咖啡為什麼這麼香？咖啡烘培時的焦糖化與梅納反應

本文由 Panasonic 委託，泛科學企劃執行。 

炸雞、牛排讓你食指大動，但別人做的總是比較香、比較好吃？別擔心，只要掌握關鍵參數，你也可以做出完美料理！從炸雞到牛排，烹調的關鍵就在於溫度的掌控。讓我們一起揭開這些美食的神秘面紗，了解如何利用科學的方法，做出讓人垂涎三尺的料理。

美味關鍵 1：正確油溫

炸雞是大家喜愛的美食之一，但要做出外酥內嫩的炸雞，關鍵就在於油溫的掌控。炸雞的油溫必須維持在 160 到 180℃ 之間。當你將炸雞放入熱油中，食物的水分會迅速蒸發，形成氣泡，這些氣泡能夠保證你的炸雞外皮酥脆而內部多汁。

水的沸點是 100℃，當麵衣中的水分接觸到 160℃ 的熱油時，會迅速汽化成水蒸氣。這個過程不僅讓麵衣變得酥脆，也能防止內部的雞肉變得乾柴。

如果油溫過低，麵衣無法迅速變得酥脆，水分和油脂會滲透到食物中，使炸雞變得油膩。而如果油溫過高，水分會迅速蒸發，使麵衣變得過於硬或甚至燒焦。

美味關鍵 2：焦糖化與梅納反應

另一道美味的料理——牛排。無論是煎牛排還是炒菜，高溫烹調都會帶來令人垂涎的香氣，這主要歸功於焦糖化反應和梅納反應。

焦糖化反應是指醣類在高溫下發生的非酵素性褐變反應，這個過程會產生褐色物質和大量的風味分子，讓食物變得更香。而梅納反應則是指醣類與氨基酸在高溫下發生的反應，這個過程會產生複雜的風味分子，使牛排的色澤和香氣更加迷人。

要啟動焦糖化反應和梅納反應的溫度，至少要在 140℃ 以上。如果溫度過低，無法啟動這些反應，食物會顯得平淡無味。

油溫與健康

油溫不僅影響食物的風味，也關係到健康。不能一昧地升高油溫，因為每種油都有其特定的發煙點，即開始冒煙並變質的溫度。當油溫超過發煙點，會產生有害物質，如致癌的甲醛、乙醛等。因此，選擇合適的油並控制油溫，是保證烹調健康的關鍵。

說了這麼多，但是要怎麼控制溫度呢？

科學的溫度控制

傳統電磁爐將溫度計設在爐面下，透過傳導與熱電阻來測溫，Panasonic 的 IH 調理爐則有光火力感應技術，利用紅外線的 IR Sensor 來測溫，不用再等熱慢慢傳導至爐面下的溫度計，而是用紅外線穿透偵測鍋內的溫度，既快速又精準。

而且因為紅外線可以遠距離量測，如果甩鍋炒菜鍋子離開爐面，也能持續追蹤動態。不會立即斷開功率關掉，只要鍋子放回就會繼續加熱，效率不打折。

好的溫度感測還要搭配好的溫度控制，才能做出一流的料理。日本製的 Panasonic IH 調理爐，將自家最自豪的 ECONAVI 技術放進了 IH 爐中。有 ECONAVI 的冷氣能完美控制你的室溫，有 ECONAVI 的 IH 調理爐則能為你的料理完美控溫。

有 ECONAVI 的 IH 爐不只省能源、和瓦斯爐相比減少碳排放，更為料理加分。前面說了溫度就是一切的關鍵，但是當我們將食材投到熱鍋中，鍋中的溫度就會瞬間下降，打亂物理與化學反應的節奏，阻止我們為料理施加美味魔法。

所以常常有好的廚師會告訴我們食物要分批下，避免溫度產生太大變化。Panasonic IH 調理爐，只要透過 IR Sensor 一偵測到溫度下降，就能馬上知道有食材被投入並立刻加強火力，讓梅納反應與焦糖化反應能持續發揮變化。而當溫度回到設定溫度，Panasonic IH 調理爐也會馬上將火力轉小，透過電腦 AI 的迅速反應，掌握溫度在最完美區間不劇烈起伏。

