咖啡豆烘焙过程有什么化学反应？咖啡豆烘焙中的热分解反应是什么

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• 　　咖啡豆烘焙过程有什么化学反应？咖啡豆烘焙中的热分解反应是什么？

   

  　　咖啡生豆经过高温烘焙之后，会产生各式迷人香气与滋味，主要是因为烘焙过程中，生豆内部所发生的化学反应，而促成这些化学反应的要素有原料（生豆内之有机质）、温度（烘焙加热）、压力（豆子受热后内部产生水蒸汽及其他气体在豆内形成高压）、水活性等，当然还有空气中的氧等元素。烘豆过程中比较重要的化学反应有

   

  　　梅纳反应（包含史崔克降解）

   

  　　焦糖化反应

   

  　　高温热解反应

   

  　　其中梅纳反应的持续期间跨越烘焙的脱水、梅纳、发展等三个阶段，可说是最重要的化学反应，但即使做足梅纳反应，最终咖啡的风味杯测起来却不见得最佳，因为还要搭配焦糖化反应以及发展期的高温热解反应，一杯咖啡会萃取出怎样的风味，才大致获得决定。

   

  　　很想细细解说上图，但实非三言两语说得清楚，有一点很重要必须提醒：烘豆过程不是在阅兵，什么都整齐划一，例如脱水结束所有的豆子或豆子内外就一致变白转黄，这是不太可能的；倒是有点像观光客懒散地狂大街，有人三两下逛玩去等游览车了，有人还在某些店舍不得出来，也有人用一定的步频慢慢走享受放空的感觉。即使是同一颗豆子，可能一部分在进行焦糖化了，一部分还在作梅纳水解反应，而如何让单一豆子可以同步进入同样的化学反应，进而让整锅豆子尽量一致，是烘豆的设备及烘豆的手法所追求的基本功（马步扎稳了再求变化）。

   

  　　上面标的温度是我想像中的豆温棒数字，一定误差不小，但反应的次序或重叠的现象应该没错。

   

  　　想要特别提出来讲的是高温热解反应（pyrolysis），它是有机物质在无氧（低氧）情况下的高温裂解反应，反应温度在200-300度，最终型态就是焦碳，类似用木炭窑烧木炭的反应。在烘豆过程中，一方面它会产生高挥发性的小分子芳香物质（参考邵老师说法，很香但退得也很快），另一方面会转化掉梅纳反应中间产物的生涩味（参考Rob Hoos），好好的用它，会帮咖啡添香去苦涩，但没掌握好，就变碳烧风味的咖啡了。

   

  　　咖啡的重要香味来自梅纳反应的含氧杂环以及史崔克降解产生的芳香化合物，但不同产地的咖啡其有机质组成，以及生豆密度等物理结构均不相同，什么阶段产生什么香气，产地差距越远，差异越大，例如危地马拉和埃塞俄比亚就有很大不同（详之前引用之文献摘译），而之前的文献研究的量测证明，咖啡烘焙过程最主要的挥发性物质其挥发强度，会在一爆之后达到颠峰，可见得一爆泄压后，豆内持续进行的梅纳反应加上部分的焦糖化反应、高温热解反应，呈现一种多角峥嵘的现象，而这时离下豆结束烘焙的时间已近，特别是浅焙者，必须在这样反应剧烈的情境下找一个最佳下豆点，的确是有难度，如果要求是每锅都要一致，更是难上加难

   

  　　焦糖化反应的副产品乙酸不是一种很舒服的酸，它的挥发性高，浅焙豆完烘后闻到的酸味主要就是挥发出来的乙酸，相对的极浅焙因为焦糖化反应很浅甚至还没来得及开始，酸度反而比浅焙低，只带点苹果酸和柠檬酸或带涩的咖啡酸。

   

  　　非酵素性褐化反应（又被称为“梅纳反应（Maillard reaction）”）是由法国人梅纳氏在1912年最先提出，虽然距离现在已经很久，但是到今天，梅纳反应依然受到食品加工业和食品科学家的注意，并且大大地影响到很多食品的制造和储存。非酵素性褐化反应几乎可以发生在所有的食品上，包括糖和其他的碳水化合物的焦化作用，以及碳水化合物和蛋白质、氨基酸等经过加热处理或储存以后产生的梅纳反应。这两种化学反应都会产生褐色的东西，通常又称作黑色素。非酵素性褐化反应对于食品制造的影响，可以说是利害参半。

   

  　　许多经过烘焙加热的食品，例如茶叶、面包、咖啡及巧克力等，在受热的过程中会产生褐色物质，让食物具有特殊的外观，而且形成特殊的风味。例如葡萄糖单独在摄氏180度下加热，可以产生焦糖香气，如果和离胺酸一起加热，就会发出像面包的香气，和缬胺酸一起加热，也会形成类似巧克力的香气。若缺乏非酵素性褐化反应，那么这些烘焙食品的吸引力，也会受到影响。

   

