左岸的咖啡，到底美不美？——浅谈咖啡的香味

一、背景介绍

咖啡，作为一种世界性的饮品，起源于非洲大陆，风靡于欧美世界，飞速发展于中国。近十年来，我国的咖啡消费市场持续保持高速增长，年平均增长率超过15%[1]。可以说，在很多人的日常生活中咖啡是不可或缺的，续命全靠它。事实上，我国的咖啡消费市场也已经从“速溶咖啡”的初级阶段，发展到了“现磨咖啡”的精品阶段，越来越多的资本与品牌进入这个市场。如图1，从一开始定位的小资与轻奢为“星巴克”，随后是遍布都市的“瑞幸咖啡”，到现在“你爱我，我爱你”的“蜜雪冰城”也进军咖啡领域[2-3]。从“速溶咖啡”到“现磨咖啡”发展升级的背后，除了人们生活水平的提高和咖啡因摄入的需求，更是咖啡的品质的提升，尤其是独特的咖啡香味。下文将对咖啡的香味从形成、成分和影响因素进行介绍。

图1 中国咖啡市场的双雄：星巴克与瑞幸。[4,5]

2\ 咖啡香味的形成 /

香味是咖啡的重要品质指标，人类的嗅觉先于味觉感知到咖啡，且嗅觉能够识别的味道多达上万种，这就驱使着人们对咖啡香味的研究。原始的咖啡豆其实其貌不扬，也没有强烈的香味。而咖啡的香味主要是咖啡豆在烘焙过程中产生的，其中历程了非常复杂的物理化学反应，当咖啡豆进行烘焙时，咖啡豆的内部可谓是多种物质的大型化学反应器。

根据烘焙过程中的温度和时间可以划分为三个阶段。（1）起始干燥期。在这个阶段中，咖啡豆刚开始受热升温，水分不断地散失，其香味也转变为奶香味；

（2）实质烘焙期。当温度进一步升高，咖啡豆内的化学物质开始发生物理、化学变化，释放出二氧化碳气体，形成了多种香气物质并挥发出来，如有机酸的降解，绿原酸降解生成阿魏酸、奎宁酸、酚类物质等；

（3）快速冷却期。通过冷却终止实质烘焙期的反应。咖啡在烘焙过程中，随着烘焙时间的增长，咖啡颜色逐渐加深，其反应过程非常复杂，诸如美拉德反应、降解反应（如，葫芦巴碱降解生成烷基吡啶和吡咯）、分解反应（如，丝氨酸和苏氨酸与蔗糖生成吡嗪），从而形成了上百种富含香味的有机物，从而使得咖啡具备了独特的香味[6]。

图2 咖啡的烘焙。[7]

2\ 咖啡香味的成分 /

咖啡的香味是决定咖啡品质的重要指标，对于咖啡香味成分的研究有着悠久的历史。早在十八世纪末期，咖啡香味的成分就已经得到研究，如Reichstein和Stauding检测出了咖啡中多达七十种咖啡香气物质[8]。随着科学技术的发展，超过一千种咖啡香气物质已经被发现，其中包括各类酯类、醇类、醛类、酸类、酮类、酚类、吡啶类、吡咯类、噻唑类、噻吩类、呋喃类化合物[9]。这些香味成分大多具有挥发性，因而可以产生丰富的气味，使得咖啡具备了千姿百态的香味。

综合香味技术分析技术和感官分析技术，如图3，科研人员将28种香气物质确定为咖啡的特征香气成分物质，以感官分析特性为分类依据划分出五种不同香气特征：焙烤香味、泥土香味、烟熏香味、焦糖香味和水果香味，如图1,其中2-糠基硫醇是关键咖啡呈香物质[10]。

图3 咖啡的特征香气物质成分

3\ 咖啡香味的影响因素 /

基于以上内容，大家是不是对咖啡的香味的形成和成分有了初步的认识，那么咖啡是不是真的都是充满着科技与狠活呢？接下来，就让我们一起来看看咖啡香味的影响因素是怎么样的吧。

