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咖啡烘焙過程,發(fā)生了什么?

 Lily的咖啡館 2019-03-02

咖啡生豆經(jīng)過烘焙將內(nèi)部成分轉(zhuǎn)化后我們才可以聞到迷人般的咖啡香味,但是在生豆烘焙過程中成份轉(zhuǎn)變十分復(fù)雜,本文簡(jiǎn)單介紹了咖啡烘焙過程中的化學(xué)反應(yīng),希望成為大家繼續(xù)深入研究的起始點(diǎn)。

烘焙基礎(chǔ)科學(xué)-褐變反應(yīng)

非酶促褐變反應(yīng)(Nonenzymatic Browning)

非酶促褐變反應(yīng)不同于酶促褐變反應(yīng),非酶促褐變反應(yīng)不需要酶,但是其反應(yīng)需要熱能、糖和氨基酸。與咖啡烘焙有關(guān)的非酶促褐變反應(yīng)有兩種:焦糖化反應(yīng)(caramelization recation)及美拉德反應(yīng)(Mailard reaction).

焦糖化反應(yīng)(caramelization reaction)

焦糖化反應(yīng)比較容易解釋。焦糖化反應(yīng)是糖的氧化,脫水,降解過程,它對(duì)咖啡的風(fēng)味及顏色都會(huì)有影響。我們這里指的糖主要是蔗糖(sucrose),我們?cè)谧霾诉^程中使用的糖屬于蔗糖。當(dāng)蔗糖被加熱到160度便開始慢慢脫水溶解變成半透明的液態(tài)。當(dāng)被加熱到200度時(shí)糖中的化合物開始重組,產(chǎn)生棕色的焦糖(太妃糖)帶有一定的燒糊(burnt)氣味及苦味(bitter),和一般人想象中甜甜的焦糖蛋糕中的焦糖味道完全不同。平常食用的焦糖會(huì)加入糖,奶,或其它風(fēng)味劑。

根據(jù)使用目的不同,制造商可以對(duì)焦糖化所造成的風(fēng)味和顏色做選擇,例如使用氨法生產(chǎn)的焦糖色素用于可樂飲料的上色。

除了產(chǎn)生氣味和顏色,焦糖化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸(organic acids).例如在糖脆的制作過程中加入小蘇打粉(baking soda)與有機(jī)酸產(chǎn)生反應(yīng)釋放出二氧化碳,形成獨(dú)特的口感。

在咖啡烘焙過程中也有類似的反應(yīng)發(fā)生,糖降解也會(huì)產(chǎn)生二氧化碳,二氧化碳加大了咖啡豆內(nèi)部纖維細(xì)胞組織的壓力,最終造成纖維組織的斷裂,形成了咖啡烘焙過程中“二爆”所發(fā)出的爆裂聲??Х冗^程中“一爆”現(xiàn)象產(chǎn)生的原因不同于“二爆”,“一爆”主要是由咖啡豆中水分蒸發(fā)所形成的壓力造成的。

大約90%的蔗糖會(huì)在烘焙過程中降解形成多種產(chǎn)物,包括:甲酸(formic acids),醋酸(acetic acids).

有實(shí)驗(yàn)表明醋酸含量在烘焙前期可以增加大約20倍,隨烘焙后期醋酸會(huì)快速減少。雖然醋酸屬于弱酸但是它會(huì)對(duì)咖啡風(fēng)味造成影響。阿拉比卡咖啡的蔗糖含量大約是羅布斯塔咖啡的兩倍,因此我們可以在阿拉比卡咖啡中體驗(yàn)到明顯的香氣和酸度。

總之,焦糖化反應(yīng)會(huì)在烘焙過程中產(chǎn)生香氣,酸度,二氧化碳,及顏色。焦糖化反應(yīng)和美拉德反應(yīng)一起對(duì)咖啡最終風(fēng)味的形成造成影響。