  　　但就另一方面来说，非酵素性褐化反应对于蛋白质食品的营养组成具有不好的作用，例如肉制品在加热中发生的非酵素性褐化反应会破坏它的氨基酸成分，而明显降低它的营养价值。另外，经过非酵素性褐化反应的食品中，经常也会检验出很多致癌的成分，这也是我们必须留意的地方。

   

  　　烘焙出浓郁迷人的香气——

   

  　　咖啡生豆所含的七、八百种芬香成份必须要靠专业烘焙来唤醒，少了这道烘焙的程序，咖啡只不过是一些不太舒服的日晒味或水洗味，更不用说要拿来当成饮用品了。生豆经过五至七分钟强力的加热之后，会引起剧烈的化学变化，进而散发特殊的浓香，这种复杂的化学反应就连最精密的实验室也无法模拟，不过，大概可归纳为几个要项。

   

  　　首先，生豆经过摄氏二百度以上烘焙，水分开始蒸发，体积膨胀百分之六十，重量则减轻约百分之二十左右，要视烘焙程度而定，烘焙愈深，重量损失愈多。另一个重要现象是排气，生豆在烘焙过程中会释放出二氧化碳coffeebyroast，咖啡豆在烘焙过后还会继续进行排气。排放二氧化碳有助于咖啡豆的保鲜，因为在排气的过程当中，氧分子不易入侵，也就是影响咖啡新鲜度的氧化作用无法进行，不过在烘焙过后排气现象会逐渐减缓，氧分子很容易会附著在咖啡豆的表面，咖啡很快就会走味，这就是为何咖啡豆开封之后最好尽量喝完的重要原因。

   

  　　bean6咖啡烘焙的秘诀

   

  　　咖啡豆的化学反应在烘焙时可藉著声音、颜色及味道来判断反应进行的程度。咖啡豆颜色会随著持续加温，由灰绿色转成金黄色进而浅褐色、微量出油的赤褐色、接著是大量出油呈现油滋滋的黑褐色，如果再继续烘下去，咖啡豆表面的油脂会变干，呈现出黑色，并冒出大量的烟，夹杂著焦味，这是接近燃点的警讯，咖啡豆由浅转深，是因为焦糖化和酸性物质起变化所致。

   

  　　听声音也是判断烘焙度的依据。如果烘焙机的温度够热，咖啡豆在烘焙过程会发出两次爆裂声响，以曼特宁和安堤瓜等耐高温的生豆为例，七分钟左右会发出第一爆，声音低沈稀落，这表示热解作用已经启动了，也就是淀粉开始转化成焦糖的开始，水分也随著二氧化碳喷出豆表，发出低沈的爆裂声，两分钟归于平静，十二分左右又发出第二爆，这个第二爆就代表咖啡豆已经差不多烘好了，接著咖啡豆从烘焙机中移出至冷却盘，顿时香气弥漫！

   

  　　另外，巴西和爪哇等较不耐高温的豆种，第一爆和第二爆来得较早，火候控制要格外留意。

   

  　　bean6数据化

   

  　　了解咖啡豆烘焙时会出现的特性之后，再来谈谈各种烘焙度的界定及口味问题。长久以来惯以Cinnamon（最浅焙）、City（浅焙）、Fully City（深焙）及Dark roast（重深焙，包括义式和法式） 来界定烘焙程度，近年来，美国精品咖啡协会大力鼓吹以焦糖化数值（Agtron number）来判定烘焙度，也就是以红内线来测定咖啡豆的焦糖化程度。数值愈高表示焦糖化愈低，也就是烘焙程度愈浅，数值愈低表示焦糖化愈深，亦即烘焙程度愈深，有了数据就可以更精准的了解咖啡豆的烘焙程度，不致出现各地区有不同的烘焙度标准。

   

  　　咖啡风味也会随著烘焙度不同而改变，一般而言酸味和烘焙程度呈反比，如果是偏好果酸味的朋友，不妨选购烘焙度较浅的咖啡，如果您喜欢浓郁带一点甘香的口感，可选择重烘焙豆，另外，咖啡因含量也和烘焙度呈反比，也就是说浅焙咖啡所含的咖啡因含量会比较高，因为咖啡因会在烘焙过程中被破坏。而果香味也会随著烘焙度加深而递减，不过，浅焙咖啡比较不容易展现醇酒的发酵香味、刺激味和回甘的口感。但是，如果重度烘焙技术不好的话，很可能会烘出又焦又苦的咖啡。

   

  　　bean6其他影响咖啡烘焙的因素

   

  　　咖啡生豆的硬度、含水量及生豆的年份都会影响烘焙，因此，烘焙师在烘焙时都会因为这影响因子去做咖啡烘焙处理的调整。一般而言，越新的豆子含水量会越高，在烘焙时脱水部份应酌予增加时间。而年份较多的生豆则水份及酸度均较低，脱水的时间应较短，且在同样烘焙条件下，其酸性会较新豆来得弱且柔和些。