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为探究发酵处理对可可不同组分挥发性成分的影响，研究人员采用 HS-SPME-GC-MS 结合 PCA 与 ComDim 分析，发现果肉减少、添加麦芽残渣和香蕉皮可影响挥发性组成，且豆子和可可粒受影响更大，为循环经济在可可加工中应用提供依据。
巧克力作为全球广受欢迎的食品，其风味奥秘藏在复杂的生产链条中。可可豆的发酵过程是决定最终产品香气的关键环节，然而传统发酵中可可果肉常被当作废弃物处理，不仅造成资源浪费，还可能带来环境负担。与此同时，能否将其他农业副产物如麦芽残渣、香蕉皮等引入发酵环节，在减少浪费的同时提升可可风味物质的形成，仍是尚未充分探索的领域。此外，现有研究多聚焦单一分析手段，难以全面解析不同加工阶段（从豆子到巧克力）挥发性成分的动态变化，缺乏对多源数据的整合分析方法。在这样的背景下，巴西研究机构的科研团队开展了一项颇具创新性的研究，相关成果发表在《Food Chemistry》，为揭开可可风味形成机制与可持续加工提供了新视角。
研究人员以巴西 Bahia 州收获的 PH16 品种可可豆为材料，设计了不同发酵处理组，包括减少果肉比例、添加麦芽残渣和香蕉皮，旨在考察这些处理对可可豆、可可粒（nibs）、可可液（liquor）及巧克力中挥发性有机化合物（VOCs）的影响。研究采用顶空固相微萃取 - 气相色谱 - 质谱联用（HS-SPME-GC-MS）技术，对四组不同加工阶段的样品进行挥发性成分检测，并运用主成分分析（PCA）和公共维度分析（ComDim）两种化学计量学方法，分别解析单数据集特征及多数据集间的协同信息。
可可起源与发酵材料
实验所用可可荚于 2019 年 11 月收获自巴西 Fazenda Luz do Vale 农场，品种为 PH16，该品种是亚马逊群体与特立尼达群体杂交的后代，因兼具特定风味潜力和适应性，在巴西主要产区广泛种植。发酵处理中引入的麦芽残渣和香蕉皮均为食品工业副产物，旨在模拟循环经济模式，通过添加外源生物质调控发酵微生物代谢路径，进而影响挥发性成分的生成。
挥发性成分解析
研究通过 HS-SPME-GC-MS 检测到 274 种 VOCs，其中反式 - 2,3 - 二甲基环氧乙烷、(2E)- 辛烯、乙酸酐、丁醇、δ- 己内酯、苄基乙酸酯等 16 种化合物在各处理组和加工阶段中峰面积占比显著，提示其为可可风味的核心贡献物质。PCA 分析显示，发酵处理对可可豆和可可粒的挥发性成分影响最为显著，而可可液和巧克力因后续加工（如烘焙、研磨、调温）的均化作用，处理间差异有所减弱。ComDim 分析则进一步揭示了不同加工阶段数据集间的潜在关联，例如发酵处理中果肉减少组与添加香蕉皮组在可可豆阶段共享特定挥发性模式，并在后续加工中呈现差异化演变。
结论
研究证实，发酵处理可通过改变微生物底物（如减少果肉糖分或引入外源纤维）调控 VOCs 的生成路径，其中可可豆和可可粒作为加工早期阶段，对发酵条件更敏感，而终产品巧克力的风味轮廓则更多由后期工艺决定。值得关注的是，麦芽残渣和香蕉皮的添加不仅减少了传统发酵的果肉浪费，还通过提供多酚、膳食纤维等成分，促进了酯类、醛类等风味前体的形成，这一发现为可可加工中引入循环经济策略提供了实证支持。ComDim 方法在整合单一分析技术产生的多块数据方面展现出优势，相较于传统 PCA，其能更全面地捕捉不同加工阶段的化学关联，为食品加工的多维度化学分析提供了新工具。
这项研究不仅深化了对可可风味形成的化学认知，更通过废弃物资源化利用的实践，为可持续食品生产模式提供了范例。未来可进一步探索不同副产物组合对发酵微生物组的调控机制，以及 VOCs 与消费者感官偏好的相关性，推动研究成果向工业应用转化，助力构建环境友好且经济高效的可可供应链。
