【咖啡科学】如何分析咖啡的化学成分来预测风味、香气和品质？

　　有许多因素都会影响咖啡的风味：品种、烘焙程度、冲煮配方、处理法等等，但是当你深入去看时，你会发现风味只取决于一件事的影响：化合物的组成。

 

　　咖啡烘焙的方式、咖啡的品种、种植的海拔，这些都会对化合物产生影响。但如果我们想真正了解美味咖啡的由来，我们需要了解它背后的科学。（如果你会自己烘豆更应该要了解，因为你的工作是在烘豆时操控热量来控制多种化学反应。）

 

　　作者在撰写此文时，正在攻读食品科学博士学位，专注于如何透过分析其化学成分来预测咖啡的风味、香气和品质。本文让我们来看看你应该要知道的重点。

 

新鲜冲煮倒出的咖啡

 

　　风味跟化学息息相关

 

　　香气、风味、余韵、酸质、醇厚度，这五个咖啡的属性都是对不同化合物的反应。在杯测桌上，我们用感官评鉴它们，但化学反应仍然起作用。我们评估干香气，然后是我们破渣时的香气，然后是风味。不同的阶段，可以感受到不同的分子。

 

 

　　身为一个Q grader，我很喜欢杯测咖啡。但作为一名科学家，我也直接研究化合物以及它们如何相互作用。有许多非挥发性化合物对碳水化合物和咖啡因作用，对最终的风味和品质有影响。这些化合物的含量将根据咖啡生豆的品质而有所不同，但要记得，生豆的化学成分与熟豆的化学成分完全不同。

 

　　这让我想到了挥发性化合物：这些化合物主要是在烘焙过程中通过化学变化转化产生的。它们对于咖啡的品质影响深远。

 

 

　　有些你该认识的非挥发性物质

 

　　当我们讲到非挥发性物质时，重要的是要强调生物碱（咖啡因和葫芦巴碱）、绿原酸、羧酸、碳水化合物和多糖、脂类、蛋白质、蛋白黑素和矿物质。

 

　　以咖啡因为例，它会影响咖啡的感知强度、苦味以及醇厚度，它是水溶性的。另一个非挥发性物质是葫芦巴碱，有助于咖啡烘焙后与冲煮后的香气。

 

　　绿原酸：

　　我非常喜欢它，并不是因为它很美味，事实上正好相反，但作者花了很长时间研究这个物质。

　　关于绿原酸有一件很重要的事，它们是由反式肉桂酸（咖啡酸，阿魏酸和对香豆酸）以及奎宁酸形成的。让我解释一下：奎宁酸是造成咖啡苦味和涩味的原因。在烘焙过程中，绿原酸会降解，这代表我们会感觉到奎宁酸的增加。这是非常深焙咖啡豆会喝到许多苦味的原因之一

 

　　有机酸：

　　现在我们谈论的是好的酸质。这是咖啡好品质的关键属性，通常与甜度相关。以下有些事情你也必须了解：

　　阿拉比卡的酸质比罗布斯塔多

　　烘焙过程会减少酸的含量（生豆约11%、熟豆约6%）

　　深焙咖啡会减少酸的含量以及酸度

 

　　现在让我们来看酸质的类型：有些酸比较容易被人的感官察觉，像是柠檬酸、苹果酸和绿原酸，虽然一些酸在烘焙过程中会降解（例如绿原酸），但是其他酸则会增加浓度（如甲酸、乙酸、乳酸等）

 

 

　　碳水化合物和多糖：

　　你应该知道的是阿拉伯半乳聚糖、甘露聚糖和纤维素。这些化合物在保留咖啡中的挥发性化合物方面发挥著重要作用，也有助于香气的形成。并且就风味而言，这些分子也会影响咖啡的口感。更重要的是，较小的葡萄糖和果糖，则有助于咖啡的甜味。

 

　　脂质：

　　有助于冲煮出咖啡醇厚的口感，它们是从豆子中被萃取出来的，而在浓缩咖啡中，它们就是创造出crema的原因之一。烘焙过程并没有真正影响脂质的含量，但是在烘豆机中，油脂确实会移动到豆子表面（以利将挥发性化合物维持在豆子里面）。

