这篇文章的主要研究成果，来自萨拉·耶格尔，麦肯齐·E·巴塔利，让-泽维尔·吉纳尔威廉·D·里斯滕帕特四名教授所作的类似课题和文献，我只是做一些整理、归纳和编辑，特此声明。

为了方便阅读，我将部分内容做了加粗和着色处理，这样看起来会比较方便一点。本文其实也从化学测定的角度，证实了阿拉比卡豆口感确实好于罗布斯塔豆的原因，也解释了为什么我一直搞不明白，我最喜欢喝的风孜咖啡的口感为什么总是更好喝的原因，这是因为酸度的控制和烘焙程度的精确设定，大家可以循着我的着色线看就行了，其他内容，如果对于长篇大论没有兴趣的，可以略过，如果像我这样对咖啡有着钻牛角尖态度的人，则可以试着一看。

抽象的

咖啡含有多种有助于整体感官特性的有机酸(OA)和绿原酸(CGA)。文献中制备和测量方法的巨大差异使对总体趋势的解释变得复杂。在这里，我们对已发表的文献进行系统回顾和荟萃分析，以阐明小粒咖啡(arabica)和中果咖啡中OA和CGA的浓度(robusta)，适用于多个烘焙级别的生咖啡和烘焙咖啡。共发现129份出版物报告了酸浓度测量结果，产生了8,634个不同的数据点。对完整数据集的分析揭示了几个趋势。

首先，烘焙过的罗布斯塔咖啡含有比阿拉比卡咖啡更多的酸性化合物，总OA含量是阿拉比卡咖啡的2到5倍，甲酸和乙酸的含量也高得多。至于CGA，在阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡中，5-CQA是主要成分，渐进式烘焙会降低所有CGA的浓度。CGA的总量更多地取决于烘焙水平而不是咖啡的类型（阿拉比卡咖啡与罗布斯塔咖啡）。总的来说，这项荟萃分析表明，某些OA随烘焙水平的增加可能在深色烘焙咖啡的感官特征中发挥的作用比之前怀疑的要大。

关键词：阿拉比卡、绿原酸、有机酸、烤、罗布斯塔、酸味

简介——咖啡中的酸

与任何其他生物材料一样，咖啡豆具有复杂的化学成分，包括各种碳水化合物、脂质、酸、矿物质和蛋白质的混合物，以及其他含氮化合物，如咖啡因和葫芦巴碱（Balzer引用2008年；泊松等。引用2017年；法拉赫引用2019年）。每一种的精确数量取决于咖啡的种类、收获和收获后的方法、有缺陷的咖啡豆的存在以及咖啡的烘焙方式。一般来说，生（未烘焙）阿拉比卡咖啡干重约含50-60%的碳水化合物（其中5-9%是蔗糖）、15-20%的脂质、10-15%的蛋白质、3-5%的矿物质,和1%咖啡因(Trugo引用1985年；史密斯1985）。罗布斯塔咖啡(Coffeacanephora)也有类似的分解，尽管它含有更多的咖啡因，但碳水化合物和脂质更少。

从感官的角度来看，酸可以说是咖啡中最重要的成分之一。它们占总质量的很大一部分，高达11%的生豆和6%的烤豆。烘焙豆中存在的特定酸的绝对和相对量会强烈影响最终的杯测质量（Maier引用1987年；加利和巴尔巴斯引用2004年）。人们普遍认为酸度和由此产生的酸味是咖啡品质的关键。除了本身赋予味道和风味外，酸通常被认为是咖啡品质描述符的风味前体（Borém等人，2007年）。引用2016年）。感知酸度是咖啡行业专业人士用来对咖啡质量进行评分的主要类别之一，而享乐测试表明酸度是消费者喜爱的主要驱动因素（Cotter等人，2017年）。引用2021年，Frost、Ristenpart和Guinard引用2019年）。啤酒的pH值和可滴定酸度看似微小的变化会影响风味特征并影响消费者的喜好（Batali等人，2017年）。引用2021年）。

咖啡中的酸通常分为两类：有机酸（OAs）和绿原酸（CGAs）。先前已在烘焙咖啡中鉴定和量化了38种有机酸，其中柠檬酸、苹果酸和奎尼酸是生咖啡中最突出的酸（Balzer引用2008年；巴赫和迈尔引用1999年；泊松等。引用2017年）。在烘焙咖啡中，与绿色咖啡相比整体酸度的增加归因于烘焙时形成的甲酸、乙酸、乙醇酸和乳酸的增加（Ginz等人，2007年）。引用2000年）。蔗糖是这些酸的主要前体，这意味着生咖啡中蔗糖含量的差异最终会导致酸的最终含量不同（Ginz等人，2017年）。引用2000年）。此外，已经存在于生咖啡中的柠檬酸和苹果酸可以作为其他酸分解产物的前体，例如柠康酸、戊二酸、富马酸和马来酸（Bähre和Maier引用1999年）。增加任何酸的量都会降低pH值并增加可滴定酸度（Engelhardt和Maier引用1985a).

