易橋賓，谷風(fēng)林*，那治國，房一明徐 飛

（1.黑龍江東方學(xué)院食品與環(huán)境工程學(xué)部，黑龍江 哈爾濱 150086；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所，海南 萬寧 571533；3.農(nóng)業(yè)部香辛飲料作物遺傳資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國家重要熱帶作物工程技術(shù)研究中心，海南 萬寧 571533）

發(fā)酵和焙烤對可可豆多酚、黃酮和風(fēng)味品質(zhì)的影響

易橋賓1，2，谷風(fēng)林2，3，*，那治國1，房一明2，3，徐 飛2，3

（1.黑龍江東方學(xué)院食品與環(huán)境工程學(xué)部，黑龍江 哈爾濱 150086；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所，海南 萬寧 571533；3.農(nóng)業(yè)部香辛飲料作物遺傳資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國家重要熱帶作物工程技術(shù)研究中心，海南 萬寧 571533）

本實(shí)驗(yàn)采用高效液相色譜儀（high performance liquid chromatography，HPLC）、色差儀、電子鼻分別檢測未發(fā)酵、發(fā)酵和焙烤海南可可豆的總酚含量、總黃酮含量、色度和可可豆風(fēng)味差異。結(jié)果表明：未經(jīng)焙烤的未發(fā)酵豆總酚（464.03 mg/10 g）和總黃酮（126.86 mg/10 g）含量明顯高于發(fā)酵豆總酚（211.86 mg/10 g）和總黃酮（61.98 mg/10 g）含量。105～145 ℃焙烤30 min，未發(fā)酵豆總酚和總黃酮含量分別為419.5～129.8 mg/10 g和77.8～16.8 mg/10 g；發(fā)酵豆總酚和總黃酮含量分別為182.53～86.25 mg/10 g和34.7～7.0 mg/10 g。其中，125 ℃焙烤20～40 min，未發(fā)酵豆總酚和黃酮含量分別為353.74～289.45 mg/10 g和42.86～32.20 mg/10 g；發(fā)酵豆總酚和黃酮含量分別為152.08～123.55 mg/10 g和25.12～21.14 mg/10 g。在105～145 ℃的溫度焙烤下沒食子酸含量變化顯著?？煽啥股戎档姆秶篖*值集中在40.0～47.0之間，a*值集中在5.0～6.8之間，b*值集中在4.0～8.5之間。未發(fā)酵和發(fā)酵可可豆之間，以及不同溫度焙烤可可豆之間的電子感官風(fēng)味分析結(jié)果差異較大。

海南可可豆；焙烤；多酚；黃酮；風(fēng)味

可可具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，廣泛用于巧克力、飲料、糕點(diǎn)和冰激凌制造等行業(yè)，與咖啡、茶同被稱為世界三大軟飲料［1］。近幾年來，對可可的研究主要集中在可可豆所富含的多酚特別是黃酮類物質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)，天然可食可可黃烷醇活性物質(zhì)可扭轉(zhuǎn)和年齡相關(guān)的記憶衰退［2］。可可豆是一種富含類黃酮的食品來源，Langer等［3］研究了可可終端產(chǎn)品--堿化黑巧克力中類黃酮-原花青素的含量，為（48.4±4.3）～（334.0±5.9）mg/100 g，其具有極強(qiáng)的抗氧化活性，能有效地清除羥自由基（·OH）和超氧陰離子自由基（O2－·），保護(hù)DNA免受·OH引起的氧化損傷，還可以有效地抑制脂質(zhì)過氧化［4］?？煽啥怪泻械亩喾雍忘S酮類物質(zhì)，總量達(dá)到336.04～427.22 mg/10 g［5］，新鮮脫脂可可豆中表兒茶素含量達(dá)到218.9～432.7 mg/10 g［6］，多酚類具有抗氧化、抗衰老、抗癌、抗輻射等多種生物活性［7-9］。在以往的研究中，人們往往關(guān)注的是不同植物多酚和類黃酮的含量，及其測定方式和功能，而忽視了在樣品加工處理過程中保護(hù)多酚的條件研究。

