物理变化及化学反应何者重要？

　　烘焙主要会分成三个阶段：脱水，梅纳（焦糖化）反应，以及风味的发展，这些术语实际上描述了化学和物理变化的不同阶段。

　　A)脱水

　　脱水程序会在回温点发生，回温点是当你将生豆放到烘豆机，机器内部的热量会在再度上升之前先下降，而温度开始上升这个点就称为回温点。脱水阶段，生豆的水分会开始蒸发，压力也会开始在豆子内部形成。

　　B)梅纳反应

　　当咖啡豆开始转变成棕色，就表示梅纳德反应开始了，这会在加热到大约150°C时发生。这个过程会产生许多气体，包含二氧化碳、水蒸气、挥发气体等。当内部压力够大到冲破细胞壁，就会膨胀，称为第一爆。

　　风味的发展也会同时在梅纳反应发生，除了豆子颜色改变，还会影响最终的咖啡风味。

　　Ｃ）风味发展期

　　当烘焙到一爆之后，烘焙从吸热反应变为放热反应。在这个阶段，物理变化仍会持续，豆子表面的孔隙继续增加、油脂继续从豆芯移到表面、颜色继续变深。

　　物理性变化是体积和细孔的改变

　　咖啡豆的细胞壁强度名列植物界顶端，它们具有韧性很强的外层物质，增加其刚度和强度。当咖啡烘焙时，上升的温度以及水分转化成气的过程，会让咖啡豆内部的压力升高，这些条件会将细胞壁的结构从刚性转变为橡胶状(又称为玻璃化现象)，因为咖啡豆含有多醣体（结合的醣分子）。

　　内部物质向细胞壁推出，在中心留下充满气体的空隙。这代表随着质量下降，豆子的体积会膨胀，而大部分气体的积聚是在烘焙后所释放的二氧化碳。

　　烘焙还会增加咖啡豆的细孔，使密度降低，溶解性更强。当然，这对于将它们变成美味的饮料也有很大的关系。

　　油脂的改变

　　咖啡豆含有油脂，在烘焙过程中，内部的高压会使这些化合物从细胞的中心往表面移动。

　　油脂有助于将挥发性化合物保留在细胞内，挥发性化合物是在室温下具有高挥发特性的化学物质，这些物质对于产生咖啡的香味和香气是不可或缺的，如果没有油脂，这些分子可能会快速消散。

　　烘焙时间越长，结构的转变会越明显，咖啡豆的密度不断降低，也会产生更多的气体。而烘焙时间越长，咖啡豆的表面油脂也会越多。

　　这些发展在某种程度上解释了为什么深焙咖啡的味道跟浅焙咖啡的味道不同，但也存在影响烘焙结果的重要化学变化。

　　不同烘焙方式会影响最后咖啡的风味、香气、口感，因为烘焙时会在不同时间与温层发生

　　化学反应

　　焦糖化与味谱之影响

　　时间温层决定味谱走向

　　A.浅焙凸显酵素作用（Enzymatic）

　　．花味珍稀，橘味精彩

　　．葱蒜吓人，蔗香迷人

　　B.中焙凸显焦糖化与梅纳反应（Maillard Reaction）

　　．「打造焦糖甜香

　　．「梅纳反应」胜过「焦糖化」

　　C.深焙凸显干馏作用（Dry Distillation）

　　．纤维素是万香之源

　　．「硫醇」乃深焙浓香功臣

　　烘焙中化学成分的反应

　　蔗糖：熔点187.8℃→糖类结合物→;焦糖化作用→水CO2逸出产生一爆First Crack现象……烘焙机滚筒豆中量豆温190~196℃

　　纤维素(木质素):咖啡细胞壁成分，在230℃产生崩解细胞壁损坏→;二爆Second Crack现象…在烘焙机滚筒豆中量豆温211~216℃

　　葫芦巴碱(Trigonelline):纯结晶217.9℃开始退化，当豆温192.2℃开始退化，当豆温229.4℃→85%退化，葫芦巴碱退化程度(率)是确定烘焙最佳反应比率关键指标

　　所以烘焙后葫芦巴碱损失率(退化率)50%~80%，分解成多种化合物，包含非挥发烟碱酸及29种挥发物质，其中有9种是蕴含咖啡芳香物质。

　　烟碱酸：咖啡生豆烟碱酸常存在与纤维素内，在烘焙过程烟碱酸衍生出可溶性物质，烟碱酸衍生物在咖啡中呈现良好风味的酸度与干净的回味(clean finish)，因此烟碱酸衍生率是另一确定烘焙最佳反应比率指标……

　　环境温度(ET):烘焙咖啡特定化学反应有一段温度区间，产生良好风味的反应。这段温度区间即是环境温度

　　所以浅烘焙的［酵催作用］所产生低分子量，挥发性高的花果酸香。

　　花味是精品咖啡最珍稀的风味，以咖啡花和茉莉花香为主，因咖啡品种或水土关系，酵素在新陈代谢过程，产生高浓度的花香醛（Floral aldehyde）化合物，而出现迷人花香味

