大家都知道，生豆在烘焙之前除了草腥味幾乎就沒有其他風味了，但在烘焙過程中其化學成分發生一些列反應，形成了咖啡特有的風味。咖啡中含有超過800中揮發性成分，即使有些成分是微量的，也能對風味發揮作用。國雲南省的德宏、保山、臨滄、普洱爲國內小粒種咖啡的主要種植區，種植面積達10萬hm2以上，總產量達12萬t，種植面積和產量佔全國的98%以上。國內對咖啡風味的研究較少，主要集中在遺傳育種、豐產栽培、病蟲害防控等方面，採用HS-SPME-GC/MS對雲南3個地區（普洱、保山、臨滄）的中度烘焙豆進行檢測結果表明，呋喃類物質含量最高，且不同地區樣品能夠進行區分。

通過運用精密儀器對雲南四產區咖啡豆進行學術實驗。咖啡樣品中每類物質的含量以各自峯面積之和佔總峯面積的百分比表示，對咖啡中揮發性物質進行歸類分析發現，在淺度烘焙中，糠醛是普洱、臨滄、德宏樣品中含量最高的揮發性物質，分別爲（17.39±0.35）%、（14.93±0.13）%、（12.30±0.22）%，而保山咖啡中含量最高的是甲基吡嗪，爲（10.75±0.16）%；在中度烘焙樣品中，糠醇在保山、臨滄和德宏中含量最高，分別爲（13.54±0.42）%、（12.28±0.25）%和（11.89±0.10）%，而在普洱中度咖啡中5-甲基呋喃醛含量最高，爲（14.01±0.28）%；在普洱深度烘焙咖啡中最高含量的揮發性物質是糠醇，爲（15.22±0.96）%，而保山、臨滄、德宏深度烘焙咖啡中含量最高的揮發性物質是吡啶，分別爲（20.28±0.46）%、（17.85±0.20）%、（19.26±0.40）%。說明咖啡中揮發性物質隨烘焙度新增變化較大，如普洱樣品中吡啶類物質含量從0.53%（淺度）新增至16.34%（深度）；而呋喃類從43.28%（淺度）減少至33.25%（深度）。
深度烘焙咖啡中呋喃類物質數量比淺度烘焙樣品多，與中度烘焙樣品相當，如普洱咖啡中的糠醛含量由（10.44±0.08）%（中度）減少至（3.53±0.10）%（深度），5-甲基糠醛含量由（14.01±0.28）%（中度）減少至（2.77±0.06）%（深度）。隨著烘焙度的新增，吡嗪類物質的含量減少，尤其是保山和德宏咖啡由淺度烘焙到中度烘焙時變化明顯，這主要是由於這2個地區淺度咖啡中的甲基-吡嗪、2,5-二甲基吡嗪和2,6-二甲基吡嗪的含量比普洱和臨滄咖啡高。



吡啶類物質隨烘焙度新增其數量新增，而吡咯類物質基本沒有變化；在化合物含量上，4個地區咖啡中吡啶類化合物均隨烘焙度的新增而新增，其中吡啶的新增最爲明顯，如普洱樣品含量從（0.53±0.05）%（淺度烘焙）新增到（13.69±1.22）%（深度烘焙）；4個地區咖啡中的吡咯類化合物含量相當，且隨烘焙度新增其變化不大。


4個地區咖啡中的醛類和酮類在種類上變化不大，在同一烘焙度條件下，酮類物質含量基本相當，並且隨著烘焙度的新增，含量在逐漸減少；而醛類物質隨烘焙度的新增其含量並沒減少，在深度烘焙樣品中反而最大，主要是由於4-甲基苯甲醛在深度烘焙咖啡中的含量較高。


4個地區的深度烘焙咖啡中酚類物質含量明顯增加，相比於淺度和中度咖啡，酚類物質對深度烘焙咖啡的香氣影響較大。除德宏地區咖啡外，其它地區咖啡均隨烘焙度的新增，酸類物質含量減少。從GC-MS結果來看，並沒有檢測出2-糠基硫醇，而且4個地區硫化物的含量相差不大。


實驗表明，4個地區同一烘焙度咖啡基本能保持較好的相關性，而不同烘焙度咖啡區分程度較爲明顯，較深度烘焙咖啡而言，淺度烘焙咖啡和中度烘焙咖啡相關性較好。

咖啡的特徵香氣是由不同種類、濃度的揮發性物質決定，對阿拉比卡烘焙咖啡的香氣起主要貢獻的化合物爲極性物質。隨著烘焙度的新增，咖啡中的化學組分由於烘焙發生一系列反應如美拉德和焦糖化反應等，導致咖啡中揮發性物質在種類和含量上發生變化。


呋喃類化合物是咖啡揮發性物質中含量相對較高的一類物質，主要表現爲燒焦味和焦糖化味，其產生主要是由於糖類和胺基酸在高溫下發生反應，由於生咖啡豆中含有較高的糖類和胺基酸，所以產生的呋喃類物質含量較高。本研究結果發現，深度烘焙咖啡中呋喃類物質數量比淺度烘焙樣品多，與中度烘焙樣品相當，咖啡中糠醛含量隨烘焙度的新增而降低，可能是由於發生了分解反應或聚合反應。吡嗪類作爲烘焙咖啡中第二大類的揮發性物質，主要表現爲燒烤味和泥土味。


