咖啡的化学组成及其变化

咖啡的化学组成及其变

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咖啡的化学组成及其变化

前言：咖啡能在百年内流传全世界，成为世界性饮料，自有其吸引人的特质存在。在所有饮料中，咖啡可以说是最具艺术性、技巧性、变化性与争议性的食品，而形成这些特质的主要关键在於化学组成及加工处理时所生成之化学变化，因此咖啡的化学组成及加工过程中所生成之化学变化为研究咖啡、了解咖啡最重要的基本知识。

咖啡之所以能在短期之内流行全球，主要在於咖啡特有的香气特质，这些香气的生成则完全来自咖啡本身所含的成分，经过焙炒及调制过程而生成，并未添加任何添加物。

由於各种咖啡豆具有不同的组成分及可能之不同加工制程，因此形成了不同的香气特质及口味，如蓝山、曼特林、巴西及哥伦比亚等各具特色之咖啡饮品。虽然焙炒及萃取的方法各有所异，但不同之特质呈现，仍在於咖啡不同的组成分。

水分与矿物质

水分：咖啡豆之水分含量随不同加工阶段及产品，而有很大的差异，含膜的潮湿咖啡豆之水分含量约为50％，而乾燥之生咖啡豆约为10％~13％，焙炒过的咖啡豆水分含量仅约5％以下。水分在咖啡豆之存在，与他种食物及饮料一样，因含有相当量的水化胶体性大分子物质，如蛋白质及多醣类等，使水分以多种不同的物理及化学结合的方式，存在咖啡豆中。

由喷雾乾燥或冷冻乾燥法所制成之凝聚化或未凝聚化即溶咖啡粉的水分含量最少，一般都低於3％。即溶咖啡粉的吸湿性极强，也导致测试上的困难，基本

上可用真空乾燥法来加以测试。ISO标准方法及英国、德国和法国的标准方法均缘於真空乾燥法。

矿物质：矿物质在咖啡豆中的含量虽较少，约占生咖啡豆乾物重的4％，但却很重要。它含有多种不同的元素，其中以钾的含量为最多，约占所有矿物质量的40％，其次为钙、镁、磷、钠及硫等。其他尚有许多含量在PPM层次的微量元素，如锌、锰、铜、铷等33种以上。咖啡豆中所含矿物质并不能用来表示咖啡或咖啡粉制品的含量，後者在调制或加工过程中都有水的添加，会受到水质的影响而生成不同的变化。此外，影响生咖啡豆之矿物质含量及种类之最重要因素为土壤及栽培过程中施肥的状况。

在咖啡的调制过程中，至少有90％的矿物质可从焙炒咖啡豆中被抽出，而在即溶咖啡的制程中，其抽出率更高，几乎99％的钾可被抽出，因此钾或其他矿物质含量和咖啡可溶物产率间的关系，可用来评估咖啡的抽出率。

碳水化合物与糖类

碳水化合物：咖啡豆中所含的碳水化合物可以分成多醣类及低分子量糖类来加以说明，後者包含单、双及三糖类等碳水化合物。此外，又可以分成还原糖及非还原糖。也含有一些衍生物，如果胶等。碳水化合物对於咖啡的贡献在於味道、香气及颜色。在风味方面，碳水化合物不仅本身经过焙炒之後，会散发咖啡香气，同时也会吸附挥发性香气，使咖啡呈现特殊的风味。

低分子量糖类：蔗糖是生咖啡豆中最主要的游离态糖类，其含量依品种、来源及成熟度而异。一般而言，Arabica咖啡豆所含蔗糖量较Robusta咖啡豆为高；生咖啡豆抽出液中亦可测得他种简单的糖类，包括还原糖。生咖啡豆中也

含有葡萄糖及果糖，Arabica的含量较，Robusta的含量为低；此外Arabica的总还原糖亦低於Robusta。

咖啡豆在焙炒以後，低分子量糖类的变化依焙炒程度之不同而有所差异，以蔗糖的损失最为快速，其轻度焙炒之损失率为97%，中度为99%，重度焙炒为100％。其他如葡萄糖、果糖及阿拉伯糖等，也都有相当程度的损失。

一般即溶咖啡粉含少量的阿拉伯糖、牛乳糖及甘露糖，并含微量的蔗糖、核糖及木糖，有时也可发现极其微量的葡萄糖及果糖，因此由葡萄糖及果糖的存在，可以用来研判是否添加菊苣(Chicory)。

多醣类：多醣类是生咖啡豆中很重要的组成分，约占乾物量的40%~50％。依种类来分，则有聚合半乳糖、聚合廿露糖、聚合阿拉伯糖及纤维素，这些都是构成咖啡豆质体的物质，且与咖啡豆的硬度有关。

多醣类在经过焙炒以後，仍会有相当量的保存，根据一项研究所得之资料发现，不同焙炒程度间之差异并不很大，其保留率在70％~75％之间，其中又以纤维素的保留率最高，聚合阿拉伯糖最低。

在抽出方面，会有部分多醣类被抽出，依溶剂种类之不同而异，以水抽出时，抽出较多的是阿拉伯糖、半乳糖及部分甘露糖之聚合多醣类。

有机酸

有机酸：在冲调咖啡时，酸度的表现是很重要的，在良好的条件及技巧下，可发展出酸度清爽的特殊口味，是高级咖啡必备的条件。一般而言，焙炒程度较深的咖啡豆，其酸味的发展愈少或甚至没有，而呈现另一种纯味咖啡的特质。

生的Arabica咖啡豆所含非挥发性酸包括了柠檬酸、苹果酸、草酸及酒石酸等。经测试，并未能发现大量挥发性酸的存在。当生咖啡豆经过焙炒以後，

酸的含量生成了很大的变化，其中以挥发性酸的变化最大。生豆所含之酸在经过焙炒以後，其损失率大约在15％左右，而较值得注意的是酸的化学变化。甲酸及醋酸在焙炒初期有增加的现象，并随焙炒程度的增加而增加。直到焙炒末期反呈现减少的趋势；柠檬酸及苹果酸则随焙炒之进行，而逐渐减少，形成其分解产物。

蛋白质及氨基酸

蛋白质及氨基酸：以粗蛋白计，生咖啡豆含量约13％~16％，若扣除咖啡因及葫芦巴等含氮化合物，真正蛋白质的含量约为％~％。生咖啡豆中也含有多种酵紊，如脂肪分解酵素、蛋白质分解酵素、醣类分解酵素、半乳糖水解酵素及过氧化酵素等。生咖啡豆约含有％~％的游离氨基酸，Robusta的含量比Arabica 为高，这些游离氨基酸对於咖啡风味的影飨程度较高，对於口味的影响较少。氯原酸(chlorogenicAcidss)：氯原酸至少有3种以上的异构物存在，其功能主要在於咖啡植株生理调节，包括:促进生长、根茎的形成、抗菌、防病害及成为木质素之前趋物等。在生咖啡豆中，Robusta的含量较Arabica为多，湿式加工之生咖啡豆的含量约比乾式加工法低40％。此物在经过焙炒以後，会经由不同的作用而消失，生成极复杂的产物，与咖啡的质量有密切的关系。

脂质及挥发性物质

脂质：生咖啡豆的脂质由存在於胚乳中之咖啡油(CoffeeOil)及存在於咖啡豆外层的蜡质所组成的，咖啡油不仅含有三甘油脂，也含有相当量的其他脂质成分，它形成咖啡的特质，对於咖啡是很重要的。