克里奥罗可可自发发酵与接种酿酒酵母发酵及干燥过程中挥发性化合物与生物活性化合物的动态变化

《Food Chemistry》：Dynamics of volatile and bioactive compounds in Criollo cocoa during spontaneous and Saccharomyces cerevisiae-inoculated fermentation and drying

【字体：大中小】 时间：2026年10月12日 来源：Food Chemistry 10.4

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　　摘要发酵是影响可可质量的采后关键阶段，通过挥发性化合物和生物活性化合物的变化来发挥作用。本研究评估了秘鲁亚马逊地区克里奥罗可可豆在自发发酵（SF）、酿酒酵母接种发酵（SC）及干燥过程中的这些动态变化。SC处理的温度上升速度比SF更快，而两种处理均达到了与香气前体形成相关的pH

摘要

发酵是影响可可质量的采后关键阶段，通过挥发性化合物和生物活性化合物的变化来发挥作用。本研究评估了秘鲁亚马逊地区克里奥罗可可豆在自发发酵（SF）、酿酒酵母接种发酵（SC）及干燥过程中的这些动态变化。SC处理的温度上升速度比SF更快，而两种处理均达到了与香气前体形成相关的pH条件。醇类在各挥发性化合物家族中相对丰度最高，而酯类则是暂定鉴定化合物数量最多的家族；2,3-丁二醇、2-庚醇和2-苯乙醇是丰度最高的挥发性化合物。发酵结束时，SC处理产生的暂定鉴定挥发性化合物更多。干燥过程增加了吡嗪类和酮类的相对丰度，在失水过程中重组了挥发性化合物谱。加工阶段和发酵时间是与挥发性化合物组成差异相关的主要因素。可可碱始终是主要的生物活性化合物，而发酵结束时，SC处理比SF处理保留了更高浓度的儿茶素和表儿茶素。

引言

可可（可可树）是巧克力行业最重要的原料之一，这归因于其能够发育出复杂的感官特征谱，主要由其挥发性组分和固有的生物活性化合物含量决定（Cortez等，2023）。可可的香气表现与挥发性化合物的组成密切相关，这些化合物构成关键化学标志物，负责巧克力特有的香气和风味（Sentellas & Saurina，2023）。主要的挥发性化合物家族包括吡嗪类、羧酸类、酯类、醇类、醛类、萜烯类和烃类，每个家族都对可可豆及其衍生产品的香气特征谱有特定贡献（Balcázar-Zumaeta等，2023；Calva-Estrada等，2020）。这些化合物的形成和转化主要发生在采后加工过程中，特别是发酵和干燥阶段，这是负责可可及其衍生物最终香气发育的主要阶段（Castro-Alayo等，2019；Escobar等，2021；Tonin等，2025）。除挥发性化合物外，可可还含有生物活性化合物，主要是甲基黄嘌呤（咖啡因和可可碱）以及黄酮醇类化合物，如儿茶素和表儿茶素，这些化合物赋予可可豆苦味、涩味和抗氧化能力（Utrilla-Vázquez等，2020）。这些化合物的浓度在采后加工过程中也会因酶促、氧化和热反应而发生变化，从而改变可可的化学组成（Mougang等，2024）。

可可的化学特征谱，包括其挥发性和生物活性组分，由作物的遗传背景和所应用的采后实践所决定，后者调节化合物的转化并最终影响感官属性的表达（Calva-Estrada等，2020；Dahiana Becerra等，2024；Kouassi等，2022；Sari等，2024）。在遗传群体中，克里奥罗可可以其复杂的香气和对采后加工条件的高度敏感性而著称，使其成为研究发酵和干燥过程中挥发性化合物和生物活性化合物演变的合适模型（Hernandez & Granados，2021）。因此，克里奥罗可可展现出以果香、花香和坚果香为特征的香气谱，伴随着较低程度的苦味和涩味（Rodríguez-González等，2025），这些属性与其化学组成以及采后加工过程中发生的生化转化密切相关（Bustamante等，2022；Oliva-Cruz等，2022）。

发酵是可可香气发育的关键阶段，因为它促进了与特定感官属性相关的前体和挥发性化合物的形成。这些过程受发酵时间、温度和微生物活性等因素的影响（Hirko等，2023；Llano等，2024）。在克里奥罗可可中，这一被公认为具有高感官价值的品种，发酵通常由果肉中自然存在的原生微生物群自发进行。因此，对微生物演替的缺乏控制可能导致发酵轨迹的变异，从而在不同生产批次中产生相当大的化学特征谱异质性（Balcázar-Zumaeta等，2023）。作为替代方案，使用酿酒酵母进行受控接种——这是一种在食品发酵中广泛使用的微生物（Martínez Mu?oz等，2025；Sandoval-Lozano等，2022）——据报道可以改善工艺可重复性，缩短发酵时间，并促进特定香气化合物的形成，包括与果香相关的高级醇类和酯类。因此，该策略被提出用于减少克里奥罗可可挥发性化合物谱的变异性（Hirko等，2023）。

