咖啡知识 | 风味轮新解 · 气味谱 （二）

咖啡、美酒和巧克力，风味万千，岂能以只字片语形容，研究人员于是绘制专属的味谱图,也就是风味轮(Flavor Wheel）加以阐述。

十多年来，葡萄酒、啤酒、威士忌. 香槟、枫糖浆、香吉士、草莓、巧克力、起司、雪茄、 大麻和咖啡的风味轮，争相出笼，解析奇香的味谱结构。

中焙强化坚果焦糖香气

浅焙的火候较温和，因此"酵催作用"的花草水果酸香物保留最多， 很容易闻出咖啡的花果酸香味。如果继续烘焙下去，也就是从一爆结束到二爆前的中倍，甚至刚点到二爆的中深焙，"酵催作用"的酸香味大部分已被裂解，改而由"糖褐变反应"（sugar Browning)与"梅纳反应"的味谱取代。中度烘焙的糖褐变反应，主要指焦糖化并产生焦糖香气，而梅纳反应更为复杂，是碳水化合物与氨基酸结合的褐变与造香反应，产生坚果、稻麦、黑巧克力与奶油巧克力的迷人香气。

未烘焙过的咖啡生豆，不宜饮用

比较值得注意的是，未经烘焙的咖啡生豆，因为含有催吐成分，诸如丙酸、丁酸和 戊酸，如果未经烘焙，直接煮水喝，很容易反胃甚至呕吐，但烘焙后这些成分都被中和了，反而衍生出更多迷人的香气。

生豆所含的蔗糖约占豆重的6%～ 9% ， 是焦糖化的主要原料，蔗糖约在130℃ ~170℃左右，被热解为低分子量的单糖类，即葡萄糖与果糖，并释出香气与二氧化碳，但随着炉温升高，到了 180℃以上，这些低分子量的单糖不断聚合浓缩，生成颜色更深的中分子量焦糖成分，带有焦甜香气，焦糖化进行到摄氏200℃出头，已近尾声，最后完全碳化。

因此焦糖化随着温度提高，产出不同的化合物，而有不同的气味，是很复杂的化学反应，科学家至今仍不完全理解。基本上，焦糖化的香气在中焙至二爆之间，最为迷人(但并非绝对），这也就是为何SCAA杯测赛的烘焙度，会以Agtron#55的焦糖化程度为准。一旦进入二爆后的深焙世界，味谱则改由更难捉摸的干馏作用主导。

"呋喃"打造焦糖甜香

咖啡的迷人香气直到1926年才由两位顶尖科学家，瑞士的塔迪乌斯·雷契斯坦（Tadeus Reichstein) 以及德国的赫曼·史托丁格（Hermann Staudinger)带头研究，首度揭开咖啡香的神秘面纱。1950年后，两人在科学上的杰出贡献，分别赢得诺贝尔医学奖与化学奖，两位大师堪称咖啡化学的鼻祖。

雷契斯坦与史托丁格在1926年的研究报吿，首度揭橥呋喃（Furans) 、 烷基吡嗪（Alkylpyrazines) 、 二酮 ( a -diketones ) 与糖基硫醇（Furfuryl mercaptan )等29 类化合物是构成咖啡香气的主要成分，其中以喃化合物最重要，咖啡的焦糖、坚果、奶油、杏仁甚水果的甜美香气，均与"喃"化合物有关。

两位大师在当时尚无"气相层析质谱仪"( GC-MS )精密仪器辅助的艰困环境下，已难能可贵在咖啡熟豆发现了十多种喃化合物。千禧年后，科学家利用GC-MS等仪器，又从咖啡熟豆辨识出一百多种喃化合物，但并不全是迷人香，有些喃化合物气味很呛鼻，让世人更了解咖啡香气的组成。

过去以为喃是焦糖化的产物，也是中度烘焙焦糖味的主要来源。但近年科学家发觉咖啡香味的生成并不全靠焦糖化，还有许多喃化合物是由脂肪降解，甚至单糖（还原糖）与氨基酸交互作用，也就是赫赫有名的梅纳反应才是生成更丰富喃化合物的主角，因此光靠焦糖化是无法解释咖啡烘焙的造香过程，梅纳反应才是咖啡千香万味的催生婆。