不僅保證美味關鍵，更不用擔心油溫超過發煙點而導致油品變質，讓美味變得不健康。

舒適的烹飪環境

最後，IH 爐還有一個大優點。相比於瓦斯爐，因為沒有使用明火，加熱都集中在鍋具。料理過程更安全，同時使用者也不會被火焰的熱氣搞得心煩意亂、汗流浹背，在廚房也能過得很舒適。而且因為熱能集中，浪費的能源也更少。

為了更多的功能、更好的效能，我們早已逐步從傳統按鍵手機換成智慧型手機。一樣的，在廚房內，如果你想輕鬆做出好料理，同時讓烹飪的過程舒適愉快又安全。試試改用 Panasonic IH 爐，一起享受智慧廚房的新趨勢吧！👉 https://pse.is/649gm5

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。

咖啡因對大腦的影響

咖啡因是一種分子上的模仿大師。人類醒著的每一分鐘，腦中都會不斷增加腺苷（adenosine）這種化學物質，像是沙漏的沙子不斷累積，能夠告訴我們已經醒著多久，且會讓大腦運作逐漸放緩，創造出一種睡眠壓力，讓人體做好入眠的準備。所以醒著 12 個小時到 16 個小時，人就會感受到一種難以抗拒的誘惑，想回臥室躺著進入夢鄉。

然而，咖啡因的分子結構十分類似腺苷，能夠搶先一步與腺苷的受體結合，卻不會活化受體；這樣一來，反而是對這些腺苷受體形成一種化學封鎖。所以，只要你的腦中有大量咖啡因，腺苷就無法與受體結合，難以傳遞正常的訊號咖啡因就是靠著這種藥理作用來抑制睡意，使大腦保持警覺與專注。雖然腺苷依然不斷在大腦中堆積，只不過所發出的訊號就這樣被咖啡因給堵住了。但是，等到身體分解了咖啡因，腺苷就會宛如大壩潰堤，讓人感受到沛不可擋的睏意——這就是可怕的咖啡因崩潰（caffeine crash）。

植物合成咖啡因，原本是做為一種天然的殺蟲劑，避免葉子或種子遭到啃食，甚至還能殺死昆蟲。但奇怪的是，像是包括幾種咖啡類與柑橘類植物在內，有些植物的花蜜也含有咖啡因，花蜜原本該是用來吸引昆蟲授粉的。實驗結果顯示，咖啡因能夠增強蜜蜂的嗅覺學習能力，讓蜜蜂更能記得這些花的氣味，於是不斷回訪這些有著咖啡香氣的花朵。也就是說，這些植物等於是讓蜜蜂吸了興奮劑，引誘它們成為自己忠實的授粉者；可以說，正是咖啡因讓蜜蜂願意不斷嗡嗡嗡上工。

咖啡因的另一個作用是增加依核裡的多巴胺濃度，同時也會提高多巴胺受體的敏感性。這會刺激我們前面提過的中腦邊緣報償路徑，讓人在喝到一杯好茶或咖啡的時候，感受到愉悅的好心情；但也會讓人上癮。人類之所以愛喝咖啡或茶之類的飲料，是因為這能夠刺激大腦、抑制睡意；而且只要一開始喝了，就會因為咖啡因成癮而讓人維持這樣的習慣。於是回過頭來，我們就看到咖啡因對歷史產生了長久的影響。

在啟蒙時代，咖啡在歐洲咖啡館裡刺激了知識份子的思想與話語；到了不斷變化的工業時代，則是茶讓英國工人階級的身心得以調適。工業革命淘汰了像是編織、打鐵這些傳統工藝，以龐大的機器加以取代。從煤氣燈到電燈泡，各種人造光源讓工廠開始能夠一路運作到深夜。而咖啡因不但能讓工人在單調無趣的工廠環境裡，維持清醒專注，連那些營養不良造成的飢餓感也能一併排除。茶裡面加的糖也能提供熱量，讓人在長時間的輪班期間維持體力。咖啡因就這樣將工人變成了更好的零件，更能配合那些永遠不知疲倦為何物的鋼鐵機器。