咖啡还含有CGAs，这是一种天然存在的生物活性化合物，随着咖啡果实的成熟而在咖啡豆中积累（Clifford和Kazi引用1987年）。CGA由多种不同的奎尼酸酯或一系列酯组成（Clifford引用1985年）；CGA结构的代表性示例如图1所示。然后可以根据酰化残基的数量和组成，将CGA复合物进一步分成亚组，每个亚组包含大约三个异构体。这些亚组包括咖啡酰奎宁酸(CQA)、二咖啡酰奎宁酸(diCQA)和阿魏酰奎宁酸(FQA)（Clifford引用1985年）。在每个亚组中，每个异构体通常都标有奎尼酸环上的酯化位置，例如4-o-CQA(4-CQA)。由于CGA被认为是酚类化合物，因此在生咖啡、烘焙咖啡和速溶咖啡中对它们进行了广泛研究（López-Froilán等人，2007年；Vignoli等人，2007年）。引用2014年；路德维希等人。引用2012年；赫拉瓦蒂等人。引用2019;Rao、Fuller和Grim引用2020年）。

图1.5-咖啡酰奎宁酸、5-阿魏酰奎宁酸和3,4-二咖啡酰奎宁酸的化学结构。

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鉴于咖啡中酸的重要性，有两个基本问题要问：每种酸如何影响最终的感官特征，以及咖啡豆中每种酸的含量是多少？不幸的是，这些问题很容易提出，但很难全面回答。评估单个酸在复杂食物基质（如咖啡）中的感官影响并非易事；此外，已发表的关于咖啡的科学文献记录了多种咖啡品种、烘焙水平、提取方法和分析技术中以多种不同方式存在的酸量。没有通用的标准来定义烘焙咖啡的水平，这使得比较酸浓度特别具有挑战性，这取决于烘焙过程，跨越多个烘焙分界。像这样，对咖啡中酸的研究仍然非常不连贯——关于咖啡中酸水平如何变化的一般趋势仍不清楚和未解决。

迄今为止，Balzer在2008年提出了对咖啡酸综合研究的最全面尝试，他更新了Woodman在1985年的早期工作。Balzer的工作总结了当代出版物的个别结果，这些出版物描述了烘焙过程中酸成分的变化以及随之而来的对感官特征的影响.然而，迄今为止，还没有任何工作试图从各个学科发表的作品中综合出单个酸的影响和浓度的一般趋势。

Balzer在2008年提出了对咖啡酸综合研究的最全面尝试，他更新了Woodman在1985年的早期工作。Balzer的工作总结了当代出版物的个别结果，这些出版物描述了烘焙过程中酸成分的变化以及随之而来的对感官特征的影响.然而，还没有任何工作试图从各个学科发表的作品中综合出单个酸的影响和浓度的一般趋势。迄今为止，Balzer在2008年提出了对咖啡酸综合研究的最全面尝试，他更新了Woodman在1985年的早期工作。Balzer的工作总结了当代出版物的个别结果，这些出版物描述了烘焙过程中酸成分的变化以及随之而来的对感官特征的影响.然而，迄今为止，还没有任何工作试图从各个学科发表的作品中综合出单个酸的影响和浓度的一般趋势。

本文的主要目的是对科学文献进行详尽的回顾和荟萃分析，旨在确定阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡的酸成分，包括生咖啡和烘焙咖啡，以提供对由此产生的感官特征的洞察。来自129个独立出版物的7,000多个不同的酸浓度数据点被汇编到一个数据库中，每个的烘焙水平定性地表示为轻度、中度或深度。此处显示的数字以及相关数据库中作为补充数据包含的原始数据提供了更新的、完整的资源，记录了各种样品类型中咖啡的酸度水平，旨在作为指南和参考未来的咖啡研究。

本文的其余部分组织如下。在“咖啡酸和感官质量”一节中，我们首先详细回顾了有关咖啡中特定酸的感官测量的现有文献。在“荟萃分析方法”部分，我们描述了对咖啡中酸浓度的文献进行荟萃分析的方法，在“荟萃分析结果”部分，我们介绍了该分析的结果。“讨论”部分最后讨论了荟萃分析的含义以及有关酸在咖啡中的作用的未解决问题。

咖啡酸和感官品质个别咖啡酸的总体感官印象

除了导致酸味外，各种酸还具有不同的内在感官特性。柠檬酸、醋酸、甲酸、苹果酸、奎宁酸、丙酮酸、琥珀酸、富马酸、酒石酸和乳酸都是酸味酸，但有些酸具有其他香气品质，例如醋酸特有的醋香、丙酮酸中焦糖味,或甲酸中的刺激性和发酵香气（TheGoodScentsCompanyInformationSystemnd;HartwigandMcDaniel引用1995年；绝路和麦克丹尼尔引用1992年）。

除了酸味，许多酸如甲酸、奎宁酸、琥珀酸和咖啡酸也有明显的苦味（Franketal.引用2007年；GoodScents公司信息系统；绝路和麦克丹尼尔引用1992年）。奎宁酸和乳酸等有机酸也有助于涩味的口感和化学感觉（Hartwig和McDaniel引用1995年；Neta,Johanningsmeier,McFeeters2007；绝路和麦克丹尼尔引用1992年）。最后，有机酸可作为增味剂进一步改善感官品质，这是富马酸、酒石酸和草酸的特性（TheGoodScentsCompanyInformationSystemnd；Neta、Johanningsmeier、McFeeters2007）。有关所有这些有机酸及其感官特性的概述。