"梅纳反应"胜过"焦糖化"

"梅纳反应"是指单糖类碳水化合物（葡萄糖、果糖、麦芽糖、阿拉伯糖和乳糖）与蛋白质（氨基酸）进行一连串降解与聚合反应，颜色也会变深，1912年由法国科学家梅纳（Louis Camille Maillard )发现的。

"焦糖化"仅止于糖类受热的"氧化"或"褐变"反应，"梅纳反应"范围更广，各类单糖与氧基酸在不同温度下反应，会产生更庞杂的香气， 远比焦糖化更为复杂，因为焦糖成分在炉温持续增加下，再度降解并与氨基酸聚合成吡嗪杂环芳香化合物，这是巧克力风味的来源。然而，一般人误以为焦糖化是咖啡甜美香醇的主要功臣，而忽视了更重要的梅纳反应，这与焦糖化较为动听，而梅纳反应的名称较为生硬冷僻有绝对关系。

要知道烘焙过程的坚果、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，而不是千香万味的饮品了。

林格大师将"气味谱"的坚果与诸多甜美香气归类为焦糖化反应,似乎太简化甜香的形成，笔者补入梅纳反应，期能更接近事实。

焦糖化与梅纳反应下的"气味谱"，可旧为三大韵味：坚果韵、焦糖韵、巧克力韵， 如以下表列。

1.坚果韵：核果与麦芽

核果：杏仁、花生、胡挑

麦芽：玉米、稻麦、谷物、烤面包

2.焦糖韵：糖果与糖浆味

糖果：太妃糖、榛果、甘草

糖浆：蜂蜜、枫糖

3.巧克力韵：黑巧克力与奶油巧克力

黑巧克力: 苦香巧克力、荷兰巧克力

奶油巧克力：瑞士巧克力、杏仁巧克力

以上是焦糖化与梅纳反应在中焙至中深焙过程所产生的"香气谱"，其烘焙度与分子量依序为：坚果气味<焦糖气味<巧克力气味。

换言之，坚果香气约在浅焙至中焙最明显；焦糖香气出现稍晚，约在中焙之后最凸出；巧克力香气更晚，约在中焙至中深焙，甚至深焙也有。基本上，坚果、焦糖与巧克力气味的分子量与烘焙度，均高于酵催作用的水果酸香味。如果再继续烘焙下去，进入中深焙或深焙世界，化合物不断脱水与聚合反应，分子量更高，豆表颜色更深且挥发性更低，但苦味更高，呈现截然不同的干馏味谱。

深焙凸显木质熏香

浅焙派独钟花草水栗酸香的明亮气味，但无药可救的深焙迷却爱上树脂成分（注5 )的薫香、闷香、呛香与酒气，此乃梅纳反应与干馏作用的产物。"干馏作用"(Dry Distillation )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。

注5: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。

以木片包在锡箔纸内进行干馏为例，可制造木炭并生成甲醇、醋酸、焦油和煤气等焦呛产物。咖啡烘焙虽在半封闭的滚筒或金属槽进行，氧气仍可进出，似平不像干馏的无氧闷烧环境，但在正常烘焙状况下，咖啡豆不可能烘到完全碳化燃烧，因此重焙豆在燃烧前出炉，所经历的脱水、热解、脱氢和焦化，均与干馏差不多，而且重焙豆也会生成很多焦香或辛呛气味成分。因此林格将深焙的香气归因于干馏作用，不愧为大师的诠释。

浅焙与中焙的芳香物属于低、中分子量，但进入二爆后的深焙世界，碳化加剧，焦糖化气数已尽，但梅纳反应持续进行，氨基酸与多糖类的纤维，不断降解与聚合，产生更多高分子量的黏稠化合物，香味诠释权从焦糖化转由梅纳反应与干馏主导，以焦香、闷香与辛呛为主。

老美常说： “One Man`sMeat Is Another Man`s Ponison"，即某人视为美味，他人却视同毒药。重焙咖啡正是如此，爱者如痴，恨者如仇。