〔附注：出於類似的原因，戰爭時期的軍隊也會運用各種精神藥物。像是希特勒速度驚人的閃電戰，先是在 1939 年 9 月橫掃波蘭，接著在 1940 年初攻下法國與比利時。這一方面靠的當然是德意志國防軍裝甲師的機動性，坦克既配備了無線電裝置用於協調，還能得到德意志空軍轟炸機的空中支援。但另一方面，這項成功的背後還有另一項技術的支援：靠著合成興奮劑「甲基安非他命」（methamphetamine，分子結構類似腎上腺素），德軍能夠戰得更猛更久，而不會感覺精神倦怠或身體疲勞。安非他命的化學作用讓人進入高度警覺狀態，也大大提升了自信與攻擊性。閃電戰的成功，靠的其實也是部隊嗑了藥。就連希特勒本人也同時混打多種藥物（古柯鹼、甲基安非他命、睪固酮），提供作戰指揮時的體力。〕

所以講到工業革命，工廠與磨坊的動力靠的是蒸汽機，但如果是操作機器的工人，靠的燃料就是東印度公司帶來的茶葉、加上來自西印度群島的糖。於是，茶的歷史深深植根於對勞工的剝削——從印度的茶園、加勒比海的甘蔗栽培園、再到英國的工廠，都壓榨著這些工人所有清醒的時分。

如今，若想要控制我們的睡眠清醒週期（sleep-wake cycle），咖啡因仍然是一項重要工具。這個科技社會的步調太過急促，不允許我們被動順應自己的生物時鐘，得主動加以調整，適應數位時鐘的要求。而很多人靠的就是自行攝取咖啡因，在每天上班途中把自己叫醒、讓自己能在辦公桌前熬夜趕工，或是在長途飛行後，把生理時鐘同步到新的時區。很多咖啡因成癮者都能自己調整這種藥物的劑量，一方面巧妙發揮咖啡因的正面作用，讓自己更能面對現代世界對專注力的需求，另一方面也能避免過度攝入造成的負面作用，像是焦躁不安、心跳加速、胃部不適。

然而，咖啡因雖然讓我們得以抑制大腦發出的睡意訊號，卻也成了現代人常常睡眠不足的一大主因。咖啡和茶就這樣和人類玩著兩面手法：我們喝咖啡和茶，是為了緩解長期的嗜睡；但造成這種情形的元凶也正是咖啡因。事實上，我們早上會想趕快來杯咖啡，讓腦子清醒一點、或是提振精神，很多時候其實是在緩解一夜難眠的戒斷症狀。

——本文摘自《人類文明：生物機制如何塑造世界史》，2024 年 05 月，天下文化出版，未經同意請勿轉載。

臺灣的經典偶像劇《薰衣草》完結多年，片頭曲依然深植人心：「♪ 記憶是陣陣花香／♪ 我們說好誰都不能忘～」^[1]〈花香〉的音律撩起劇情回憶，歌詞所述也真有幾分科學根據。當人將特定線索與學習的內容連結，便能在睡覺時以此線索鞏固對該內容的印象，即標的記憶再活化（targeted memory reactivation）。氣味和聲音，都曾被證實是有效的線索。^[2]只是進一步探討如何運用氣味強化記憶的臨床試驗，沒分送浪漫的瓶裝薰衣草，倒是散發出玫瑰香氛的甜美氣息。