与有机酸不同，CGA的感官特性一直是相对较少研究的主题。在对纯CGA感官特性的有限观察中，与游离奎宁酸相比，5-咖啡酰奎宁酸的酸性最低，具有少量苦味，而双CQA混合物的苦味强度增加，并具有金属味和涩味质量（Clarke和Macrae引用1985年；俄亥俄州；Upadhyay和MohanRao引用2013年）。类似于几种有机酸，有一些证据表明5-CQA可以促进风味增强，特别是通过增强挥发性风味溶解度的机制（King和Solms引用1981年）。与咖啡中的CGA相比，纯CGA的有限表征使得在没有混杂因素的情况下得出关于CGA的感官影响的结论具有挑战性。

生咖啡酸浓度对烘焙咖啡感官品质的影响

有机酸作为水果的一部分天然存在于生咖啡中，因此根据已知的烘焙过程中酸降解和形成机制，初始酸含量可以作为质量的标志。生咖啡中的碳水化合物在烘焙过程中往往会形成乙酸、甲酸、乳酸和乙醇酸，而柠檬酸和苹果酸会降解为琥珀酸、富马酸、马来酸等（Balzer引用2008年）。绿原酸在烘焙过程中会形成绿原酸内酯，从而产生苦味（Franketal.引用2007年）。基于这些知识，一些化学感官研究调查了生咖啡中的酸作为感官质量的预测指标。

生咖啡酸度一直是微生物学研究的焦点，研究发酵之间的差异，比较自然多样性或接种。ReisEvangelista等人。使用“感觉的时间优势”方法，发现生咖啡中较高的乳酸、苹果酸和柠檬酸有助于在烘焙时产生更多的柠檬酸和草本植物的感觉，而较低酸的生咖啡样品在烘焙时被认为更坚果，尽管没有烘焙咖啡杯测分数的总体差异（ReisEvangelista等人。引用2015年）。

Ribeiro等人的另一项研究。表明自发发酵微生物组的差异确实会影响风味和杯测分数，柠檬酸含量较高的品种在杯测分数中总体得分较高（Ribeiro等人，2017年）。引用2018年）。正如与天然微生物多样性相关的风味差异所表明的那样，微生物接种也被证明会导致质量差异。在发酵过程中接种乳酸菌会增加乳酸、柠檬酸、乙酸、富马酸和苹果酸，从而导致杯测分数增加以及对水果味、菠萝味和香蕉味的感知更高（Pereira等人，2017年）。引用2016年）。在干加工过程中接种酵母（酿酒酵母）也随着柠檬酸的增加而增加杯测分数（Ribeiro等人。引用2016年）。

生咖啡中的绿原酸作为烘焙咖啡感官品质的前体作用已得到更广泛的研究。Farah等人的基础工作。结果表明，烘焙后杯测评分较差的咖啡中5-CQA和FQA的浓度较高，尤其是带有“Rio”异味的咖啡通常被描述为霉味或药味（Farah等人。引用2006年）。然而，最近的出版物对这种解释提出了质疑。一些结果与Farah等人一致，表明生长在较低海拔的咖啡生咖啡中的总绿原酸含量较高，而烘焙咖啡中的杯测分数较低（Martins等人。引用2020年）；但其他实验表明，在较高的生长高度，较高的绿原酸会产生相反的结果，随后杯测评分和花香也会有所改善（Worku等人，2008年）。引用2018年）。

在生罗布斯塔咖啡中，FCQA、diCQA、FQA、CQA、阿魏酸和咖啡酸都与积极的杯测质量相关，只有奎尼酸与较低的分数相关（Lemos等人，2007年）。引用2020年）。对于绿色小粒咖啡，一项研究表明3,4-diCQA与甜味和浓郁度相关，而3,5-diCQA与涩味和不成熟的豆味相关（DeMaria等人。引用1994年），而另一项研究发现3,5-diCQA（以及5-CQA和4,5-diCQA）的浓度与杯子质量评分呈正相关（dosSantosScholz等人。引用2018年）。其他研究发现，储存生咖啡中的5-CQA也可能对咖啡新鲜度的感官感知负责（Rón、DeJesusGarciaSalva和Bragagnolo引用2014年）。

这些截然不同的结果表明，生咖啡中的酸浓度与由此产生的感官品质之间的相关性还有很多待确定。如前所述，由于缺乏关于纯CGA感官特性的文献，因此很难从报道的CGA浓度与感官质量之间的相关性中得出因果结论。了解咖啡生豆的质量标记是农民和生豆买家的兴趣所在，但最终在酿造过程中烘焙和提取过程中的变化会有很大差异。

酸浓度与烘焙咖啡和冲泡咖啡感官品质的相关性

由于烘焙过程中发生的所有复杂化学反应，更直接的方法是寻找烘焙和冲泡咖啡的化学成分与感知感官品质之间的相关性。在观察烘焙咖啡的pH值和可滴定酸度时，一些研究表明，酸度的增加与可感知的酸味增加相关，但苦味减少（Kim等人，2017年）。引用2018年），而其他研究表明，较高的酸度是整体风味强度较高的指标，包括苦味（Cordoba等人。引用2020年；瓦利等人。引用1981年）。较高的测量酸度（较低的pH值和较高的可滴定酸度）也与较低的消费者喜好有关，但是当专家对咖啡进行分级时，pH值的差异并不一定会导致酸度的差异（Rodriguez、Guzman和Hernandez，2020年；Manzocco和拉加齐奥引用2009年）。