可可豆的加工主要由3 個(gè)步驟構(gòu)成，即發(fā)酵、干燥和焙烤。Nicholas等［10］在使用木箱發(fā)酵新鮮的可可豆后發(fā)現(xiàn)多酚類物質(zhì)含量明顯降低了10%～50%，同時(shí)在發(fā)酵過程中微生物連續(xù)不斷的活性作用，形成了可可豆的風(fēng)味前體物質(zhì)［11］，從而降低了可可豆的抗氧化能力［12］。有文獻(xiàn)表明20～60 min、120～150 ℃為發(fā)酵可可豆常用的焙烤條件［11］?？煽啥乖诒嚎具^程中會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，氨基化合物與羰基化合物縮合，即可可豆中酚酮等含有羰基類的物質(zhì)與含氨基的氨基酸反應(yīng)，產(chǎn)生特殊的香氣物質(zhì)，導(dǎo)致可可豆中多酚類物質(zhì)含量進(jìn)一步減少［13-14］。

為研究發(fā)酵和焙烤對可可豆酚類物質(zhì)、類黃酮物質(zhì)和風(fēng)味的影響，本實(shí)驗(yàn)以海南可可豆作為研究對象，以發(fā)酵與否、焙烤溫度和焙烤時(shí)間作為影響因素，測定可可豆中多酚和類黃酮物質(zhì)總含量的變化、色度和電子鼻感官風(fēng)味的差異，為可可的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

海南可可鮮果由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所提供。

無水甲醇、無水乙醇、正己烷、冰醋酸（均為分析純） 廣東省汕頭市西隴化工廠；Folin-酚試劑美國Sigma公司；沒食子酸（gallic acid，GA）、兒茶素（catechin，CE）、表兒茶素（epicatechin，EC）上海源葉生物科技有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

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Probat公司；全自動(dòng)磨樣機(jī)（RS200混合型碾磨儀） 德國Retsch公司；AL104電子天平 美國Mettler Toledo公司；恒溫水浴搖床丹麥Foss公司；Z36HK型全能臺式高速冷凍離心機(jī) 德國Hermle公司；GM-0.33H真空抽濾器 天津市津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；水浴鍋 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；KL-RO-20超純水機(jī) 中國沃特爾公司；SPECORD 250PLUS型紫外-可見分光光度儀 德國耶拿公司；1260型安捷倫高效液相色譜儀 美國安捷倫公司；色差儀 美國Xrite公司；電子鼻 法國Alpha MOS公司。

1.3方法

1.3.1可可豆前期處理

可可鮮果去殼后得到可可豆，一部分使用木箱進(jìn)行自然發(fā)酵6 d［15］，洗凈可可豆，進(jìn)行晾曬干燥后于－20 ℃條件下冷藏，得到發(fā)酵豆（F）；另一部分不進(jìn)行發(fā)酵直接洗凈，晾曬干燥－20 ℃冷藏，得到未發(fā)酵豆（UF）。通過PROBAT咖啡烘焙機(jī)焙烤，以20～60 min、120～150 ℃為焙烤條件［11］，不同焙烤溫度條件：分別設(shè)定為105、115、125、135、145 ℃的溫度焙烤30 min，表示為UF/F-105、UF/F-115、UF/F-125、UF/F-135、UF/F-145；不同焙烤時(shí)間條件：溫度設(shè)定為125 ℃分別焙烤20、25、30、35、40 min，分別表示為UF/F-20、UF/F-25、UF/F-30、UF/F-35、UF/F-40。焙烤豆和未焙烤豆去皮磨粉過60 目篩備用。

1.3.2多酚和總黃酮提取液的制備

稱取5.000 g不同處理的可可粉，加入100 mL 80%的甲醇溶液放于250 mL圓底燒瓶內(nèi)，置于水浴搖床中35 ℃提取24 h，4 ℃、8 000 r/min低溫冷凍離心15 min，真空過濾，用80%的甲醇溶液定容250 mL溶液待測，待測液4 ℃條件下保存。