干燥是采后加工的最后一个阶段，对于稳定可可豆至关重要，因为它将水分含量降低到适合储存的水平，同时终止发酵期间启动的微生物和酶促活性（Jiménez-Rodríguez等，2024）。在此期间，有机酸挥发、酚类化合物氧化以及与香气相关的代谢物形成或降解等过程继续进行，导致挥发性和生物活性化合物组成发生变化（Herrera-Rocha等，2024；Santander等，2025）。同样，干燥条件可能会增强或减弱发酵期间产生的变化，从而影响醇类、醛类、酯类以及负责精细风味可可特征香气的其他关键化合物的稳定性（Erazo Solorzano, Disca等，2023）。

尽管已有几项研究评估了发酵过程中的化学变化或干燥对可可组成的影响，但大多数研究要么独立考察这些阶段，要么仅在采后加工完成后才进行研究（Cortez等，2023；Jiménez-Rodríguez等，2024；Quintana-Fuentes等，2025；Streule, Freimüller Leischtfeld, Galler等，2024；Van de Voorde等，2023）。因此，关于挥发性和生物活性化合物在整个采后加工过程中的整合演变所知甚少，特别是在自发发酵和接种发酵可能遵循不同代谢途径的田间条件下。此外，同时追踪克里奥罗可可从发酵开始到干燥结束两个化学组分的研究仍然稀缺。在此背景下，固相微萃取（SPME）结合气相色谱-质谱联用（GC-MS）已成为可可挥发性化合物表征中最广泛使用的分析技术之一，因其高灵敏度和检测关键香气相关分子的能力（Cruz-Rojas等，2023；Halder等，2025；Nascimento等，2024；Sentellas & Saurina，2023；Zhong等，2021）。同样，高效液相色谱法（HPLC）能够准确定量生物活性化合物并评估其在采后加工过程中的变化（Chagas Junior, Ferreira, de Andrade等，2021）。

因此，本研究的目的是使用SPME-GC-MS进行挥发性化合物谱分析并使用HPLC定量生物活性化合物，评估接受SF和SC处理的克里奥罗可可豆中挥发性化合物和生物活性化合物的动态变化，以及它们在发酵和干燥阶段的演变。独立获取的三个亚马逊地区产地的可可作为独立生物学来源，以纳入田间条件下可可批次的自然变异性，而非评估产地间的差异。

章节摘要

植物材料

从秘鲁亚马逊地区巴瓜省的三个地点共收集了720公斤新鲜精品风味克里奥罗可可（可可树）豆：拉古纳斯（南纬5°45′49.68″，西经78°18′5.12″；海拔695米）、拉佩卡（南纬5°37′18.19″，西经78°24′53.66″；海拔1059米）和奇里亚科（南纬5°12′22.12″，西经78°15′56.27″；海拔314米）（图1）。该可可材料是在APROCAM专家合作下被鉴定和选定的精品风味克里奥罗可可

克里奥罗可可发酵过程中pH和温度的演变

发酵过程中pH的变化见表1。0小时时的初始pH值范围为3.35至4.12，发酵过程中SF和SC之间存在显著差异（p < 0.05）。这些发现与Díaz-Mu?oz等（2023）报道的结果一致，后者表明发酵剂显著影响可可发酵过程中的pH动态、有机酸产生和温度进程。在两种处理中，最低的pH值均

结论

与SF相比，SC在克里奥罗可可的挥发性化合物谱方面产生了差异，包括更多的暂定鉴定酯类化合物以及发酵过程中检测到苯甲醛。在两种处理中，醇类、酯类和萜烯类是相对丰度最高的挥发性化合物家族。干燥促进了挥发性化合物谱的重组，其特征是吡嗪类和酮类相对丰度的增加，而发酵和

CRediT作者贡献声明

Diner Mori-Mestanza：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，验证，软件，资源，方法学，调查，资金获取，形式化分析，数据整理，概念化。Jheniffer E. Valdivia-Culqui：撰写——初稿，可视化，软件，调查，形式化分析，数据整理。Ilse S. Cayo-Colca：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，指导，调查。Eduardo Cassel：撰写——审阅与编辑，撰写——

资金支持

文章处理费由亚马逊多明戈·托里比奥·罗德里格斯国立大学研究副校长办公室资助。本研究由国家科学、技术和技术创新委员会（CONCYTEC）及国家科学研究和高级研究计划（PROCIENCIA）在E077-2023-01-BM"院校联盟博士学位项目奖学金"框架下，在资助编号PE501088651-2024下，以及E033-2023-01-BM竞赛"框架下提供资金

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的经济利益/个人关系：Diner Mori-Mestanza报告称获得了国家科学和技术发展委员会的资金支持。如有其他作者，他们声明没有已知的竞争经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

作者感谢亚马逊多明戈·托里比奥·罗德里格斯国立大学可持续发展科学博士项目。他们还感谢国家科学、技术和技术创新委员会（CONCYTEC）及国家科学研究和高级研究计划（PROCIENCIA），在E033-2023-01-BM"院校联盟博士学位项目"框架下，资助编号为PE501084305-2023。感谢

摘要

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