Batali等人最近的工作。已经表明可滴定酸度与冲泡咖啡中的酸味相关，但pH值仅在不同烘焙水平的咖啡之间有意义地变化（Batali等人。引用2021年）。相反，可滴定酸度与对酸度的喜好相关（Batali等人。引用2021年），而酸度偏好是消费者集群对冲泡咖啡偏好差异的主要驱动因素，一些消费者反应非常积极，而另一些消费者则反应消极（Cotter等人，2021年）。引用2021年）。

pH值和可滴定酸度反映了所有酸的总量；评估特定个别酸的影响更为复杂。乙酸是烘焙咖啡中常见的酸，与更明显的酸味、酸败、涩味和苦味有关（Pérez-Martínez等人，引用2008a,引用2008b;许等。引用2019年）。乙酸和丙酸与中咖啡的排序和配对偏好测试中的喜好呈负相关（Kalschne等人。引用2018年）。乙酸以及咖啡酸、柠檬酸、5CQA、苹果酸、烟碱和酒石酸的增加会增加整体风味强度，但不一定会增加杯测分数（Khamitova等人，2017年）。引用2020a)。

然而，在其他研究中，较高浓度的乙酸和3-甲基丁酸与增强的花香、果香、苦味、辛香和木香特征相关，其中一些可能是咖啡所需要的（Liberto等人，2007年）。引用2019年）。Sittipod等人。检查了更隐蔽的OA的影响，发现3-O-caffeoyl-4-O-3-methylbutanoyl奎宁酸通过风味调节提高了杯测质量，而单独没有风味活性（Sittipod等人，2018年）。引用2019年）。这一结果与酸作为风味调节剂和增强剂的一般趋势一致，无论它们本身是否具有浓郁的风味（Hartwig和McDaniel引用1995年）。

Clifford和Ohiokpehai于1983年首次报道了绿原酸有助于食物中的涩味，特别是di-CQA在0.05-0.1mg/mL时具有明显的涩味（Clifford和Ohiokpehai引用1983年）。弗兰克等人的一项研究。研究了3-、4-和5-CQA对咖啡苦味的影响，发现酸衍生的内酯比酸前体对咖啡苦味的贡献更大（Frank等人，2008年）。引用2007年）。其他调查发现5-CQA浓度与酸味相关，尽管这可能是由于乙酸的额外相关性（Pérez-Martínez等人，引用2008a).同一小组随后对冷藏咖啡饮料的保质期进行的一项研究发现，5-CQA与“宜人的酸度”相关，取代了最初的“令人不快的酸味”，因为它会随着时间的推移分解成咖啡酸和奎宁酸（Pérez-Martínez等人）阿尔。引用2008c)。

然而，其他几项研究报告了CGA与苦味之间的关系，Gloess等人。(引用2013）将近红外光谱测量的较高的总CGA浓度与较高的苦味和较高的杯测分数联系起来。里贝罗、费雷拉和萨尔瓦(引用2011年）发现较高的3-和5-CQA浓度与苦味和涩味呈正相关（Ribeiro、Ferreira和Salva引用2011年）。

这些研究仅检查了CGA，但重要的是要注意其他酸可能会成为感官印象的混杂因素。例如，奎尼酸已被证明与苦味密切相关，而CQA与酸味密切相关（Wei等人，2017年）。引用2014年），这些研究人员推测，CQAs降解为奎尼酸实际上可能是导致咖啡苦味的CQAs报告的原因。进一步的证据表明，咖啡的类型也可能混淆化学感应研究。比较使用水洗阿拉比卡咖啡、自然加工阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡制作的浓缩咖啡显示，5-CQA含量与不同咖啡类型的酸度和苦味之间存在不同的相关性，其中5-CQA在升温梯度浓缩咖啡中最高，但苦味和酸度取决于咖啡的类型和加工方法(Salamancaetal.引用2017年）。在其他研究中，不同的加工方法显示咖啡中的绿原酸含量存在很大差异，然后所有咖啡都被杯测，分数没有差异（Zanin等人，2007年）。引用2016年）。

最后，有相反的证据表明5-CQA对感官质量的贡献不大。例如，冲泡咖啡中98%的5-CQA的酶促还原并没有显着改变风味（Sieber、Berger和Nieter，2018年）。将绿原酸内酯水解成绿原酸会减少内酯引起的苦味，但不会增加任何其他感官属性，但当5-CQA水解成咖啡酸时，咖啡会变得更酸、更苦、更焦（Kraehenbuehl等人，2007年）。引用2017年；Siebert、Detering和Berger引用2019年）。这些观察结果表明，绿原酸对咖啡风味的贡献不大，但它们的衍生物却有。关于绿原酸对咖啡风味、品质和消费者喜好的贡献，仍有很大的针对性和系统性研究空间。

元分析方法

对于以英语以外的语言发表的文章，一个翻译网站被用来阅读这篇文章。检查摘要和全文以获取有关任何绿原酸或有机酸的绝对量的特定数据。仅检查CGA或OA的存在、相对数量或形成途径的文章被排除在外。以mg/L为单位报告CGAs或OAs而不包括所用咖啡的原始质量的论文被排除在外，因为以mg/L为单位的量不能直接与以mg/kg为单位的量进行比较（比较质量湿基与干基质量）。