1.3.3提取物中多酚和總黃酮含量的測定

采用Folin-酚方法［16］測定不同提取液中多酚類物質(zhì)的總含量。以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品，相同質(zhì)量原料提取液的多酚含量表示為每10 g原料（以干質(zhì)量計(jì)，下同）中含有的沒食子酸當(dāng)量（mg GA/10 g）；參考蜂膠中總黃酮含量的測定方法，以表兒茶素為標(biāo)準(zhǔn)品，相同質(zhì)量原料的提取液的總黃酮含量表示為每10 g原料中含有的表兒茶素當(dāng)量（mg EC/10 g）。

1.3.4可可豆提取物的高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）分析

稱取一定量不同處理的可可粉用正己烷脫脂3 次（37 ℃，3×4 h）［17］，脫脂可可粉低溫干燥后，用80%甲醇溶液35 ℃提取24 h，過濾配制成50 mL溶液［18］。色譜柱：Eclipse plus C18（4.6 mm×100 mm，3.5 ?m）。用100%甲醇溶液A和pH 2.5～3.0的乙酸溶液B做流動(dòng)相。分析方法：0～10 min，40%A；10～20 min，60%A；20～30 min，80%A；30～40 min，90%A。檢測波長為280 nm，進(jìn)樣體積10 ?L，流速0.5 mL/min。

1.3.5色度測定

按1.3.1節(jié)的方法準(zhǔn)備樣品，稱取精細(xì)磨粉和過篩后的可可粉，測定其色度值。

1.3.6電子鼻測定感官風(fēng)味

準(zhǔn)確稱量1.3.1節(jié)制備的可可粉1.3 g放入進(jìn)樣瓶，上機(jī)測定。分析條件：孵化溫度50 ℃，振蕩速率500 r/min，孵化時(shí)間120 s，以合成干燥空氣為載氣，流速為150 mL/min，注射體積1 500 ?L，注射針溫度60 ℃，注射速率1 000 ?L/s，獲取時(shí)間90 s，延滯時(shí)間300 s，每個(gè)樣品重復(fù)6 次。

1.4數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)通過SPSS 19和Origin 9.0軟件處理，不同樣品之間進(jìn)行顯著性差異分析，以P＜0.05為差異顯著，同一樣品平均數(shù)之間采用標(biāo)準(zhǔn)偏差檢驗(yàn)，電子鼻結(jié)果使用主成分分析（principal component analysis，PCA）。

2　結(jié)果與分析

2.1發(fā)酵對可可豆多酚和總黃酮含量的影響

圖1　未焙烤可可豆多酚和總黃酮含量Fig.1 Total polyphenol and flavonoid contents in unroasted cocoa beans

由圖1A可知，未發(fā)酵和發(fā)酵可可豆在焙烤前多酚總含量分別為（464.03±23.20） mg/10 g和（211.86±16.05） mg/10 g，說明發(fā)酵使得多酚大量減少，發(fā)酵后多酚含量僅為未發(fā)酵的45.66%?？煽啥沟陌l(fā)酵溫度為50～60 ℃，此溫度范圍酶促褐變反應(yīng)劇烈，酚類被氧化成醌類。本實(shí)驗(yàn)未發(fā)酵可可豆多酚含量高于Gu Fenglin等［5］測定的海南發(fā)酵豆的301.01 mg/10 g，高于谷風(fēng)林等［15］所測定的不同發(fā)酵方式可可豆的363.70～296.10 mg/10 g的范圍，同一個(gè)品種有較大差異的原因可能是年份、發(fā)酵方式和發(fā)酵程度的不同造成。由圖1B可知，未發(fā)酵和發(fā)酵豆在焙烤前總黃酮含量分別為（126.86±0.78）mg/10 g和（61.98±1.17） mg/10 g，說明發(fā)酵使得總黃酮大量減少，發(fā)酵可可豆僅為未發(fā)酵可可豆總黃酮含量的48.86%。未發(fā)酵可可豆總黃酮含量接近Gu Fenglin等［5］測定不同年份發(fā)酵海南可可豆的黃酮含量（35.03～126.21 mg/10 g）的最大值，發(fā)酵豆包含在此范圍內(nèi)。發(fā)酵過程對單一的黃酮類物質(zhì)的影響與對多酚的影響相同，黃酮類物質(zhì)自身含有酚羥基和羰基在發(fā)酵過程中發(fā)生氧化、聚合，大量減少。