單字測驗

德國佛萊堡大學（University of Freiburg）的研究團隊，在大猩猩實驗編輯器（Gorilla Experiment Builder）這個雲端平台上，建立了線上教學課程。讓以德文為母語，且對日文一竅不通的受試者，學習日文單字。內容條列的 40 組德、日雙語對照詞彙，其涵蓋 20 組名詞，以及各 10 組的動詞與形容詞。兩種語言的每個單字，都超過兩個音節。日語方面，採用羅馬拼音，沒有平假名、片假名或漢字。測試香氛如何幫助記憶的數次期中和期末考，試題範圍皆限於此詞彙對照表。^[2]

分組聞香

這個研究的目的看似簡單，但是並非有鼻有腦，就能盛情參與。受試者不僅不可健忘、失眠或是嗅覺欠佳；聞香前 24 小時，還不得飲酒或使用鎮靜藥物。起先篩除條件不符的報名者，得到 195 名介於 18 至 35 歲之間的人受試。從走完整個臨床試驗的 183 人中，再扣掉某些未照規定聞香者，最後僅分析165份數據。^[2]

受試者於頭3天學習、睡覺並參加期中考；結束學習階段後，在第 4、10 和 31 天，則各有 1 次期末考。此外，第 2、3 及 4 天，需額外填寫睡眠品質問卷。（如圖。）依照不同的聞香條件，他們被分為下列 4 組：^[2]

1. 無香組（N）：全程呼吸一般空氣的對照組。^[2]
2. 學習暨睡眠組（LS）：在花香中，背單字與睡覺。^[2]
3. 學習暨測驗組（LT）：於背單字和考試時，享受花香。^[2]
4. 學習、睡眠暨測驗組（LST）：背單字、睡覺及考試的三個階段，都有花香繚繞。^[2]

分裝香氛

知名作家張愛玲曾寫道：「娶了紅玫瑰，久而久之，紅的變了牆上的一抹蚊子血，白的還是『床前明月光』；娶了白玫瑰，白的便是衣服上的一粒飯粘子，紅的卻是心口上的一顆硃砂痣。」^[3]臨床試驗力求公平精確，也不容三心二意。就怕像談感情做選擇，惹出不必要的變因。此研究統一採用美國綠葉牌（Greenleaf）玫瑰香氛袋，從一而終，一勞永逸。^[2]

莎翁說，玫瑰換了名字，依然芬芳。^[4][註]同理，香氛袋改變包裝，本質依然，氣味也應該不受影響。每個受試者都領到 3 只茶包，上頭以德文寫著「學習」、「睡眠」和「測試」，代表分別使用的時段。依據各組聞香的安排差異，有些茶包填入香氛內餡，其他的則塞把碎紙充數。比方說，LS 組考試的時候不聞香，他們的「測驗」茶包，就甭想有味道。^[2]

增強記憶

2023 年 2 月的《科學報告》（Scientific Reports）期刊上，德國研究團隊表示，在學習、睡眠和測驗時，都沉浸於玫瑰香氛之中的 LST 組受試者，比其他幾組多記得 8.5% 的單字。也就是說，暴露於玫瑰花香 3 天 3 夜以上，的確會增強記憶。儘管目前還不曉得，繼續下去到第幾天效果會到達極限，也不清楚香氛助長的記憶能維持多久，他們認為這無疑是個經濟實惠，且適用於日常生活的學習技巧。^[2]

備註

《羅密歐與茱麗葉》第二幕第二場的臺詞原文：「What’s in a name? That which we call a rose, by any other word would smell as sweet.」^[4]

參考資料

1. 滾石唱片 ROCK RECORDS（21 JUN 2012）「許紹洋Ambrouse Hui【花香】台視、三立偶像劇『薰衣草』片頭曲 Official Music Video」YouTube.
2. Knötzele J, Riemann D, Frase L, et al. (2023) ‘Presenting rose odor during learning, sleep and retrieval helps to improve memory consolidation: a real-life study’. Scientific Reports, 13, 2371.
3. 張愛玲〈紅玫瑰與白玫瑰〉白鹿書院公益圖書館（Accessed on 14 FEB 2023）
4. Shakespeare W. ‘Romeo and Juliet, Act 2, Scene 2’. myShakespeare. (Accessed on 14 FEB 2023)