如果该出版物确实包含满足上述条件的特定数量的CGA或OA，则包括所有烘焙水平、提取类型和咖啡种类，不含咖啡因和速溶咖啡除外。脱咖啡因和速溶咖啡的额外加工使与其他咖啡的比较变得复杂。如果该出版物列出了商店购买样品的数据，那么这些数据也包括在内。在某些情况下，没有指定烘焙度和咖啡种类，这些数据点被归类为“未指定”。出于本次审查的目的，阿拉比卡咖啡将被称为“arabica”咖啡，Coffeacanephora将被称为“robusta”咖啡。

一个巨大的复杂因素是烘焙水平，它强烈影响酸浓度但很难精确量化；诸如“深色烘焙”之类的主观烘焙描述没有普遍接受的定义。因此，出于荟萃分析的目的，我们使用以下方法对报告的烘焙水平进行了半定性分类，分为三类——轻度、中度或深度。

出版物中特定数据的烘焙水平以四种方式之一确定：(1)作为出版物自我描述的烘焙水平；(2)根据出版物报告的烘焙过程中的失水量（11-13%=轻度、14-16%=中度、17-20%深度）或有机烘焙损失百分比(ORL%)（2-4%=轻度,4.1-5.5%=中度,5.6-7%=深色)(Perroneetal.引用2008年；韦尔斯等人。引用1995年）；(3)该出版物报告的烘焙豆的L*a*b*颜色值，其中30、25和20的L*分别对应浅色、中色和深色（Chindapan、Soydok和Devahastin引用2019年）；(4)如果出版物未提及上述任何一项，则为“未指定”。如果该出版物提供了更精细的烘焙级别划分（例如，“轻度烘焙”和“非常轻度”烘焙），那么我们将他们的样本适当地分组到我们的三大类中。

最后，简单标记为“烘焙”而没有给出任何烘焙程度指示的样品保留了“烘焙”的标签，并且在将烘焙咖啡作为一个整体进行比较时被包括在内（Correia、Leitão和Clifford引用1995年；阿格诺莱蒂等人。引用2019年）。此外，在将生咖啡与烘焙咖啡进行比较时，应该注意的是，很难将这两种测量方法标准化，因为烘焙会导致有机物降解，从而改变干基的质量含量，并且生咖啡的数据通常会在报告中出现湿基。我们强调，由于烘焙程度非常定性，并且测量烘焙程度的方法差异很大，因此本文中使用的烘焙程度标签是近似值，基于引用出版物中的可用信息。

同样，用于分析的酸的提取在不同的出版物中差异很大。如果使用甲醇等化学溶剂，则提取类型标注为“溶剂”；将咖啡渣浸泡在热水中被称为“浸泡”；在各自的出版物中明确提到了“法式压滤机”或“意式浓缩咖啡”等提取类型，并保留了标签以用于数据收集。

最后，所有测量值都转换为mg/kg以简化比较。因此，出版物中报告的单位通常需要转换，例如，以g/kg为单位报告的数据乘以1000以匹配mg/kg的单位。在出版物以mmol/kg为单位报告浓度的情况下，特定酸的分子量用于转换为mg/kg。最后，在以mg/L为单位呈现数据并包含原始冲泡配方（咖啡克数和水升数）的文章中，数据使用冲泡配方转换为mg/kg单位，假设从干咖啡渣。

收集和分析了23种不同的CGA和26种不同的OA的数据。虽然已经对咖啡中的38种OA进行了量化（Bähre和Maier引用1996年；巴赫和迈尔引用1999年），许多都以痕量存在且不常被报道。那些在少于2篇出版物中报告且含量低于0.01/kg的物质未包括在内，这是本综述中分析的OA总量差异的原因。

在绿原酸中，广泛报道的酸是总CQA、5-CQA、4-CQA、3-CQA、总diCQA和总FQA。一些出版物只报告一类的总浓度（“TotaldiCQA”）而不是量化每个异构体，因此创建了三个类别，“TotalCQA”、“TotalFQA”和“Totaldi-CQA”，以比较出版物（安东尼、克利福德和诺洛特引用1993年）。这些类别中的每一个都包括该类别中每个异构体的总和；例如，“总CQA”是5-CQA、4-CQA和3-CQA的总和。早期工作确定了咖啡中的27种独特的CGA（Clifford等人，2007年）。引用2003年，克利福德等人。引用2006年），但最近的工作已经确定了多达137种独特的羟基肉桂酰衍生物存在于阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡的生豆和烘焙豆中（Asamenew等人。引用2019年）。一些物种的有限复发（少于2篇出版物）导致它们被排除在数据收集之外。

荟萃分析结果

广泛的文献搜索产生了129种符合要求标准的不同出版物。表2和3个列出此荟萃分析中包含的参考文献，以及每项研究的实验设计的简短摘要。从1959年首次进行的研究开始到2020年，这些出版物包括23个CGA和26个OA的总共6,501个不同的酸浓度测量值。不同CGA各自异构体的总和（例如，产生总CQA）产生了额外的2,133个数据点；因此，荟萃分析得出了总共8,634个浓度。对OA与CGA进行的研究数量存在很大的不平衡：绝大多数数据来自CGA分析，有5,040个测量值（约占总数的78%），而其余数据与OA分析有关，有1,461个酸浓度（总数的22%）。

