咖啡的香氣從哪來 | 竹中科研實驗室
談談一杯咖啡的製程及烘豆所產生的化學反應
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- 關鍵字:
- 咖啡
- 梅納反應
- 烘豆
- 焦糖化
- 撰文者:李書漢
- 涉及領域:化學
看似一杯簡單無比的咖啡,其實是經過許多流程才造就出此風味多變的日常必需品。從咖啡品種的篩選,處裡的方法,烘焙程度再到沖煮的方法,每一步都會影響一杯咖啡最後呈現的風味,因此了解其中的原理除了能讓你增加不少小知識,也許還能讓你沖出一杯更具風味的咖啡喔。
摘要
每天來一杯咖啡也許是一天最悠閒的時光,藉由這篇文章,帶大家更近一步明白桌上的咖啡是透過什麼方式送進你的手中,從篩選咖啡豆的豆種、處理原豆,再到充滿重要性的一步,把生豆變熟豆的烘豆,最後陣陣飄香的沖煮,都是能成就一杯咖啡的關鍵步驟。在最重要的烘豆方面,編者位各位調查了烘豆中最主要的化學反應:梅納反應以及和這反應相似也常搞混的焦糖化反應,讓大家更加了解咖啡蘊藏著許多風味的原因。
內文
先了解一杯咖啡的製作過程:篩選、處理、烘焙、沖煮,再來聊聊其深奧的知識吧!
咖啡豆的產地很多,其中六大產地分別為巴西、越南、印尼、哥倫比亞、印度以及伊索比亞,各有各的優點。而不論產地來自何處,正確的保存絕對是首要任務。如何在保存期限內依舊保有原本的滋味?一般來說咖啡豆最怕暴露在充滿氧氣、濕氣、光、熱以及異味的環境中,空氣中的氧氣和光照會使咖啡豆變質;濕氣中的水則會沖掉覆蓋在咖啡豆上的油脂,影響其風味,其他環境因子則會干擾咖啡豆的品質,所以存放咖啡豆的最佳地點非陰涼又隔絕空氣的地方莫屬。
我們一般在市面上看到的咖啡豆都已經經過處理和烘焙。咖啡豆需要經過一定的處理,而下面就介紹四種方法。
一、日曬處理法:顧名思義是拿到豔陽下去曬乾,再剝除外果皮的處理法。
二、水洗處理法:將原豆倒入流動的水中,以滲透壓讓原豆脹破,再以刷子去除原豆的果皮,烘乾後即可取得去皮生豆(未經烘焙的咖啡豆)。
三、蜜處理:先篩選成熟的生果,接著把外面的果肉剝除保留果膠層,最後移到太陽下曝曬並小心不讓咖啡豆發霉。
四、厭氧處理法:將原豆去皮,放入密閉空間進行厭氧發酵。原豆的黏液被分解,因二氧化碳壓力逐漸變大而使味道滲入咖啡豆的羊皮層中,保留豆中的芳香物質。
接著就是烘焙的步驟了,在對咖啡風味的影響上佔有不可或缺的地位,不同溫度會造成不同的味覺和嗅覺享受。過程中有四點要非常注意,分別為:烘焙器材必須要能把生豆加熱至240°C以上;要接觸到空氣;必須確保受熱平均以及烘焙完後要立刻降至室溫。依烘焙程度不同分為重焙、法式烘焙、深焙、城市烘焙、中深焙、中焙、淺焙和極淺焙。烘焙的時間越長,酸味越淡,而苦味則加重。
最後來到了沖煮的階段,現今最常見方式有兩種,分別為咖啡機和手沖。咖啡機是用機器產生壓力使咖啡在萃取過程中釋出更多的咖啡物質,製成濃縮咖啡;而手沖咖啡則是利用熱水倒在磨好的咖啡粉上,使熱水流經咖啡粉並萃取出其風味和咖啡物質,咖啡粉的顆粒大小、水溫以及流速均會影響到最後呈現出的滋味。
科研實驗室
今天的科研實驗室就是要來讓大家了解製作咖啡最重要的一步—烘豆中所發生的主要化學反應。
(一)梅納反應
是食物中的碳水化合物與胺基酸在常溫或加熱的時候經過縮合反應、阿馬道里重排、醣類失水及裂解、胺基酸降解,再羥醛縮合,生成棕黑色的類黑精以及氣味分子,即香氣。此反應能使產物顏色變黃變黑,製造香氣和味覺上的轉變,而烘豆時差不多在150°C時會產生此反應。
(二)降解反應
簡單來說,就是讓複雜得分子逐漸分解成簡單的分子,而在梅納反應中的降解反應,就是胺基酸和羰基分組的分子反應產生醛和酮等化合物的過程,在咖啡的香氣上有不小的幫助。
(三)焦糖化反應
其實和梅納反應還蠻相像的,不過兩者之中最大的差別就是焦糖化反應不需要和胺基酸反應,這代表甚麼意思呢?就是焦糖化只需醣類進行反應,當醣類加熱到大約攝氏180度時,會變成透明液體,若再繼續加熱的話則會變黃最後趨近於深褐色,甚至變成黑碳,就像我們平常吃的焦糖一樣,故名「焦糖化」,這是醣脫水的過程。藉由這反應,會讓醣類分子瓦解並產生揮發性分子,如酸味以及苦味分子,這也增添了咖啡的風味。
