物理變化及化學反應何者重要？

　　烘焙主要會分成三個階段：脫水，梅納（焦糖化）反應，以及風味的發展，這些術語實際上描述了化學和物理變化的不同階段。

　　A)脫水

　　脫水程式會在回溫點發生，回溫點是當你將生豆放到烘豆機，機器內部的熱量會在再度上升之前先下降，而溫度開始上升這個點就稱為回溫點。脫水階段，生豆的水分會開始蒸發，壓力也會開始在豆子內部形成。

　　B)梅納反應

　　當咖啡豆開始轉變成棕色，就表示梅納德反應開始了，這會在加熱到大約150°C時發生。這個過程會產生許多氣體，包含二氧化碳、水蒸氣、揮發氣體等。當內部壓力夠大到衝破細胞壁，就會膨脹，稱為第一爆。

　　風味的發展也會同時在梅納反應發生，除了豆子顏色改變，還會影響最終的咖啡風味。

　　Ｃ）風味發展期

　　當烘焙到一爆之後，烘焙從吸熱反應變為放熱反應。在這個階段，物理變化仍會持續，豆子表面的孔隙繼續增加、油脂繼續從豆芯移到表面、顏色繼續變深。

　　物理性變化是體積和細孔的改變

　　咖啡豆的細胞壁強度名列植物界頂端，它們具有韌性很強的外層物質，增加其剛度和強度。當咖啡烘焙時，上升的溫度以及水分轉化成氣的過程，會讓咖啡豆內部的壓力升高，這些條件會將細胞壁的結構從剛性轉變為橡膠狀(又稱為玻璃化現象)，因為咖啡豆含有多醣體（結合的醣分子）。

　　內部物質向細胞壁推出，在中心留下充滿氣體的空隙。這代表隨著質量下降，豆子的體積會膨脹，而大部分氣體的積聚是在烘焙後所釋放的二氧化碳。

　　烘焙還會增加咖啡豆的細孔，使密度降低，溶解性更強。當然，這對於將它們變成美味的飲料也有很大的關係。

　　油脂的改變

　　咖啡豆含有油脂，在烘焙過程中，內部的高壓會使這些化合物從細胞的中心往表面移動。

　　油脂有助於將揮發性化合物保留在細胞內，揮發性化合物是在室溫下具有高揮發特性的化學物質，這些物質對於產生咖啡的香味和香氣是不可或缺的，如果沒有油脂，這些分子可能會快速消散。

　　烘焙時間越長，結構的轉變會越明顯，咖啡豆的密度不斷降低，也會產生更多的氣體。而烘焙時間越長，咖啡豆的表面油脂也會越多。

　　這些發展在某種程度上解釋了為什麼深焙咖啡的味道跟淺焙咖啡的味道不同，但也存在影響烘焙結果的重要化學變化。

　　不同烘焙方式會影響最後咖啡的風味、香氣、口感，因為烘焙時會在不同時間與溫層發生

　　化學反應

　　焦糖化與味譜之影響

　　時間溫層決定味譜走向

　　A.淺焙凸顯酵素作用（Enzymatic）

　　．花味珍稀，橘味精彩

　　．蔥蒜嚇人，蔗香迷人

　　B.中焙凸顯焦糖化與梅納反應（Maillard Reaction）

　　．「打造焦糖甜香

　　．「梅納反應」勝過「焦糖化」

　　C.深焙凸顯乾餾作用（Dry Distillation）

　　．纖維素是萬香之源

　　．「硫醇」乃深焙濃香功臣

　　烘焙中化學成分的反應

　　蔗糖：熔點187.8℃→糖類結合物→;焦糖化作用→水CO2逸出產生一爆First Crack現象……烘焙機滾筒豆中量豆溫190~196℃

　　纖維素(木質素):咖啡細胞壁成分，在230℃產生崩解細胞壁損壞→;二爆Second Crack現象…在烘焙機滾筒豆中量豆溫211~216℃

　　葫蘆巴鹼(Trigonelline):純結晶217.9℃開始退化，當豆溫192.2℃開始退化，當豆溫229.4℃→85%退化，葫蘆巴鹼退化程度(率)是確定烘焙最佳反應比率關鍵指標

　　所以烘焙後葫蘆巴鹼損失率(退化率)50%~80%，分解成多種化合物，包含非揮發菸鹼酸及29種揮發物質，其中有9種是蘊含咖啡芳香物質。

　　菸鹼酸：咖啡生豆菸鹼酸常存在與纖維素內，在烘焙過程菸鹼酸衍生出可溶性物質，菸鹼酸衍生物在咖啡中呈現良好風味的酸度與乾淨的回味(clean finish)，因此菸鹼酸衍生率是另一確定烘焙最佳反應比率指標……

　　環境溫度(ET):烘焙咖啡特定化學反應有一段溫度區間，產生良好風味的反應。這段溫度區間即是環境溫度

　　所以淺烘焙的［酵催作用］所產生低分子量，揮發性高的花果酸香。

　　花味是精品咖啡最珍稀的風味，以咖啡花和茉莉花香為主，因咖啡品種或水土關係，酵素在新陳代謝過程，產生高濃度的花香醛（Floral aldehyde）化合物，而出現迷人花香味

