《Food Chemistry》：Beyond the first cup: Untargeted metabolomics reveals metabolite depletion and persistence across multiple coffee brewing cycles
编辑推荐：
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酿造过程对代谢物特征的影响比烘焙程度更强。
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第一次酿造过程在代谢物特征上与后续过程差异
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酿造过程对代谢物特征的影响比烘焙程度更强。
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第一次酿造过程在代谢物特征上与后续过程差异最大。
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有1030个负相关特征和360个正相关特征在不同酿造过程中存在显著差异。
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FLOWRETIC酸、SHIKIMIC酸、QUINIC酸和咖啡因在多次酿造过程中逐渐减少。
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保留的成分包括：CQAs（咖啡酸类化合物）、它们的衍生物、咖啡因、半胱氨酸磺酸和左旋葡聚糖。
引言
咖啡是全球消费最广泛的饮料之一，每天约有20亿杯咖啡被饮用（Gosalvitr等人，2023年）。除了其美味之外，咖啡还因其富含生物活性化合物而受到重视，这些化合物包括绿原酸（Ge等人，2025年）、有机酸（Santanatoglia等人，2024年）和生物碱（Giulia等人，2023年），它们被认为对心血管健康、神经健康和代谢健康有益（Higdon & Frei，2006年；Ludwig等人，2014年；Poole等人，2017年）。因此，了解咖啡的加工方式如何影响其化学成分是食品化学研究中的关键焦点。
从根本上说，咖啡酿造是一个动态的固液萃取过程，它决定了咖啡豆中生物活性化合物向水相的转移。从机制上讲，萃取效率取决于化合物在咖啡豆基质中的可溶性、它们在水相中的溶解度以及它们通过咖啡颗粒孔洞的扩散路径。在实际酿造过程中，这些机制因素通过调整操作参数（如颗粒大小、水温和接触时间）来进行调控（Cordoba等人，2020年）。因此，这些参数的变化会改变咖啡的化学成分。例如，虽然提高烘焙程度显著降低了5-咖啡酰奎尼酸（CQA）和3,4-羟基苯甲酸的含量，但促进了2-呋喃醛的稳定增加（Alcantara等人，2025年）。在另一项研究中，不同的酿造方法（包括煮沸、滤泡和冷萃）导致了norharman、harman和pyrimethanil等化合物的显著差异（Xu等人，2019年）。然而，以往的研究通常将酿造视为一个单一过程，并且只评估了一次酿造后的最终成分，而对初次酿造后代谢物的变化过程研究较少。
通常情况下，咖啡的萃取仅限于一个过程。这种做法主要是基于经验和个人喜好，而非化学证据。这不可避免地导致生物活性化合物的萃取不完全。因此，识别哪些化合物会迅速流失，哪些会保留在基质中，对于设计有效的咖啡副产品利用策略至关重要。
需要采用能够进行全面分析的方法来研究多个咖啡酿造周期中发生的复杂而动态的化学变化。非靶向代谢组学技术具有高通量和广泛覆盖范围的特点，特别适合这一目的。它能够同时监测大量代谢物（Chan等人，2021年；Pimenta等人，2025年；Xu等人，2019年），有助于筛选在咖啡液中迅速流失或在咖啡渣中保留的化合物。
尽管咖啡消费非常普遍，但初次酿造后生物活性代谢物的命运仍然知之甚少。在这里，我们结合使用非靶向代谢组学和化学计量学方法，系统地研究了连续酿造过程中代谢物的时间分布。本研究旨在识别在第一次酿造过程中迅速流失的代谢物以及在后续酿造过程中仍可提取的代谢物。我们假设连续酿造会不同程度地改变各个咖啡代谢物的浓度曲线。这项工作为理解初始萃取情况以及探索咖啡残渣的潜在开发利用提供了基于代谢组学的基础。
章节片段
化学物质和试剂
质谱级水、乙腈和甲酸购自Thermo Fisher（美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）。FLOWRETIC酸、SHIKIMIC酸、QUINIC酸、3-CQA、4-CQA、咖啡因和左旋葡聚糖的标准品购自Sigma-Aldrich（美国马萨诸塞州伯灵顿）。
咖啡样品制备
用于研究的咖啡豆来自当地一家咖啡零售商，该零售商在店内进行烘焙。零售商控制了烘焙过程
酿造过程和烘焙程度的综合影响
本研究考虑了两个因素：酿造过程和烘焙程度。通过双因素方差分析（ANOVA）评估了它们的主要效应和交互效应。如图1所示，在负离子模式下，共有2168个、712个和1077个特征分别受到酿造过程、烘焙程度及其交互作用的显著影响；在正离子模式下，共有930个、237个和765个特征分别受到酿造过程、烘焙程度及其交互作用的显著影响。
结论
研究表明，酿造过程是影响咖啡液中代谢物组成的主要因素。第一次和后续酿造过程之间的显著成分差异主要是由于易溶于水的化合物（包括酚类和有机酸）的迅速流失。重要的是，绿原酸及其衍生物以及烘焙引起的热标志物在初次酿造后仍然可以提取。
CRediT作者贡献声明
Ge Yuxing：撰写——审核与编辑、原始稿撰写、方法论设计、研究实施、数据分析、概念构思。 Zou Li：撰写——审核与编辑、方法论设计。 He Chengxin：撰写——审核与编辑、数据分析。 Zhou Weibiao：撰写——审核与编辑、项目监督、资金争取、概念构思。
Ge, Zou, He, and Zhou, 2026
致谢
作者感谢新加坡食品故事R&D 1.0计划（授权号A21H7a0132，授予Zhou Weibiao）的财务支持。第一作者和第三作者衷心感谢新加坡国立大学的财务支持。
Yuxing Ge|Li Zou|Chengxin He|Weibiao Zhou