2.2焙烤對可可豆多酚含量的影響

圖2　焙烤可可豆的多酚含量Fig.2 Total polyphenol contents in roasted cocoa beans

由圖2A可知，經(jīng)不同焙烤溫度焙烤30 min，未發(fā)酵可可豆多酚總含量明顯減少，焙烤溫度升高，可可豆多酚含量呈一定的函數(shù)下降趨勢，以多酚含量為縱坐標(biāo)，溫度為橫坐標(biāo)，擬合的回歸曲線方程見表1，回歸方程顯著（P＜0.05）。在115～135 ℃溫度區(qū)間內(nèi)多酚含量變化最顯著，變化范圍為（412.09±8.22）～（146.73±7.65）mg/10 g。由圖2B可知，125 ℃條件下，經(jīng)不同時(shí)間焙烤，未發(fā)酵可可豆在20～30 min含量變化差值為（18.10±0.58） mg/10 g，從整體變化趨勢分析發(fā)現(xiàn)焙烤時(shí)間對多酚含量的影響較小。

由圖2C可知，經(jīng)焙烤30 min，不同焙烤溫度發(fā)酵可可豆多酚含量減少比圖2A中未發(fā)酵的可可豆多酚含量下降趨勢要平緩。在105～145 ℃范圍內(nèi)呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系，以溫度為橫坐標(biāo)，多酚含量為縱坐標(biāo)，擬合回歸曲線方程見表1，回歸方程顯著（P＜0.05），沒有顯著變化的溫度區(qū)間，整個(gè)105～145 ℃溫度區(qū)間變化范圍為（182.53±0.47）～（86.25±0.80） mg/10 g。由圖2D可知，在125 ℃條件下，經(jīng)20～30 min焙烤，發(fā)酵可可豆多酚含量的整體變化差值為（11.20±0.34） mg/10 g，變化量為溫度引起變化量的11.6%。

由于發(fā)酵可可豆在焙烤之前的發(fā)酵過程中損失了大量多酚，造成初始含量低于未發(fā)酵可可豆，僅為未發(fā)酵可可豆含量的45.66%，使得圖2C中多酚含量比圖2A中的下降趨勢要略平緩。焙烤溫度高于100 ℃使得酶類鈍化，主要以氨基化合物與羰基化合物之間縮合的美拉德反應(yīng)為主，且溫度為影響反應(yīng)的關(guān)鍵因素，隨溫度的升高，可可豆中酚類明顯減少。在20～40 min常用的焙烤時(shí)間內(nèi)，時(shí)間因素對多酚含量的影響有限，引起的含量變化較小，故在測定3 種單體多酚含量變化時(shí)，未將時(shí)間作為單因素進(jìn)行研究。

表1　不同溫度焙烤可可豆多酚含量變化方程、相關(guān)系數(shù)Table 1 Variation equations of total polyphenol contents with correlation coefficients and temperature ranges for roasted cocoa beans

