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咖啡烘焙時發生了什麼化學變化?

你知道烘焙咖啡豆時會發生什麼事嗎?是什麼樣的化學變化、讓咖啡生豆轉變成風味迷人與香氣豐富的咖啡熟豆呢?

在另一篇文章我們看了咖啡豆的結構扮演了重要角色,使烘焙的過程順利的發生物理性的變化。這一篇讓我們來看烘焙時會發生的化學變化、包含風味與香氣如何發展出來的。

烘豆廠的袋裝生豆

主要的化學反應

將咖啡豆加熱會引發數百種不同的化學反應,烘焙會降解一些化合物,改變其他化合物,並產生新的化合物。

你可能聽有人說過熱解反應,當有機物質被加熱到其分解溫度以上時,就會產生揮發性化合物並留下含有大量碳化或焦炭的固體殘餘物。在咖啡烘焙過程中,我們避免讓咖啡豆變得過熱以引起碳化,但它們確實經歷了與熱解相關的化學變化,包括焦糖化和揮發性化合物的產生。

以下是烘焙時主要會帶來的化學變化:

  • 梅納德反應

這個反應會在約150℃時發生,此時咖啡豆仍在吸熱,並繼續在烘焙過程是放熱量。熱量導致豆子的碳水化合物和氨基酸之間的反應,導致顏色、味道和營養成分的變化。

顏色的改變主要是因為類黑素的產生,這些大量的物質不只是讓咖啡豆轉為褐色,還會影響咖啡的口感跟醇厚度。

梅納德反應這個階段的溫度與時間只要有一點小變化,都可能對最終的風味產生很大的影響。

在梅納德反應中花費較長時間的咖啡會增加其黏度,較短的梅納德反應則會生更多的甜度和酸質,因為如果梅納德反應時間過長,果酸以及會轉化成甜味的酸都會被破壞。

當烘豆師實驗烘焙手法時,也包含改變梅納德反應的時間長度和強度,並記錄這些變化會帶給最終的風味什麼樣的影響。

咖啡生豆

  • 降解反應

這個程序取決於梅納的反應,氨基酸與羰基分組的分子反應產生諸如醛和酮的化合物。烘豆師其實不一定需要確切地了解這些化合物是什麼,重要的是要認識到這種反應對於產生芳香和風味的化合物是不可或缺的。

  • 醣類的焦糖化

在加熱到大約170℃時,熱量會讓大量複雜的碳水化合物,分解成可以溶解在水中較小的糖分子,這代表最後沖出來的咖啡甜度會增加。這種反應會一直持續到烘焙過程結束,它也有助於咖啡中的甜香氣,如焦糖和杏仁味。

烘豆機

揮發與不可揮發的化合物

你可能聽人說過烘焙時會產生揮發性與非揮發的化合物,通常來說,揮發性的化合物就是香氣、非揮發的化合物就是風味。但這些到底是什麼物質?

揮發性化合物是在室溫下具有高蒸氣壓的有機化學物質,其中許多是在降解反應中形成的,或是在烘焙的發展階段。當揮發性化合物散逸時,我們會聞到這支咖啡特有的香氣,包括:

  • 醛類:帶來果香,綠色香氣。
  • 呋喃:有助於焦糖氣味
  • 吡嗪:具有泥土氣味。
  • 含硫化合物:包括2-糠基硫醇。其中一些化合物通常被描述為具有「烘焙咖啡」的香氣,但是某些物質獨立聞時並不討喜。例如,甲硫醇聞起來像腐爛的菜。
  • 愈創木酚:具有煙燻、香料氣味。

二氧化碳是一個揮發性物質,並不會對香氣產生影響,但卻會對醇厚度產生影響。

正在運轉的烘豆機

非揮發的化合物通常是在室溫下穩定的物質,也就是說它們不會蒸發。這些部分的化合物會在烘焙過程中發生變化,而其餘化合物則會在整個烘焙過程保持穩定,非揮發性化合物有助於產生風味。

例如咖啡因,它可能會帶來一些苦味。咖啡因天然存在於咖啡中,並且在烘焙過程中保持不變。其他非揮發性的化合物,包括提供甜味的蔗糖、提供醇厚度和口感的油脂、產生顏色和醇厚度的蛋白黑素,這些都是非揮發性化合物。

酸的作用

酸在產生風味上面有很大的作用,烘焙可以降解一些酸並產生其他酸。

例如,產生果酸味和甜味的檸檬酸和酒石酸,在烘焙過程中會分解。因此長時間或過熱的烘焙都會大幅降低最終咖啡的甜度。

咖啡含有大量的綠原酸,其烘焙時可分解為咖啡酸和奎寧酸。綠原酸以及奎寧酸都被認為會形成苦味和澀味。

新鮮烘焙的咖啡豆

咖啡烘焙包括許多化學的變化,有助於發展成咖啡杯中的風味、香氣和醇厚度。許多反應對溫度變化和加熱的長度敏感。因此,烘焙技術的微小變化都會對風味特性產生深遠的影響。

了解烘焙過程中發生的事情,以及了解這些變化發生的原因,有助你做出更明智的選擇。如果你對烘焙過程中這些化合物如何產生有一個概念,就可以更好地了解你烘焙的批次出了什麼問題,或者正確使用這些資訊來讓下一鍋烘得更成功。

本文由Verônica Belchior.撰寫,譯自Perfect Daily Grind。由成真咖啡翻譯,轉載請註明出處。

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