　　咖啡的水果味譜也是，主要以柑橘和莓果類為主，衣索比亞耶加雪菲與巴拿馬的瑰夏，是柑橘味的典型，尤其是巴拿馬翡翠莊園的瑰夏，更是橘香之王，此乃咖啡所含香酯與香醛的貢獻。

　　淺焙咖啡也常出現肉桂、豆蔻等香料氣味，這歸因於醛類、酯類、酮類、醇類和類的揮發性化合物，淺中焙咖啡所含的果香成分呋喃酮（Furaneol），亦存在草莓與鳳梨等水果中。洋蔥、蒜頭或青蔥在完整為切割的狀態下，細胞壁未破損，不會有嗆鼻氣味，一旦切開後，細胞組織破裂，酵素立刻與原本無味的前驅芳香物結合。

　　蔥蒜味，風味輪中將其納進草本韻的附屬味譜，在烘焙催化過程，偶爾衍生出蔥蒜味的成分。檢測幹香與溼香過程中，常說聞到披薩味、海鮮醬味、蔥蒜味、牛肉湯味……幾乎每人的體驗都不同。

　　榴蓮稀釋後的水果發酵味或豆腐乳味，似甜香又有點辛嗆，是咖啡古國獨有的“地域之味”。另外，色澤藍綠的精品水洗豆，常散發牧草與甘蔗的綜合清甜香，均屬迷人的草本香。

　　淺焙最易凸顯咖啡豆發育階段所儲存酯醛類和有機酸的揮發性水果酸香味。

　　時序進入中烘焙時間催促梅納反應（Maillard reaction），焦化碳水化合物，含氮成分與脂質的降解等，糖、胺基酸及Trigonellines等進行Pyrolysis而產生芳香化合物反應後產生成分複雜的獨特香氣產物。

　　色香味之密切不可分，在梅納反應及焦糖化反應的作用下妥貼的體現，麥芽糖一般/一是糖的焦化作用(Caramelization)，糖量與烤色的深度成正比；二是褐色反應。

　　於是過程中的堅果、杏仁、奶油和巧克力香氣來自梅納反應，而非焦糖化，換言之，咖啡如果只有焦糖化而無梅納反應，就只剩下單調的甘苦味，而不是百般滋味的飲品了。在SCAA風味輪中的堅果與諸多甜美香氣歸類為焦糖化反應，似乎有些簡化甜香的形成，這裡補入梅納反應能讓真實結果更接近事實。焦糖化與梅納反應下的“氣味譜”，可歸為三大韻味：堅果韻、焦糖韻、巧克力韻

　　（注一）焦糖化反應：咖啡豆的碳水化合物或糖分，在170度c～205度c間進行焦糖化反應，蔗糖脫水後釋放水氣及二氧化碳，蔗糖的顏色由無色結晶轉變成褐色，併產生芬香物質：『二乙醯』（Discatyl，奶油成分之一，且具有奶油糖的香氣）；HMF-呋喃類（Furans，具焦糖味）；HAF-麥芽醇（Matol，俗稱糖味香料），而焦糖佔熟豆的17％重量，味道苦中帶甘。

　　（注二）梅納反應：蛋白質降解與聚合。此反應並非只有化學反應，而是胺基酸與葡萄糖、果糖、乳糖、麥芽糖等還原糖在持續加熱時，進行一連串複雜的聚合與降解的作用。此作用並不一定在固定的溫度發生，但對咖啡而言約略在185度c～240度c過程中，胺基酸與碳水化合物反應後而發生的。而近年的研究發現，咖啡10%的苦味來自梅納反應。

　　烘焙溫層再高一些就進入［乾餾作用（Dry Distillation）］

　　Ａ）深焙迷卻愛上樹脂成分的薰香、悶香、嗆香與酒氣，此乃梅納反應與乾餾作用的產物。（樹脂成分：松柏類的松科與杉科，皆分泌烯類化合物的松脂，具有辛香味以抵禦蟲害或松鼠啃食）“乾餾作用”是指固體或有機物隔離空氣，乾燒到完全碳化，而隔絕空氣旨在防止氧氣助燃或爆炸。

　　Ｂ）重烘焙豆在燃燒前出爐，所經歷的脫水、熱解、脫氫和焦化，均與乾餾差不多，而且中烘焙豆也會生成很多焦香或辛嗆氣味成分。因此可以將深陪的香氣歸因於乾餾作用。

　　Ｃ）淺焙與中焙的芳香屬於低、中分子量，但進入二爆後的深焙世界，碳化加劇，焦糖化消失，但梅納反應持續進行，氨基酸與多糖類的纖維，不斷講解與聚合，產生更多高分子量的粘合化合物，香味詮釋權從焦糖轉化由梅納反應與乾餾反應主導，以焦香，悶香辛嗆為主。