咖啡為什麼這麼香？由其化學成分決定

咖啡生豆是質地緻密的綠色種子，含有約佔總重一半的各式碳水化合物，另一半則由水分、蛋白質、脂肪、酸與生物鹼（alkaloid）組成。烘焙師無須了解許多生豆化學便能烘出美味的咖啡，但為使大家熟悉咖啡生豆的主要成分，我在此做如下總結。 

結構 

咖啡生豆的結構是三維立體的纖維素，或稱多醣類的基質，其中含有約100 萬個細胞。基質中這些成束的纖維素上覆蓋著數以百計的化合物，這些化合物將在烘焙過程中轉化為能決定衝煮後咖啡風味的油脂與可溶物。咖啡生豆的纖維素含量是其乾重的一半，其自身對咖啡風味的貢獻不多，但可讓一些揮發性物質附著於其上，從而對咖啡香氣有所貢獻。另外，纖維素可以增加衝煮後咖啡液體的黏稠度，並以此增加咖啡的醇厚度。 

醣類 

主要的醣類為蔗糖，佔咖啡生豆干重的6% ～ 9%*，為咖啡液體提供甜味。蔗糖對酸質的發展有所貢獻，因為在咖啡烘焙的焦糖化反應（caramelization）中，蔗糖會產生醋酸。 

（* 此處提供的咖啡生豆成分數據僅適用於阿拉比卡咖啡（Coffea arabica）。羅布斯塔咖啡（Coffea robusta/ Coffea canepfora）或其他種類的咖啡生豆成分與阿拉比卡咖啡有所不同，有時會有顯著差異。） 

脂質 

咖啡生豆的脂質主要為三酸甘油，約佔其乾重的16%。雖然脂質是非水溶性的物質，但衝煮出來的咖啡液體仍然會含有脂質，尤其當衝煮方式不採取過濾［例如杯測（cupping）］或採取多孔過濾（例如意式濃縮咖啡、法壓壺以及金屬或布質的濾杯）時。脂質在咖啡液中能起到留存香氣與提升口感（mouthfeel）的作用。一般而言，品質較佳的咖啡生豆往往會有較高的脂質含量。脂質的存在同時也有可能帶來負面感受，因其在熟豆儲存時易於氧化而酸敗。 

蛋白質 

蛋白質與游離氨基酸佔咖啡生豆干重的10% ～ 13%。在烘焙時，咖啡生豆中的氨基酸與還原糖（reducing sugar）會進行非酶促褐變反應，即美拉德反應（Maillard reaction）。這種反應會產生糖胺與類黑色素等物質，這些化合物會帶來又苦又甜的風味、棕褐的顏色，以及烘烤、肉類與煎焙的香氣。 

生物鹼：咖啡因與葫蘆巴鹼 

咖啡因（caffeine）與葫蘆巴鹼（trigonelline）這兩種生物鹼各占生豆干重的約1%*，是為許多咖啡帶來苦味（bitterness）與興奮性的物質。咖啡因產生的苦味約佔咖啡總苦味的10%，卻是主要的興奮性刺激的來源。咖啡樹產生咖啡因是為了抵抗昆蟲的啃食。所以，種植於高海拔地區的咖啡樹可能會產出咖啡因含量較低的果實，因其遭受昆蟲攻擊的風險較低。 

（*生豆中的咖啡因含量主要根據樹種不同而有所差異，阿拉比卡咖啡的咖啡因含量約為1.2% ，而羅布斯塔咖啡約為2.2%。） 

葫蘆巴鹼可能是咖啡苦味的最大貢獻者*，在烘焙過程中可產生許多咖啡香氣物質，並降解形成吡啶（pyridine）與菸酸（nicotinic acid）。菸酸也就是維生素B3。僅一杯200 毫升的衝煮咖啡，根據其烘焙度的高低，就含有20 ～ 80 毫克的菸酸。它可能與研究文獻提到的咖啡的抗齲齒功效有關。 

（*The Craft and Science of Coffee 一書第284 頁指出，目前研究顯示，除了咖啡因，綠原酸內酯（CGAlactones）、苯基林丹（phenylindanes）與二酮哌嗪（diketopiperazines, DKPs）也是主要的苦味來源。） 

含水率 

在理想狀況下，咖啡生豆的含水率應在10.5% ～ 11.5% 之間。若是含水率過低，生豆通常會褪色，並且烘焙出的咖啡會帶有乾草或麥稈味。烘焙師在烘焙低含水率生豆的過程中需要十分注意熱能的供應，因為低含水率豆子的烘焙進程會過快。若是咖啡生豆的含水率遠高於12%，生豆便極有可能開始生黴，這樣的咖啡烘焙後會帶有青草味。生豆中的水分會減緩熱能的傳遞，需要額外的熱量輸入以蒸發水分，因此，額外的能量需求需要以延長烘焙時間和/ 或增加烘焙火力的方式滿足。 

有機酸 

咖啡生豆裡的有機酸（organic acid）主要是綠原酸（chlorogenic acid），占生豆干重的7% ～ 10%。綠原酸對咖啡的酸度、酸味、澀味（astringency）與苦味皆有貢獻。羅布斯塔咖啡具有明顯較高的苦味，很可能與其含有較高的綠原酸相關。對咖啡豆與咖啡消費者而言，綠原酸還有抗氧化的功效。咖啡中含有的其他有機酸包括檸檬酸、奎寧酸、咖啡酸、蘋果酸、醋酸以及甲酸。 

氣體與香氣 

揮發性芳香物質為咖啡提供了香氣。咖啡生豆含有超過200 種揮發性物質，但是香氣微弱。通過烘焙的過程，咖啡豆可釋放出大量主要的咖啡香氣。目前，研究人員已經從咖啡熟豆中鑑定出超過800種揮發性物質。 

本文選自：Scott Rao 

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