為什麼咖啡這麼香?焦糖化反應&梅納反應

咖啡豆本身就儲存了豐富成份，受熱烘焙就會啟動一連串複雜的反應，而焦糖化反應造就出誘人的香氣，這兩種反應都需要糖類的參與，生豆中含量豐富的蔗糖，正好提供了這兩種反應所需的材料。先前的研究也發現蔗糖含量與咖啡豆風味有著正向的相關性。因此阿拉比卡Arabica的蔗糖，在生豆時的含量是羅布斯塔Robusta的兩倍，也說明了阿拉比卡種的，咖啡豆風味優於羅布斯塔的原因。

焦糖化反應Caramelization

焦糖化：「糖」受熱後分子瓦解過程中的氧化與褐變。

咖啡豆中的糖份大約在170～200℃進行焦糖化反應，正好是蔗糖熔點(185℃)、咖啡豆烘焙時一爆階段的溫度。

焦糖化反應的產物分為兩部份：
1.糖的脫水產物：就是焦糖。
2.裂解產物：主要是一些揮發性的醛與酮。
在焦糖化反應中產生了火烤的香味、焦糖與顏色，也產生了其他芳香性的物質如麥芽醇、Cyclotene、呋喃類化合物等等，這些化合物也可以在紅酒、果汁、奶油等食物中發現。




在烘焙的過程中「焦糖化過度」不是件好事，反而會造成「碳化」，使咖啡燥苦。如果焦糖化不足則會使得香氣單調乏味缺少層次。

梅納反應Maillard reaction

梅納反應：「糖或澱粉」與含有「蛋白質或胺基酸」食材一起烹煮的反應。

法國化學家 Louis-Camille Maillard 在 1912 年時發現梅納反應，原先他只是要研究胺基酸怎麼和蛋白質連結，卻發現當他同時加熱糖和胺基酸時，混合物漸漸變成褐色。
最近越來越多咖啡店都開始自己烘焙，其中帶有植物纖維燃燒的青藍色煙焦味、奶油乳黃色的甜香、烤麵包棕褐色的麵包香。這些豐富的味道大部來自于烘焙時的梅納反應。

梅納反應三階段：

初期階段(無色)：

羰胺縮合Amadori分子重排

中期階段(無~黃色)：Amadori分子重排

1. 果糖胺脫水>成羥甲基糠醛
2. 果糖胺脫去氨基>成還原酮
3. 胺基酸與二羰基化合物的作用

末期階段 (黑色)：

1. 醇醛縮合
2. 生成黑色素的聚合反應

生成黑色素的聚合反應

除了糖類，蛋白質在生豆重量中也佔有大約11%，這些蛋白質中所含的胺基酸，正好是梅納反應中所需的原料。
梅納反應產生了非常多種的芳香物質與色素例如Pyridines, Pyrazines ,Oxazoles, Thiazoles, Pyrroles。梅納反應在食物烹調的風味佔有很重要的角色，不論是烤香腸時香腸變黑且散發出香味、外酥內軟的烤雞、香噴噴的烤麵包，這些燒烤類食物顏色與香味，背後功臣就是梅納反應。

咖啡的苦也跟梅納反應有關嗎？What Is Bitterness?

舌頭的「感知細胞」包含大量的蛋白質，其中大約有35種蛋白質（美國醫療品質和效率研究所提供），與食物中的「化合物」發生反應後產生苦味。

這就意味著，咖啡嘗起來的苦是和咖啡中的化合物有關，也被稱作是「酚類化合物」。這些化合物中最常見的就是綠原酸。綠原酸在阿拉比卡豆乾燥後的咖啡生豆中佔有8%的含量，在我們品嘗咖啡的時候對感官影響很大。

其實綠原酸也有很多類型，其中兩個成分影響最大；但咖啡因也是會有一定影響的，可以算作是二級影響。

• 奎寧酸：生豆中最常見的化合物。
• di-CGA：造成咖啡苦味的主要元首。

來自生豆的苦 Bitter Green Beans從品種上看，羅布斯塔種比阿拉比卡種苦很多。因為其綠原酸和咖啡因的含量均高於阿拉比卡種，羅布斯塔種生豆含有的綠原酸高達10%，大概是比阿拉比卡種高2%。而且，羅布斯塔種所含的「咖啡因」比阿拉比卡種高出一半。




2016年 Adriana Farah和 Carmen Marino Donangelo在「植物物理學之巴西日記- The Brazilian Journal of Plant Physiology」發佈了一篇有關酚類化合物的研究報告“像是品種和類別的基因因素、成熟程度、及外部的環境因素和種植方式，都是生豆中的綠原酸重要的決定組成，也會影響咖啡中的化合物的組成，Verônica Belchior說「未成熟的咖啡豆，會含有更高的綠原酸」。

烘焙會產生苦味？Does Roasting Increase Bitterness?

烘焙過程中，綠原酸也會發生變化。雖然咖啡中的苦味主要來自綠原酸，但是它本身並不是苦的。直到烘焙的過程將綠原酸分解為「綠原酸內酯」和「3-二酮-phenylindanes」。
Thomas Hofmann博士，在2007年指出，3-二酮會產生一部分的苦味，而且一定量的化合物也會影響烘焙的風味。
淺度至中度烘焙含有更多「酸內酯」，霍夫曼說：這種化學物質會令人愉悅，深度烘焙後，將會產生更多，難以消除的高強度的苦感。

如何在沖煮時避開苦味 How to Avoid Overly Bitter Brews

所以高品質中淺烘焙的阿拉比卡咖啡豆，是不是就能夠避免咖啡的苦味？
答案並不一定，沖煮器具、萃取方式都會影響咖啡的風味，要避免苦味，首先要避免過度萃取。
*研磨刻度：
研磨越細的咖啡粉和水的接觸面積越大，雖然這樣萃取的風味濃烈十足，但也增加了過度萃取的風險。
*確認水溫：
熱水會有效提升風味和香氣的萃取，在悶蒸時用溫度稍高的熱水，待壺中水溫稍稍冷卻再進行沖煮。
*萃取時間：
有人會為避免苦味只萃取前段，但是這樣會失去咖啡整體的平衡感。

結論

以角色來形容，因為我覺的烘豆師是導演，可以烘出想要的風味與最佳培度，咖啡師手沖師是演員，必需要把烘豆師想表達的風味給沖出來，沒有好的劇本，多厲害的演員也沒用。
所以豆子烘焙的確是最重要的，咖啡如果烘得不好，接下來的咖啡也是無法發揮風味。

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