2.3焙烤對總黃酮含量的影響

圖3　焙烤可可豆的總黃酮含量Fig.3 Total flavonoid contents of roasted cocoa beans

由圖3A可知，經(jīng)不同溫度焙烤30 min，未發(fā)酵可可豆總黃酮含量在105～115 ℃基本上持平，僅相差2.42 mg/10 g，在115～135 ℃由（75.3±0.11） mg/10 g減少至（21.8±0.07）mg/10 g，變化顯著，占總干質(zhì)量含量由（0.75±0.012）%降至（0.22±0.023）%，說明115～135 ℃是總黃酮在未發(fā)酵可可豆焙烤過程中含量變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，整體變化趨勢呈一定的函數(shù)關(guān)系，以總黃酮含量為縱坐標(biāo)，溫度為橫坐標(biāo)，擬合回歸曲線方程見表2，回歸方程顯著（P＜0.05）。由圖3B可知，未發(fā)酵可可豆在125 ℃條件下，經(jīng)不同時(shí)間焙烤，25～30 min區(qū)間內(nèi)總黃酮含量變化較明顯，變化差值也僅為6.33 mg/10 g，20～40 min內(nèi)總黃酮含量變化范圍為（42.86±0.03）～（32.20±0.15） mg/10 g。

由圖3C可知，經(jīng)不同溫度焙烤30 min，發(fā)酵可可豆總黃酮含量呈臺階式梯度下降，不同溫度區(qū)間內(nèi)總黃酮含量變化較小，在105～145 ℃呈一定的線性關(guān)系，以總黃酮含量為縱坐標(biāo)，溫度為橫坐標(biāo)，擬合回歸曲線方程見表2，回歸方程顯著（P＜0.05）；135 ℃時(shí)總黃酮含量為（11.28±0.01） mg/10 g，為焙烤之前含量的18.20%，僅為可可豆總干質(zhì)量的0.11%，說明發(fā)酵豆經(jīng)較高溫度焙烤后進(jìn)一步損失了80%的黃酮類物質(zhì)。由圖3D可知，5 個(gè)時(shí)間點(diǎn)的總黃酮含量值基本上持平，變化范圍為（25.12±0.18）～（21.14±0.03） mg/10 g。

焙烤過程對總黃酮含量整體的影響趨勢為：不同焙烤溫度下，未發(fā)酵可可豆有一個(gè)顯著變化的溫度區(qū)間（115～135 ℃），發(fā)酵可可豆在整個(gè)實(shí)驗(yàn)選定的溫度范圍內(nèi)含量變化呈一定的線性關(guān)系，高于135 ℃焙烤，總黃酮含量減少至很低；經(jīng)不同時(shí)間焙烤，未發(fā)酵可可豆總黃酮含量在20～30 min范圍內(nèi)有較明顯變化，發(fā)酵可可總豆黃酮含量在整個(gè)設(shè)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間范圍內(nèi)含量變化不明顯。

表2　不同溫度焙烤可可豆總黃酮含量變化方程、相關(guān)系數(shù)Table 2 Variation equations of total flavonoid contents withcorrelation coefficients and temperature ranges for roasted cocoa beans

2.4可可豆提取物的HPLC圖譜分析

為選擇一個(gè)使可可豆中3 種主要多酚（沒食子酸、兒茶素和表兒茶素）吸收都較強(qiáng)的合適吸收波長，以獲得較高的靈敏度，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)選擇比較了280、320、510 nm波長處3 種標(biāo)準(zhǔn)品混合溶液的吸光度差異［19］。如圖4所示，結(jié)果表明3 種標(biāo)準(zhǔn)品混合溶液在280 nm波長處的吸光度遠(yuǎn)比其他2 種波長強(qiáng)。故最終選擇檢測波長為280 nm。

圖4　標(biāo)準(zhǔn)品在280、320、510 nm波長處的HPLC結(jié)果Fig.4 HPLC of three standard substances at 280， 320 and 510 nm

由2.1、2.2節(jié)可知發(fā)酵與否和焙烤溫度2 個(gè)因素對總酚含量影響較大，為觀察3 種多酚單體含量的變化趨勢，以未發(fā)酵豆、發(fā)酵豆和3 個(gè)溫度焙烤豆（105、

