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咖啡為什麼這麼香?咖啡烘培時的焦糖化與梅納反應

文 / 游富宇 (A serious endorphin user)

1821年拿破崙在聖海倫娜島過世的前幾天,他的侍從Marshal Bertrand寫下拿破崙苦苦乞討的情境:「早上他已要了二十回,問我能不能再給他幾口咖啡。『不行,主子,醫生吩咐只能喝一匙咖啡。時間還沒到,你的胃不好,提早喝只會提早吐。』今早早上他已經吐了九次了。過去叱吒風雲、率領大軍,是個人人畏懼的英雄,如今淪落到乞討咖啡,順從的像個孩子。一次次的乞討,一次次的被拒,卻不生氣。此情此景令人鼻酸。」

除了咖啡因之外,咖啡迷人的香氣也是令拿破崙、我、眾多咖啡迷時時想念咖啡的主要原因。可是到底為什麼咖啡會這麼香?最重要的當然是咖啡豆本身就儲存了豐富的各種原料,如碳水化合物、蛋白質、脂類、有機酸等……再經過受熱烘培就會啟動一連串複雜的反應,而造就出誘人的香氣。

而當中重要的兩種反應當屬焦糖化反應(caramelization,醣的氧化與褐變)與梅納反應(Maillard reaction,胺基酸與醣類的反應)。這兩種反應都需要醣類的參與,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。從下表中可以看出阿拉比卡(Arabica)的蔗糖(Sucrose)在生豆時含量是羅布斯塔(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。

(一)焦糖化反應

某次在高雄文化中心附近點了杯瓜地馬拉-微微特南果(Huehuetenango)搭配《我的探險生涯》(My Life As An Explorer by Sven Hedin)度過了一個美麗的下午。喝完咖啡後偶然發現殘留在杯底乾涸的咖啡漬排列成有趣的圖案,就順手拿起來看能不能看出下期大樂透的頭彩號碼,看了好一會兒也沒看出個

什麼初一十五,倒覺得那些圖案更像是位探險家在沙漠滾滾褐色沙丘間行進的景象。忽然之間一陣焦糖的甜香味閃現了一下,再仔細聞聞,甜甜的焦糖味居然是從杯底傳來的,我點的微微特南果不是黑咖啡嗎?為什麼會有焦糖的甜味?後來才發現黑咖啡本身是真的有甜味的,特別是焦糖的甜最明顯!但是每一種咖啡的甜味會因為豆種與烘培方式而各有不同變化。

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℃)、咖啡豆烘培時一爆階段的溫度。焦糖化反應的產物分為兩部份:

  1. 糖的脫水產物,就是焦糖或醬色
  2. 裂解產物,主要是一些揮發性的醛與酮。

總的來說,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。

不過如果在烘培的過程中焦糖化過頭並不是件好事,反而會造成碳化,使咖啡燥苦絞喉。如果焦糖化不足則會使得香氣單調乏味缺少層次。

(二)梅納反應

最近越來越多咖啡店在店門口擺台烘培機自己烘培,這樣一來不但節省成本品質也可以自己控制。所以走在街上往往可以聞到烘培咖啡豆特有的香味,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等等各種味道集結在一起。這些豐富的味道大部來自於烘培時的梅納反應。

梅納反應可以分成三個階段
一、初期:

羰胺縮合Amadori分子重排

二、中期:

Amadori分子重排產物果糖胺脫水成HMF(hydroxymethylfurfural)
果糖胺脫去氨基成還原酮
胺基酸與二羰基化合物的作用

三、末期:

醇醛縮合
生成黑色素的聚合反應

除了醣類,蛋白質在生豆重量中也占有大約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。梅納反應指的是食物中的胺基酸與還原糖(葡萄糖、果糖、乳糖等等…)在加熱過程中一系列的反應。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色香味俱全的背後功臣就是梅納反應。

咖啡得天獨厚擁有種類龐大又複雜的化學物質,除了以上提到的化合物還有其他有機酸、無機酸、植物鹼等等成份。不只是香甜美好的成份,些微苦澀的化合物讓咖啡風味有更寬廣的層次與變化,共同創造出咖啡獨有的豐富滋味。

參考資料:

  • Coffee Flavor Chemistry by Ivon Flament
  • What Makes that coffee smell so good? by Parliament, T. from CHEMTEC.
  • 韓懷宗(2008)。《咖啡學》。台北市:時周文化。

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活躍星系核

活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。