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解密咖啡风味:烘焙过程中的1000种化学变化

创作时间:
2025-01-22 06:24:48
作者:
@小白创作中心

解密咖啡风味:烘焙过程中的1000种化学变化

咖啡不仅仅是一种饮品,更是一个复杂的化学世界。从咖啡豆的采摘到烘焙,每一个环节都涉及到精细的化学反应,共同塑造了咖啡独特的风味和香气。本文将带你深入了解咖啡的化学成分,探索咖啡背后隐藏的科学奥秘。

咖啡的化学成分有哪些?

咖啡生豆的化学成分复杂多变,它们是咖啡风味形成的基础。生豆主要由碳水化合物、脂质、绿原酸和含氮化合物组成。这些成分在烘焙过程中发生化学反应,产生了各种挥发性和非挥发性的风味化合物。

咖啡的成分列表:

  • 0.1% 挥发性芳香物质
  • 0.8 – 2.5% 碱性物质
  • 4% 矿物
  • 4 – 5% 酸
  • 11% 蛋白质
  • 10 – 13% 水分
  • 10 – 13% 脂肪物质
  • 30 – 40% 碳水化合物

烘焙过程中的化学变化

一颗咖啡豆有超过一百万个细胞。在烘焙过程中,会出现超过一千种不同的变量化合物,其中850种是已知的,就好像它们隐藏在一个安全的地方,通过烘焙出现。以下示例给我们展示了每个细胞对咖啡特性的显著影响。

1,000,000个细胞(每颗豆)
(1,000种香气化合物) x (每杯50颗豆) = 50,000,000种香气化合物

生咖啡豆是密集的绿色种子,大约一半是各种形式的碳水化合物,另一半是体积上的水、蛋白质、脂肪、酸和生物碱的混合物。

烘焙师不需要了解太多关于生咖啡化学的知识就能烘焙出美味的咖啡,但我们提供以下摘要,以便读者熟悉生咖啡的主要成分。一个生咖啡豆的结构是一个三维的纤维素或多糖基质,包含大约一百万个细胞。

在那个基质中包裹纤维素纤维的是数百种化学物质,烘焙过程将其转化为决定煮熟咖啡风味的油和可溶性物质。生咖啡的纤维素结构提供了其干重的一半。纤维素对咖啡的风味帮助不大,但确实能捕捉一些挥发性化合物。这些化合物负责香气,并增加了煮熟咖啡的粘度以及其感知到的口感。

水分含量

理想情况下,水分应占生咖啡重量的10.5%到11.5%。

如果水分含量过低,豆子的颜色通常会褪色,杯中的味道会有干草和稻草的气息。烘焙师必须小心地对待低水分的豆子,因为它们可能会烘焙得太快。

如果水分含量远高于12%,生咖啡容易发霉,并且在杯中可能会有青草味。水分减缓了豆子内部的热传递,并且需要额外的热量输入来蒸发。因此,烘焙非常湿润的豆子需要额外的能量、更多的时间和烘焙功率。

糖分

糖分,以蔗糖为主,占生豆干重的6%到9%,并在杯中提供甜味。

蔗糖在烘焙过程中的焦糖化还有助于酸度的发展,因为蔗糖的焦糖化产生了醋酸。

脂肪

脂肪,主要是甘油三酯,占生咖啡干重的约16%。虽然脂肪不溶于水,但煮熟的咖啡中含有一些,特别是当冲泡方法不使用过滤器或使用非常多孔的过滤器时。

煮熟的咖啡中的脂肪有助于保留香气,并增加咖啡的口感。

不幸的是,脂肪也给质量带来挑战,因为它们在烘焙豆存储期间容易氧化和变质。

蛋白质

蛋白质和自由氨基酸占生咖啡干重的10%到13%。

咖啡豆中的氨基酸和还原糖在烘焙过程中通过非酶促褐变反应(称为美拉德反应)相互作用。这些反应产生了糖基胺和黑色素,它们有助于咖啡的苦甜味、棕色和烘焙、肉味和烤香气。

生物碱;咖啡因和瓜子碱

两种生物碱,咖啡因和瓜子碱,各占生咖啡干重的约1%。它们负责咖啡的大部分苦味和刺激性。

咖啡因约占咖啡苦味的10%,并且是其刺激效果的主要来源。咖啡树产生咖啡因是为了防御昆虫。在高海拔生长的咖啡树可能会产生咖啡因含量较低的豆子,因为昆虫攻击的风险较低。

瓜子碱是咖啡苦味的最大贡献者,产生许多香气化合物,并在烘焙过程中降解为吡啶和烟酸。

烟酸,也称为烟酸或维生素B,大约有40毫克存在于100克深烘焙咖啡提取物中。

咖啡含有20到80毫升的烟酸,根据冲泡的程度,负责咖啡的防蛀效果。

有机酸

有机酸,主要是绿原酸(CGAs),约占生咖啡干质量的7%到10%。

CGAs有助于咖啡的酸度、酸味、涩味和苦味。罗布斯塔咖啡更高的CGA含量可能是其明显更大苦味的原因。

CGAs为咖啡豆和咖啡饮用者提供抗氧化益处。咖啡中的其他有机酸包括柠檬酸、奎宁酸、咖啡酸、苹果酸、醋酸和甲酸。

气体和香气化合物

挥发性香气化合物产生咖啡的香气,其中有常温挥发性和遇热挥发性的芳香物质,烘焙使大部分咖啡的香气化合物得以呈现。到目前为止,研究人员在烘焙咖啡中探索了800多种香气化合物。

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