125、145 ℃條件下焙烤30 min）作為研究對象進(jìn)行液相色譜分析，選擇沒食子酸、兒茶素和表兒茶素標(biāo)準(zhǔn)品配制成混標(biāo)。由圖4可知，3 種標(biāo)準(zhǔn)品出峰順序?yàn)闆]食子酸（GA）、兒茶素（CE）和表兒茶素（EC），與文獻(xiàn)中酚類物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品的出峰順序相一致［20］。由圖5可知，未發(fā)酵可可豆（UF）GA和EC峰面積明顯高于發(fā)酵可可豆（F），可能是造成2.1節(jié)中未發(fā)酵豆與發(fā)酵豆多酚、總黃酮含量差異的主要原因之一；CE峰處物質(zhì)含量相差不大，對總黃酮含量變化貢獻(xiàn)較小。由圖6A可知，未發(fā)酵焙烤可可豆（UF）在105、125、145℃ 3 個(gè)焙烤溫度下，GA峰面積變化較為明顯，可能是影響2.2節(jié)中可可豆不同焙烤溫度下多酚含量變化的主要原因之一；CE和EC峰處物質(zhì)含量變化不明顯，對總黃酮含量變化貢獻(xiàn)較小。圖6B中，GA、CE和EC峰面積變化趨勢和圖6A接近。

圖5　未焙烤可可豆的提取物在280 nm波長處的HPLC結(jié)果Fig.5 HPLC of unroasted cocoa bean extracts a t 280 nm

圖6　焙烤可可豆的提取物在280 nm波長處的HPLC結(jié)果Fig.6 HPLC of roasted cocoa bean extracts at 280 nm

從HPLC圖譜變化分析可知，發(fā)酵與否和焙烤溫度對3 種單體多酚的影響排序分別為：沒食子酸（明顯）＞表兒茶素（較明顯）＞兒茶素（不明顯）。

2.5可可豆色度的變化

L*值是色彩的明度值，表示色彩的明暗程度；a*值和b*值是色彩的色度值，a*值表示從紅（+a*）到綠（－a*）漸變、b*值表示從黃（+b*）到藍(lán)（－b*）漸變［21-22］。由表3可知，發(fā)酵與未發(fā)酵豆、不同溫度焙烤豆L*、a*、b*值之間均存在顯著性差異：未焙烤豆L*值大小為UF＞F，說明未發(fā)酵豆湯色明度要好于發(fā)酵豆；不同溫度焙烤豆L*值大小分別為UF-105＞UF-115＞UF-125＞UF-135＞UF-145和F-105＞F-115＞F-125＞F-135＞F-145，即溫度越高，L*值越小，湯色明度越差。未焙烤豆的a*值大小為UF＜F，說明發(fā)酵可可豆湯色相較未發(fā)酵可可豆的湯色更紅；焙烤可可豆中未發(fā)酵豆在125～135 ℃范圍內(nèi)a*值較高，發(fā)酵豆在115～125 ℃范圍較高，說明此范圍是焙烤豆偏紅的區(qū)域。未發(fā)酵可可豆的b*值大于發(fā)酵豆，即未發(fā)酵可可豆湯色比發(fā)酵可可豆較黃；焙烤可可豆的b*值高于未焙烤可可豆，焙烤可可豆湯色比未焙烤可可豆較黃。由表3可知，不同焙烤時(shí)間可可豆的色度值差異不明顯。綜上所述，發(fā)酵與否、焙烤溫度對可可豆的色度值有明顯的影響，而焙烤時(shí)間對可可豆的色度值影響較小。由圖7可知，可可豆的色度值正態(tài)分布情況為，L*值集中在40.0～47.0之間，a*值集中在5.0～6.8之間，b*值集中在4.0～8.5之間，說明可可豆的色度值向一定的范圍趨近。

表3　可可豆色度值Table 3 Color parameters of cocoa beans

圖7　可可豆色度值的正態(tài)分布曲線Fig.7 Normal distribution curve of cocoa bean chroma

2.6未發(fā)酵、發(fā)酵和焙烤可可豆的風(fēng)味比較

有文獻(xiàn)表明可可豆在發(fā)酵過程中形成了其特征香氣的前體物質(zhì)［11］。由圖8可知，未發(fā)酵可可豆和發(fā)酵可可豆分別聚集在不同區(qū)域且無重疊部分，第一主成分（PC1）貢獻(xiàn)率為99.188%，說明了第一主成分包含大量信息，能反映被測樣品的整體信息，2 個(gè)樣品在橫坐標(biāo)上的距離越大，表明它們的差異越大，未發(fā)酵與發(fā)酵可可豆能被電子鼻明顯區(qū)分開［23-24］，說明發(fā)酵改變了可可豆的風(fēng)味。

