本文系Journal of Future Foods原創編譯，歡迎分享，轉載請授權

Introduction

印度尼西亞是世界主要的咖啡生產國之一，但傳統加工方式限制了羅布斯塔咖啡的品質提升。發酵是改善咖啡風味的重要環節，但自然發酵存在溫度不穩、污染及風味不一致等問題。歐姆加熱（OH）技術通過電流直接加熱物料，具有加熱均勻、控溫精確及節能高效的優點，適用于咖啡發酵。此前研究表明，OH可調控溫度并影響咖啡pH值和發酵指數，但缺乏對發酵時間及感官品質的系統分析。為此，本研究探討OH輔助與常規發酵在不同時間下對羅布斯塔生咖啡豆理化性質和感官品質（依據SCAA評分法）的影響，為提升咖啡風味一致性及工業化發酵提供新思路。

Results

圖1a展示了OH裝置的示意圖，圖1b則顯示了實驗過程中使用的OH處理室。

（a）實驗用OH裝置結構圖；（b）用于咖啡豆發酵的OH處理室示意圖。

圖1 實驗裝置示意圖

如圖2所示，OH能夠將溫度始終保持在設定的35 ℃，整個過程中溫度波動小于0.2 ℃，說明該系統能實現高精度的溫控；而非OH發酵受環境溫度影響較大，溫度在26～30 ℃之間波動且不穩定，標準差明顯較高。由此可見，OH系統能夠在發酵過程中提供穩定、可控的熱環境，對保持微生物活性與發酵一致性具有顯著優勢。

圖2 發酵過程中溫度變化曲線

如圖3所示，不論是否采用OH處理，發酵6 h的樣品含水量明顯低于12、18 h處理組。12、18 h后的含水量基本穩定，為53.87%～57.22%。

圖3 不同條件下咖啡豆發酵與干燥后含水量變化

如圖4所示，發酵對咖啡色澤具有顯著影響。在OH組中，6 h發酵的咖啡豆L*最高，隨著發酵延長，L*下降，；a*隨時間增加而下降，顏色由偏紅向偏綠轉變；b*在6 h達到峰值10.65后下降。非OH組的變化趨勢相似，但波動較大，其中12 h組L*最低。

圖4 不同發酵條件下咖啡豆的顏色特征

如圖5a所示，隨著發酵時間的延長，OH發酵組的pH值顯著下降，在18 h達到最低值。非OH發酵的pH值下降緩慢，在前12 h變化較小。如圖5b所示，隨著發酵時間延長，咖啡總酸度整體上升，尤其是在OH組中最為明顯。OH 18 h樣品的酸度最高，顯著高于對照組和非OH組。如圖5c所示，OH處理顯著降低了咖啡因含量，且隨著發酵時間延長而持續下降，18 h OH發酵后的咖啡因含量最低。

圖5不同發酵處理方式下培養基與咖啡產物的化學特性對比

如圖6所示，PC1與PC2共解釋了88.03%的總體變化。結果顯示，咖啡因與總酸度呈明顯負相關關系，即酸度上升時咖啡因下降；顏色參數L*、a*、b*與其他理化指標相關性較低?？蓪悠贩譃? 類：（1）顏色較亮、酸度中等的咖啡；（2）酸度高、咖啡因低的樣品（OH 18 h組）；（3）酸度和咖啡因均中等、顏色略暗的樣品；（4）咖啡因最高、酸度最低的對照組。綜合來看，OH發酵明顯加速了發酵進程，其12 h樣品的特征已接近非OH 18 h組，而OH 18 h處理的咖啡在酸度和風味平衡上表現最佳。

圖6 咖啡理化與感官參數的主成分分析結果

感官評定結果顯示，OH 18 h發酵的咖啡在香氣、風味、回味、酸甜平衡、口感豐滿度等方面均優于未發酵對照樣品（圖7）。依據SCAA國際標準，OH 18 h樣品的最終評分為82.75，達到“精品咖啡（Specialty Coffee）”等級，而對照樣品得分為77.50，僅為“優質咖啡（Premium Coffee）”等級。由此表明，OH發酵不僅能顯著提升咖啡的風味與品質，還能為其進入精品咖啡市場提供技術支撐。

圖7 不同處理咖啡樣品的感官評分雷達圖

Conclusion

OH發酵對咖啡的理化與感官特性均產生顯著影響。該技術可在穩定溫控下促進有機酸生成、降低咖啡因含量，并顯著提升咖啡風味與SCAA評分。特別是OH 18 h發酵樣品表現出最高的總酸度與最佳風味平衡，達到精品咖啡標準。這項研究為羅布斯塔咖啡的品質提升和工業化一致性提供了新思路，也為低咖啡因精品咖啡的開發提供了潛在途徑。

Effect of green coffee beans fermentation with and without ohmic heating: physicochemical and sensory properties

Diang Sagitaab*, Jaka Rukmanac, Dinari Utamic, Raden Cecep Erwan Andriansyahd, Riyanti Ekafitria, Dita Kristantid, Rima Kumalasaria, Woro Setiabomad, Lista Eka Yuliantia, Devry Pramesti Putria, Dadang Dayat Hidayata

aResearch Center for Appropriate Technology, National Research and Innovation Agency, Subang 41213, Indonesia

bDepartment of Agricultural and Biosystem Engineering, Faculty of Agricultural Technology, IPB University, Bogor 16680, Indonesia

cDepartment of Food Technology, Pasundan University, Bandung 40161, Indonesia

dResearch Center for Food Technology and Processing, National Research and Innovation Agency, Yogyakarta 55861, Indonesia

*Corresponding authors.

Abstract

Fermentation of green coffee beans is a promising method for enhancing coffee quality. However, to maintain the consistency of the coffee produced, a controlled and consistent process is required using a fermenter (fermentation vessel). This study aimed to evaluate the effect of ohmic heating (OH) and fermentation duration on the properties of coffee beans (Robusta variety). Experiments were performed by combining two factors: fermentation type (with and without OH) and fermentation duration (6, 12, and 18 h). The results showed that the fermentation time significantly affected the pH value of the fermented liquid, total acidity of the coffee, coffee bean colour, and caffeine content. OH-assisted fermentation reduced the caffeine content and increased the total acidity of Robusta coffee, with the 18-h treatment yielding the lowest caffeine content. Additionally, a sensory analysis using the Specialty Coffee Association of America method revealed that coffee produced using OH-assisted fermentation for 18 h resulted in a higher score of 82.75, classified as a specialty grade. This study suggests that OH-assisted fermentation could improve sensory quality and reduce caffeine content in Robusta green coffee beans, making it suitable for people who are sensitive to caffeine.

Reference:

AGITA D, RUKMANA J, UTAMI D, et al. Effect of green coffee beans fermentation with and without ohmic heating: physicochemical and sensory properties[J]. Journal of Future Foods, 2026, 6(3): 460-469. DOI:10.1016/j.jfutfo.2024.06.001.

翻譯：王小云

編輯：龔藝；責任編輯：梁安琪

封面圖片來源：攝圖網

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