《ACS Food Science & Technology》：Differentiation of Criollo and Trinitario Cocoa Beans: Study Case Santander Farms, Colombia
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本篇研究系统评估了哥伦比亚圣达菲农场产出的克里奥罗（CRL）与特立尼达（TRT）两种优质可可豆及其酒液的感官、化学与物理特性。研究整合了感官描述分析、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（HS-SPME-GC-MS）挥发性有机化合物（VOCs）鉴定、近红外（NIR）与中红外（MIR）光谱结合主成分分析（PCA）以及镉（Cd）含量测定等多种方法。结果表明，NIR光谱结合PCA能高效区分品种，且CRL品种的镉含量符合欧盟（EU）出口限值，为当地小农户提升产品价值、应对市场准入限制提供了快速、低成本的科学工具。
样本采集与处理
研究在哥伦比亚圣达菲卡门德丘库里地区的洛斯塞德罗斯农场进行，采集了克里奥罗（CRL）与特立尼达（TRT）两个品种的可可豆样本，采样时间跨度为2024年1月至2025年1月。所有样本均遵循标准化流程进行发酵、干燥、烘烤和研磨，最终制成可可酒液用于后续分析。
感官描述分析
感官分析由六名经过训练的评审员对可可酒液样本进行盲品评估。评估指标包括酸度、苦味、涩感三种基本风味参数，以及可可香、果香、花香、青草香四种香气特征。结果显示，CRL酒液以突出的青草香、显著的酸度和轻微的苦味为特征，而TRT酒液则表现出更浓郁的果香、更高的酸度和较低的苦味。尽管多变量分析未显示两品种在整体感官轮廓上有显著差异，但单变量分析确认了在酸度和苦味两个具体属性上存在统计学显著性差异。感官特征的可视化图谱清晰地展示了这些差异。这项分析凸显了感官评价作为行业分类标准的重要性，但也指出了其在小样本量情况下的局限性。
挥发性有机化合物分析
利用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术（HS-SPME-GC-MS）对可可酒液中的挥发性有机化合物进行了鉴定。共识别出21种代谢物，涵盖羧酸、醇类、醛类、酮类、酯类、吡嗪类和萜烯等七大类。CRL酒液中，己酸贡献了腐臭和蓝芝士气息，2-庚醇带来了果香-柑橘风味，苯甲醛则赋予了苦杏仁的香气。TRT酒液中，1-辛醇和乙酸乙酯分别带来了花香和果香，而芳樟醇作为一种单萜烯，与花香紧密相关，被视为优质可可感官品质的标志物。此外，2,3-丁二醇、乙偶姻以及2,3,5-三甲基吡嗪和2,3,5,6-四甲基吡嗪等美拉德反应产物的检测，进一步证实了样本经过了恰当的后处理工艺。这些特定挥发性化合物的存在，共同支持了圣达菲可可作为优质可可的高品质定位。
光谱分析与主成分分析
研究探索了近红外（NIR）和中红外（MIR）光谱技术作为快速、无损的辅助分析工具。NIR光谱（500–2500 nm）主要反映了分子中C-H、N-H、O-H等含氢基团倍频与合频的宽吸收带，而MIR光谱（4000–500 cm-1）则提供了更尖锐的功能基团特征吸收峰，如O-H伸缩振动（3650–3100 cm-1）、C-H伸缩振动（2924和2855 cm-1）以及C=O伸缩振动等。
将光谱数据与主成分分析（PCA）结合用于品种鉴别。对于NIR光谱，仅经过标准正态变量（SNV）散射校正预处理后，PCA得分图（）中CRL与TRT样本便形成了两个清晰的簇，主要分离信息（55.23%的方差）由第一主成分承载，贡献最大的光谱区域与类胡萝卜素色素和脂肪酸含量相关。相比之下，MIR光谱需要更复杂的预处理（SNV结合一阶导数）才能达到较好的分离效果，其区分主要依赖于指纹区（600–1800 cm-1）内与蛋白质、脂肪酸、芳香族化合物及生物碱相关的光谱差异。这些结果表明，NIR光谱因其对样品全局成分信息的集成能力及较低的预处理需求，在实地应用场景中更具操作优势。
镉含量分析
鉴于欧盟对可可产品中镉（Cd）含量的严格法规限制，研究测定了样本中的Cd浓度。结果显示，CRL可可豆的Cd含量范围为0.59至1.31 mg/kg，中位数为0.83 mg/kg，所有样本均符合世界粮农组织/世界卫生组织的标准，且大部分样本满足欧盟规定的1.1 mg/kg限值。相比之下，TRT可可豆的Cd含量（1.14–4.54 mg/kg）更高，部分样本超出了欧盟标准。这一发现证实了CRL品种在满足国际质量与安全法规方面的优势，为圣达菲地区的小农户生产符合出口要求的优质可可提供了关键数据支持。
结论与展望
本研究通过多学科整合方法，成功鉴别并表征了哥伦比亚圣达菲农场的CRL与TRT可可豆。感官和色谱分析揭示了品种间的风味与挥发性物质差异，而NIR光谱结合PCA被证明是进行品种区分最快速、高效的实用工具。更重要的是，CRL品种较低的镉含量确保了其在国际市场，特别是欧盟市场的准入合规性。这些成果为资源有限的小规模生产者提供了一套科学、低成本的质量验证与增值方案。未来的研究应扩大采样范围至更多农场，以增强结果的代表性和普适性。