圖9　焙烤可可豆電子鼻主成分分析圖Fig.9 Principal component analysis of roasted cocoa beans

電子鼻對經(jīng)30 min不同溫度焙烤下可可豆的PCA分析見圖9A。未發(fā)酵焙烤可可豆和發(fā)酵焙烤可可豆可以較好地用電子鼻系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)分，其第一主成分（PC1）貢獻(xiàn)率達(dá)到了97.274%。PC1和PC2的總貢獻(xiàn)率為99.843%，所以2 個(gè)主成分能較好地反映原始高維矩陣數(shù)據(jù)的信息。另外，未發(fā)酵焙烤可可豆和發(fā)酵焙烤可可豆在不同的焙烤溫度下，風(fēng)味有較明顯的改變，從整體區(qū)域聚集情況看，135、145 ℃高溫焙烤區(qū)域數(shù)據(jù)較為集中，其區(qū)分效果沒有低溫區(qū)域好，UF-125和F-125接近，UF-135和F-135有重疊區(qū)域，這說明未發(fā)酵可可豆和發(fā)酵可可豆在125～135 ℃的焙烤條件下風(fēng)味差異小于其他區(qū)域，區(qū)分結(jié)果差。

電子鼻對經(jīng)125 ℃不同時(shí)間焙烤下可可豆的PCA分析見圖9B。經(jīng)不同時(shí)間焙烤后未發(fā)酵豆和發(fā)酵豆，基本上集中在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，風(fēng)味差別小，無明顯改變，區(qū)分結(jié)果差。

為更好地觀察125、135 ℃溫度焙烤下差異較小的4 種焙烤可可豆（UF-125、F-125、UF-135、F-135）的區(qū)別，對樣品電子鼻的6 個(gè)傳感器信號最大響應(yīng)值數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并形成直觀的雷達(dá)圖［25］，如圖10所示。T30/1、T70/2和LY2/AA傳感器的響應(yīng)值集中差異較小，P30/2、PA/2和LY2/gCT相差較大，從整個(gè)響應(yīng)值的集中趨勢分析125～135 ℃的焙烤溫度范圍內(nèi)，未發(fā)酵和發(fā)酵可可豆相似部分在T30/1、T70/2和LY2/AA型傳感器上，差異主要在于P30/2、LY2/gCT和PA/2型傳感器上。

圖10　4 種焙烤可可豆的雷達(dá)圖Fig.10 Radar chart of four samples of roasted cocoa beans

3　結(jié) 論

發(fā)酵后可可豆中多酚和總黃酮含量大量減少，均減少至未發(fā)酵前的50%以下，3 種單體多酚中沒食子酸和表兒茶素含量顯著減少，兒茶素含量變化不明顯；發(fā)酵后可可豆色度發(fā)生明顯變化，未發(fā)酵豆比發(fā)酵豆湯色好，發(fā)酵豆比未發(fā)酵豆更紅，未發(fā)酵豆比發(fā)酵豆更黃；未發(fā)酵豆和發(fā)酵豆之間電子感官風(fēng)味主成分分析聚集區(qū)域差別大，風(fēng)味差異明顯。