　　咖啡的水果味谱也是，主要以柑橘和莓果类为主，埃塞俄比亚耶加雪菲与巴拿马的瑰夏，是柑橘味的典型，尤其是巴拿马翡翠庄园的瑰夏，更是橘香之王，此乃咖啡所含香酯与香醛的贡献。

　　浅焙咖啡也常出现肉桂、豆蔻等香料气味，这归因于醛类、酯类、酮类、醇类和类的挥发性化合物，浅中焙咖啡所含的果香成分呋喃酮（Furaneol），亦存在草莓与凤梨等水果中。洋葱、蒜头或青葱在完整为切割的状态下，细胞壁未破损，不会有呛鼻气味，一旦切开后，细胞组织破裂，酵素立刻与原本无味的前驱芳香物结合。

　　葱蒜味，风味轮中将其纳进草本韵的附属味谱，在烘焙催化过程，偶尔衍生出葱蒜味的成分。检测干香与湿香过程中，常说闻到披萨味、海鲜酱味、葱蒜味、牛肉汤味……几乎每人的体验都不同。

　　榴莲稀释后的水果发酵味或豆腐乳味，似甜香又有点辛呛，是咖啡古国独有的“地域之味”。另外，色泽蓝绿的精品水洗豆，常散发牧草与甘蔗的综合清甜香，均属迷人的草本香。

　　浅焙最易凸显咖啡豆发育阶段所储存酯醛类和有机酸的挥发性水果酸香味。

　　时序进入中烘焙时间催促梅纳反应（Maillard reaction），焦化碳水化合物，含氮成分与脂质的降解等，糖、胺基酸及Trigonellines等进行Pyrolysis而产生芳香化合物反应后产生成分复杂的独特香气产物。

　　色香味之密切不可分，在梅纳反应及焦糖化反应的作用下妥贴的体现，麦芽糖一般/一是糖的焦化作用(Caramelization)，糖量与烤色的深度成正比；二是褐色反应。

　　于是过程中的坚果、杏仁、奶油和巧克力香气来自梅纳反应，而非焦糖化，换言之，咖啡如果只有焦糖化而无梅纳反应，就只剩下单调的甘苦味，而不是百般滋味的饮品了。在SCAA风味轮中的坚果与诸多甜美香气归类为焦糖化反应，似乎有些简化甜香的形成，这里补入梅纳反应能让真实结果更接近事实。焦糖化与梅纳反应下的“气味谱”，可归为三大韵味：坚果韵、焦糖韵、巧克力韵

　　（注一）焦糖化反应：咖啡豆的碳水化合物或糖分，在170度c～205度c间进行焦糖化反应，蔗糖脱水后释放水气及二氧化碳，蔗糖的颜色由无色结晶转变成褐色，并产生芬香物质：『二乙醯』（Discatyl，奶油成分之一，且具有奶油糖的香气）；HMF-呋喃类（Furans，具焦糖味）；HAF-麦芽醇（Matol，俗称糖味香料），而焦糖占熟豆的17％重量，味道苦中带甘。

　　（注二）梅纳反应：蛋白质降解与聚合。此反应并非只有化学反应，而是胺基酸与葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖等还原糖在持续加热时，进行一连串复杂的聚合与降解的作用。此作用并不一定在固定的温度发生，但对咖啡而言约略在185度c～240度c过程中，胺基酸与碳水化合物反应后而发生的。而近年的研究发现，咖啡10%的苦味来自梅纳反应。

　　烘焙温层再高一些就进入［干馏作用（Dry Distillation）］

　　Ａ）深焙迷却爱上树脂成分的熏香、闷香、呛香与酒气，此乃梅纳反应与干馏作用的产物。（树脂成分：松柏类的松科与杉科，皆分泌烯类化合物的松脂，具有辛香味以抵御虫害或松鼠啃食）“干馏作用”是指固体或有机物隔离空气，干烧到完全碳化，而隔绝空气旨在防止氧气助燃或爆炸。

　　Ｂ）重烘焙豆在燃烧前出炉，所经历的脱水、热解、脱氢和焦化，均与干馏差不多，而且中烘焙豆也会生成很多焦香或辛呛气味成分。因此可以将深陪的香气归因于干馏作用。

　　Ｃ）浅焙与中焙的芳香属于低、中分子量，但进入二爆后的深焙世界，碳化加剧，焦糖化消失，但梅纳反应持续进行，氨基酸与多糖类的纤维，不断讲解与聚合，产生更多高分子量的粘合化合物，香味诠释权从焦糖转化由梅纳反应与干馏反应主导，以焦香，闷香辛呛为主。