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咖啡烘焙中到底发生了什么?

2020-09-07  钰鉴咖
咖啡从一颗生豆到烘焙豆,气味、结构和体积都产生变化,但是大家有没有了解过究竟是什么样的变化呢?

当我们将咖啡豆放入已经高温预热好的烘焙机中,热量会引发数百种不同的化学反应。烘焙的过程中会降解某些化合物,改变其他化合物,并产生新的化合物。


你可能会听到一种叫做热解(Pyrolysis)的化学过程。

这是指当有机物质被加热到超过其分解温度时,会产生挥发性化合物,并留下含有大量碳或煤焦的固体残留物。


在咖啡烘焙中,我们应该避免咖啡豆被加热到以炭化,但有时因为烘焙不当还是会产生热解有关的化学变化,包括糖的焦糖化和产生一些挥发性化合物。


以下是影响你每天所饮用的咖啡的主要化学反应。





 美拉德反应


The Maillard Reaction





这个过程开始于150°C左右,此时豆子仍在吸热,并在烘焙的放热过程中持续的进行。热量使咖啡豆中的还原糖和氨基酸发生反应。这个反应会引起咖啡豆产生颜色、风味和营养成分的变化。

颜色的变化是由于产生黑色素(Melanoidins)。这些是大分子,不仅能使咖啡豆变褐色,而且有助于改善咖啡的口感和醇厚度。


在美拉德反应中,温度和时间的微小变化都会对一款咖啡的特征产生很大的影响。

据报道,在美拉德反应中停留时间较长的咖啡粘度增加。较短的美拉德持续时间可以保留更多的甜味和酸度。

因为如果咖啡在美拉德反应时间太久,会破坏带有水果味的优质有机酸。

大家可以用不同的烘焙曲线来进行这个实验实验时,包括改变美拉德反的时长和强度,并记录其对咖啡风味特征的影响。





 斯特雷克降解反应


Strecker Degradation





这是一个取决于美拉德反应的过程。氨基酸与羰基分子反应生成醛类和酮类化合物。


作为烘焙者,我们不需要确切地了解这些化合物是什么-重要的是要认识到这个反应对于产生香味和风味的化合物是必不可少的。





   糖的焦糖化  


Caramelization of Sugars





在大约从103°C的时候开始,热量会使大而复杂的碳水化合物分解成更小的糖分子,这些分子可以溶解在水中,这种反应一直持续到烘焙结束,它也有助于咖啡的甜度,如焦糖和杏仁





  挥发性和非挥发性化合物  


Volatile & Non-Volatile Compounds





你可能听说过烘焙咖啡中的挥发性和非挥发性化合物。一般来说,挥发性化合物是香气的来源,而一些非挥发性物质则是风味的来源。但它们是什么?


挥发性化合物是在室温下具有高蒸汽压的有机化学物质。其中许多是在咖啡烘焙的发展阶段形成的,在斯特雷克降解过程中形成的。因为这些香气挥发性,可以使我们会感受到咖啡特有的气味。

挥发性化合其中包括:
醛类:增加了果味和绿色的芳香
呋喃:产生焦糖气味
呋喃酮:产生水果的风味
吡嗪类:有泥土味

含硫化合物,包括2-呋喃硫醇。其中一些有“烘焙咖啡”的香味,但也有一些单独闻起来就不那么吸引人了。例如,甲硫醇闻起来像腐烂的卷心菜,酚,有烟熏、辛辣的味道。

二氧化碳是一种挥发性的化合物,不会产生香气,但对人体有影响。

非挥发性化合物是在室温下稳定的物质。也就是说,它们不会挥发。其中一些化合物在烘焙的过程中会发生变化,而另一些则会在整个过程中保持稳定。许多非挥发性化合物有助于风味和特征。


例如咖啡因,它会产生一些苦味。

咖啡因是天然存在于咖啡中,在烘焙过程中它的含量几乎保持不变。其他非挥发性化合物包括提供甜味的蔗糖和提供醇厚度和口感的脂类。产生颜色和身体的黑色素(Melanoidins)也是非挥发性化合物。





 有机酸的作用






有机酸对香味有很大的影响,而且对热量很敏感。烘焙的过程会使一些有机酸被分解,也会产生其它酸。

例如,柠檬酸和酒石酸产生的水果风味和甜味在烘焙过程中被分解,所以长时间或温度过高的烘焙会极大地降低咖啡最终的所展示出来的风味特征和甜度。


另外咖啡中含有大量的绿原酸,在烘焙过程中它会分解成咖啡酸和奎宁酸,这两种酸都会增加咖啡的苦味和涩感同时也会增加咖啡的醇厚度。

(绿原酸分子式)

咖啡烘焙的过程中所包含了一系列的化学变化,这些变化有助于提高咖啡的风味、香气和口感。许多反应对温度和烘焙时间的变化很敏感。

所以,烘焙过程中的一个小小的改变就可以对咖啡的风味产生深远的影响。了解烘焙过程中会发生什么,知道为什么会发生这些变化,可以帮助你做出更明智的选择。


如果你有一个关于在这个过程中化合物是如何产生和变化的概述,你就可以更好地理解你的烘焙的每个批次出了什么问题或是进行了正确的烘焙,并利用这些信息来改进你的下一次烘焙。





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