美拉德反應(yīng) The Maillard Reaction

美拉德反應(yīng)因該是所有褐變反應(yīng)中最復(fù)雜的一種。雖然它和食品有密切的關(guān)系,但實(shí)際上它的最初發(fā)現(xiàn)是在醫(yī)藥業(yè)。1900年Dr Louis Camille Maillard 正在從事他一生中最為復(fù)雜的研究:人體產(chǎn)生蛋白質(zhì)的機(jī)理。當(dāng)他在加熱還原糖和特定氨基酸混合溶劑時(shí),溶劑逐漸從透明液體轉(zhuǎn)化為棕色液體并帶有烤堅(jiān)果及烤面包的香氣,這標(biāo)示了美拉德反應(yīng) 的正式發(fā)現(xiàn)。隨后有大量的公司開始對(duì)美拉德反應(yīng)展開研究。二次世界大戰(zhàn)期間士兵抱怨供給品中的粉狀雞蛋有變色變味現(xiàn)象,這引起軍方的注意并開始調(diào)查研究。直到現(xiàn)在人們也沒有完全認(rèn)識(shí)梅拉德反應(yīng)的全部過程,梅拉德反應(yīng)是現(xiàn)代食品行業(yè)中的重要研究課題,在醫(yī)藥行業(yè)它涉及到有關(guān)衰老過程問題的研究。

梅拉德反應(yīng)的核心問題是在有機(jī)食品的熱加工過程中不同氨基酸和不同糖相互結(jié)合,對(duì)最終產(chǎn)品(烤面包,牛肉,咖啡等)的風(fēng)味及味道造成的影響。鑒于梅拉德反應(yīng)的復(fù)雜度,本文的討論只能算是基本的介紹,更深的研究探討超出本文的范圍。

梅拉德反應(yīng)可以總結(jié)為4個(gè)主要步驟:

第一步,糖和氨基酸在烘焙中結(jié)合生成葡萄糖胺(N-glucosamine)化合物,這些化合物性質(zhì)不穩(wěn)定,一般會(huì)進(jìn)行第二次反應(yīng)(葡萄胺重排反應(yīng)Amadori Rearrangements)生成另外一些中間產(chǎn)物。到此步為止所有生成的化合物沒有顏色也沒有氣味及味道。第三步strecker降解過程中葡萄糖胺與特定的氨基酸再次產(chǎn)生反應(yīng)生成了新的具有芳香特征的化合物,這些化合物與咖啡的香氣有直接關(guān)系,如:吡嗪,吡啶有烤玉米/烤堅(jiān)果/苦的氣味。第四步生成的蛋白黑素化合物決定了咖啡的顏色。

有些因素可以影響梅拉德反應(yīng)包括:含水量,pH值,溫度.氨基酸和糖的結(jié)合過程中產(chǎn)生水,烘焙物質(zhì)的水活性(物質(zhì)中水分含量的活性部分或者說自由水)過高會(huì)妨礙梅拉德反應(yīng)。對(duì)于那些水活性較低的物質(zhì)如:面包,奶粉等褐變會(huì)發(fā)生的比較快。梅拉德反應(yīng)在堿性條件下會(huì)加速,有利于Amadori重排產(chǎn)物形成1-deoxysome(脫氧葡萄糖醛酮),它是許多食品香味的前驅(qū)體。溫度是我們可以掌控的影響因素,溫度每上升10度C,梅拉德反應(yīng)速度會(huì)翻倍。這種現(xiàn)象在“二爆”之后比較明顯。

隨著烘焙度的加深,越來也多的水分從咖啡豆中消失從而造成潛在反應(yīng)物比重的增大(比較像海水蒸發(fā)鹽的比重隨之增加),梅拉德反應(yīng)也會(huì)隨反應(yīng)物比重的增大而加快。隨著溫度上升及反應(yīng)加快,咖啡風(fēng)味走向也發(fā)生變化,苯酚,吡嗪,吡啶的含量增加,醋酸含量在初期達(dá)到頂峰后會(huì)迅速減少。簡(jiǎn)單講,咖啡烘焙度的加深會(huì)造成香氣,醇厚度,刺激性的增加,酸度逐漸減少。

焦糖化反應(yīng)和梅拉德反應(yīng)即相似又不同:

1.焦糖化反應(yīng)不需要氮源物質(zhì)(元素),它僅僅是糖的分解。梅拉德反應(yīng)需要糖及氨基酸(氮源物質(zhì)).

2.焦糖化反應(yīng)發(fā)生的溫度要高于梅拉德反應(yīng)發(fā)生的溫度。梅拉德反應(yīng)可以在室溫條件下緩慢進(jìn)行,而焦糖化反應(yīng)一般會(huì)在150度C以上進(jìn)行反應(yīng)。

3.兩個(gè)反應(yīng)都會(huì)形成蛋白黑素及風(fēng)味化合物即形成:顏色和風(fēng)味。

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