在分析CGA时，2，111个（占总CGA的42%）浓度值来自阿拉比卡咖啡样品，而只有约1,112个（占总CGA的22%）来自罗布斯塔。虽然有机酸研究中的阿拉比卡咖啡（613个浓度值；占总OA的42%）和罗布斯塔咖啡（456个浓度值；占总OA的31%）接近等量，但阿拉比卡样品仍然是最常见的。分析的数据包括各种烘焙、提取类型、产地和其他实验参数。然而，大约40%的阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡数据来自生咖啡。此外，数据在烘焙之间分布不均，CGA和OA的浅色和深色烘焙数据最少。最后，有许多OA的数据很少。在搜索的所有文献中，

图2.阿拉比卡咖啡中的有机酸浓度(g/kg)与定性烘焙水平。请注意，每个图都有不同的垂直比例。

在罗布斯塔咖啡中，烘焙生咖啡会增加柠檬酸、醋酸、苹果酸、甲酸和奎尼酸的含量，并减少酒石酸的含量（图3）。最值得注意的是，烘焙会强烈增加乙酸的含量，而渐进式烘焙会进一步增加乙酸含量，深色烘焙的乙酸浓度最高。深色烘焙的罗布斯塔咖啡所含的醋酸大约是生咖啡的十倍（图3B）。烘焙咖啡比生咖啡含有更多的柠檬酸和苹果酸（图3A和图3C），但尚不清楚渐进烘焙如何影响这些酸的浓度。中度和深色烘焙的罗布斯塔比绿色罗布斯塔含有更多的甲酸（图3D),然而，由于轻度烘焙罗布斯塔的样本量较小，因此甲酸与烘焙水平的差异还有待观察。绿色罗布斯塔酒石酸比烤的酒石酸多；浅色和深色烘焙的少量样品严重限制了渐进式烘焙对酒石酸含量的影响（图3E）。最后，虽然样品总数很少，但生咖啡中的奎尼酸含量低于烘焙咖啡，而且似乎在中度烘焙咖啡中最高（图3F）。

图3.罗布斯塔咖啡中不同烘焙度的有机酸浓度(g/kg)与定性烘焙度的对比。请注意，每个图都有不同的垂直比例。

由于图2和图3中的烘焙水平是定性的，我们还直接比较了生咖啡和烘焙咖啡（图4）。烘焙会降低阿拉比卡咖啡中柠檬酸的含量，但会增加罗布斯塔咖啡中柠檬酸的含量（图4a）。绿色阿拉比卡咖啡的柠檬酸含量高于绿色罗布斯塔咖啡，而烘焙咖啡的情况正好相反——烘焙阿拉比卡咖啡的柠檬酸浓度低于烘焙罗布斯塔咖啡。苹果酸也观察到类似的行为：烘焙降低了阿拉比卡咖啡中苹果酸的含量，而绿罗布斯塔咖啡和烘焙罗布斯塔咖啡的水平相似（图4B）。烘烤时，罗布斯塔咖啡的平均苹果酸含量高于阿拉比卡咖啡。

图4.阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡的有机酸浓度(g/kg)比较，无论是生咖啡（未烘焙）还是烘焙咖啡。注意每个图都有不同的垂直比例。根据Fischer的LSD检验，小写字母(ad)表示组间的统计学显着差异。钻石——生咖啡；方块——轻烤；三角形——中度烘焙；圆圈——深色烤肉。

用乙酸观察到非常不同的行为。尽管绿色阿拉比卡咖啡和绿色罗布斯塔咖啡的醋酸含量相当，但罗斯塔咖啡的烘焙会增加十倍（图4C）。因此，烘焙阿拉比卡咖啡的醋酸含量远低于烘焙罗布斯塔咖啡。

至于酒石酸，绿色阿拉比卡咖啡仅含有微量，而绿色罗布斯塔咖啡的含量要高得多（图4D）。烤阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡含有相似量的酒石酸；换句话说，烘焙增加了阿拉比卡咖啡中的酒石酸含量，但减少了罗布斯塔咖啡中的酒石酸含量。最后，奎尼酸在烘焙罗布斯塔咖啡中的浓度高于烘焙阿拉比卡咖啡，尽管绿色罗布斯塔咖啡和阿拉比卡咖啡具有相似水平的奎尼酸（图4E）。

对CGA的检查也产生了有趣的结果。阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡中最常报道的CGA浓度分别如图5和图6所示。对于总CQA、5-CQA、总diCQA和总FQA观察到的一般趋势是，CGA浓度在生咖啡中最高，并且随着烘焙而逐渐降低，对于阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡都是如此。相比之下，4-CQA和3-CQA表现出轻微的非单调行为，轻度烘焙的平均浓度略高于绿色，而进行中度或深度烘焙会降低浓度。请注意，5-CQA占咖啡中总绿原酸的大部分，据报道其含量高达157g/kg（图5B和6B)(Bekedam,Loots,etal.引用2008年一）。

