次試驗結(jié)果驗證了這一觀點。從本次試驗結(jié)果來看，河邊寨試驗點海拔高度高于瑞麗試驗點，但是河邊寨試驗點采用全光照種植，瑞麗試驗點采用蔭蔽種植，從杯測最終結(jié)果來看，瑞麗試驗點結(jié)果優(yōu)于河邊寨。

咖啡生豆風味不適宜直接沖煮引用[16]，經(jīng)過烘焙處理后，內(nèi)含物發(fā)生不同程度的美拉德反應(yīng)、斯特克降解、焦糖化等系列化學反應(yīng)，生成包括吡嗪類、呋喃類、吡啶類、吡咯類、醛酮類、酚類、硫化物和有機酸等揮發(fā)性呈香物質(zhì)，最終形成咖啡的特征風味[13，17-18]。從6個內(nèi)含物2個試驗點含量平均值來看，咖啡因含量161號最高，199-1最低；粗纖維含量德熱132最高，德熱155最低；蛋白質(zhì)含量59號最高，德熱132最低；粗脂肪含量德熱155含量最高，德熱296含量最低；總糖含量59號最高，德熱132最低；水浸出物含量德熱296最高，德熱132最低。對比2個試驗點樣品內(nèi)含物含量，其中6個品種蛋白質(zhì)、粗纖維、總糖含量瑞麗樣品高于河邊寨，6個品種粗脂肪、咖啡因含量河邊寨樣品高于瑞麗。黃家雄等曾對咖啡因、粗脂肪等于咖啡種植海拔高度之間相關(guān)性做過研究，其結(jié)果顯示，咖啡商品豆總糖含量與海拔高度之間呈顯著正相關(guān)，咖啡因、粗脂肪含量與海拔高度之間呈極顯著負相關(guān)，蛋白質(zhì)、 粗纖維、 水浸出物與海拔高度之間相關(guān)關(guān)系不顯著。本試驗結(jié)果與黃家雄等研究結(jié)果不相符合，品質(zhì)相關(guān)的各項內(nèi)含物與種植海拔之間的相關(guān)性，有待于進一步研究。