是誰在影響咖啡品質(zhì)？

工作的時(shí)候睡意來襲，只需要一杯香濃的咖啡就可以立刻打起精神。依靠提神上癮的咖啡因和濃郁的風(fēng)味，咖啡風(fēng)靡全球，成為世界三大無酒精飲料之一。出于人類的嗜好，咖啡也變成了熱門的研究對象，從咖啡風(fēng)味的物質(zhì)來源到咖啡對人體會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響，大量的研究幾乎將咖啡的化學(xué)成分全都研究了一遍。然而人們真的找到影響咖啡品質(zhì)的全部化合物了嗎？


影響咖啡品質(zhì)與風(fēng)味的因素有很多，包括咖啡的品種、咖啡豆的烘培、咖啡的加工方法等從咖啡樹種植到咖啡倒入杯子的所有環(huán)節(jié)。這些因素造成不同咖啡之間的化學(xué)成分存在細(xì)微差異繼而影響咖啡的香氣、口感以及質(zhì)量。目前研究發(fā)現(xiàn)的咖啡中的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)超過1500種，其中大部分都是揮發(fā)性化學(xué)成分，這也是影響咖啡風(fēng)味的核心物質(zhì)。除此之外褐色素、綠原酸等非揮發(fā)性化合物也是咖啡口味的來源。

幾個(gè)月前，美國俄亥俄州立大學(xué)Devin Peterson教授帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)利用非目標(biāo)化學(xué)表征風(fēng)味組學(xué)研究方法重新對咖啡中影響其品質(zhì)評價(jià)的化合物進(jìn)行了篩選研究，發(fā)現(xiàn)了新的影響因素，并且這些化合物還具有新的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

研究團(tuán)隊(duì)從亞、非、美三大洲的咖啡產(chǎn)地選取了18種綠咖啡豆樣品，并根據(jù)國際精品咖啡協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，將樣品打分，分為次品、優(yōu)品和特優(yōu)品三個(gè)質(zhì)量等級。通過液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀分離與分析煮熟咖啡中的化學(xué)成分，研究團(tuán)隊(duì)共表征標(biāo)記了2450個(gè)化學(xué)小分子。這些化學(xué)小分子在多變量統(tǒng)計(jì)分析之后與咖啡品質(zhì)得分聯(lián)系在一起，然后從中篩選出對樣品質(zhì)量等級影響最大的4種小分子。

隨后，研究團(tuán)隊(duì)利用多維液相色譜富集純化這4種小分子化合物，在煮咖啡樣品中分別定量添加了這四種化合物的純品，再進(jìn)行咖啡的質(zhì)量等級評估。通過對比添加化合物之后咖啡的品質(zhì)變化，研究團(tuán)隊(duì)確定了其中3種化合物可以明顯增加咖啡品質(zhì)。在高分辨質(zhì)譜和核磁共振波譜的幫助下，化合物的元素組成、官能團(tuán)和連接方式被解析出來。最后研究團(tuán)隊(duì)得到了兩個(gè)全新的化合物結(jié)構(gòu)以及另一個(gè)化合物的部分結(jié)構(gòu)片段。其中這兩個(gè)新的化合物被證明是含有3-甲基丁酸酯片段的綠原酸衍生物。

在研究過程中，研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用了液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、多維液相色譜、高分辨質(zhì)譜和核磁共振波譜等先進(jìn)的分析儀器。在化學(xué)物質(zhì)的成分分析中，質(zhì)譜與色譜是最常用的分析方法，由于色譜的分析能力相對較弱，因此往往用于樣品的分離、純化等處理步驟，而化合物的元素分析則交由質(zhì)譜完成。不同分析儀器各有所長，在學(xué)術(shù)研究中往往需要多種儀器互相配合，液質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行化合物表征、多維液相色譜富集純化、高分辨質(zhì)譜分析元素組成、核磁圖譜解析官能團(tuán)和連接方式，正確發(fā)揮儀器的不同作用才能得到理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。