咖啡豆贮藏过程中脂质氧化对其风味品质劣变的影响机制研究

Coffee is a very important tropical beverage crops in China, as well as one of pillar industry contributing greatly to the economic development of Hainan and Yunnan provinces. Lipid oxidation is prone to occur and produce rancid flavor for coffee beans and other tropical beverage foods during storage, and led to the loss of flavor quality and commercial value. The aim of this project is to monitor the dynamic change of lipid components by HPLC-MS, GC-MS and NMR, etc., construct oxidation kinetics model through double bond weighted index method to reveal its oxidation mechanism on the basis of the preliminary research foundation. The GC-O-MS technology was used to ascertain characteristic flavor compounds, establish flavor fingerprints and analyze change rule of flavor compounds. In addition, chemometrics methods were utilized to reveal the relationship between the lipid oxidation products and characteristic flavor compounds in the online and accelerated oxidation systems, and isotope tracer technique in combination with 1H NMR, 13C NMR, and MS to speculate the generating path of flavor compounds, thus reveal the molecular mechanism of the effect of lipid oxidation on flavor quality deterioration of coffee beans during storage. Furthermore, this study will provide the theoretical base for the lipid oxidation mechanism and flavor quality deterioration of coffee beans and other tropical beverage foods.

咖啡是我国重要的特色热带饮料作物，亦是海南和云南经济发展的支柱产业之一。咖啡豆等热带饮料类产品在贮藏过程中极易发生脂质氧化产生大量哈败味道，致使其产品风味劣变，严重影响其风味品质和商业价值。本项目拟在前期咖啡风味品质特性及贮藏加工研究基础上，以咖啡豆为研究对象，利用液质联用、气质联用、核磁共振等技术分析贮藏过程中脂质组分变化规律，通过双键加权指数法建立氧化动力学模型，揭示其脂质氧化机制；利用气相色谱-嗅闻-质谱联用确定特征风味化合物，构建特征风味指纹图谱，监测贮藏过程中风味化合物的动态变化；通过化学计量学方法分析在线和模拟脂质加速氧化体系下脂质氧化产物和特征风味化合物之间的关联性，采用同位素示踪技术结合核磁、质谱等技术推断特征风味化合物的形成途径，揭示咖啡豆贮藏过程中脂质氧化对其风味品质劣变影响的分子机制，为咖啡豆等热带饮料类产品的脂质氧化机理及其对产品风味品质劣变的影响机制提供理论基础。

咖啡是我国重要的热带饮料作物，贮藏过程中极易发生脂质氧化导致其风味劣变。以咖啡生豆为原料，研究在不同贮藏温度条件下的脂质氧化的变化规律、挥发性风味化合物的变化规律，通过建立热诱导条件下的脂质氧化模型探明脂质氧化对其风味品质劣变的影响机制。主要结果如下：（1）酸价、碘值、过氧化值、总氧化值、硫代巴比妥酸活性物质和游离脂肪酸含量随贮藏时间增加而增加，表明在贮藏过程中发生了脂质氧化。采用阿伦尼乌斯模型对咖啡豆的货架期进行预测，在40℃、50℃和60℃贮藏条件下咖啡豆的预测货架期为57天、44天和23天。FT-IR分析表明在波段是3700-3150 cm-1、3010-2999 cm-1和1300-1100 cm-1时变化表明咖啡豆在贮藏期间发生脂质氧化。表明60℃贮藏条件下咖啡豆氧化程度高于40℃和50℃。（2）脂肪酶、超氧化物歧化酶、脂质过氧化物酶和过氧化物酶活性随贮藏时间延长显著增加。采用HS-SPME/GC-MS共鉴定出55种挥发性物质，随贮藏时间延长，酸类物质含量先增大后减少，酯类物质含量逐渐增大，醛类物质含量先减小后增大，电子鼻能较好区分不同贮藏期的样品。初步推测生咖啡豆贮藏期间风味品质劣变的特征化合物为己醛、苯甲醛、苯乙醛、乙酸、己酸和苯甲酸。（3）样品在温度60℃下加速氧化贮藏20天后，过氧化值、丙二醛、游离脂肪酸及酸价氧化指标增加，饱和脂肪酸总量呈上升趋势，不饱和脂肪酸总量呈下降趋势，而咖啡油劣变和酸败气味也越严重，己醛、庚醛、2,4-壬二烯醛、苯乙酮、己酸为代表性酸败风味。咖啡豆贮藏过程中品质下降主要与醛类、酸类和酮类小分子物质的形成相关性较大，也与脂质氧化降解密切相关。本研究可为咖啡豆贮藏加工策略制定、保质减损及质量控制提供理论依据。