干馏的"香气谱" 分为三大类: 树脂韵、辛香韵、碳化韵，如以下表列。

1.树脂韵:松节油与呛药味

松节油：松脂、菊苣、香桃木、酒气、黑醋栗枝叶

呛药味：迷迭香、桉油醇、尤加利叶、樟脑

2.辛香韵：温暖与呛香

温暖：杉木、香柏、芹菜籽、胡椒、肉豆寇

呛香：玉桂子、丁香、月桂叶、苦杏、百里香、辣椒

3.碳化韵：呛烟与灰烬味

呛烟味：焦油、柏油、轮胎、烟草

灰烬味：烧焦、焦炭

褒贬不一的松杉香气

虽然林格所绘的风味轮，将松脂香以及无尾熊最爱的尤加利叶等辛呛味，归类为干馏作用的香气。但这类辛香味并非深焙的专利，尚未进入二爆的中焙亦常出现。

最近美国杯测界就为哥伦比亚南部产区娜玲妞 ( Narino ) 、胡伊拉（ Huila )的"超凡杯"优胜咖啡，以及萨尔瓦多国宝品种帕卡玛拉（Pacamara) 、夏威夷柯娜和林东曼特宁，时而有松香味（piney )， 而且洪都拉斯知名庄园豆亦有尤加利树的香气，大惑不解，经专家热烈讨论后， 最后结论是，这些咖啡庄园说巧不巧，皆有种松树、杉树或尤加利树，这可能是松杉香气的来源。

但仍有专家不相信咖啡树附近种了松、杉、樟脑或尤加利树，辛香成分会被咖啡种子吸收，而旦经过烘焙后，居然成为挥发性香味，被鼻子闻出。

此议题又为浪漫咖香添增几许惊奇。

松脂香究竟该加分或扣分？业界亦有不同声音，有人认为松节油是恶心的杂味，但另有人认为似有若无的松杉香可增加层次感。持平而论，咖啡淡雅的松杉香气只要不呛鼻，并非不好。要知道咖啡豆本身是硬质的纤维质，多少会有木头味或纸浆味，巴西平地的大宗商用豆就有此问题反观1500米以上的优质阿拉比卡豆，冲泡后散发清淡温馨的家具松杉香，总比陈腐的朽木味更令人惊喜吧！

至于深焙豆恼人的碳化烟呛味，多半来自银皮或纤维的碳化粒子堆积豆表所致，另一部分来自高分子量的挥发性杂环化物以及酚类化合物。

因此，干馏作用打造的树脂香、辛香以及碳化气味中，只要焦呛味有效控制，进而凸显淡雅的松香、雪松、冷杉香，甚至松节油微微的酒气， 就应该给予掌声才对。

纤维素是万香之源

以上是烘焙进入二爆后，干馏作用与梅纳反应的"气味谱"，看来挺吓人，居然有松脂味和碳化味，然而，二爆后的中深焙至深焙，因酸味较低，却是普罗大众最能接受的烘焙度，台湾地区南部尤其明显，浅中焙的酸香韵在南部怕酸不怕苦的咖啡市场，并不吃香。

虽然近年欧美吹起精品咖啡"第三波"旋风，以较浅的中焙至中深焙为主，很少烘焙到二爆尾的深焙（Agtron # 30 -40 )或二爆结束（Agtron #20-30 )的重焙，但是二爆尾的烘焙度却是十多年前精品咖啡"第二波"的绝活，豆表油亮亮的，技术好的话，不但不焦苦，还散发醇酒与松脂的甜呛味，近似香蕉油（醋酸异戊醋）、树脂、香杉或肉豆寇的呛香， 又如同居家松木家具的温馨香气，每逢寒冬，一杯在手，温暖上心头。

美国西雅图知名的caffe D'arte堪为此呛香的典型，萃取出来的浓缩咖啡会有酒气与杉柏的香味，煞是迷入。

最近科学家发现中深焙与深焙咖啡的浓郁香气，不是来自蔗糖的焦糖化，而是来自生豆厚实细胞壁结构的多糖类纤维素，这才是孕育硫醇化合物《Merecaptan compounds)的"温床"，而硫醇化合物则是熟豆散发浓香与酒气的主要来源。