看完了烘焙咖啡豆時的主要反應,會發現其實大部分是梅納反應延伸出來的其他化學反應或是在梅納反應之前的反應,因為梅納反應其實比上述的更為複雜許多,醣類加上胺基酸後的反應也真是充滿奧妙又讓人腦袋爆炸,但若想更加了解不妨上網找找資料,會有更加詳細的過程讓你了解。
總結
咖啡的製程從頭到尾都必須嚴格把關才能讓消費者在桌上喝到一杯香氣十足的咖啡,不僅如此,在各個製程中(尤其是烘豆的方面)也存在著許多的知識。想要嘗試不同的溫度或是烘烤時間來享受不同的味覺及嗅覺享受嗎?梅納反應是其中最為重要的反應,了解後,想必能烘出更為精緻且科學的咖啡豆。
字彙說明
- 滲透壓:防止溶劑經選透膜通過的最低壓力
- 厭氧發酵製程:在充滿二氧化碳的容器中使在裡面的微生物利用水果或咖啡的糖分進行發酵,可以精準地控制發酵時間
- 縮合反應:兩個分子透過官能基的變化結合成新的分子,過程會中失去些許的分子,最常見的例子為脫水反應
- 阿馬道里重排:為N-取代醛糖胺轉成胺基去氧酮糖之同分異構反應
指定圖片與說明
圖片一
- 圖片說明:一杯咖啡,咖啡豆分散
- 圖片來源與版權要求
- 圖片作者:Dominika Roseclay
- 圖片來源與相關資訊:https://www.pexels.com/zh-tw/photo/977876/
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資料來源
- 梅納反應跟焦糖化到底差在哪?https://nommagazine.com/%E6%A2%85%E7%B4%8D%E5%8F%8D%E6%87%89%E8%B7%9F%E7%84%A6%E7%B3%96%E5%8C%96%E5%88%B0%E5%BA%95%E5%B7%AE%E5%9C%A8%E5%93%AA%EF%BC%9F%E4%B8%80%E6%AC%A1%E6%90%9E%E6%87%82%E5%8E%9F%E7%90%86%E8%88%87%E4%BA%94/
- 咖啡知識|咖啡入門問題整理,咖啡豆種類、處理法、烘焙及沖煮方法https://www.zhanlu.com.tw/%E5%92%96%E5%95%A1%E7%9F%A5%E8%AD%98/
- 咖啡豆保存方法指南 https://coffeehunter.tw/coffee-beans-storage/
- 滲透壓 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%BB%B2%E9%80%8F%E5%A3%93
- 你有聽過這種處理法嗎?厭氧發酵處理法與二氧化碳浸漬法 https://www.zhanlu.com.tw/blog-coffeeprocess/
- 梅納反應 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BE%8E%E6%8B%89%E5%BE%B7%E5%8F%8D%E5%BA%94
- 縮合反應 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%B8%AE%E5%90%88%E5%8F%8D%E6%87%89
- 阿馬道里重排 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%98%BF%E9%A9%AC%E9%81%93%E9%87%8C%E9%87%8D%E6%8E%92
- 化學降解 https://terms.naer.edu.tw/detail/1316341/
- 咖啡烘焙時發生了什麼化學變化 https://www.cometrue-coffee.com/blog/roast-chemical