图5.阿拉比卡咖啡中绿原酸的浓度(g/kg)与定性烘焙水平的关系。请注意，每个图都有不同的垂直比例。

图6.罗布斯塔咖啡中不同烘焙度的绿原酸浓度(g/kg)与定性烘焙度的对比。请注意，每个图都有不同的垂直比例。

同样，由于烘焙水平是定性的，我们还直接比较了两种咖啡（图7）。绿色阿拉比卡咖啡和绿色罗布斯塔咖啡，以及烘焙阿拉比卡咖啡和烘焙罗布斯塔咖啡，具有相似水平的三种CQA异构体，以及随后的CQA总量（图7A-D）。如上所述，深色烘焙咖啡的所有CGA水平低于生咖啡，但生咖啡和烘焙咖啡之间的差异不太明显，因为所有烘焙水平都组合在一起。除了总FQA和总diCQA之外，咖啡烘焙水平对CGA浓度的影响大于咖啡类型。奇怪的是，在绿色和烤阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡中，4-CQA的量是相同的（图7C).绿色罗布斯塔的总FQA和总diCQA水平最高，随着烘烤而降低（图7E-F）。

图7.阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡的绿原酸浓度(g/kg)比较，无论是生咖啡（未烘焙）还是烘焙咖啡。注意每个图都有不同的垂直比例。根据Fischer的LSD检验，小写字母(ad)表示组间的统计学显着差异。钻石——生咖啡；方块——轻烤；三角形——中度烘焙；圆圈——深色烘焙；倒三角形——烤。

前面的图侧重于每种咖啡的每种酸的统计分布。为了直接比较平均浓度，我们生成了阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡每个烘焙水平的中值浓度堆积柱状图（图8）。这里不同的颜色表示每种酸的相对量，而总堆叠高度表示该咖啡类型中该类酸的平均总浓度。绿色阿拉比卡咖啡和绿色罗布斯塔咖啡的总OA含量相似，接近20至25g/kg，其中绝大多数为奎宁酸、苹果酸和柠檬酸。由于柠檬酸、苹果酸、甲酸和乙酸的含量增加，罗布斯塔咖啡在除生豆以外的所有烘焙水平上都具有更高的有机酸总量（图8A-B）).烘焙会增加罗布斯塔咖啡中的酸总量，而进一步烘焙会减少阿拉比卡咖啡中的酸量，从而最大限度地减少中度烘焙（图8A-B）。

阿拉比卡咖啡的总酸含量主要由柠檬酸、奎宁酸和苹果酸组成（图8A）。深色烘焙罗布斯塔咖啡的总酸量高于深色烘焙阿拉比卡咖啡，并且主要由乙酸组成（图8B）。甲酸也占中度和深度烘焙的罗布斯塔咖啡总酸的很大一部分（图8B）。

图8.阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡中有机酸（A、B）和绿原酸（C、D）的中值浓度（g/kg）。请注意(A)和(B)中的垂直比例不同，而(C)和(D)中的垂直比例相同。

令人惊讶的是，CGA的概况在阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡之间极为相似（图8C-D）。平均初始CGA浓度接近60至70克/千克，中度或深色烘烤会将其急剧降低至可比较的值。换句话说，烘焙程度对CGA数量的影响大于对咖啡类型的影响。由于3-CQA和4-CQA的增加，轻度烘焙罗布斯塔咖啡的CGA总量略高（图8D）。在阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡中，5-CQA占总CGA的比例最大（图8C-D）。

讨论

我们的荟萃分析提供了一些关于咖啡酸的新见解。首先，数据表明柠檬酸和苹果酸的浓度随着烘烤而降低，而乙酸增加。相比之下，乳酸和奎尼酸在整个烘焙过程中保持相对稳定。这两种酸被认为是由于碳水化合物和CGA的分解而增加的（Blanc引用1977年；韦尔斯等人。引用1995年；金兹等人。引用2000年）。然而，烘焙阿拉比卡咖啡中乳酸和奎尼酸的样本量相对较小以及一些双峰分布可能会影响图1D和1E的最终结论。需要收集更多数据才能充分了解烘焙如何影响阿拉比卡咖啡中的乳酸和奎宁酸。

在烘焙罗布斯塔咖啡时，柠檬酸和苹果酸的含量最初会增加，但随后会随着烘焙的进行而减少。Yodkaew等人。提出这种行为是由于植物组织的破坏，导致这种酸的释放，而不是在某种反应中形成的酸（Yodkaew、Chindapan和Devahastin引用2017年）。在中等程度的烘焙中，持续的热降解会导致柠檬酸和苹果酸的减少；在某些情况下，它会导致苹果酸完全消失（Chindapan、Soydok和Devahastin引用2019年）。乙酸增加近10倍也与Chindapan、Soydok和Devahastin发表的工作一致（引用2019),但这与目前认为乙酸是由蔗糖分解形成的理论不一致。因为绿色罗布斯塔咖啡的蔗糖含量低于阿拉比卡咖啡，如果这是唯一的途径，它在所有烘焙水平下的醋酸含量都应该较低（Balzer引用2008年）。

此外，据认为，由于酸的挥发性，乙酸浓度应该从中度烘焙到深度烘焙降低（Balzer引用2008年）。醋酸对罗布斯塔咖啡的感官影响可能与推测的阿拉比卡咖啡的感官影响相似，一项研究表明，醋酸和丙酸与对中咖啡的排序和配对偏好测试​​的喜好呈负相关（Kalschne等人，2018年）。引用2018年）。为了尽量减少烘烤罗布斯塔咖啡豆中的醋酸含量以及任何不利的酸味、苦味或腐臭味，Chindapan建议使用过热蒸汽进行烘烤，而不是热风烘烤，因为烘烤时间较短（Chindapan、Soydok和Devahastin）引用2019年）。甲酸也随着烘烤而增加，很可能是因为烘烤时发生了美拉德反应（Weers等人。引用1995年；泊松等。引用2017年；Chindapan、Soydok和Devahastin引用2019年）。