"硫醇"造就深焙浓香

自从雷契斯坦与使托丁格两位诺贝尔冠于1926年的研究报告指出，喃、硫醇化物、烷基吡嗪、二酮与是打造咖啡香的要角后，七十多年来，科学家在这方面的研究有了重大进展，全球知名的卡夫食品公司（ Kraft Foods)化学家汤玛士 •帕勒曼（Thomas H. Parliment)与豪尔·史脱 (Howard D. Stahl)以及英国牛津化学公司（Oxford Chemicals)的大卫·罗威(David Rowe)等学者研究报告，不约而同指出咖啡的迷人香，不论浅焙、中焙或重焙，主要来自硫醇化合物，也就是"硫醇"(Meraptan或 Thiol)与“喃”、“乙醇”、"酮类"或"醛类"衍生的浓香化合物。

但咖啡生豆并不含这类化合物，硫醇化合物是在烈火焠练下的产物，会随着烘焙度加深而增加，硫醇化物的生成恰与怕火的酸香物背道而驰，深焙豆的硫醇浓度明显高于浅中焙，这就是为何进入二爆的熟豆会比一爆尚未结束的咖啡，更香醇迷人，且更为普罗大众接受。

打开咖啡袋或磨成粉时，飘出令人陶醉的酒香，主要来自硫醇化物，但它很容易氧化，新鲜熟豆的硫醇化合物含量远高于不新鲜的走味豆，因此学术界常以硫醇含量多寡，作为判定咖啡是否新鲜的标准。

硫醇身世揭秘

根据《咖啡香味化学》收录帕勒曼与史脱的研究指出，硫醇化合物的前驱成分"阿拉伯半乳聚糖" (Arabinogalactan)以及"半胱氨酸" （Cysteine) ， 就储藏在咖啡豆厚实细胞壁的纤维素（Cellulose)与木质素 ( Lignin ) 内。

而合成硫醇化合物的原料之一"喃甲醛 (Furfuryl) 就是"阿拉伯半乳聚糖"的降解产物，而硫醇化合物的第二原料"硫"，来自"半胱氨酸"热解的产物。换言之， 硫醇化合物是咖啡豆细胞壁纤维素、木质素和氧基酸降解与聚合反应的芳香产物，说穿了还是糖类与氨基酸的梅纳反应功劳，硫醇化物也可说是"喃"以及"醛酮"类与"硫"的聚合物。

一般人看到"硫"这个字会联想到硫磺与臭鸡蛋的恶味，但硫与喃和醛酮类结合，会造出迷人香，此乃咖啡浓香的最高机密！

帕勒曼与史脱在美国化学协会（American Chemical Society )发表的《食品中的硫化物》 （The Sulfur Compounds in Foods)指出，硫醇会随着咖啡烘焙度增加而增加，根据气相层析仪测得的结果，极浅焙咖啡 (Agtron # 95)的硫醇单位不到一万中焙（Agtron # 55)的硫醇剧增到五万单位深焙(Agtron＃32)的硫醇飙高到七万单位。

实验室中以"碳水化合物"以及"半胱氨酸"复制硫醇，皆需以较高的能量才能造出，这与硫醇在中深焙以上的含量远高于浅中焙不谋而合，显示硫醇的产出需要较高的能量。

硫醇化物带有巧克力、奶油糖、可可、焦香、蛋香，甚至肉香， 是浅、中、深焙咖啡的浓香功臣。另外，还有三个化合物与咖啡香密不可分，包括 "4-乙基愈创木酚"( 4-ethylguaiacol ) 、"烷基吡嗪" (Alkylpyrazines)以及"异戊烯基硫醇"（Prenyl mercaptan) 。三者又与咖啡厚实的细胞壁有关，咖啡豆的纤维素占豆重的40%， 这使得咖啡细胞壁结构远比其他种子更为坚硬肥厚。

帕勒曼与史脱在《咖啡为何这么香？ 》 (what Makes That Coffee smell So Good? )的结语指出，先前的研究均显示，硫醇化物的前驱成分，极可能就藏在咖啡厚实坚硬的细胞壁内，此一发现足为"咖啡为何比其他种籽或豆类更为香醇迷人"的疑问，提供部分解答。

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