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Introduction
印度尼西亚是世界主要的咖啡生产国之一，但传统加工方式限制了罗布斯塔咖啡的品质提升。发酵是改善咖啡风味的重要环节，但自然发酵存在温度不稳、污染及风味不一致等问题。欧姆加热（OH）技术通过电流直接加热物料，具有加热均匀、控温精确及节能高效的优点，适用于咖啡发酵。此前研究表明，OH可调控温度并影响咖啡pH值和发酵指数，但缺乏对发酵时间及感官品质的系统分析。为此，本研究探讨OH辅助与常规发酵在不同时间下对罗布斯塔生咖啡豆理化性质和感官品质（依据SCAA评分法）的影响，为提升咖啡风味一致性及工业化发酵提供新思路。
Results
图1a展示了OH装置的示意图，图1b则显示了实验过程中使用的OH处理室。
（a）实验用OH装置结构图；（b）用于咖啡豆发酵的OH处理室示意图。
图1 实验装置示意图
如图2所示，OH能够将温度始终保持在设定的35 ℃，整个过程中温度波动小于0.2 ℃，说明该系统能实现高精度的温控；而非OH发酵受环境温度影响较大，温度在26～30 ℃之间波动且不稳定，标准差明显较高。由此可见，OH系统能够在发酵过程中提供稳定、可控的热环境，对保持微生物活性与发酵一致性具有显著优势。
图2 发酵过程中温度变化曲线
如图3所示，不论是否采用OH处理，发酵6 h的样品含水量明显低于12、18 h处理组。12、18 h后的含水量基本稳定，为53.87%～57.22%。
图3 不同条件下咖啡豆发酵与干燥后含水量变化
如图4所示，发酵对咖啡色泽具有显著影响。在OH组中，6 h发酵的咖啡豆L*最高，随着发酵延长，L*下降，；a*随时间增加而下降，颜色由偏红向偏绿转变；b*在6 h达到峰值10.65后下降。非OH组的变化趋势相似，但波动较大，其中12 h组L*最低。
图4 不同发酵条件下咖啡豆的颜色特征
如图5a所示，随着发酵时间的延长，OH发酵组的pH值显著下降，在18 h达到最低值。非OH发酵的pH值下降缓慢，在前12 h变化较小。如图5b所示，随着发酵时间延长，咖啡总酸度整体上升，尤其是在OH组中最为明显。OH 18 h样品的酸度最高，显著高于对照组和非OH组。如图5c所示，OH处理显著降低了咖啡因含量，且随着发酵时间延长而持续下降，18 h OH发酵后的咖啡因含量最低。
图5不同发酵处理方式下培养基与咖啡产物的化学特性对比
如图6所示，PC1与PC2共解释了88.03%的总体变化。结果显示，咖啡因与总酸度呈明显负相关关系，即酸度上升时咖啡因下降；颜色参数L*、a*、b*与其他理化指标相关性较低。可将样品分为4 类：（1）颜色较亮、酸度中等的咖啡；（2）酸度高、咖啡因低的样品（OH 18 h组）；（3）酸度和咖啡因均中等、颜色略暗的样品；（4）咖啡因最高、酸度最低的对照组。综合来看，OH发酵明显加速了发酵进程，其12 h样品的特征已接近非OH 18 h组，而OH 18 h处理的咖啡在酸度和风味平衡上表现最佳。
图6 咖啡理化与感官参数的主成分分析结果
感官评定结果显示，OH 18 h发酵的咖啡在香气、风味、回味、酸甜平衡、口感丰满度等方面均优于未发酵对照样品（图7）。依据SCAA国际标准，OH 18 h样品的最终评分为82.75，达到“精品咖啡（Specialty Coffee）”等级，而对照样品得分为77.50，仅为“优质咖啡（Premium Coffee）”等级。由此表明，OH发酵不仅能显著提升咖啡的风味与品质，还能为其进入精品咖啡市场提供技术支撑。
图7 不同处理咖啡样品的感官评分雷达图
Conclusion
OH发酵对咖啡的理化与感官特性均产生显著影响。该技术可在稳定温控下促进有机酸生成、降低咖啡因含量，并显著提升咖啡风味与SCAA评分。特别是OH 18 h发酵样品表现出最高的总酸度与最佳风味平衡，达到精品咖啡标准。这项研究为罗布斯塔咖啡的品质提升和工业化一致性提供了新思路，也为低咖啡因精品咖啡的开发提供了潜在途径。
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.
翻译：王小云
编辑：龚艺；责任编辑：梁安琪
封面图片来源：摄图网
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