在比较生咖啡和烘焙阿拉比卡咖啡或罗布斯塔咖啡时，咖啡的类型会影响特定OA随烘焙而发生的变化。OA的不同比例可能会导致不同的风味特征，因此在混合烘焙咖啡时考虑使用哪种类型的咖啡很重要。此外，可以根据咖啡的类型优化烘焙曲线（Eggers和Pietsch引用2008年）。烘焙罗布斯塔咖啡中柠檬酸和苹果酸的含量相对较高，这可能是由于Chindapan、Soydok和Devahastin提供的浓度异常高（引用2019年）。一般而言，烘焙罗布斯塔咖啡中OA的可用数据很少，这意味着异常值可能会对平均值产生巨大影响。之前公布的数据都表明，渐进式烘焙最终会导致罗布斯塔咖啡中柠檬酸和苹果酸的减少（Scholz和Maier引用1990;韦尔斯等人。引用1995年；董等。引用2017年）。

与文献一致，烘焙阿拉比卡咖啡或罗布斯塔咖啡会减少CGA的总量。由于CGA会发生热降解，许多芳香族化合物会因酰基迁移、水解、氧化、断裂和聚合反应而产生（Clifford引用1985年；比乔等。引用2011年）。这些芳香化合物最终会影响冲泡咖啡的感官特征。此外，还会形成CGA内酯，这会导致烘焙咖啡产生苦味（Frank等人，2007年）。引用2007年）。虽然5-CQA的水平可能由于渐进式烘焙而降低，但Vignoli等人。假设咖啡的抗氧化活性保持相对稳定，这是由于在烘焙过程中美拉德反应中产生的黑色素数量增加（Vignoli等人。引用2014年）。

有趣的是，轻度烘焙似乎增加了3-CQA和4-CQA的量，这可能再次解释为烘焙早期阶段植物组织的破坏（Yodkaew、Chindapan和Devahastin）引用2017年）。一些研究表明3-CQA与观察到的较高苦味和涩味相关（Gloess等人，2007年）。引用2013年）。此外，这种定性描述的烘焙水平数据的轻微双峰分布可能会影响这两种酸的中值。较高的总体CGA已被证明可以增加感知的苦味并增加咖啡的杯测分数（Ribeiro、Ferreira和Salva引用2011年）。

虽然据报道，绿色罗布斯塔咖啡的CGAS水平高于阿拉比卡咖啡（Clarke和Macrae引用1985年；比乔等。引用2013a;泊松等。引用2017年），决定最终咖啡产品中CGA含量的最重要因素取决于烘焙水平，而不是咖啡的类型。图6显示了5-CQA（CGA的主要成分）在比较生咖啡和烘焙咖啡而不是阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡时有何显着差异。虽然5-CQA的水平在罗布斯塔咖啡中趋于下降得更快，但在中度和深色烘焙中5-CQA的含量在阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡（Trugo和Macrae）之间是相似的引用1984a;维尼奥利等。引用2014年）。

由于5-CQA最终如何影响饮料的整体风味，这可能会对咖啡的冲泡方式产生影响——这意味着咖啡类型的选择对于5-CQA对感官质量的贡献可能无关紧要。同样，烘焙阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡之间的总FQA水平几乎无法区分，即使生罗布斯塔咖啡的水平更高。不管是什么原因导致5-CQA和FQA水平升高，感官文献都强烈表明这些酸对咖啡的味道和风味有重大影响。咖啡生豆中的CGA显然是烘焙咖啡质量的标志（Farah等人。引用2006年；莱莫斯等。引用2020年；Rón、DeJesusGarciaSalva和Bragagnolo引用2014年），尽管在烘焙咖啡中感知到的并不总是酸本身。

最后，当查看每种咖啡中酸的相对比例时，在阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡中，OA在中度烘焙时被最小化。烘烤太浅或太深会导致特定OA的增加，这可能会影响饮料的整体感官特征。整体酸度的增加会增加可感知的酸味，可能会降低苦味，但会增加整体风味强度（Kim等人，2017年）。引用2018年，科尔多瓦等人。引用2020年，Voilley等人。引用1981年）。一般来说，较高的酸度与较低的消费者喜好相关（Manzocco和Lagazio引用2009年，巴塔利等人。引用2021年），这表明中度烘焙咖啡总体上可能比轻度或深度烘焙咖啡更能为广大消费者所接受。

深色烘焙罗布斯塔的酸含量增加最多，主要是乙酸，几乎是其他烘焙级别总酸量的两倍。虽然烘焙后罗布斯塔比阿拉比卡咖啡含有更多的OA，但阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡在每个烘焙水平上的CGA含量相似，这进一步支持了烘焙水平对CGA含量的影响大于咖啡类型的观点。因此，相同烘焙水平的阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡之间风味差异的化学驱动因素不是由于CGA浓度，而可能是由于OA浓度和其他非酸性化合物。

结论