可可豆經(jīng)不同溫度焙烤后多酚和總黃酮含量呈一定的線性變化規(guī)律，在105～145 ℃溫度范圍內(nèi)未發(fā)酵豆多酚和總黃酮含量表現(xiàn)為二次方程函數(shù)變化規(guī)律，其中未發(fā)酵豆在115～135 ℃溫度區(qū)間變化顯著，發(fā)酵豆表現(xiàn)為一次方程函數(shù)變化趨勢；經(jīng)不同溫度焙烤后的未發(fā)酵豆和發(fā)酵豆所含3 種多酚單體中沒食子酸含量隨溫度的升高而減少，兒茶素和表兒茶素含量隨溫度的升高變化較??；經(jīng)105～145 ℃焙烤后未發(fā)酵豆和發(fā)酵豆色度值存在一定差異，并出現(xiàn)L*、a*和b*值分別向40.0～47.0、5.0～6.8和4.0～8.5集中的趨勢；經(jīng)不同溫度焙烤后的未發(fā)酵豆和發(fā)酵豆之間電子感官風(fēng)味差異有一定的變化規(guī)律，105～115 ℃低溫焙烤區(qū)域比較分散差異大，125 ℃中溫焙烤區(qū)域差異較大，135～145 ℃高溫焙烤比較集中差異較小，由低溫至高溫焙烤未發(fā)酵豆和發(fā)酵豆之間風(fēng)味差異有減小的趨勢。

經(jīng)20～40 min焙烤后，未發(fā)酵豆多酚和總黃酮含量在25～35 min之間變化較大，發(fā)酵豆在20～30 min之間變化較大，二者都呈減少趨勢；未發(fā)酵豆的L*、a*和b*值分別接近于46.00、6.50和9.00，發(fā)酵豆的L*、a*和b*值分別接近于40.20、6.00和5.15；125 ℃焙烤20～40 min后，未發(fā)酵豆和發(fā)酵豆的電子感官風(fēng)味差異小，區(qū)分結(jié)果較差。

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Effect of Fermentation and Roast on Polyphenols， Flavonoids and Flavors in Cocoa Beans

YI Qiaobin1，2， GU Fenglin2，3，*， NA Zhiguo1， FANG Yiming2，3， XU Fei2，3
（1. Department of Food and Environmental Engineering， East University of Heilongjiang， Harbin 150086， China；2. Spice and Beverage Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Wanning 571533， China；3. Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Crops， Ministry of Agriculture，National Center of Important Tropical Crops Engineering and Technology Research， Wanning 571533， China）

The differently processed cocoa beans such as unfermented， fermented and roasted cocoa beans were anzlyzed for total polyphenol contents， total flavonoid contents， chroma， and flavors by HPLC， color difference meter and electronic nose. The results showed that total polyphenol and flavonoid contents in unroasted unfermented cocoa beans were significantly higher than those of the unroasted fermented ones. By roasting at 105-145 ℃ for 30 min， total polyphenol content ranged from 419.5 to 129.8 mg/10 g in unfermented cocoa beans and ranged from 182.53 to 86.25 mg/10 g in fermented cocoa beans. Total flavonoid content was in the range of 77.8-16.8 mg/10 g for unfermented cocoa beans， and 34.7-7.0 mg/10 g for fermented cocoa beans. By roasting at 125 ℃ for 20-40 min， total polyphenol content ranged 353.74-289.45 mg/10 g in unfermented cocoa beans and ranged from 152.08 to 123.55 mg/10 g in fermented cocoa beans. Total flavonoids were found to be between 42.86 mg/10 g and 32.20 mg/10 g for unfermented cocoa beans， and 25.12-21.14 mg/10 g for fermented cocoa beans. The content of gallic acid was significant changed by roasting temperature in the range of 105-145 ℃ for 30 min. The range of chromaticity values in cocoa beans were in the range of 40.0-47.0 for L*， and 5.0-6.8 for a*， and 4.0-8.5 for b*. Unfermented cocoa beans were different from fermented cocoa beans by sensory quality and flavor. By roasting at 105-145 ℃ for 30 min， cocoa beans presented a large difference in electronic sensory evaluation.

cocoa beans from Hainan； roast； polyphenols； flavonoids； flavor

TS201.1

A

1002-6630（2015）15-0062-08

10.7506/spkx1002-6630-201515013

2014-11-13

中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（1630052012017）

易橋賓（1990—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)闊釒ё魑锂a(chǎn)品加工。E-mail：yiqiaobin@yeah.net

谷風(fēng)林（1976—），男，副研究員，博士，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)。E-mail：xiaogu4117@163.com