——咖啡的品种及产地 咖啡树的种类有500多种，而真正具有商业价值的大规模产业化种植的仅有阿拉比卡种和布罗斯种。其中，生长于高海拔地区的阿拉比卡种咖啡豆占据世界咖啡市场的70%，其风味具有丰富的香气与高级的酸味，而生长于低海拔地区的布罗斯种咖啡豆，具有浓郁香味且强烈苦味。咖啡原产于非洲，现在广泛种植于南北回归线之间的多个区域，诸如巴西、哥伦比亚、巴拿马、肯尼亚、埃塞俄比亚、印度尼西亚和印度等国家。咖啡产地对咖啡风味的影响主要在于产地气候、海拔、土壤和种植技术等因素。如肯尼亚产的咖啡香味独特，其原因在于在烘焙后的咖啡豆中的3-巯基-3-甲基丁基甲酸酯含量较高，而2-糠基硫醇、愈创木酚和4-乙基愈创木酚较低，这使得其焦糖味更加突出。而厄瓜多尔的咖啡豆在烘焙后2-糠基硫醇含量较高，这就凸显了其焙烤香味的特征[11]。

图4 咖啡世界地图。[12]

——咖啡的烘焙  咖啡的中的香味主要依赖于烘焙激发出来，在温度的作用下，咖啡内部的多种物质发生物理、化学反应从而产生了不同香气物质成分。咖啡的烘焙过程主要通过控制烘焙的烘烤温度、升温速率、烘烤时间来影响其化学反应路径与程度，从而对最终的咖啡香气产生影响。目前研究认为，咖啡在烘烤过程中于170℃产生坚果香，180℃开始产生混合的咖啡香气，最终在220—300℃产生完整的咖啡香气，而当温度继续升高至250℃，则会产生“过渡烘烤”，产生不良风味[13]。升温速率的影响同样显著。当升温速率提高时，咖啡豆迅速失水，内部反应剧烈，二氧化碳气体大量释放出来，同时加速咖啡香气物质的挥发[14]。

——咖啡的研磨与萃取  咖啡的研磨与萃取是是咖啡饮品呈现的重要环节，其过程是通过对咖啡豆的研磨，使其粒度变小，再接着与水进行萃取，使得咖啡中的风味成分从咖啡豆固相中转移至水相中。因此，咖啡豆的研磨方式、粒度、萃取的温度、时间、压力等因素都有着显著影响。咖啡豆的研磨粒度需要适中：过大的粒度不利于萃取过程，使得咖啡中的风味物质的提取困难；过小的粒度则会导致过度萃取，咖啡饮品中焦糊味过重，且容易堵塞过滤器。温度是咖啡萃取过程的驱动力之一，在温度较高时，萃取的速率与提取率明显提高，同时也有利于咖啡中一些风味物质的溶解，但是高温也会导致易挥发的风味物质散失。因此，根据相关研究萃取温度为88—98℃时，是较为适合的温度[15]。咖啡萃取的时间一般较短，在5分钟内就可以完成。咖啡中的糖、有机酸和咖啡因在几秒钟内就可以实现90%的提取，而一些溶解度较低的则需要较长时间。但是，一般萃取时间不易过长，因为会有不适宜的物质提取出来（如吡啶，二咖啡酰奎宁酸等物质），影响咖啡的风味。

图5 咖啡的研磨与萃取。[16,17]

4\ 结论 /

咖啡已经成为了都市生活的一部分，我国也正在一步步形成自己的咖啡品牌与文化。小小的咖啡的背后隐藏着千丝万缕的化学知识，有机化学、热化学、萃取等等是许多学者探索的宝藏。对于咖啡的研究，不仅仅是出于对科学知识的深入挖掘，对自然规律的认真探索，更是对美好生活的真正热爱。