本研究結果發現，隨著烘焙度新增，吡嗪類物質在數量和種類上變化不大。吡啶類和吡咯類化合物主要表現爲煙燻味和燒焦味，但是由於這些化合物閾值較高，因而其對咖啡的香氣貢獻較小。本研究結果發現，4個地區咖啡中吡啶類化合物均隨烘焙度的新增而新增。醛類和酮類化合物通常在中度烘焙時具有較高的含量，而在深度烘焙由於發生降解反應含量會出現略微減少，其中醛類和2,3-戊二酮是貢獻咖啡忌廉風味的關鍵香氣物質。本研究結果發現，4個地區咖啡中的醛類和酮類在種類上變化不大。


酚類作爲咖啡中一類揮發性物質，主要是由於奎尼酸部分基團降解形成的。本研究結果發現，4個地區的深度烘焙咖啡中酚類物質含量明顯增加，主要是由於愈創木酚、苯酚和4-乙基-2-甲氧基苯酚含量增幅較大，其中愈創木酚和4-乙基-2-甲氧基苯酚對香氣貢獻較大，尤其是愈創木酚被視爲咖啡中的一種關鍵香氣物質。羧酸類物質如乙酸、丙酸和3-甲基丁酸主要影響咖啡的酸味，本研究發現，酸類物質對淺度烘焙樣品影響較大。含硫揮發物作爲咖啡中一種重要的香氣物質主要影響咖啡的烘焙味[23]，由於這類化合物具有較低的閃點和易氧化等特性，所以通常以微量形式存在於咖啡中（不足總揮發性物質的0.01%），但是在新鮮烘焙咖啡中發揮著重要的作用，其中，2-糠基硫醇由於其較低的閾值，爲0.05 ppb（空氣），因而對咖啡香氣貢獻較大。4個地區硫化物的含量相差不大，未檢測出2-糠基硫醇。呋喃酮類也對咖啡香氣貢獻較大，而2,5-二甲基-4-羥基-3（2H）-呋喃酮是最爲常見的關鍵香氣化合物。



依據載荷圖可尋找對4個地區不同烘焙度咖啡香氣貢獻較大的各類揮發性物質，吡嗪類可以作爲區分保山淺度和德宏淺度的判斷名額，酸類和呋喃酮類和臨滄淺度咖啡相關性較高，可以作爲其判斷名額，而普洱淺度烘焙咖啡和酮類以及呋喃類相關性較高；4個地區中度烘焙咖啡基本保持一致，其相關性揮發性物質爲呋喃類；深度烘焙咖啡中，保山、臨滄、德宏相接近，其相關性較高的揮發性物質主要是酚類、吡啶類以及硫化物，而同普洱深度烘焙咖啡相關性較高的揮發性物質是吡咯類，上述幾類揮發性物質基本上可作爲區分不同地區、不同烘焙度咖啡豆的鑑別依據。


現時，咖啡中被檢測出的揮發性成分已超過800種，然而揮發性只是一種物質對咖啡香氣有貢獻最基本的要求，並不是所有的揮發性成分都是香氣物質，作爲咖啡中的香氣物質必須在空氣中超過一定濃度，同時與鼻腔內的受體發生反應才能被感受到，如具有青草燒焦味的高含量甲基吡嗪由於具有較高的閾值，囙此其對咖啡整體香氣貢獻相當有限。另外，糠醇以及吡啶等高百分比的揮發性物質也檢測出其對咖啡的香氣有較小的影響，而一些百分含量較低的揮發性物質如4-乙基-甲氧基酚和2,5-二甲基-4-羥基-3（2H）呋喃酮卻對咖啡的香氣有較大的影響。本研究根據GC-MS檢測到的揮發性物質選擇其中的21種作爲判斷名額。通過對歸類揮發性物質進行PCA分析發現，揮發性物質可以作爲區分4個地區不同烘焙咖啡的判斷名額，吡嗪類同保山和德宏淺度樣品相關性較好，酸類、呋喃酮類和臨滄淺度樣品相關性較高，而普洱淺度樣品與酮類以及呋喃類相關性較高；4個地區中度烘焙咖啡基本保持一致，同呋喃類相關性較好；保山、臨滄、德宏深度咖啡較接近，相關性較高的主要是酚類、吡啶類以及硫化物，普洱深度咖啡相關性較高的是吡咯類。而對主要香氣物質的PCA分析結果與以上結果存在差異，主要是由於咖啡特徵香氣的產生是由少數致香物質導致的，並且隨著烘焙度的新增，4個地區同一烘焙度咖啡的香氣差異也在新增。


該研究也通過電子舌對四個產區的樣品進行分析。電子舌是模仿人體味覺機理的一種現代分析儀器，由味覺感測器陣列獲取待測樣品液的資訊，通過多元資料分析方法對感測器輸出信號進行處理，實現對樣品的分析。電子舌並不能從微觀上對樣品的微觀組分進行分析，而是反映了樣品的整體風味特徵，具有客觀、快速、準確、重複性好等優點，通過電子舌實驗，能夠進一步明晰4個地區烘焙咖啡間的差異。根據電子舌實驗的PCA結果可以看出，4個地區的烘焙咖啡區分度較好，尤其是普洱和德宏咖啡區分度明顯，而保山和臨滄咖啡相距較近；對於同一烘焙度咖啡而言，4個地區深度咖啡均與淺度和中度咖啡區分明顯，而中度和淺度相距較近，其中德宏淺度和中度咖啡差異最小，而保山淺度、中度咖啡和臨滄淺度、中度咖啡差異也比較小。