 

　　类黑素：

　　这些是梅纳德反应的产物：氨基酸与还原糖的羧基之间的反应。它们是大分子，在我们的豆子中产生棕色，并增加咖啡冲煮出来的质地。这代表咖啡的氨基酸含量与其品质密切相关。氨基酸越多，反应越多，类黑素越多。

　　然而要记得咖啡外表颜色的转变，不只是因为类黑素的关系，而是焦糖化反应后的结果。

 

　　看完非挥发物质后，我们接著来看挥发性物质。

 

 

使用Kalita Wave冲煮

 

　　什么是挥发性物质？

 

　　接下来我们到了咖啡的重头戏：挥发性物质。咖啡中有非常多的挥发性物质，如前面所提，它们是构成咖啡品质的必要条件。

 

　　挥发性物质主要是在烘焙过程中，透过化学变化而产生的，但并不表示生豆对这部分没有贡献，挥发性物质会根据咖啡的品种、农民处理的技术、咖啡种植地理环境等因素受影响。

 

　　烘焙后的咖啡具有超过一千种挥发性化合物，然而只有少部分才会产生我们感受到的香气，许多研究人员指出只有约20-30种化合物会在饮料中让我们感受到。当我们分析香气时，它可能只是单一化合物，而这个化合物可能还会再跟其他化合物结合产生综效，人的鼻子的临界值能感受到的不会是所有1,000种化合物。（临界值是指人类鼻子感受到化学物质的最小量）。

 

 

　　产生挥发性化合物的反应

 

　　让我们来看看导致这些挥发性化合物的化学反应。主要的化学反应是梅纳德反应（非酵素褐化反应）。虽然我们已经在上面的类黑素区块看过，但它们还会产生含氮和硫的杂环化合物。

 

　　另一个需要注意的重要反应是酚酸降解。这是绿原酸的降解（还记得那些来自非挥发性化合物的部分吗？），以形成咖啡酸（或另一种反式肉桂酸），内酯和奎宁酸。 这些化合物会让萃取出来的咖啡有苦味和涩味。

 

　　热解反应：另一个关键的反应，它主要发生在咖啡烘焙时的发展阶段，并且指的是醛和酮中的氨基酸分解，而这有助于香气的形成。

 

　　而且，说实话，在烘焙过程中至少还有七种反应可以讨论，但这又是另一篇文章的主题。在我看来，烘焙阶段就像是豆子里面发生的一个大型化学派对，而且还有很多事情要发生。

 

烘焙后等待降温的咖啡豆

 

 

　　特定化合物带来的特殊风味

 

　　这些挥发性化合物包含烃、醇、醛、酮、羧酸、酯、吡嗪、吡咯、吡啶、呋喃、呋喃酮、酚等物质。

 

　　虽然看了就头晕觉得很专业的术语，也许让人害怕，但是这些物质都可以追溯到特定的咖啡属性。

 

　　现在市面上有训练嗅觉味觉的闻香瓶36味（现在还有100味？），它含有36种香气，可以用来训练你的感官技巧。我最喜欢的是杏桃：清新的水果香气。通常，花香和水果香气是酮和醛反应的结果。你在香气瓶套组的书中，会发现这种香气与苯醛（一种醛）有关。

 

　　呋喃和呋喃酮通常会使我们感觉到焦糖和烘焙咖啡的味道。吡嗪可以与坚果和烘焙咖啡的味道有关。当然，一些其他化合物的数量和相互作用可能会产生负面影响：愈创木酚分子（酚类化合物）是造成药味和焙烤味的原因。

 

咖啡杯测

 

 

　　如果让读者们头晕，作者深感抱歉，但这个世界要探索的东西似乎没有任何界限。这篇文章只是对咖啡化学的介绍，也还有很多东西需要学习。因此，让我们一起来探讨它，无论你是从科学角度出发还是咖啡爱好者的角度出发。

 

　　虽然这一切都归因于深刻而复杂的科学领域，但我们每天在杯中品尝到的就是这些化合物。

 

 

 

　　译自Perfect Daily Grind。

　　由成真咖啡翻译