咖啡为什么这么香？由其化学成分决定

文章发布于：2022-08-08 14:34:24

咖啡生豆是质地致密的绿色种子，含有约占总重一半的各式碳水化合物，另一半则由水分、蛋白质、脂肪、酸与生物碱（alkaloid）组成。烘焙师无须了解许多生豆化学便能烘出美味的咖啡，但为使大家熟悉咖啡生豆的主要成分，我在此做如下总结。

结构

咖啡生豆的结构是三维立体的纤维素，或称多糖类的基质，其中含有约100 万个细胞。基质中这些成束的纤维素上覆盖着数以百计的化合物，这些化合物将在烘焙过程中转化为能决定冲煮后咖啡风味的油脂与可溶物。咖啡生豆的纤维素含量是其干重的一半，其自身对咖啡风味的贡献不多，但可让一些挥发性物质附着于其上，从而对咖啡香气有所贡献。另外，纤维素可以增加冲煮后咖啡液体的黏稠度，并以此增加咖啡的醇厚度。

糖类

主要的糖类为蔗糖，占咖啡生豆干重的 6% ～ 9%*，为咖啡液体提供甜味。蔗糖对酸质的发展有所贡献，因为在咖啡烘焙的焦糖化反应（caramelization）中，蔗糖会产生醋酸。

（* 此处提供的咖啡生豆成分数据仅适用于阿拉比卡咖啡（Coffea arabica）。罗布斯塔咖啡（Coffea robusta/ Coffea canepfora）或其他种类的咖啡生豆成分与阿拉比卡咖啡有所不同，有时会有显著差异。）

脂质

咖啡生豆的脂质主要为三酸甘油，约占其干重的16%。虽然脂质是非水溶性的物质，但冲煮出来的咖啡液体仍然会含有脂质，尤其当冲煮方式不采取过滤［例如杯测（cupping）］或采取多孔过滤（例如意式浓缩咖啡、法压壶以及金属或布质的滤杯）时。脂质在咖啡液中能起到留存香气与提升口感（mouthfeel）的作用。一般而言，品质较佳的咖啡生豆往往会有较高的脂质含量。脂质的存在同时也有可能带来负面感受，因其在熟豆储存时易于氧化而酸败。

蛋白质

蛋白质与游离氨基酸占咖啡生豆干重的10% ～ 13%。在烘焙时，咖啡生豆中的氨基酸与还原糖（reducing sugar）会进行非酶促褐变反应，即美拉德反应（Maillard reaction）。这种反应会产生糖胺与类黑色素等物质，这些化合物会带来又苦又甜的风味、棕褐的颜色，以及烘烤、肉类与煎焙的香气。

生物碱：咖啡因与葫芦巴碱

咖啡因（caffeine）与葫芦巴碱（trigonelline）这两种生物碱各占生豆干重的约1%*，是为许多咖啡带来苦味（bitterness）与兴奋性的物质。咖啡因产生的苦味约占咖啡总苦味的10%，却是主要的兴奋性刺激的来源。咖啡树产生咖啡因是为了抵抗昆虫的啃食。所以，种植于高海拔地区的咖啡树可能会产出咖啡因含量较低的果实，因其遭受昆虫攻击的风险较低。

（*生豆中的咖啡因含量主要根据树种不同而有所差异，阿拉比卡咖啡的咖啡因含量约为1.2% ，而罗布斯塔咖啡约为2.2%。）

葫芦巴碱可能是咖啡苦味的最大贡献者*，在烘焙过程中可产生许多咖啡香气物质，并降解形成吡啶（pyridine）与烟酸（nicotinic acid）。烟酸也就是维生素B3。仅一杯200 毫升的冲煮咖啡，根据其烘焙度的高低，就含有20 ～ 80 毫克的烟酸。它可能与研究文献提到的咖啡的抗龋齿功效有关。

（*The Craft and Science of Coffee 一书第284 页指出，目前研究显示，除了咖啡因，绿原酸内酯（CGAlactones）、苯基林丹（phenylindanes）与二酮哌嗪（diketopiperazines, DKPs）也是主要的苦味来源。）

含水率

在理想状况下，咖啡生豆的含水率应在10.5% ～ 11.5% 之间。若是含水率过低，生豆通常会褪色，并且烘焙出的咖啡会带有干草或麦秆味。烘焙师在烘焙低含水率生豆的过程中需要十分注意热能的供应，因为低含水率豆子的烘焙进程会过快。若是咖啡生豆的含水率远高于12%，生豆便极有可能开始生霉，这样的咖啡烘焙后会带有青草味。生豆中的水分会减缓热能的传递，需要额外的热量输入以蒸发水分，因此，额外的能量需求需要以延长烘焙时间和/ 或增加烘焙火力的方式满足。

有机酸

咖啡生豆里的有机酸（organic acid）主要是绿原酸（chlorogenic acid），占生豆干重的7% ～ 10%。绿原酸对咖啡的酸度、酸味、涩味（astringency）与苦味皆有贡献。罗布斯塔咖啡具有明显较高的苦味，很可能与其含有较高的绿原酸相关。对咖啡豆与咖啡消费者而言，绿原酸还有抗氧化的功效。咖啡中含有的其他有机酸包括柠檬酸、奎宁酸、咖啡酸、苹果酸、醋酸以及甲酸。